JP2001124387A - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御の応答性を高めるとともに、負荷条件に
かかわらず制御安定性と応答性を高いレベルで両立させ
る。 【解決手段】 冷媒回路中に、外部からの入力信号値と
吐出能力に相関があり、入力信号値により吐出能力を可
変できる圧縮機と、被冷却媒体である流体の通路として
の流体通路内に配置され吸熱作用を発揮する蒸発器を備
え、該蒸発器の蒸発器温度を検出するセンサを有する車
両用空気調和装置において、前記蒸発器温度の目標値を
演算する目標値演算手段と、動作安定時、前記蒸発器温
度が目標値に到達するために必要十分な、前記圧縮機入
力信号値の予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項
と、目標蒸発器温度と前記蒸発器温度との偏差を含む
（Ｂ）フィードバック制御演算項とを含む演算式によ
り、圧縮機入力信号値を演算する圧縮機入力信号演算手
段とを具備し、該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吐
出容量を制御することを特徴とする車両用空気調和装
置。
かかわらず制御安定性と応答性を高いレベルで両立させ
る。 【解決手段】 冷媒回路中に、外部からの入力信号値と
吐出能力に相関があり、入力信号値により吐出能力を可
変できる圧縮機と、被冷却媒体である流体の通路として
の流体通路内に配置され吸熱作用を発揮する蒸発器を備
え、該蒸発器の蒸発器温度を検出するセンサを有する車
両用空気調和装置において、前記蒸発器温度の目標値を
演算する目標値演算手段と、動作安定時、前記蒸発器温
度が目標値に到達するために必要十分な、前記圧縮機入
力信号値の予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項
と、目標蒸発器温度と前記蒸発器温度との偏差を含む
（Ｂ）フィードバック制御演算項とを含む演算式によ
り、圧縮機入力信号値を演算する圧縮機入力信号演算手
段とを具備し、該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吐
出容量を制御することを特徴とする車両用空気調和装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空気調和装
置に関し、とくに冷媒回路に設けられた能力可変型圧縮
機を最適に外部制御できるようにした車両用空気調和装
置に関する。
置に関し、とくに冷媒回路に設けられた能力可変型圧縮
機を最適に外部制御できるようにした車両用空気調和装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】吐出能力を可変可能な圧縮機と、流体通
路内（たとえば、通風ダクト内）に設けられ、冷房運転
時に吸熱作用を発揮する蒸発器、または／および暖房運
転時に放熱作用を発揮する凝縮器を備えた冷媒回路を有
する車両用空気調和装置が知られている。
路内（たとえば、通風ダクト内）に設けられ、冷房運転
時に吸熱作用を発揮する蒸発器、または／および暖房運
転時に放熱作用を発揮する凝縮器を備えた冷媒回路を有
する車両用空気調和装置が知られている。
【０００３】このような車両用空気調和装置において、
車内温度の制御は、従来、たとえば次のように行われて
いた。すなわち、蒸発器または凝縮器出口空気温度を、
目標値と同一となるよう、出口空気温度をフィードバッ
クし、ＰＩ制御により圧縮機吐出容量を制御していた。
車内温度の制御は、従来、たとえば次のように行われて
いた。すなわち、蒸発器または凝縮器出口空気温度を、
