JP3922448B2

JP3922448B2 - Hybrid compressor device

Info

Publication number: JP3922448B2
Application number: JP2002284142A
Authority: JP
Inventors: 康鈴木; 重樹岩波; 弘和麻; 慶一宇野
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004124707A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行運転中に一時停車した時にエンジンを停止させるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用して好適なハイブリッドコンプレッサ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省燃費の観点よりいわゆるアイドルストップ車両が市場に投入される例が有る。この車両においては、走行運転中一時停車した時にエンジンを停止させるようにしているため、エンジンの駆動力を受けて作動する冷凍サイクル装置内の圧縮機はエンジン停止中は共に停止することになり、冷凍サイクル装置として機能しないことになる。
【０００３】
この解決策として、エンジンの回転が伝達されるプーリと圧縮機とを電磁クラッチを介して連結させ、更に圧縮機の反プーリ側の回転軸にモータを連結させたハイブリッドコンプレッサを用いたものが知られている（例えば、特許文献１）。これにより、エンジン停止時には、電磁クラッチを切断して、モータによって圧縮機を作動させることができ、エンジンの作動、停止にかかわらず冷凍サイクル装置の冷房機能を果たすようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１３０３２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、エンジン駆動時および停止時に圧縮機の駆動源をエンジンあるいはモータに切換える電磁クラッチを必要としており、コスト的に高いものとなっている。また、両駆動源を使い分けて圧縮機を作動させるようにしているので、圧縮機の容量、体格はいずれかの駆動源の動力範囲で冷凍サイクル装置の最大熱負荷を満足するように決定されることになる。特に、エンジンを主体として駆動される圧縮機にとっては、例えば夏場の始動直後の急速冷房時（クールダウン時）の負荷が最大熱負荷となり、これに見合った容量、体格の設定がなされ、ひいては圧縮機の大型化を招いている。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジン停止時の冷房機能を確保しつつ、安価で且つ、圧縮機の小型化を可能とするハイブリッドコンプレッサ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、走行中に一時停車した時に、エンジン（１０）が停止される車両に適用されるものであって、エンジン（１０）によって回転駆動されるプーリ（１１０）と、電源（２０）の電力を受けて回転駆動すると共に、制御装置（１６０）によってその回転数が制御されるモータ（１２０）と、冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１３０）とを有し、プーリ（１１０）およびモータ（１２０）の駆動力によって圧縮機（１３０）が作動されるハイブリッドコンプレッサ装置において、プーリ（１１０）、モータ（１２０）、圧縮機（１３０）の各回転軸（１１１、１２１、１３１）は、それぞれ独立して回転可能であり、各回転軸（１１１、１２１、１３１）は、他の回転軸（１１１、１２１、１３１）に対して回転数を可変して伝達する変速機構（１５０）に連結され、モータ（１２０）停止時に、モータ（１２０）の回転軸（１２１）を拘束可能とするロック機構（１９０）を設け、制御装置（１６０）は、モータ（１２０）の回転数を調整して、プーリ（１１０）の回転数に対して、圧縮機（１３０）の回転数を増減させると共に、モータ（１２０）を停止し、プーリ（１１０）の駆動力によって圧縮機（１３０）が作動されている時に、圧縮機（１３０）に連結される変速機構（１５０）の構成部材（１５３）が回転することによって生ずるモータ（１２０）の洩れ磁束変動を、モータ（１２０）のコイル（１２３ａ）の誘起電圧変化として検出することを特徴としている。
【０００９】
これにより、プーリ（１１０）の回転数に対して圧縮機（１３０）の回転数を増減させることで、圧縮機（１３０）の時間当たりの吐出量を可変可能とすることができる。クールダウン時のように冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が最大となる時には、圧縮機（１３０）の回転数をプーリ（１１０）の回転数よりも上げることで吐出量を従来技術のものよりも増大できるので、予め圧縮機（１３０）の体格、吐出容量を小型に設定できる。また逆に、圧縮機（１３０）の回転数をプーリ（１１０）の回転数よりも下げることで圧縮機（１３０）の吐出量を減少でき、クールダウン後の通常走行時における冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じた対応ができる。更に、アイドルストップによってエンジン（１０）が停止し、プーリ（１１０）の回転数がゼロになった場合も、モータ（１２０）を作動させることで圧縮機（１３０）の作動が可能となるので、従来技術のように電磁クラッチを必要とせずに安価にアイドルストップ時の冷房機能の継続ができる。
【００１０】
通常、モータ（１２０）によって圧縮機（１３０）が作動される場合は、圧縮機（１３０）にロック等の異常があるとモータ（１２０）の電流値でその異常を検出可能となるが、モータ（１２０）が非作動時においてはその検出ができず、新たに他の検出手段が必要となる。ここでは、圧縮機（１３０）がロック等の異常を起こした場合、構成部材（１５３）の回転が低下するあるいはゼロとなり、誘起電圧変化が小さくなるので、他の特別な検出手段を必要とせずに誘起電圧変化を活用して圧縮機（１２０）の異常検出が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明のように、変速機構（１５０）としては遊星歯車（１５０）を用いるのが好適であり、各回転軸（１１１、１２１、１３１）は、遊星歯車（１５０）を構成するサンギヤ（１５１）、プラネタリーキャリヤ（１５２）、リングギヤ（１５３）のいずれかに対応して連結されるようにすると良い。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、圧縮機（１３０）の回転軸（１３１）は、プラネタリーキャリヤ（１５２）に対応して連結されるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
これにより、遊星歯車（１５０）の各ギヤ、キャリヤ（１５１、１５２、１５３）の構成上より、圧縮機（１３０）の回転軸（１３１）の駆動力は、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）の駆動力、およびモータ（１２０）の回転軸（１２１）の駆動力の両者を足し合わせたものとすることができるので、プーリ（１１０）のエネルギーにモータ（１２０）のエネルギーを加えた形で圧縮機（１３０）を作動させることができ、エンジン（１０）の負荷が軽減できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）は、サンギヤ（１５１）に対応して連結され、モータ（１２０）の回転軸（１２１）は、リングギヤ（１５３）に対応して連結されるようにしたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、各回転軸（１１１、１２１、１３１）と各ギヤ、キャリヤ（１５１、１５２、１５３）との連結が構造的にシンプルに形成でき、ハイブリッドコンプレサとして安価にすることができる。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明における作用効果にて説明したように、本発明においては圧縮機（１３０）の吐出量の可変が可能となることから、請求項５に記載の発明のように、固定容量型の圧縮機（１３０）で充分対応が可能であり、更に安価にすることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）は、プラネタリーキャリヤ（１５２）に対応して連結され、モータ（１２０）の回転軸（１２１）は、サンギヤ（１５１）に対応して連結され、圧縮機（１３０）の回転軸（１３１）は、リングギヤ（１５３）に対応して連結されるようにしたことを特徴としている。
【００１８】
これにより、モータ（１２０）に対する圧縮機（１３０）の減速比を大きく取ることができるので、高回転、低トルク型のモータ（１２０）での対応を可能として小型で安価にすることができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、モータ（１２０）は、ロータ部（１２０ａ）外周に永久磁石（１２２）が配置されるＳＰモータ（１２０）であって、変速機構（１５０）は、ロータ部（１２０ａ）の内周側に収容されるようにしたことを特徴としている。
【００２０】
これにより、ロータ部（１２０ａ）のスペースを有効に活用して、変速機構（１５０）を設置できるので、ハイブリッドコンプレッサ（１０１）として小型なものにすることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）には、制御装置（１６０）によってエンジン（１０）の駆動力が断続される断続手段（１７０）と、断続手段（１７０）の変速機構（１５０）側に配置され、プーリ（１１０）の回転方向にのみプーリ（１１０）の回転軸（１１１）の回転を許容する一方向クラッチ（１８０）とが設けられ、制御装置（１６０）は、エンジン（１０）が作動している時に、断続手段（１７０）を切断し、モータ（１２０）をプーリ（１１０）の回転方向とは逆回転方向に駆動させて、圧縮機（１３０）を作動させるようにしたことを特徴としている。
【００２２】
これにより、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）は、モータ（１２０）の駆動に伴い逆回転方向に作動しようとするが一方向クラッチ（１８０）によってロックされるので、モータ（１２０）の駆動力を圧縮機（１３０）に伝達して圧縮機（１３０）を作動させることがでる。即ち、請求項６に記載の発明における作用効果に加えて、エンジン（１０）作動時においても電源（２０）の電力を用いてモータ（１２０）によって圧縮機（１３０）を作動させることが可能となり、エンジン（１０）の稼働率を低減して燃費性能を向上することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明では、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）は、プラネタリーキャリヤ（１５２）に対応して連結され、モータ（１２０）の回転軸（１３１）には、プーリ（１１０）の回転方向に対して逆回転方向にのみ回転を許容する一方向クラッチ（１９０）が設けられたことを特徴としている。
【００２４】
これにより、プーリ（１１０）の駆動力がモータ（１２０）に伝達される際に、モータ回転軸（１２１）はプーリ（１１０）と同一の回転方向に作動しようとするが一方向クラッチ（１９０）によってロックされるので、この駆動力は圧縮機（１３０）のみに伝達されることになる。即ち、発電のためのモータ（１２０）への駆動力を不要としてエンジン（１０）の負荷を低減して燃費性能を向上することができる。また、モータ（１２０）の発電作用が無くなるので、発電に関わる制御が不要となる。更には、圧縮機（１３０）の作動回転数を可変させるためにモータ（１２０）に電力を供給する必要が無くなり、電源（２０）の消費を軽減できる。
【００２５】
そして、請求項９に記載の発明において、請求項１０に記載の発明のように、モータ（１２０）の回転軸（１２１）は、サンギヤ（１５１）に対応して連結され、圧縮機（１３０）の回転軸（１３１）は、リングギヤ（１５３）に対応して連結されるようにしてやれば、モータ（１２０）に対する圧縮機（１３０）の減速比を大きく取ることができるので、高回転、低トルク型のモータ（１２０）での対応を可能として小型で安価にすることができる。
【００２８】
そして、洩れ磁束変動は、請求項１１に記載の発明のように、構成部材（１５３）に設けられ、モータ（１２０）の永久磁石（１２２）の内径側で凹凸状を成す少なくとも１組の凹凸部（１５３ａ、１５３ｂ）によって生ずるようにすることで容易に対応が可能である。
【００２９】
これは、請求項１２に記載の発明のように、変速機構（１５０）が遊星歯車（１５０）であり、構成部材（１５３）を遊星歯車（１５０）のリングギヤ（１５３）とすれば、モータ（１２０）の永久磁石（１２２）の内径側に近接して設定可能なリングギヤ（１５３）の外周部に凹凸部（１５３ａ、１５３ｂ）を設けることで容易に対応できる。
【００３０】
また、請求項１３に記載の発明のように、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）は、遊星歯車（１５０）のプラネタリーキャリヤ（１５２）に対応して連結され、モータ（１２０）の回転軸（１２１）は、遊星歯車（１５０）のサンギヤ（１５１）に対応して連結されるようにしてやれば、モータ（１２０）に対する圧縮機（１３０）の減速比を大きく取ることができるので、高回転、低トルク型のモータ（１２０）での対応を可能として小型で安価にすることができる。
【００３１】
更に、請求項１４に記載の発明では、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）には、制御装置（１６０）によってエンジン（１０）の駆動力が断続される断続手段（１７０）が設けられ、制御装置（１６０）は、検出した誘起電圧変化の大きさが所定値よりも小さい場合に、断続手段（１７０）を切断するようにしたことを特徴としている。
【００３２】
これにより、圧縮機（１３０）にロック等の異常があると判断され、エンジン（１０）に過大な負荷がかかることが回避できるので、エンジン（１０）を保護することができる。
【００３３】
請求項１５に記載の発明のように、対象とする車両は、走行用モータを有し、走行中であっても所定の走行条件に応じてエンジン（１０）が停止されるモードを含む車両としても良い。
【００３４】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
参考例１を図１〜図５に示し、まず、具体的な構成について図１〜図３を用いて説明する。
【００３６】
ハイブリッドコンプレッサ装置１００は、走行運転中一時停車した時にエンジン１０が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置２００に適用されるものとしており、ハイブリッドコンプレッサ１０１と制御装置１６０とから成る。
【００３７】
冷凍サイクル装置２００は、周知の冷凍サイクルを形成するものであり、後述するハイブリッドコンプレッサ１０１を構成する圧縮機１３０が配設されている。圧縮機１３０は、この冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮するものであり、以下、圧縮された冷媒を凝縮液化する凝縮器２１０、液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁２２０、膨張した冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により自身を通過する空気を冷却する蒸発器２３０が冷媒配管２４０によって順次接続され閉回路を形成している。尚、蒸発器２３０の空気流れ下流側には、冷凍サイクル装置２００の熱負荷を把握する代表値として、冷却された空気温度（蒸発器後方空気温度Ｔｅ）を検出するための蒸発器温度センサ２３１が設けられている。
【００３８】
ハイブリッドコンプレッサ１０１は、主にプーリ１１０、ハウジング１４０内に収容されるモータ１２０および圧縮機１３０とから成る。更に具体的な構成について、図２を用いて説明すると、プーリ１１０は中心部にプーリ回転軸１１１が設けられ、エンドハウジング１４２に設けられた軸受け１１２、１１３によって回転可能に支持され、エンジン１０の駆動力がベルト１１を介して伝達され回転駆動するようにしている。
【００３９】
また、モータ１２０は、後述する遊星歯車１５０を構成するリングギヤ１５３の外周に固定されてロータ部を形成するマグネット１２２と、ハウジング１４０の内周面に固定されたステータ１２３とから成る。このモータ１２０においては、マグネット１２２、即ちリングギヤ１５３の中心部に架空上のものと成るモータ回転軸（一点鎖線）１２１を有している。そして、電源としてのバッテリ２０からの電力がステータ１２３に供給されることによりマグネット１２２は回転駆動される。
【００４０】
更に、圧縮機１３０は、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値として設定されている固定容量型圧縮機、更に具体的には周知のスクロール式圧縮機としており、ハウジング１４０に固定される固定スクロール１３６と、圧縮機回転軸１３１の先端に設けられた偏心シャフト１３４によって公転する可動スクロール１３５とを有している。圧縮機回転軸１３１は仕切り板１４１に設けられた軸受け１３２によって回転可能に支持されている。そして、ハウジング１４０に設けられた吸入口１４３から吸入されて、仕切り板１４１に設けられた連通孔１４４を流通する冷媒を圧縮室１３７で圧縮し、吐出室１３８を経て吐出口１３９から吐出するようにしている。因みに、吸入される冷媒がモータ１２０に触れることにより、このモータ１２０に対する冷却効果を与え、モータ１２０の耐久性を向上させるようにしている。
【００４１】
本参考例１においては、後述するように冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じて、プーリ１１０とモータ１２０との併用作動によって圧縮機１３０を作動させるようにしており、圧縮機１３０の容量、体格は、単体状態で最大熱負荷時に必要とされる容量、体格よりも小さいもの（従来技術設定の１／２〜１／３程度）として予め設定している。
【００４２】
そして、本参考例１では、上記プーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１が、ハウジング１４０内に設けられた変速機構としての遊星歯車１５０に連結される構成としている。遊星歯車１５０は、周知のものであって、図３に示すように、中心部に設けられたサンギヤ１５１と、サンギヤ１５１の外周で自転しつつ公転するピニオンギヤ１５２ａに連結されるプラネタリーキャリヤ１５２と、ピニオンギヤ１５２ａの更に外周に設けられたリング状のリングギヤ１５３とから成る。遊星歯車１５０の回転駆動時における各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３の駆動トルクは、プラネタリーキャリヤトルク＝サンギヤトルク＋リングギヤトルクの関係となる。
【００４３】
ここでは、プーリ回転軸１１１は、サンギヤ１５１に連結され、モータ回転軸１２１（架空上の一点鎖線）は上記説明のようにリングギヤ１５３に連結され、圧縮機回転軸１３１は、プラネタリーキャリヤ１５２に連結されるようにしている。
【００４４】
一方、制御装置１６０は、Ａ／Ｃ要求信号、蒸発器温度センサ２３１の温度信号、エンジン回転数信号等が入力されて、これらの信号に基づいて上記モータ１２０の作動を制御するものとしている。具体的には、バッテリ２０からの電力を可変して、モータ１２０の作動回転数を可変させる。
【００４５】
また、制御装置１６０は、図４（ａ）に示す制御特性に基づいて、冷凍サイクル装置２００の熱負荷に対応する圧縮機１３０の冷媒吐出量を決定し、図４（ｂ）に示す制御特性図に基づいて、この吐出量を確保するための圧縮機１３０の回転数を決定する。因みに、吐出量は圧縮機１３０の１回転当りの吐出容量に回転数を乗じて得られる時間当たりの吐出量であり、回転数が増加するに従って吐出量も増加する。更には図５に示す遊星歯車１５０における共線図に基づいて、プーリ１１０の回転数と圧縮機１３０の回転数とからモータ１２０の回転数を決定する（共線図に基づく詳細作動については後述する）。
【００４６】
次に、上記構成に基づく作動について説明する。本参考例１におけるハイブリッドコンプレッサ１０１は、プーリ１１０の回転駆動力によって圧縮機１３０が作動される中で、モータ１２０の回転数を制御装置１６０によって調整することによって、遊星歯車１５０を介して、圧縮機１３０の作動回転数をプーリ１１０の回転数に対して増減させるようにしている。
【００４７】
図５は、遊星歯車１５０にそれぞれ連結されたプーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の回転数の関係を示す共線図である。共線図は、周知のように横軸に各ギヤ、キャリヤ（左からサンギヤ１５１、プラネタリーキャリヤ１５２、リングギヤ１５３）の座標位置が示され、各座標位置には、上記したようにそれぞれのギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３に連結されるプーリ１１０、圧縮機１３０、モータ１２０が対応している。また、横軸座標の間隔はサンギヤ１５１とリングギヤ１５３とのギヤ比λによって決定される。ここではギヤ比λを０．５と設定している。そして、縦軸には、各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３の回転数が示され、各回転数は３者が直線で結ばれる関係となる。
【００４８】
制御装置１６０は、エンジン１０の回転数信号からプーリ比を用いてプーリ１１０の回転数を算出する。そして、冷凍サイクル装置２００の熱負荷から必要とされる圧縮機１３０の吐出量を確保するための圧縮機１３０の回転数を決定する（上記した図４（ａ）（ｂ））。そして、共線図上においてプーリ回転数と圧縮機回転数とから直線で結ばれるモータ１２０の回転数を決定し、その回転数でモータ１２０を作動させる。
【００４９】
更に、冷凍サイクル装置２００の熱負荷の違いや車両の走行状態の違いにおけるモータ１２０の制御について図５を用いて具体的に説明する。
【００５０】
冷凍サイクル装置２００の熱負荷が最大となるクールダウン時においては、図５（ア）に示すように、モータ回転数を高くすることによって、圧縮機回転数をプーリ回転数よりも高くして吐出量を増大させ、高負荷での対応を可能としている。
【００５１】
クールダウン終了後の通常走行時においては、上記のような吐出量は不要であり、図５（イ）に示すように、モータ１２０の回転数を下げることにより、圧縮機回転数をプーリ回転数よりも低くして通常走行時に必要とされる吐出量まで減少させる。
【００５２】
更に、熱負荷が下がって、吐出量が過剰になれば、図５（ウ）に示すように、モータ１２０の作動を逆回転側に作動させ（実際には圧縮機１３０に連結されるプラネタリーキャリヤ１５２から力を受けて逆回転方向に回転し発電作用となる）、圧縮機１３０の回転数をゼロにして、吐出量をゼロにする。ここでは、従来技術のような電磁クラッチを用いずともモータ回転数の調整で吐出量ゼロの設定が可能である。
【００５３】
また、高速走行時においては、図５（エ）に示すように、モータ回転数を逆回転側に作動させることで、圧縮機回転数を図５（イ）の場合と同様に保持して、通常走行時の熱負荷と同等の吐出量を確保して冷房を継続する。尚、図５（ウ）（エ）の場合においては、モータ１２０の逆回転作動により発電作用を伴うので、バッテリ２０への充電が可能である。
【００５４】
一方、アイドルストップ車両として停車中にエンジン１０が停止した場合、即ちプーリ回転数がゼロになった場合は、図５（オ）に示すように、モータ回転数を中間レベルで作動させることにより、圧縮機回転数を図５（イ）の場合と同等に保持して吐出量を確保して冷凍サイクル装置２００の作動を継続する。
【００５５】
以上の構成および作動説明より、本参考例１における作用効果について説明する。まず、モータ１２０の回転数を調整することでプーリ１１０の回転数に対して圧縮機１３０の回転数を増減させ、圧縮機１３０の吐出量を可変可能とすることができる。クールダウン時のように冷凍サイクル装置２００の熱負荷が最大時には、圧縮機１３０の回転数をプーリ１１０の回転数よりも上げることで吐出量を従来技術のものよりも増大できるので、予め圧縮機１３０の体格、吐出容量を小型に設定できる。また逆に、圧縮機１３０の回転数をプーリ１１０の回転数よりも下げることで圧縮機１３０の吐出量を減少でき、クールダウン後の通常走行時における冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じた対応ができる。
【００５６】
更に、アイドルストップによってエンジン１０が停止し、プーリ１１０の回転数がゼロになった場合も、モータ１２０を作動させることで圧縮機１３０の作動が可能となるので、従来技術のように電磁クラッチを必要とせずに安価にアイドルストップ時の冷房機能の継続ができる。
【００５７】
尚、圧縮機回転軸１３１をプラネタリーキャリヤ１５２に連結するようにしているので遊星歯車１５０の各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３の構成上より、圧縮機回転軸１３１の駆動力は、プーリ回転軸１１１の駆動力、およびモータ回転軸１２１の駆動力の両者を足し合わせたものとすることができるので、プーリ１１０のエネルギーにモータ１２０のエネルギーを加えた形で圧縮機１３０を作動させることができ、エンジン１０の負荷が軽減できる。
【００５８】
更には、プーリ回転軸１１１をサンギヤ１５１に、モータ回転軸１２１をリングギヤ１５３に連結するようにしているので、各回転軸１１１、１２１、１３１と各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３との連結が構造的にシンプルに形成でき、ハイブリッドコンプレサ１０１として安価にすることができる。
【００５９】
尚、本参考例１においてはモータ１２０の回転数の調整によって圧縮機１３０の吐出量の可変が可能となることから、固定容量型の圧縮機１３０で充分対応が可能であり、更に安価にすることができる。
【００６０】
（参考例２）
参考例２を図６、図７に示す。参考例２は、上記参考例１に対して、遊星歯車１５０をモータ１２０のロータ部１２０ａ内に収容し、各回転軸１１１、１２１、１３１と遊星歯車１５０との連結を変更すると共に、電磁クラッチ１７０、一方向クラッチ１８０を追加したものとしている。
【００６１】
ここではモータ１２０は、ロータ部１２０ａとして外周部にマグネット（永久磁石）１２２が設けられるいわゆるＳＰモ−タ（ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔ−ｍａｇｎｅｔＭｏｔｏｒ）としている。そして、ロータ部１２０ａの内周側のスペースを活用して遊星歯車１５０を収容している。
【００６２】
また、遊星歯車１５０の各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３と各回転軸１１１、１２１、１３１との連結を以下のようにしている。即ち、プーリ回転軸１１１をプラネタリーキャリヤ１５２に連結し、モータ回転軸１２１、即ちロータ部１２０ａをサンギヤ１５１に連結し、圧縮機回転軸１３１をリングギヤ１５３に連結している。尚、ロータ部１２０ａおよびリングギヤ１５３とプーリ回転軸１１１とは、軸受け１１４によって互いに独立して回転可能としている。
【００６３】
更に、プーリ回転軸１１１には電磁クラッチ１７０および一方向クラッチ１８０を設けるようにしている。電磁クラッチ１７０は、エンジン１０の駆動力を断続する断続手段を成すもので、コイル１７１とハブ１７２とから成り、ハブ１７２はプーリ回転軸１１１に固定されている。周知のようにコイル１７１に通電することによってハブ１７２がプーリ１１０に吸着し（クラッチＯＮ）、プーリ回転軸１１１はプーリ１１０と共に回転駆動する。また、コイル１７１への通電を遮断するとハブ１７２およびプーリ回転軸１１１はプーリ１１０から離れる（クラッチＯＦＦ）。この電磁クラッチ１７０の断続は、制御装置１６０によって行われる。
【００６４】
一方向クラッチ１８０は、電磁クラッチ１７０に対して、プーリ軸１１１の遊星歯車１５０側に配置されて、ハウジング１４０に固定されている。そして、一方向クラッチ１８０は、プーリ回転軸１１１のプーリ１１０回転方向のみの回転駆動を許容し、逆回転方向の回転駆動を阻止する。
【００６５】
次に、上記構成に基づく作動について図７を用いて説明する。まず、最も圧縮機能力が必要とされるクールダウン時においては、電磁クラッチ１７０はＯＮされ、プーリ１１０の駆動力はプーリ回転軸１１１から遊星歯車１５０を介して圧縮機回転軸１３１に伝達され、圧縮機１３０は作動される。（一方向クラッチ１８０は空転する。）この時、図７（カ）に示すように、モータ１２０をプーリ１１０の回転方向とは逆回転方向に作動させることにより、圧縮機回転数をプーリ回転数よりも高くして吐出量を増大させる。尚、モータ回転数を上げるように作動させてやると、圧縮機回転数は上昇する。
【００６６】
クールダウンの後の通常冷房時においては、電磁クラッチ１７０をＯＮの状態として主にプーリ１１０の駆動力でモータ１２０および圧縮機１３０を作動させる。（一方向クラッチ１８０は空転する。）この時、モータ１２０と圧縮機１３０とでは圧縮機１３０の方が圧縮仕事を行っている分作動トルクが大きいため、図７（キ）に示すように、プーリ回転数に対して、圧縮機１３０は低回転側となり吐出量を減少させる。一方、モータ１２０は、プーリ回転数に対して高回転側で発電機として作動することになり、バッテリ２０への充電を可能とする。尚、モータ回転数を下げるように作動させてやると、圧縮機回転数は上昇する。
【００６７】
更に、エンジン１０が停止された場合は、電磁クラッチ１７０がＯＦＦされ、モータ１２０の駆動力によって圧縮機１３０が作動される。この時は、図７（ク）に示すように、モータ１２０を逆回転方向に駆動させることで、プーリ回転軸１１１が同様に逆回転方向に作動しようとし、一方向クラッチ１８０によってロックされ、モータ１２０の駆動力は圧縮機１３０に伝達される。ここではモータ回転数を増減することで圧縮機回転数は増減する。
【００６８】
尚、エンジン１０が作動中であっても、電磁クラッチ１７０をＯＦＦすることで、上記エンジン１０停止時と同様にモータ１２０を逆回転方向に駆動させることによって、圧縮機１３０を作動させることができる。
【００６９】
以上のように、本参考例２ではモータ１２０をＳＰモータとしているので、ロータ部１２０ａのスペースを有効に活用して遊星歯車１５０を設置でき、ハイブリッドコンプレッサ１０１として小型なものにすることができる。
【００７０】
また、各回転軸１１１、１２１、１３１をそれぞれ遊星歯車１５０のプラネタリーキャリヤ１５２、サンギヤ１５１、リングギヤ１５３に連結するようにしているので、モータ１２０に対する圧縮機１３０の減速比を大きく取ることができ、高回転、低トルク型のモータ１２０での対応を可能として小型で安価にすることができる。
【００７１】
更には、コスト面では上記第１実施形態よりも高くなるものの、電磁クラッチ１７０と一方向クラッチ１８０とを設けるようにしているので、冷凍サイクル装置２００の熱負荷が低く、バッテリ２０の容量が十分に確保されていれば、エンジン１０作動時においてもバッテリ２０の電力を用いてモータ１２０によって圧縮機１３０を作動させて対応することが可能となり、エンジン１０の稼働率を低減して燃費性能を向上することができる。
【００７２】
（参考例３）
参考例３を図８、図９に示す。参考例３は、上記参考例２に対して、もう一つの一方向クラッチ１９０を追加したものである。
【００７３】
ここではモータ回転軸１２１に、プーリ１１０の回転方向に対して逆回転方向のみ回転を許容する一方向クラッチ１９０を設けている。具体的には、モータ１２０のロータ部１２０ａとハウジング１４０との間に一方向クラッチ１９０を設けるようにしている。
【００７４】
このハイブリッドコンプレッサ１０１の作動は、上記参考例２におけるクールダウン時、クールダウン後の通常冷房時、エンジン１０停止時、エンジン１０作動時のうち、クールダウン後の通常冷房時の作動が異なる。
【００７５】
即ち、上記参考例２では図９（キ）（これは図７（キ）と同一）に示すように、プーリ１１０の駆動力によってモータ１２０および圧縮機１３０が作動されていたものに対して、ここでは図９（ケ）で示すように、一方向クラッチ１９０によってモータ１２０はプーリ１１０の回転方向に対してはロックされ、停止状態（回転数はゼロ）となる。これに伴いプーリ１１０の駆動力はすべて圧縮機１３０に伝達され、プーリ回転数に対して増速されて作動する。
【００７６】
これにより、発電のためのモータ１２０への駆動力を不要としてエンジン１０の負荷を低減して燃費性能を向上することができる。また、モータ１２０の発電作用が無くなるので、発電に関わる制御が不要となる。更には、圧縮機１３０の作動回転数を可変させるためにモータ１２０に電力を供給する必要が無くなり、バッテリ２０の消費を軽減できる。
【００７７】
尚、モータ回転軸１２１と圧縮機回転軸１３１との遊星歯車１５０に対する連結は互いの位置を入れ替えても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
（実施形態）
本発明の実施形態を図１０〜図１３に示す。本実施形態は、上記参考例３に対して、圧縮機１３０の異常作動検出機能およびエンジン１０への保護機能を持たせたものである。
【００７９】
構成としては、上記参考例３（図８）に対して、圧縮機回転軸１３１が連結されるリングギヤ１５３の外周部に、図１０に示すように、凹部１５０ａおよび凸部１５０ｂ（以下、凹凸部１５０ａ、１５０ｂ）を設けたものとしている。尚、ここではリングギヤ１５３は、本発明の変速機構の構成部材に対応する。
【００８０】
図１１に示すように、モータ１２０のロータ部１２０ａとステータ１２３との間には磁束が回っている。しかし微量ではあるがロータ部１２０ａの内径側とステータ１２３の外径側に磁束が洩れる。この洩れ磁束が発生している状態で凹凸部１５０ａ、１５０ｂが形成されたリングギヤ１５３が回転すると、凹凸部１５０ａ、１５０ｂが通過するたびにロータ部１２０ａの内径側において磁気抵抗が変化することになり、ステータ１２３内部の磁束変化が発生する。するとステータ１２３のコイル１２３ａの両端には以下の数式１で示す誘起電圧Ｖが発生する。
【００８１】
【数１】
Ｖ＝Ｎ×ｄφ／ｄｔ
ここで、Ｎはコイル１２３ａの巻数、φは磁束、ｔは時間である。
【００８２】
図１２はＦＥＭ解析によるコイル１２３ａの両端の電圧変動計算結果を示すものであり、圧縮機１３０の回転数が２０００ｒｐｍという低い状態（作動時における下限値レベル）でも制御装置１６０で検出可能な電圧変動が得られている。
【００８３】
次に、この誘起電圧Ｖを検出してエンジン１０を保護するための制御について、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ４０１でＡ／ＣがＯＮか否か（Ａ／Ｃ要求信号があるか否か）を判定し、ＯＮであればステップＳ４０２でエンジン１０が運転状態にあるか否かを判定する。尚、ステップＳ４０１で否と判定すれば、このフローは終了し、スタートから繰り返す。
【００８４】
ステップＳ４０２でエンジン１０が運転状態にあると判定すると、ステップＳ４０３でモータ１２０単独で圧縮機１３０を作動させる必要があるか否かを判定する。これは、冷凍サイクル装置２００の熱負荷を基に判定基準を設けており、熱負荷を高い順からクールダウン時、通常時、低負荷時に分けた時に、クールダウン時はエンジン１０とモータ１２０での駆動、通常時はエンジン１０単独駆動、低負荷時はモータ１２０単独駆動と対応するようにしている。
【００８５】
ステップＳ４０３で否、即ち熱負荷が高くモータ１２０での単独駆動ではないと判定すると、ステップＳ４０４で待機状態（ここでは圧縮機１３０の回転数が上昇安定するまでの０．５秒としている）を維持して、ステップＳ４０５で電磁クラッチ１７０をＯＮさせる。
【００８６】
更に、ステップＳ４０６でエンジン１０単独で圧縮機１３０を作動させる必要があるか否かを判定する。つまり上記のように熱負荷が通常時レベルにあり、エンジン１０での単独駆動要と判定すると、ステップＳ４０７でモータ１２０を停止し、エンジン１０の駆動力によって圧縮機１３０を作動させる。尚、モータ１２０の停止は、上記参考例３で説明したように（図９）、一方向クラッチ１９０（本発明のロック機構に対応する）により、モータ回転軸１２１がロックされ停止状態となった時に、更にモータ１２０への通電を停止させることを意味する。
【００８７】
そして、ステータ１２３のコイル１２３ａに発生する誘起電圧変化の大きさが予め定めた基準値（所定値）以上あるか否かを判定し、否の場合（誘起電圧変化量が基準値よりも小さい場合）は、リングギヤ１５３に連結された圧縮機１３０が本来の回転数で作動していないことになり、ステップＳ４０９で電磁クラッチ１７０をＯＦＦにする。尚、ステップＳ４０８で誘起電圧変化量が基準値以上あれば、圧縮機１３０は正常に作動しており、そのままエンジン１０による駆動が継続される。
【００８８】
一方、ステップＳ４０２でエンジン１０が停止状態と判定し、ステップＳ４０３でモータ１２０での単独駆動要であると判定すると、ステップＳ４１０で電磁クラッチ１７０をＯＦＦにし、ステップＳ４１１でモータ１２０をＯＮし、圧縮機１３０を作動させる。この時、ステップＳ４１２で圧縮機１３０の作動異常について、モータ１２０に供給される電流値によって検出を行う。また、ステップＳ４０６でエンジン１０での単独駆動ではないと判定すると、ステップＳ４１１でモータ１２０をＯＮし、エンジン１０とモータ１２０とで圧縮機を作動させ、ステップＳ４１２でモータ１２０の電流値よる異常検出を行う。
【００８９】
通常、モータ１２０によって圧縮機１３０が作動される場合は、圧縮機１３０にロック等の異常があるとモータ１２０の電流値でその異常を検出可能となるが（ステップＳ４１２）、モータ１２０が非作動時（ステップＳ４０７）においてはその検出ができず、新たに他の検出手段が必要となる。ここでは、圧縮機１３０がロック等の異常を起こした場合、連結されたリングギヤ１５３の回転が低下するあるいはゼロとなり、誘起電圧変化が小さくなるので、他の特別な検出手段を必要とせずに誘起電圧変化を活用して圧縮機１２０の異常検出が可能となる。
【００９０】
また、圧縮機回転軸１３１をリングギヤ１５３に連結し、このリングギヤ１５３の外周部に凹凸部１５３ａ、１５３ｂを設けるようにしているので、この凹凸部１５３ａ、１５３ｂをモータ１２０の永久磁石１２２の内径側に近接させて、容易に誘起電圧変化の検出を可能としている。
【００９１】
更に、検出した誘起電圧変化量が基準値より小さい場合、即ち圧縮機１３０のロック等の異常があった場合に、電磁クラッチ１７０をＯＦＦにするようにしているので、エンジン１０に過大な負荷がかかることが回避でき、エンジン１０を保護することができる。
【００９２】
尚、本実施形態において、遊星歯車１５０と各回転軸１２１、１３１の連結方法、および凹凸部１５０ａ、１５０ｂの形成方法を図１４に示すようにしても良い。即ち、モータ回転軸１２１をリングギヤ１５３に連結し、圧縮機回転軸１３１をサンギヤ１５１に連結する。そして、圧縮機回転軸１３１にロータ１３１ａを形成し、ロータ１３１ａの外周側が永久磁石１２２（ロータ部１２０ａ）の内径側に位置するようにして、ここに凹凸部１５０ａ、１５０ｂを設ける訳である。この場合も、上記と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
（その他の参考例、およびその他の実施形態）
上記参考例１〜３、および実施形態では変速機構として遊星歯車１５０を適用するものとして説明したが、遊星歯車１５０に代えて遊星ローラやディファレンシャルギヤ等としても良い。
【００９４】
また、遊星歯車１５０の各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３とプーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１との連結は、上記参考例１〜３、および実施形態に限定されること無く、他の組み合わせとしても良い。とりわけ、プーリ１１０の駆動トルクとモータ１２０の駆動トルクとを足し合わせた形で圧縮機１３０に伝達できるものとして、上記参考例１に対して、サンギヤ１５１にモータ回転軸１２１、プラネタリーキャリヤ１５２に圧縮機回転軸１３１、リングギヤ１５３にプーリ回転軸１１１を連結するようにしても良い。
【００９５】
また、圧縮機１３０は、固定容量型のものの中でもスクロール式のものに限らず、ピストン式やスルーベーン式のもの等としても良い。尚、コスト面では固定容量型のものが好適である旨を説明したが、これに代えて可変容量型のものとしても良く、これによれば、更に吐出量の可変幅を拡大できる。
【００９６】
更に、対象とする車両としては、走行用モータを有し、走行中においても所定の走行条件に応じてエンジン１０が停止されるいわゆるハイブリッド車両としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１〜３、および実施形態を冷凍サイクル装置に適用した全体構成を示す模式図である。
【図２】図１における参考例１のハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ方向から見た場合の遊星歯車を示す正面図である。
【図４】（ａ）は熱負荷に対する圧縮機吐出量を示す制御特性図、（ｂ）は圧縮機回転数に対する圧縮機吐出量を示す制御特性図である。
【図５】プーリ、圧縮機、モータの作動回転数を示す共線図である。
【図６】参考例２におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図７】参考例２におけるプーリ、圧縮機、モータの作動回転数を示す共線図である。