目標値と同一となるよう、出口空気温度をフィードバッ
クし、ＰＩ制御により圧縮機吐出容量を制御していた。
【０００４】この従来の制御を図で表すと、たとえば図
８に示すようになる。車内センサ温Ｔr 、外気センサ温
Ｔam、日射センサによる日射量Ｔst、車内温度設定信号
Ｔs 等に基づいて、室内熱交換器出口空気温度目標値Ｔ
ＯＣを次式により演算する。 ＴＯＣ＝Ｋs ・Ｔs −Ｋr ・Ｔr −Ｋam・Ｔam−Ｋst・
Ｔst＋Ｃ ここで、Ｋs 、Ｋr 、Ｋam、Ｋstは係数、Ｃは補正定数
である。
８に示すようになる。車内センサ温Ｔr 、外気センサ温
Ｔam、日射センサによる日射量Ｔst、車内温度設定信号
Ｔs 等に基づいて、室内熱交換器出口空気温度目標値Ｔ
ＯＣを次式により演算する。 ＴＯＣ＝Ｋs ・Ｔs −Ｋr ・Ｔr −Ｋam・Ｔam−Ｋst・
Ｔst＋Ｃ ここで、Ｋs 、Ｋr 、Ｋam、Ｋstは係数、Ｃは補正定数
である。
【０００５】そして、上記演算された空気温度目標値Ｔ
ＯＣと、室内熱交換器出口空気温度センサにより検出さ
れた温度ＴＯ（蒸発器または凝縮器の出口側空気温度）
とに基づいて、次式フィードバック演算式により、圧縮
機容量と相関があり、圧縮機容量を制御するために制御
コントローラから入力させる入力信号値ＣＡを演算す
る。 冷房の場合 ： ＣＡ＝ Ｐ（比例成分）＋Ｉn （積分成分） 暖房の場合 ： ＣＡ＝−Ｐ（比例成分）−Ｉn （積分成分） 但し、 Ｐ ＝Ｋpc（ＴＯ−ＴＯＣ） Ｉn ＝Ｉn-1 ±Ｇ・Ｋpc・Δｔ／Ｋi （ＴＯ−ＴＯＣ） ここで、Ｋｐｃは圧縮機容量演算式におけるゲイン、Δ
ｔは出力変更周期（つまり、制御周期）、Ｋｉは演算式
における積分時間、Ｉn-1 は前回積分演算式を示してい
る。
ＯＣと、室内熱交換器出口空気温度センサにより検出さ
れた温度ＴＯ（蒸発器または凝縮器の出口側空気温度）
とに基づいて、次式フィードバック演算式により、圧縮
機容量と相関があり、圧縮機容量を制御するために制御
コントローラから入力させる入力信号値ＣＡを演算す
る。 冷房の場合 ： ＣＡ＝ Ｐ（比例成分）＋Ｉn （積分成分） 暖房の場合 ： ＣＡ＝−Ｐ（比例成分）−Ｉn （積分成分） 但し、 Ｐ ＝Ｋpc（ＴＯ−ＴＯＣ） Ｉn ＝Ｉn-1 ±Ｇ・Ｋpc・Δｔ／Ｋi （ＴＯ−ＴＯＣ） ここで、Ｋｐｃは圧縮機容量演算式におけるゲイン、Δ
ｔは出力変更周期（つまり、制御周期）、Ｋｉは演算式
における積分時間、Ｉn-1 は前回積分演算式を示してい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来の制御においては以下のような問題がある。ま
ず、入力信号値ＣＡの制御が、フィードバック演算式に
のみ頼っているため、制御の応答速度が低い。すなわ
ち、出口空気温度目標値の変化、ブロワ風量変化、流体
通路吸入空気温度の変化等の外乱に対する出口空気温度
の制御応答性が遅い。
な従来の制御においては以下のような問題がある。ま
ず、入力信号値ＣＡの制御が、フィードバック演算式に
のみ頼っているため、制御の応答速度が低い。すなわ
ち、出口空気温度目標値の変化、ブロワ風量変化、流体
通路吸入空気温度の変化等の外乱に対する出口空気温度
の制御応答性が遅い。
【０００７】また、外気温等の熱負荷の変化により冷凍
サイクルの特性が変化するので、たとえば中〜高負荷で
安定的でかつ応答性も速く良好な制御特性となるように
ＰＩ制御におけるゲインを調整したとしても、低負荷で
は安定せずハンチングしたりすることがある。逆に、低
負荷にて最適なゲインに調整すると、中〜高負荷では応
答性が遅くなる。
サイクルの特性が変化するので、たとえば中〜高負荷で
安定的でかつ応答性も速く良好な制御特性となるように