【図８】参考例３におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図９】参考例３におけるプーリ、圧縮機、モータの作動回転数を示す共線図である。
【図１０】本発明の実施形態における遊星歯車の凹凸部を示す正面図である。
【図１１】モータ部における磁束および洩れ磁束を模式的に示す拡大図である。
【図１２】時間に対する誘起電圧変化を示すグラフである。
【図１３】誘起電圧変化の検出およびエンジン保護のための制御を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態におけるハイブリッドコンプレッサの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０エンジン
２０バッテリ（電源）
１００ハイブリッドコンプレッサ装置
１１０プーリ
１１１プーリ回転軸
１２０モータ
１２０ａロータ部
１２１モータ回転軸
１２２マグネット（永久磁石）
１２３ａコイル
１３０圧縮機
１３１圧縮機回転軸
１５０遊星歯車（変速機構）
１５０ａ凹部
１５０ｂ凸部
１５１サンギヤ
１５２プラネタリーキャリヤ
１５３リングギヤ
１６０制御装置
１７０電磁クラッチ（断続手段）
１８０一方向クラッチ
１９０一方向クラッチ（ロック機構）
２００冷凍サイクル装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid compressor device suitable for being applied to a refrigeration cycle apparatus mounted on a so-called idle stop vehicle that stops an engine when the vehicle is temporarily stopped during traveling operation.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an example in which so-called idle stop vehicles are put on the market from the viewpoint of fuel saving. In this vehicle, since the engine is stopped when the vehicle is temporarily stopped during the driving operation, the compressor in the refrigeration cycle apparatus that operates by receiving the driving force of the engine is stopped while the engine is stopped. It will not function as a refrigeration cycle device.
[0003]
One solution is to use a hybrid compressor in which a pulley to which engine rotation is transmitted and a compressor are connected via an electromagnetic clutch, and a motor is connected to the rotating shaft on the side opposite to the pulley of the compressor. (For example, Patent Document 1). Thus, when the engine is stopped, the electromagnetic clutch can be disconnected and the compressor can be operated by the motor, so that the cooling function of the refrigeration cycle apparatus is achieved regardless of whether the engine is operating or stopped.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-130323 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art requires an electromagnetic clutch that switches the drive source of the compressor to the engine or the motor when the engine is driven and stopped, which is expensive. Since the compressor is operated by using both drive sources, the capacity and physique of the compressor are determined so as to satisfy the maximum heat load of the refrigeration cycle apparatus in the power range of either drive source. It will be. In particular, for a compressor driven mainly by an engine, for example, the load at the time of rapid cooling immediately after start-up in summer (during cool-down) is the maximum heat load, and the capacity and physique are set accordingly, and as a result, compression The machine is becoming larger.
[0006]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a hybrid compressor device that is inexpensive and enables a compressor to be downsized while ensuring a cooling function when the engine is stopped.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
[0008]
  The invention according to claim 1 is applied to a vehicle in which the engine (10) is stopped when the vehicle is temporarily stopped during traveling, and a pulley (110) that is rotationally driven by the engine (10); The motor (120) that is driven to rotate by receiving power from the power source (20) and whose rotation speed is controlled by the controller (160), and the compressor (130) that compresses the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus (200). In the hybrid compressor apparatus in which the compressor (130) is operated by the driving force of the pulley (110) and the motor (120), each rotation of the pulley (110), the motor (120), and the compressor (130) The shafts (111, 121, 131) can rotate independently of each other, and the respective rotation shafts (111, 121, 131) can be rotated by the other rotation shafts (111, 121, 13). ) The rotational speed is coupled to a variable to speed change mechanism for transmitting (150) with respect to,A lock mechanism (190) is provided that can restrain the rotating shaft (121) of the motor (120) when the motor (120) is stopped,The control device (160) adjusts the rotation speed of the motor (120) to increase or decrease the rotation speed of the compressor (130) with respect to the rotation speed of the pulley (110).At the same time, the motor (120) is stopped, and the component (153) of the speed change mechanism (150) connected to the compressor (130) when the compressor (130) is operated by the driving force of the pulley (110). Fluctuation in leakage flux of the motor (120) caused by rotation of the motor is detected as a change in induced voltage of the coil (123a) of the motor (120).It is characterized by that.
[0009]
  Thereby, the discharge amount per time of the compressor (130) can be made variable by increasing / decreasing the rotation speed of the compressor (130) with respect to the rotation speed of the pulley (110). When the heat load of the refrigeration cycle apparatus (200) is maximized, such as during cool-down, the discharge amount is higher than that of the prior art by increasing the rotational speed of the compressor (130) above the rotational speed of the pulley (110). Therefore, the physique and discharge capacity of the compressor (130) can be set small in advance. Conversely, the amount of discharge of the compressor (130) can be reduced by lowering the rotational speed of the compressor (130) than the rotational speed of the pulley (110), and the refrigeration cycle apparatus (200) during normal travel after cool-down. ) Can be handled according to the heat load.Furthermore, even when the engine (10) stops due to idle stop and the number of rotations of the pulley (110) becomes zero, the compressor (130) can be operated by operating the motor (120). The cooling function at the time of idling stop can be continued at low cost without requiring an electromagnetic clutch as in the prior art.
[0010]
Normally, when the compressor (130) is operated by the motor (120), if there is an abnormality such as a lock in the compressor (130), the abnormality can be detected by the current value of the motor (120). When (120) is not in operation, it cannot be detected, and another detection means is required. Here, when the compressor (130) has an abnormality such as a lock, the rotation of the component (153) decreases or becomes zero, and the induced voltage change is small, so that no other special detection means is required. In addition, the abnormality of the compressor (120) can be detected by utilizing the induced voltage change.
[0011]
As in the second aspect of the present invention, it is preferable to use a planetary gear (150) as the speed change mechanism (150), and each rotating shaft (111, 121, 131) constitutes the planetary gear (150). The sun gear (151), the planetary carrier (152), and the ring gear (153) are preferably connected to each other.
[0012]
The invention according to claim 3 is characterized in that the rotating shaft (131) of the compressor (130) is connected to the planetary carrier (152).
[0013]
Thereby, due to the configuration of each gear of the planetary gear (150) and the carrier (151, 152, 153), the driving force of the rotating shaft (131) of the compressor (130) is changed to the rotating shaft (111) of the pulley (110). ) And the driving force of the rotating shaft (121) of the motor (120) can be added together, so that the energy of the motor (120) is added to the energy of the pulley (110). Thus, the compressor (130) can be operated, and the load on the engine (10) can be reduced.
[0014]
In the invention according to claim 4, the rotating shaft (111) of the pulley (110) is connected corresponding to the sun gear (151), and the rotating shaft (121) of the motor (120) corresponds to the ring gear (153). It is characterized by being connected.
[0015]
As a result, the connection between the rotating shafts (111, 121, 131) and the gears and carriers (151, 152, 153) can be formed structurally and can be made inexpensive as a hybrid compressor.
[0016]
Further, as described in the operation and effect of the invention according to the first aspect, since the discharge amount of the compressor (130) can be changed in the present invention, as in the invention according to the fifth aspect. The fixed capacity type compressor (130) can sufficiently cope with it, and can be made cheaper.
[0017]
According to the sixth aspect of the present invention, the rotating shaft (111) of the pulley (110) is connected to the planetary carrier (152), and the rotating shaft (121) of the motor (120) is connected to the sun gear (151). The rotary shaft (131) of the compressor (130) is connected corresponding to the ring gear (153).
[0018]
Thereby, since the reduction ratio of the compressor (130) with respect to the motor (120) can be taken large, the response | compatibility with a high rotation and a low torque type motor (120) is enabled, and it can be made small and cheap.
[0019]
In the invention according to claim 7, the motor (120) is an SP motor (120) in which a permanent magnet (122) is arranged on the outer periphery of the rotor portion (120a), and the speed change mechanism (150) 120a) is housed on the inner peripheral side.
[0020]
Thereby, since the transmission mechanism (150) can be installed by effectively utilizing the space of the rotor part (120a), the hybrid compressor (101) can be made compact.