ＰＩ制御におけるゲインを調整したとしても、低負荷で
は安定せずハンチングしたりすることがある。逆に、低
負荷にて最適なゲインに調整すると、中〜高負荷では応
答性が遅くなる。
【０００８】たとえば図９に、高負荷暖房条件における
応答性を重視してゲインを調整した状態にて、低負荷暖
房条件において制御を実施した一例を示すが、入力信号
ＣＡ、出口空気温度ＴＯともに安定せずに、ハンチング
を生じている。とくに、設定温度Ｔｓ変更時や運転開始
時に問題となる。
応答性を重視してゲインを調整した状態にて、低負荷暖
房条件において制御を実施した一例を示すが、入力信号
ＣＡ、出口空気温度ＴＯともに安定せずに、ハンチング
を生じている。とくに、設定温度Ｔｓ変更時や運転開始
時に問題となる。
【０００９】また図１０に、低負荷条件における安定性
を重視してゲインを調整した状態にて、高負荷暖房条件
において制御を実施した一例を示すが、出口空気温度Ｔ
Ｏが目標値ＴＯＣに到達するまでに時間を要し、応答性
が遅い。したがって、とくに、目標値変更時や運転開始
時に問題となる。
を重視してゲインを調整した状態にて、高負荷暖房条件
において制御を実施した一例を示すが、出口空気温度Ｔ
Ｏが目標値ＴＯＣに到達するまでに時間を要し、応答性
が遅い。したがって、とくに、目標値変更時や運転開始
時に問題となる。
【００１０】本発明の課題は、上記のような問題点に鑑
み、各種外乱や目標吹出温度の変化、さらには設定温度
の変更等に対し、制御の応答性を速めることにある。
み、各種外乱や目標吹出温度の変化、さらには設定温度
の変更等に対し、制御の応答性を速めることにある。
【００１１】また、広い熱負荷範囲において、つまり熱
負荷条件が変化した場合においても、常に最適な制御状
態を確保できるようにし、負荷条件にかかわらず、制御
安定性と制御応答性を高いレベルで両立させることも課
題とする。
負荷条件が変化した場合においても、常に最適な制御状
態を確保できるようにし、負荷条件にかかわらず、制御
安定性と制御応答性を高いレベルで両立させることも課
題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の車両用空気調和装置は、冷媒回路中に、外
部からの入力信号値と吐出能力に相関があり、入力信号
値により吐出能力を可変できる圧縮機と、被冷却媒体で
ある流体の通路としての流体通路内に配置され吸熱作用
を発揮する蒸発器を備え、該蒸発器の蒸発器温度を検出
するセンサを有する車両用空気調和装置において、前記
蒸発器温度の目標値を演算する目標値演算手段と、動作
安定時、前記蒸発器温度が目標値に到達するために必要
十分な、前記圧縮機入力信号値の予測演算を行う（Ａ）
入力信号値予測演算項と、目標蒸発器温度と前記蒸発器
温度との偏差を含む（Ｂ）フィードバック制御演算項と
を含む演算式により、圧縮機入力信号値を演算する圧縮
機入力信号演算手段とを具備し、該圧縮機入力信号に基
づいて圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とするも
のからなる。
に、本発明の車両用空気調和装置は、冷媒回路中に、外
部からの入力信号値と吐出能力に相関があり、入力信号
値により吐出能力を可変できる圧縮機と、被冷却媒体で
ある流体の通路としての流体通路内に配置され吸熱作用
を発揮する蒸発器を備え、該蒸発器の蒸発器温度を検出
するセンサを有する車両用空気調和装置において、前記
蒸発器温度の目標値を演算する目標値演算手段と、動作
安定時、前記蒸発器温度が目標値に到達するために必要
十分な、前記圧縮機入力信号値の予測演算を行う（Ａ）
入力信号値予測演算項と、目標蒸発器温度と前記蒸発器
温度との偏差を含む（Ｂ）フィードバック制御演算項と