[0021]
  According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to the sixth aspect, intermittent means for intermittently driving the driving force of the engine (10) by the control device (160) is applied to the rotating shaft (111) of the pulley (110). (170) and a one-way clutch (180) disposed on the transmission mechanism (150) side of the intermittent means (170) and allowing the rotation of the rotation shaft (111) of the pulley (110) only in the rotation direction of the pulley (110). And the control device (160) disconnects the intermittent means (170) when the engine (10) is operating, and rotates the motor (120) in the direction opposite to the rotation direction of the pulley (110). And the compressor (130) is operated.
[0022]
  As a result, the rotation shaft (111) of the pulley (110) tries to operate in the reverse rotation direction as the motor (120) is driven, but is locked by the one-way clutch (180). Force can be transmitted to the compressor (130) to operate the compressor (130). That is, in addition to the function and effect of the invention of claim 6, it is possible to operate the compressor (130) by the motor (120) using the power of the power source (20) even when the engine (10) is operating. The operating rate of the engine (10) can be reduced and the fuel efficiency can be improved.
[0023]
  According to the ninth aspect of the present invention, the rotating shaft (111) of the pulley (110) is connected to the planetary carrier (152), and the rotating shaft (131) of the motor (120) is connected to the pulley (110). ) Is provided with a one-way clutch (190) that allows rotation only in the reverse rotation direction.
[0024]
  Thus, when the driving force of the pulley (110) is transmitted to the motor (120), the motor rotation shaft (121) tries to operate in the same rotational direction as the pulley (110), but the one-way clutch (190). This driving force is transmitted only to the compressor (130). That is, it is possible to improve the fuel efficiency by reducing the load on the engine (10) by eliminating the driving force to the motor (120) for power generation. Moreover, since the power generation action of the motor (120) is eliminated, control relating to power generation becomes unnecessary. Furthermore, it is not necessary to supply electric power to the motor (120) in order to vary the operating rotational speed of the compressor (130), and the consumption of the power source (20) can be reduced.
[0025]
In the invention according to claim 9, as in the invention according to claim 10, the rotating shaft (121) of the motor (120) is connected corresponding to the sun gear (151), and the compressor (130). If the rotary shaft (131) is connected to the ring gear (153), the reduction ratio of the compressor (130) with respect to the motor (120) can be increased, so that high rotation and low torque can be achieved. It is possible to cope with the type of motor (120), and it can be made small and inexpensive.
[0028]
  And the leakage flux fluctuation isClaim 11As described in the invention described above, the component member (153) is provided with at least one set of concave and convex portions (153a and 153b) having a concave and convex shape on the inner diameter side of the permanent magnet (122) of the motor (120). By doing so, it can be easily handled.
[0029]
  this is,Claim 12If the speed change mechanism (150) is the planetary gear (150) and the constituent member (153) is the ring gear (153) of the planetary gear (150), the permanent magnet ( It is possible to easily cope with this by providing the concave and convex portions (153a, 153b) on the outer peripheral portion of the ring gear (153) that can be set close to the inner diameter side of 122).
[0030]
  Further, as in the invention described in claim 13, the rotating shaft (111) of the pulley (110) is connected corresponding to the planetary carrier (152) of the planetary gear (150), and the rotation of the motor (120). If the shaft (121) is connected to the sun gear (151) of the planetary gear (150), the reduction ratio of the compressor (130) with respect to the motor (120) can be increased. The rotation and low torque type motor (120) can be used, and the size and cost can be reduced.
[0031]
  Furthermore,Claim 14In the invention described in the above, the rotating shaft (111) of the pulley (110) is provided with the intermittent means (170) for interrupting the driving force of the engine (10) by the control device (160), and the control device (160). Is characterized in that the intermittent means (170) is disconnected when the magnitude of the detected induced voltage change is smaller than a predetermined value.
[0032]
Accordingly, it is determined that there is an abnormality such as a lock in the compressor (130), and it is possible to avoid applying an excessive load to the engine (10), so that the engine (10) can be protected.
[0033]
  Claim 15As described in the invention described above, the target vehicle may include a motor that includes a traveling motor and includes a mode in which the engine (10) is stopped according to a predetermined traveling condition even during traveling.
[0034]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  (Reference example 1)
  Reference example 11 to FIG. 5, first, a specific configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
[0036]
The hybrid compressor apparatus 100 is applied to a refrigeration cycle apparatus 200 mounted on a so-called idle stop vehicle in which the engine 10 is stopped when the vehicle is temporarily stopped during traveling operation, and includes a hybrid compressor 101 and a control apparatus 160.
[0037]
The refrigeration cycle apparatus 200 forms a known refrigeration cycle, and is provided with a compressor 130 that constitutes the hybrid compressor 101 described later. The compressor 130 compresses the refrigerant in the refrigeration cycle to a high temperature and a high pressure, and hereinafter, a condenser 210 that condenses and liquefies the compressed refrigerant, an expansion valve 220 that adiabatically expands the liquefied refrigerant, and an expanded refrigerant. The evaporator 230 that cools the air passing through itself by the latent heat of vaporization is sequentially connected by the refrigerant pipe 240 to form a closed circuit. An evaporator temperature sensor 231 for detecting a cooled air temperature (evaporator rear air temperature Te) as a representative value for grasping the heat load of the refrigeration cycle apparatus 200 is provided downstream of the air flow of the evaporator 230. Is provided.
[0038]
The hybrid compressor 101 mainly includes a pulley 110, a motor 120 accommodated in a housing 140, and a compressor 130. A more specific configuration will be described with reference to FIG. 2. The pulley 110 is provided with a pulley rotating shaft 111 at the center and is rotatably supported by bearings 112 and 113 provided on the end housing 142. A driving force is transmitted through the belt 11 so as to rotate.
[0039]
The motor 120 includes a magnet 122 that is fixed to the outer periphery of a ring gear 153 that constitutes a planetary gear 150 that will be described later and forms a rotor portion, and a stator 123 that is fixed to the inner peripheral surface of the housing 140. This motor 120 has a motor rotating shaft (one-dot chain line) 121 that is aerial in the center of the magnet 122, that is, the ring gear 153. The magnet 122 is driven to rotate by supplying electric power from the battery 20 as a power source to the stator 123.
[0040]
Further, the compressor 130 is a fixed capacity compressor in which the discharge capacity per rotation is set as a predetermined value, more specifically, a known scroll compressor, and is fixed to the housing 140. A scroll 136 and a movable scroll 135 revolving by an eccentric shaft 134 provided at the tip of the compressor rotating shaft 131 are provided. The compressor rotation shaft 131 is rotatably supported by a bearing 132 provided on the partition plate 141. Then, the refrigerant sucked from the suction port 143 provided in the housing 140 and flowing through the communication hole 144 provided in the partition plate 141 is compressed in the compression chamber 137 and discharged from the discharge port 139 through the discharge chamber 138. I have to. In this connection, when the sucked refrigerant touches the motor 120, a cooling effect is given to the motor 120, and the durability of the motor 120 is improved.
[0041]
  BookReference example 1, The compressor 130 is operated by the combined operation of the pulley 110 and the motor 120 in accordance with the heat load of the refrigeration cycle apparatus 200 as will be described later. The capacity and physique of the compressor 130 are in a single state. Therefore, it is preset as a capacity smaller than the capacity and physique required at the maximum heat load (about 1/2 to 1/3 of the prior art setting).
[0042]
  And booksIn Reference Example 1,The rotation shafts 111, 121, and 131 of the pulley 110, the motor 120, and the compressor 130 are connected to a planetary gear 150 as a speed change mechanism provided in the housing 140. The planetary gear 150 is a well-known one, and as shown in FIG. 3, a planetary carrier 152 connected to a sun gear 151 provided at the center and a pinion gear 152a that revolves while revolving on the outer periphery of the sun gear 151. , And a ring-shaped ring gear 153 provided on the outer periphery of the pinion gear 152a. When the planetary gear 150 is rotationally driven, the driving torque of each gear and the carriers 151, 152, and 153 has a relationship of planetary carrier torque = sun gear torque + ring gear torque.
[0043]
Here, the pulley rotating shaft 111 is connected to the sun gear 151, the motor rotating shaft 121 (the one-dot chain line on the aerial) is connected to the ring gear 153 as described above, and the compressor rotating shaft 131 is connected to the planetary carrier 152. It is supposed to be connected.
[0044]
On the other hand, the control device 160 receives an A / C request signal, a temperature signal from the evaporator temperature sensor 231, an engine speed signal, and the like, and controls the operation of the motor 120 based on these signals. Specifically, the electric power from the battery 20 is varied to vary the operating rotational speed of the motor 120.
[0045]
Further, the control device 160 determines the refrigerant discharge amount of the compressor 130 corresponding to the heat load of the refrigeration cycle apparatus 200 based on the control characteristics shown in FIG. 4A, and the control characteristics shown in FIG. Based on the figure, the number of rotations of the compressor 130 for securing the discharge amount is determined. Incidentally, the discharge amount is a discharge amount per time obtained by multiplying the discharge capacity per rotation of the compressor 130 by the rotation number, and the discharge amount increases as the rotation number increases. Furthermore, based on the collinear diagram in the planetary gear 150 shown in FIG. 5, the rotational speed of the motor 120 is determined from the rotational speed of the pulley 110 and the rotational speed of the compressor 130 (detailed operation based on the collinear chart will be described later). To do).
[0046]
  Next, the operation based on the above configuration will be described. BookReference example 1The hybrid compressor 101 in FIG. 1 operates the compressor 130 via the planetary gear 150 by adjusting the rotational speed of the motor 120 by the control device 160 while the compressor 130 is operated by the rotational driving force of the pulley 110. The rotational speed is increased or decreased with respect to the rotational speed of the pulley 110.
[0047]
FIG. 5 is a collinear diagram showing the relationship among the rotational speeds of the pulley 110, the motor 120, and the compressor 130 respectively connected to the planetary gear 150. As is well known, the coordinate chart shows the coordinate positions of each gear and carrier (sun gear 151, planetary carrier 152, and ring gear 153 from the left) on the horizontal axis. The pulleys 110, the compressor 130, and the motor 120 connected to the carriers 151, 152, and 153 correspond to each other. Further, the interval between the horizontal axes is determined by the gear ratio λ between the sun gear 151 and the ring gear 153. Here, the gear ratio λ is set to 0.5. On the vertical axis, the rotation speeds of the gears and the carriers 151, 152, and 153 are shown, and the rotation speeds have a relationship in which the three members are connected by a straight line.
[0048]
The control device 160 calculates the rotation speed of the pulley 110 from the rotation speed signal of the engine 10 using the pulley ratio. And the rotation speed of the compressor 130 for ensuring the discharge amount of the compressor 130 required from the heat load of the refrigerating cycle apparatus 200 is determined (above-mentioned Fig.4 (a) (b)). Then, the rotational speed of the motor 120 connected by a straight line is determined from the pulley rotational speed and the compressor rotational speed on the alignment chart, and the motor 120 is operated at the rotational speed.
[0049]
Furthermore, the control of the motor 120 in the difference in the thermal load of the refrigeration cycle apparatus 200 and the difference in the running state of the vehicle will be specifically described with reference to FIG.
[0050]
During cool-down when the thermal load of the refrigeration cycle apparatus 200 is maximized, as shown in FIG. 5 (a), by increasing the motor rotation speed, the compressor rotation speed is made higher than the pulley rotation speed and discharged. The amount is increased, making it possible to cope with high loads.
[0051]
During normal running after the cool-down, the above discharge amount is not necessary. As shown in FIG. 5 (a), by reducing the rotation speed of the motor 120, the compressor rotation speed is set to the pulley rotation speed. The discharge amount is reduced to a level required during normal driving.
[0052]
Further, if the heat load decreases and the discharge amount becomes excessive, the motor 120 is operated in the reverse rotation direction (actually the planetary connected to the compressor 130) as shown in FIG. Receiving force from the carrier 152 and rotating in the reverse rotation direction to generate electric power), the rotation speed of the compressor 130 is set to zero and the discharge amount is set to zero. Here, the discharge amount can be set to zero by adjusting the motor speed without using an electromagnetic clutch as in the prior art.
[0053]
In addition, during high-speed running, as shown in FIG. 5 (d), by operating the motor rotational speed to the reverse rotation side, the compressor rotational speed is maintained in the same manner as in FIG. Cooling is continued by securing a discharge amount equivalent to the heat load during normal driving. 5C. In the case of FIGS. 5C and 5D, the battery 20 can be charged because the motor 120 generates power by the reverse rotation operation.
[0054]
On the other hand, when the engine 10 is stopped while the vehicle is stopped as an idle stop vehicle, that is, when the pulley rotational speed becomes zero, as shown in FIG. 5 (o), by operating the motor rotational speed at an intermediate level, The compressor rotation speed is maintained at the same level as that in FIG. 5 (a), the discharge amount is secured, and the operation of the refrigeration cycle apparatus 200 is continued.
[0055]
  From the above configuration and operation explanation,Reference example 1The operational effects of will be described. First, by adjusting the rotational speed of the motor 120, the rotational speed of the compressor 130 can be increased or decreased with respect to the rotational speed of the pulley 110, and the discharge amount of the compressor 130 can be made variable. When the heat load of the refrigeration cycle apparatus 200 is the maximum, such as during cool-down, the discharge amount can be increased as compared with that of the prior art by increasing the rotational speed of the compressor 130 higher than the rotational speed of the pulley 110. The physique and discharge capacity of 130 can be set small. Conversely, the discharge amount of the compressor 130 can be reduced by lowering the rotational speed of the compressor 130 than the rotational speed of the pulley 110, and a response corresponding to the thermal load of the refrigeration cycle apparatus 200 during normal travel after cool-down. Can do.
[0056]
Further, even when the engine 10 is stopped due to idle stop and the number of rotations of the pulley 110 becomes zero, the compressor 130 can be operated by operating the motor 120. The cooling function at the time of idling stop can be continued inexpensively without the need.
[0057]
Since the compressor rotation shaft 131 is connected to the planetary carrier 152, the driving force of the compressor rotation shaft 131 is determined by the pulley rotation due to the configuration of each gear of the planetary gear 150 and the carriers 151, 152, 153. Since the driving force of the shaft 111 and the driving force of the motor rotating shaft 121 can be added together, the compressor 130 can be operated in a form in which the energy of the motor 120 is added to the energy of the pulley 110. And the load on the engine 10 can be reduced.
[0058]
Further, since the pulley rotation shaft 111 is connected to the sun gear 151 and the motor rotation shaft 121 is connected to the ring gear 153, each rotation shaft 111, 121, 131 is connected to each gear and the carrier 151, 152, 153. It can be formed in a simple structure, and the hybrid compressor 101 can be made inexpensive.
[0059]
  BookReference example 1Since the discharge amount of the compressor 130 can be changed by adjusting the number of revolutions of the motor 120, the fixed capacity compressor 130 can sufficiently cope with it, and the cost can be further reduced.
[0060]
  (Reference example 2)
  Reference example 2Are shown in FIGS.Reference example 2Is the aboveReference example 1On the other hand, the planetary gear 150 is accommodated in the rotor portion 120a of the motor 120, the connection between the rotary shafts 111, 121, 131 and the planetary gear 150 is changed, and the electromagnetic clutch 170 and the one-way clutch 180 are added. It is supposed to be.
[0061]
Here, the motor 120 is a so-called SP motor (Surface Permanent-Magnet Motor) in which a magnet (permanent magnet) 122 is provided on the outer peripheral portion as the rotor portion 120a. And the planetary gear 150 is accommodated using the space of the inner peripheral side of the rotor part 120a.