を含む演算式により、圧縮機入力信号値を演算する圧縮
機入力信号演算手段とを具備し、該圧縮機入力信号に基
づいて圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とするも
のからなる。
【００１３】また、本発明に係る車両用空気調和装置
は、冷媒回路中に、外部からの入力信号値と吸入圧力に
相関があり、入力信号値により吸入圧力を可変できる圧
縮機と、被冷却媒体である流体の通路としての流体通路
内に配置され吸熱作用を発揮する蒸発器を備え、該蒸発
器の蒸発器温度を検出するセンサを有する車両用空気調
和装置において、前記蒸発器温度の目標値を演算する目
標値演算手段と、動作安定時、前記蒸発器温度が目標値
に到達するために必要十分な、前記圧縮機入力信号値の
予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項と、目標蒸
発器温度と前記蒸発器温度との偏差を含む（Ｂ）フィー
ドバック制御演算項とを含む演算式により、圧縮機入力
信号値を演算する圧縮機入力信号演算手段とを具備し、
該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吸入圧力を制御す
ることを特徴とするものからなる。
は、冷媒回路中に、外部からの入力信号値と吸入圧力に
相関があり、入力信号値により吸入圧力を可変できる圧
縮機と、被冷却媒体である流体の通路としての流体通路
内に配置され吸熱作用を発揮する蒸発器を備え、該蒸発
器の蒸発器温度を検出するセンサを有する車両用空気調
和装置において、前記蒸発器温度の目標値を演算する目
標値演算手段と、動作安定時、前記蒸発器温度が目標値
に到達するために必要十分な、前記圧縮機入力信号値の
予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項と、目標蒸
発器温度と前記蒸発器温度との偏差を含む（Ｂ）フィー
ドバック制御演算項とを含む演算式により、圧縮機入力
信号値を演算する圧縮機入力信号演算手段とを具備し、
該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吸入圧力を制御す
ることを特徴とするものからなる。
【００１４】上記装置においては、たとえば、蒸発器温
度として、蒸発器フィン間温度、蒸発器フィン温度、蒸
発器出口被冷却媒体温度、蒸発器入口冷媒温度または蒸
発器入口冷媒圧力を検知することができる。
度として、蒸発器フィン間温度、蒸発器フィン温度、蒸
発器出口被冷却媒体温度、蒸発器入口冷媒温度または蒸
発器入口冷媒圧力を検知することができる。
【００１５】また、前記入力信号値予測演算項が、前記
目標蒸発器温度、前記蒸発器に流入する被冷却媒体温度
に相関のある値、前記蒸発器に流入する被冷却媒体の流
量に相関のある値、車両の外気温度に相関のある値、車
両の車速に相関のある値の少なくとも一つを含む構成と
することができる。
目標蒸発器温度、前記蒸発器に流入する被冷却媒体温度
に相関のある値、前記蒸発器に流入する被冷却媒体の流
量に相関のある値、車両の外気温度に相関のある値、車
両の車速に相関のある値の少なくとも一つを含む構成と
することができる。
【００１６】また、本発明に係る車両用空気調和装置
は、冷媒回路中に、外部からの入力信号値と吐出能力に
相関があり、入力信号値により吐出能力を可変できる圧
縮機と、被加熱媒体である流体の通路としての流体通路
内に配置され放熱作用を発揮する凝縮器を備え、該凝縮
器の凝縮器温度を検出するセンサを有する車両用空気調
和装置において、前記凝縮器温度の目標値を演算する目
標値演算手段と、動作安定時、前記凝縮器温度が目標値