[0062]
Further, the gears of the planetary gear 150, the carriers 151, 152, and 153 and the rotation shafts 111, 121, and 131 are connected as follows. That is, the pulley rotation shaft 111 is connected to the planetary carrier 152, the motor rotation shaft 121, that is, the rotor portion 120 a is connected to the sun gear 151, and the compressor rotation shaft 131 is connected to the ring gear 153. The rotor portion 120a, the ring gear 153, and the pulley rotation shaft 111 can be rotated independently of each other by a bearing 114.
[0063]
Furthermore, an electromagnetic clutch 170 and a one-way clutch 180 are provided on the pulley rotation shaft 111. The electromagnetic clutch 170 constitutes an on / off means for interrupting the driving force of the engine 10, and includes a coil 171 and a hub 172, and the hub 172 is fixed to the pulley rotating shaft 111. As is well known, when the coil 171 is energized, the hub 172 is attracted to the pulley 110 (clutch ON), and the pulley rotating shaft 111 rotates together with the pulley 110. Further, when the power supply to the coil 171 is cut off, the hub 172 and the pulley rotating shaft 111 are separated from the pulley 110 (clutch OFF). This control of the electromagnetic clutch 170 is performed by the control device 160.
[0064]
The one-way clutch 180 is disposed on the planetary gear 150 side of the pulley shaft 111 with respect to the electromagnetic clutch 170 and is fixed to the housing 140. The one-way clutch 180 allows rotational driving of the pulley rotating shaft 111 only in the rotational direction of the pulley 110 and prevents rotational driving in the reverse rotational direction.
[0065]
Next, the operation | movement based on the said structure is demonstrated using FIG. First, at the cool-down time when the compression function force is most required, the electromagnetic clutch 170 is turned on, and the driving force of the pulley 110 is transmitted from the pulley rotation shaft 111 to the compressor rotation shaft 131 via the planetary gear 150. The compressor 130 is activated. (The one-way clutch 180 is idled.) At this time, as shown in FIG. 7 (f), the motor 120 is operated in the direction opposite to the rotation direction of the pulley 110 to thereby reduce the compressor rotation speed to the pulley rotation speed. To increase the discharge amount. In addition, if it operates so that a motor rotation speed may be raised, a compressor rotation speed will raise.
[0066]
During normal cooling after cool-down, the electromagnetic clutch 170 is turned on and the motor 120 and the compressor 130 are operated mainly by the driving force of the pulley 110. (The one-way clutch 180 idles.) At this time, the motor 120 and the compressor 130 have a larger operating torque because the compressor 130 is performing compression work, so as shown in FIG. The compressor 130 becomes a low rotation side with respect to the pulley rotation speed, and the discharge amount is reduced. On the other hand, the motor 120 operates as a generator on the high rotation side with respect to the pulley rotation speed, and the battery 20 can be charged. In addition, if it operates so that a motor rotation speed may be lowered | hung, a compressor rotation speed will raise.
[0067]
Further, when the engine 10 is stopped, the electromagnetic clutch 170 is turned off, and the compressor 130 is operated by the driving force of the motor 120. At this time, as shown in FIG. 7C, by driving the motor 120 in the reverse rotation direction, the pulley rotation shaft 111 similarly tries to operate in the reverse rotation direction, and is locked by the one-way clutch 180. The driving force 120 is transmitted to the compressor 130. Here, the compressor rotational speed is increased or decreased by increasing or decreasing the motor rotational speed.
[0068]
Even when the engine 10 is in operation, the compressor 130 can be operated by driving the motor 120 in the reverse rotation direction by turning off the electromagnetic clutch 170 in the same manner as when the engine 10 is stopped. .
[0069]
  As above, the bookReference example 2Since the motor 120 is an SP motor, the planetary gear 150 can be installed by effectively utilizing the space of the rotor portion 120a, and the hybrid compressor 101 can be made small.
[0070]
Further, since each of the rotating shafts 111, 121, 131 is connected to the planetary carrier 152, the sun gear 151, and the ring gear 153 of the planetary gear 150, the reduction ratio of the compressor 130 with respect to the motor 120 can be increased. Therefore, it is possible to cope with the high-rotation, low-torque motor 120, and it can be made small and inexpensive.
[0071]
Furthermore, although the cost is higher than that of the first embodiment, since the electromagnetic clutch 170 and the one-way clutch 180 are provided, the heat load of the refrigeration cycle apparatus 200 is low and the capacity of the battery 20 is sufficient. When the engine 10 is secured, it becomes possible to respond by operating the compressor 130 by the motor 120 using the power of the battery 20 even when the engine 10 is operating, thereby reducing the operating rate of the engine 10 and improving the fuel efficiency performance. can do.
[0072]
  (Reference Example 3)
  Reference example 3Are shown in FIGS.Reference example 3Is the aboveReference example 2On the other hand, another one-way clutch 190 is added.
[0073]
Here, the motor rotation shaft 121 is provided with a one-way clutch 190 that allows rotation only in the reverse rotation direction with respect to the rotation direction of the pulley 110. Specifically, a one-way clutch 190 is provided between the rotor 120 a of the motor 120 and the housing 140.
[0074]
  The operation of the hybrid compressor 101 is as described above.Reference example 2The operation at the normal cooling after the cool-down is different among the cool-down, the normal cooling after the cool-down, the engine 10 stopped, and the engine 10 is operated.
[0075]
  That is, the aboveReference example 29 (K) (this is the same as FIG. 7 (K)), the motor 120 and the compressor 130 are operated by the driving force of the pulley 110. ), The motor 120 is locked in the rotational direction of the pulley 110 by the one-way clutch 190, and is in a stopped state (the rotational speed is zero). Along with this, all the driving force of the pulley 110 is transmitted to the compressor 130 and is operated at a speed increased with respect to the pulley rotational speed.
[0076]
Thereby, the driving force to the motor 120 for power generation is unnecessary, and the load of the engine 10 can be reduced to improve the fuel efficiency. Further, since the power generation action of the motor 120 is eliminated, control related to power generation becomes unnecessary. Furthermore, it is not necessary to supply electric power to the motor 120 in order to vary the operating rotational speed of the compressor 130, and the consumption of the battery 20 can be reduced.
[0077]
In addition, the connection with respect to the planetary gear 150 of the motor rotating shaft 121 and the compressor rotating shaft 131 can obtain the same effect even if the positions are interchanged.
[0078]
  (Embodiment)
  Of the present inventionEmbodimentIs shown in FIGS.This embodimentIs the aboveReference example 3On the other hand, an abnormal operation detection function of the compressor 130 and a protection function for the engine 10 are provided.
[0079]
  As a configuration, the aboveReference example 3As shown in FIG. 10, a recess 150a and a protrusion 150b (hereinafter, uneven portions 150a and 150b) are provided on the outer peripheral portion of the ring gear 153 to which the compressor rotating shaft 131 is connected. It is said. Here, the ring gear 153 corresponds to a component of the speed change mechanism of the present invention.
[0080]
As shown in FIG. 11, magnetic flux is turned between the rotor portion 120 a of the motor 120 and the stator 123. However, the magnetic flux leaks to the inner diameter side of the rotor portion 120a and the outer diameter side of the stator 123, though the amount is very small. When the ring gear 153 formed with the concavo-convex portions 150a and 150b rotates while the leakage magnetic flux is generated, the magnetic resistance changes on the inner diameter side of the rotor portion 120a every time the concavo-convex portions 150a and 150b pass. A magnetic flux change in the stator 123 occurs. Then, an induced voltage V expressed by the following formula 1 is generated at both ends of the coil 123a of the stator 123.
[0081]
[Expression 1]
V = N × dφ / dt
Here, N is the number of turns of the coil 123a, φ is magnetic flux, and t is time.
[0082]
FIG. 12 shows calculation results of voltage fluctuations at both ends of the coil 123a by FEM analysis. Voltage fluctuations that can be detected by the control device 160 even when the rotational speed of the compressor 130 is as low as 2000 rpm (lower limit level during operation). Is obtained.
[0083]
Next, control for detecting the induced voltage V and protecting the engine 10 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, in step S401, it is determined whether A / C is ON (whether there is an A / C request signal). If it is ON, it is determined in step S402 whether the engine 10 is in an operating state. If it is determined NO in step S401, this flow ends and is repeated from the start.