に到達するために必要十分な、前記圧縮機入力信号値の
予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項と、目標凝
縮器温度と前記凝縮器温度との偏差を含む（Ｂ）フィー
ドバック制御演算項とを含む演算式により、圧縮機入力
信号値を演算する圧縮機入力信号演算手段とを具備し、
該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吐出容量を制御す
ることを特徴とするものからなる。
は、冷媒回路中に、外部からの入力信号値と吐出能力に
相関があり、入力信号値により吐出能力を可変できる圧
縮機と、被加熱媒体である流体の通路としての流体通路
内に配置され放熱作用を発揮する凝縮器を備え、該凝縮
器の凝縮器温度を検出するセンサを有する車両用空気調
和装置において、前記凝縮器温度の目標値を演算する目
標値演算手段と、動作安定時、前記凝縮器温度が目標値
に到達するために必要十分な、前記圧縮機入力信号値の
予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項と、目標凝
縮器温度と前記凝縮器温度との偏差を含む（Ｂ）フィー
ドバック制御演算項とを含む演算式により、圧縮機入力
信号値を演算する圧縮機入力信号演算手段とを具備し、
該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吐出容量を制御す
ることを特徴とするものからなる。
【００１７】この装置においては、たとえば、凝縮器温
度として、凝縮器フィン間温度、凝縮器フィン温度、凝
縮器出口被加熱媒体温度、凝縮器出口冷媒温度または凝
縮器近傍冷媒圧力を検知することができる。
度として、凝縮器フィン間温度、凝縮器フィン温度、凝
縮器出口被加熱媒体温度、凝縮器出口冷媒温度または凝
縮器近傍冷媒圧力を検知することができる。
【００１８】また、前記入力信号値予測演算項が、前記
目標凝縮器温度、前記凝縮器に流入する被加熱媒体温度
に相関のある値、前記凝縮器に流入する被加熱媒体の流
量に相関のある値、車両の外気温度に相関のある値、車
両の車速に相関のある値の少なくとも一つを含む構成と
することができる。
目標凝縮器温度、前記凝縮器に流入する被加熱媒体温度
に相関のある値、前記凝縮器に流入する被加熱媒体の流
量に相関のある値、車両の外気温度に相関のある値、車
両の車速に相関のある値の少なくとも一つを含む構成と
することができる。
【００１９】上記のような車両用空気調和装置において
は、前記フィードバック制御演算項が、比例制御及び積
分制御によるＰＩ制御、または比例制御、積分制御及び
微分制御によるＰＩＤ制御演算項を含む構成とでき、前
記フィードバック制御演算項におけるゲインが、外気温
度、および／または、前記流体通路の流体通過量を変数
とする関数により演算される構成とすることができる。
は、前記フィードバック制御演算項が、比例制御及び積
分制御によるＰＩ制御、または比例制御、積分制御及び
微分制御によるＰＩＤ制御演算項を含む構成とでき、前
記フィードバック制御演算項におけるゲインが、外気温
度、および／または、前記流体通路の流体通過量を変数
とする関数により演算される構成とすることができる。
【００２０】上記のような本発明に係る車両用空気調和
装置においては、蒸発器または凝縮器の目標値が演算さ
れるとともに、圧縮機の能力制御要素（容量、吸入圧
力）に相関のある外部入力信号が、入力信号値予測演算
項と、実際に検出される蒸発器および／または凝縮器の
温度との偏差を含むフィードバック制御演算項とを含む
演算式に基づいて演算される。
装置においては、蒸発器または凝縮器の目標値が演算さ
れるとともに、圧縮機の能力制御要素（容量、吸入圧
力）に相関のある外部入力信号が、入力信号値予測演算
項と、実際に検出される蒸発器および／または凝縮器の
温度との偏差を含むフィードバック制御演算項とを含む
演算式に基づいて演算される。
【００２１】たとえば、圧縮機容量に相関のある圧縮機
入力信号が、入力信号予測演算式と、ＰＩまたはＰＩＤ
フィードバック演算式との和から演算するようにしてい
る。ので、熱負荷条件や各種条件の変化や変更に対し極
めて速い応答性が得られる。
入力信号が、入力信号予測演算式と、ＰＩまたはＰＩＤ
フィードバック演算式との和から演算するようにしてい
る。ので、熱負荷条件や各種条件の変化や変更に対し極
めて速い応答性が得られる。
【００２２】さらに、上記フィードバック制御演算式に
おけるＰＩ制御またはＰＩＤ制御のゲインを、外気温度
やブロワ電圧、圧縮機入力信号等に応じて演算制御する
ようにすれば、熱負荷条件の変化や変更に応じて常に最
適ゲインに自動調整することが可能となり、広い熱負荷
範囲に対し、熱負荷条件にかかわらず常に最適な制御作
成、つまり、安定性が高く応答性の速い、優れた制御特
性が得られる。
おけるＰＩ制御またはＰＩＤ制御のゲインを、外気温度
やブロワ電圧、圧縮機入力信号等に応じて演算制御する
ようにすれば、熱負荷条件の変化や変更に応じて常に最
適ゲインに自動調整することが可能となり、広い熱負荷
範囲に対し、熱負荷条件にかかわらず常に最適な制御作
成、つまり、安定性が高く応答性の速い、優れた制御特
性が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、
本発明の第１実施態様に係る車両用空気調和装置を示し
ており、図１は冷房の場合、図２は暖房の場合をそれぞ
れ示している。
形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、
本発明の第１実施態様に係る車両用空気調和装置を示し
ており、図１は冷房の場合、図２は暖房の場合をそれぞ
れ示している。
【００２４】図１において、１は冷媒回路を示してお
り、２は吐出能力を可変可能な圧縮機（コンプレッサと
も呼ぶ）を示している。圧縮機２の吐出能力は、コント
ローラ３からの外部信号によって制御されるようになっ
ており、外部信号の大きさにより、制御される吸入圧力
が一義的に決まるようになっている（この方式の圧縮機
は、たとえば特開昭６３−１６１７７号公報に開示され
ている）。
り、２は吐出能力を可変可能な圧縮機（コンプレッサと
も呼ぶ）を示している。圧縮機２の吐出能力は、コント
ローラ３からの外部信号によって制御されるようになっ
ており、外部信号の大きさにより、制御される吸入圧力
が一義的に決まるようになっている（この方式の圧縮機
は、たとえば特開昭６３−１６１７７号公報に開示され
ている）。
【００２５】冷媒回路１には、流体通路としての通風ダ
クト４内に設けられた室内熱交換器５と、通風ダクト４
外に設けられた室外熱交換器６と、膨張弁７が設けられ
ており、四方弁８によって図１の冷媒流路と図２の冷媒
流路とに切り換えられる。つまり、図１は冷房の場合を
示しており、室内熱交換器５は蒸発器として吸熱作用を
発揮するとともに、室外熱交換器６は凝縮器として放熱
作用を発揮する。図２は暖房の場合を示しており、室内
熱交換器５は凝縮器として放熱作用を発揮するととも
に、室外熱交換器６は蒸発器として吸熱作用を発揮す
る。
クト４内に設けられた室内熱交換器５と、通風ダクト４
外に設けられた室外熱交換器６と、膨張弁７が設けられ
ており、四方弁８によって図１の冷媒流路と図２の冷媒
流路とに切り換えられる。つまり、図１は冷房の場合を