[0084]
If it is determined in step S402 that the engine 10 is in an operating state, it is determined in step S403 whether or not the compressor 130 needs to be operated by the motor 120 alone. This is based on the heat load of the refrigeration cycle apparatus 200, and a criterion is provided. When the heat load is divided into a cool-down time, a normal time, and a low load from the highest order, the engine 10 and the motor 120 are used during the cool-down time. The engine 10 is driven independently during normal operation, and the motor 120 is driven independently during low loads.
[0085]
If NO in step S403, that is, if it is determined that the heat load is high and the motor 120 is not driven independently, in step S404, the standby state (here, 0.5 second until the rotation speed of the compressor 130 rises and stabilizes) is set. In step S405, the electromagnetic clutch 170 is turned on.
[0086]
  Further, in step S406, it is determined whether or not the compressor 130 needs to be operated by the engine 10 alone. That is, as described above, when it is determined that the thermal load is at the normal level and the single drive of the engine 10 is necessary, the motor 120 is stopped in step S407, and the compressor 130 is operated by the driving force of the engine 10. The motor 120 is stopped as described above.Reference example 3As described in FIG. 9 (FIG. 9), when the motor rotating shaft 121 is locked and stopped by the one-way clutch 190 (corresponding to the locking mechanism of the present invention), the energization to the motor 120 is further stopped. Means.
[0087]
Then, it is determined whether or not the magnitude of the induced voltage change generated in the coil 123a of the stator 123 is greater than or equal to a predetermined reference value (predetermined value). If not (if the induced voltage change amount is smaller than the reference value). ) Means that the compressor 130 connected to the ring gear 153 is not operating at the original rotational speed, and the electromagnetic clutch 170 is turned OFF in step S409. If the amount of change in the induced voltage is greater than or equal to the reference value in step S408, the compressor 130 is operating normally and the drive by the engine 10 is continued as it is.
[0088]
On the other hand, if it is determined in step S402 that the engine 10 is in a stopped state and it is determined in step S403 that the motor 120 needs to be driven independently, the electromagnetic clutch 170 is turned off in step S410, the motor 120 is turned on in step S411, and the compression is performed. The machine 130 is activated. At this time, an abnormal operation of the compressor 130 is detected based on the current value supplied to the motor 120 in step S412. If it is determined in step S406 that the engine 10 is not driven independently, the motor 120 is turned on in step S411, the compressor is operated by the engine 10 and the motor 120, and an abnormality is detected based on the current value of the motor 120 in step S412. I do.
[0089]
Normally, when the compressor 130 is operated by the motor 120, if the compressor 130 has an abnormality such as a lock, the abnormality can be detected by the current value of the motor 120 (step S412), but the motor 120 is not operated. At that time (step S407), the detection cannot be performed, and another detection means is newly required. Here, when an abnormality such as a lock occurs in the compressor 130, the rotation of the coupled ring gear 153 decreases or becomes zero, and the induced voltage change is reduced. Therefore, the induction without the need for other special detection means is required. The abnormality of the compressor 120 can be detected by utilizing the voltage change.
[0090]
Further, since the compressor rotating shaft 131 is connected to the ring gear 153 and the concave and convex portions 153 a and 153 b are provided on the outer peripheral portion of the ring gear 153, the concave and convex portions 153 a and 153 b are connected to the inner diameter side of the permanent magnet 122 of the motor 120. It is possible to easily detect the induced voltage change.
[0091]
Further, when the detected amount of change in induced voltage is smaller than the reference value, that is, when there is an abnormality such as the compressor 130 being locked, the electromagnetic clutch 170 is turned off. This can be avoided and the engine 10 can be protected.
[0092]
  BookEmbodimentIn FIG. 14, the method for connecting the planetary gear 150 and the rotary shafts 121 and 131 and the method for forming the concave and convex portions 150a and 150b may be as shown in FIG. That is, the motor rotating shaft 121 is connected to the ring gear 153 and the compressor rotating shaft 131 is connected to the sun gear 151. Then, the rotor 131a is formed on the compressor rotating shaft 131, and the concave and convex portions 150a and 150b are provided on the rotor 131a so that the outer peripheral side of the rotor 131a is positioned on the inner diameter side of the permanent magnet 122 (rotor portion 120a). In this case, the same effect as described above can be obtained.
[0093]
  (Other reference examples and other embodiments)
  the aboveReference examples 1 to 3, and embodimentIn the above description, the planetary gear 150 is applied as the speed change mechanism. However, instead of the planetary gear 150, a planetary roller, a differential gear, or the like may be used.
[0094]
  Further, the gears of the planetary gear 150, the carriers 151, 152, and 153 and the pulleys 110, the motor 120, and the rotary shafts 111, 121, and 131 of the compressor 130 are connected to each other as described above.Reference examples 1 to 3, and embodimentWithout being limited to, other combinations may be used. In particular, it is possible to transmit the driving torque of the pulley 110 and the driving torque of the motor 120 to the compressor 130 in a combined form.Reference example 1On the other hand, the motor rotating shaft 121 may be connected to the sun gear 151, the compressor rotating shaft 131 may be connected to the planetary carrier 152, and the pulley rotating shaft 111 may be connected to the ring gear 153.
[0095]
The compressor 130 is not limited to the scroll type among the fixed capacity types, and may be a piston type or a through vane type. In addition, although it has been described that the fixed capacity type is suitable in terms of cost, a variable capacity type may be used instead, and according to this, the variable range of the discharge amount can be further expanded.
[0096]
Furthermore, the target vehicle may be a so-called hybrid vehicle that includes a traveling motor and that stops the engine 10 in accordance with predetermined traveling conditions even during traveling.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference examples 1 to 3, and embodimentIt is a schematic diagram which shows the whole structure which applied to the refrigeration cycle apparatus.
FIG. 2 in FIG.Reference example 1It is sectional drawing which shows this hybrid compressor.
3 is a front view showing a planetary gear when viewed from the direction A in FIG. 2; FIG.
4A is a control characteristic diagram showing a compressor discharge amount with respect to a thermal load, and FIG. 4B is a control characteristic diagram showing a compressor discharge amount with respect to a compressor rotational speed.
FIG. 5 is a collinear diagram showing operating rotational speeds of a pulley, a compressor, and a motor.
[Fig. 6]Reference example 2It is sectional drawing which shows the hybrid compressor in.
[Fig. 7]Reference example 2It is a collinear diagram which shows the operation | movement rotation speed of a pulley, a compressor, and a motor.
[Fig. 8]Reference example 3It is sectional drawing which shows the hybrid compressor in.
FIG. 9Reference example 3It is a collinear diagram which shows the operation | movement rotation speed of a pulley, a compressor, and a motor.
FIG. 10Embodiment of the present inventionIt is a front view which shows the uneven | corrugated | grooved part of the planetary gear in.
FIG. 11 is an enlarged view schematically showing magnetic flux and leakage magnetic flux in the motor unit.
FIG. 12 is a graph showing changes in induced voltage with respect to time.
FIG. 13 is a flowchart showing control for detecting an induced voltage change and protecting an engine.
FIG. 14Embodiment of the present inventionIt is sectional drawing which shows the modification of the hybrid compressor in.
[Explanation of symbols]
      10 engine
      20 Battery (Power)
      100 Hybrid compressor device
      110 pulley
      111 pulley rotation shaft
      120 motor
      120a rotor part
      121 Motor rotating shaft
      122 Magnet (permanent magnet)
      123a coil
      130 Compressor
      131 Compressor rotating shaft
      150 Planetary gear (transmission mechanism)
      150a recess
      150b Convex part
      151 Sun Gear
      152 Planetary Carrier
      153 ring gear
      160 Controller
      170 Electromagnetic clutch (intermittent means)
      180 one-way clutch
      190 One-way clutch (lock mechanism)
      200 Refrigeration cycle equipment