示しており、室内熱交換器５は蒸発器として吸熱作用を
発揮するとともに、室外熱交換器６は凝縮器として放熱
作用を発揮する。図２は暖房の場合を示しており、室内
熱交換器５は凝縮器として放熱作用を発揮するととも
に、室外熱交換器６は蒸発器として吸熱作用を発揮す
る。
【００２６】通風ダクト４の上流側には、内外気吸入口
８からの吸気を吸引、圧送するブロワ９が配置されてお
り、室内熱交換器５の下流側には、エンジン１０からの
エンジン冷却水を温水として循環させる温水ヒータ１１
が配置されている。温水ヒータ１１の上流側にはエアミ
ックスダンパ１２が配置されている。
８からの吸気を吸引、圧送するブロワ９が配置されてお
り、室内熱交換器５の下流側には、エンジン１０からの
エンジン冷却水を温水として循環させる温水ヒータ１１
が配置されている。温水ヒータ１１の上流側にはエアミ
ックスダンパ１２が配置されている。
【００２７】本実施態様では、室内熱交換器５の直下流
側に、室内熱交換器出口空気温度センサ１３が配置され
ており、蒸発器（冷房時）あるいは凝縮器（暖房時）と
して作用する室内熱交換器５の温度を検知する。この室
内熱交換器５の温度の検知は、出口空気温度を検知する
他、熱交換器５のフィン間温度、フィン温度、あるいは
熱交換器５の出口冷媒温度や熱交換器５近傍の入口や出
口の冷媒圧力を検知することも可能である。
側に、室内熱交換器出口空気温度センサ１３が配置され
ており、蒸発器（冷房時）あるいは凝縮器（暖房時）と
して作用する室内熱交換器５の温度を検知する。この室
内熱交換器５の温度の検知は、出口空気温度を検知する
他、熱交換器５のフィン間温度、フィン温度、あるいは
熱交換器５の出口冷媒温度や熱交換器５近傍の入口や出
口の冷媒圧力を検知することも可能である。
【００２８】また、本実施態様では、車室内の温度を検
知する車内温度センサ１４、外気温を検知する外気温セ
ンサ１５、日射量を検知する日射センサ１６が設けられ
ている。
知する車内温度センサ１４、外気温を検知する外気温セ
ンサ１５、日射量を検知する日射センサ１６が設けられ
ている。
【００２９】上記室内熱交換器出口空気温度センサ１３
からの検知信号は、コントローラ３の圧縮機入力信号演
算手段１７に入力され、圧縮機入力信号演算手段１７か
らの信号に基づいて圧縮機２の吐出容量または吸入圧力
が制御される。
からの検知信号は、コントローラ３の圧縮機入力信号演
算手段１７に入力され、圧縮機入力信号演算手段１７か
らの信号に基づいて圧縮機２の吐出容量または吸入圧力
が制御される。
【００３０】上記車内温度センサ１４、外気温センサ１
５、日射センサ１６からの信号は、コントローラ３の室
内熱交換器出口空気温度目標値演算手段１８に入力さ
れ、演算結果は上記圧縮機入力信号演算手段１７の演算
にも用いられる。また、演算手段１８には、車内温度設
定器１９からの設定信号が入力される。
５、日射センサ１６からの信号は、コントローラ３の室
内熱交換器出口空気温度目標値演算手段１８に入力さ
れ、演算結果は上記圧縮機入力信号演算手段１７の演算
にも用いられる。また、演算手段１８には、車内温度設
定器１９からの設定信号が入力される。
【００３１】図３は、本発明の第２実施態様に係る車両
用空気調和装置の機器構成を示している。図３は、本実
施態様における暖房の場合を示しており、冷媒回路２１
に設けられた凝縮器２２が、エンジン冷却水の回路に設
けられてエンジン冷却水との間で熱交換できるようにな
っている。熱交換により温度のコントロールされた温水
が、通風ダクト４内に配置されている温水ヒータ１１に
通水されるようになっている。
用空気調和装置の機器構成を示している。図３は、本実
施態様における暖房の場合を示しており、冷媒回路２１