Claims

When the vehicle is temporarily stopped during traveling, the engine (10) is applied to a vehicle that is stopped,
A pulley (110) rotationally driven by the engine (10);
A motor (120) that rotates by receiving power from the power source (20) and whose rotational speed is controlled by the controller (160);
A compressor (130) for compressing the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus (200),
In the hybrid compressor apparatus in which the compressor (130) is operated by the driving force of the pulley (110) and the motor (120),
The rotating shafts (111, 121, 131) of the pulley (110), the motor (120), and the compressor (130) are independently rotatable,
Each of the rotation shafts (111, 121, 131) is connected to a speed change mechanism (150) that transmits the rotation number to the other rotation shafts (111, 121, 131) by changing the number of rotations.
A lock mechanism (190) is provided that can restrain the rotating shaft (121) of the motor (120) when the motor (120) is stopped.
Said controller (160) adjusts the rotational speed of the motor (120), with respect to the rotational speed of the pulley (110), the increase or decrease the rotational speed of the compressor (130), said motor ( 120), and when the compressor (130) is operated by the driving force of the pulley (110), the structural member (153) of the transmission mechanism (150) connected to the compressor (130) The hybrid compressor apparatus is characterized in that the leakage magnetic flux fluctuation of the motor (120) caused by the rotation of the motor is detected as a change in induced voltage of the coil (123a) of the motor (120) .

The speed change mechanism (150) is a planetary gear (150),
Each of the rotating shafts (111, 121, 131) is connected to correspond to one of the sun gear (151), the planetary carrier (152), and the ring gear (153) constituting the planetary gear (150). The hybrid compressor apparatus according to claim 1, wherein the hybrid compressor apparatus is provided.

The hybrid compressor apparatus according to claim 2, wherein the rotating shaft (131) of the compressor (130) is connected to the planetary carrier (152).

The rotating shaft (111) of the pulley (110) is connected corresponding to the sun gear (151),
The hybrid compressor apparatus according to claim 3, wherein the rotating shaft (121) of the motor (120) is connected to the ring gear (153).

The said compressor (130) was made into the fixed capacity type compressor (130) by which the discharge capacity per rotation is set to the predetermined value, The claim 1 characterized by the above-mentioned. Hybrid compressor device.

The rotating shaft (111) of the pulley (110) is coupled to the planetary carrier (152),
The rotating shaft (121) of the motor (120) is connected corresponding to the sun gear (151),
The hybrid compressor apparatus according to claim 2, wherein the rotation shaft (131) of the compressor (130) is connected to the ring gear (153).

The motor (120) is an SP motor (120) in which a permanent magnet (122) is disposed on the outer periphery of the rotor part (120a),
The hybrid transmission apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the transmission mechanism (150) is accommodated on an inner peripheral side of the rotor portion (120a).

On the rotating shaft (111) of the pulley (110), intermittent means (170) for interrupting the driving force of the engine (10) by the control device (160),
A one-way clutch (180) disposed on the transmission mechanism (150) side of the intermittent means (170) and allowing rotation of the rotation shaft (111) of the pulley (110) only in the rotation direction of the pulley (110). And
The controller (160) disconnects the intermittent means (170) when the engine (10) is in operation, and causes the motor (120) to rotate in a direction opposite to the rotational direction of the pulley (110). The hybrid compressor apparatus according to claim 6, wherein the compressor (130) is operated by being driven.

The rotating shaft (111) of the pulley (110) is coupled to the planetary carrier (152),
The rotation shaft (131) of the motor (120) is provided with a one-way clutch (190) that allows rotation only in a direction opposite to the rotation direction of the pulley (110). Item 3. The hybrid compressor device according to Item 2.

The rotating shaft (121) of the motor (120) is connected corresponding to the sun gear (151),
The hybrid compressor apparatus according to claim 9, wherein the rotating shaft (131) of the compressor (130) is connected to the ring gear (153).

The leakage magnetic flux fluctuation is caused by at least one set of uneven portions (153a, 153b) provided on the component member (153) and having an uneven shape on the inner diameter side of the permanent magnet (122) of the motor (120). The hybrid compressor apparatus according to claim 1 , wherein the hybrid compressor apparatus is provided.

The speed change mechanism (150) is a planetary gear (150),
The hybrid compressor apparatus according to claim 11 , wherein the constituent member (153) is a ring gear (153) of the planetary gear (150).

The rotating shaft (111) of the pulley (110) is connected to the planetary carrier (152) of the planetary gear (150),
The hybrid compressor apparatus according to claim 12, wherein the rotating shaft (121) of the motor (120) is connected to the sun gear (151) of the planetary gear (150).

The rotating shaft (111) of the pulley (110) is provided with intermittent means (170) for interrupting the driving force of the engine (10) by the control device (160),
The said control apparatus (160) cut | disconnects the said interruption means (170), when the magnitude | size of the said induced voltage change detected is smaller than predetermined value, The said interruption means (170) is characterized by the above-mentioned. The hybrid compressor apparatus according to any one of claims 13 to 13.

The vehicle includes a traction motor, both a traveling of claims 1 to 14, characterized in that it comprises a mode in which the engine (10) is stopped in response to the predetermined running condition The hybrid compressor apparatus according to claim 1.