に設けられた凝縮器２２が、エンジン冷却水の回路に設
けられてエンジン冷却水との間で熱交換できるようにな
っている。熱交換により温度のコントロールされた温水
が、通風ダクト４内に配置されている温水ヒータ１１に
通水されるようになっている。
【００３２】そして本実施態様では、上記凝縮器２２に
対し、凝縮器出口チラー温度センサ２３が設けられてお
り、その信号がコントローラ３内の圧縮機入力信号演算
手段１７に入力される。コントローラ３内の凝縮器出口
チラー温度目標値演算手段２４で、目標値が演算され、
その演算結果が圧縮機入力信号演算手段１７での演算に
も用いられる。
対し、凝縮器出口チラー温度センサ２３が設けられてお
り、その信号がコントローラ３内の圧縮機入力信号演算
手段１７に入力される。コントローラ３内の凝縮器出口
チラー温度目標値演算手段２４で、目標値が演算され、
その演算結果が圧縮機入力信号演算手段１７での演算に
も用いられる。
【００３３】その他の機器構成は、実質的に前記第１実
施態様と同様であるので、図１、図２に付したのと同じ
符号を付すことにより説明を省略する。
施態様と同様であるので、図１、図２に付したのと同じ
符号を付すことにより説明を省略する。
【００３４】次に、上記のような各実施態様における制
御について説明する。まず第１実施態様に係る車両用空
気調和装置の制御を図４に示すが、室内熱交換器出口空
気温度目標値演算手段１８により、室内熱交換器５の出
口空気温度の目標値が演算される。この演算は、少なく
とも、車内温度センサ１４により検出された車内温度Ｔ
r および／または外気温センサ１５により検出された外
気温度Ｔam、および車内温度の設定値Ｔs に基づいて行
われ、本実施態様ではさらに日射センサ１６により検出
された日射量Ｔstが加えられている。温度目標値ＴＯＣ
（目標吹き出し温度）は、たとえば、次式により演算さ
れる。 ＴＯＣ＝Ｋs ・Ｔs −Ｋr ・Ｔr −Ｋam・Ｔam−Ｋst・
Ｔst＋Ｃ ここで、Ｋs 、Ｋr 、Ｋam、Ｋstは係数であり、Ｃは補
正定数である。ここまでは、図１８に示した従来の演算
と実質的に同じである。
御について説明する。まず第１実施態様に係る車両用空
気調和装置の制御を図４に示すが、室内熱交換器出口空
気温度目標値演算手段１８により、室内熱交換器５の出
口空気温度の目標値が演算される。この演算は、少なく
とも、車内温度センサ１４により検出された車内温度Ｔ
r および／または外気温センサ１５により検出された外
気温度Ｔam、および車内温度の設定値Ｔs に基づいて行
われ、本実施態様ではさらに日射センサ１６により検出
された日射量Ｔstが加えられている。温度目標値ＴＯＣ
（目標吹き出し温度）は、たとえば、次式により演算さ
れる。 ＴＯＣ＝Ｋs ・Ｔs −Ｋr ・Ｔr −Ｋam・Ｔam−Ｋst・
Ｔst＋Ｃ ここで、Ｋs 、Ｋr 、Ｋam、Ｋstは係数であり、Ｃは補
正定数である。ここまでは、図１８に示した従来の演算
と実質的に同じである。
【００３５】演算された室内熱交換器出口空気温度目標
値ＴＯＣは、コンプレッサ容量制御演算と、ブロワ電圧
ＢＬＶの演算に用いられる。ブロワ電圧ＢＬＶの演算
は、 ＢＬＶ＝ｆ1 （ＴＯＣ） によって、たとえば図示のＢＬＶ−ＴＯＣ特性に演算さ
れる。
値ＴＯＣは、コンプレッサ容量制御演算と、ブロワ電圧
ＢＬＶの演算に用いられる。ブロワ電圧ＢＬＶの演算
は、 ＢＬＶ＝ｆ1 （ＴＯＣ） によって、たとえば図示のＢＬＶ−ＴＯＣ特性に演算さ
れる。
【００３６】一方、車内温度Ｔｒ、外気温Ｔａｍ、内外
気吸入切替ダンパの開度α等の信号を用いて、室内ユニ
ット吸入温度Ｔｉｎが、たとえば Ｔｉｎ＝α×Ｔａｍ＋（１−α）×Ｔｒ にて演算され、このＴｉｎの演算結果と、上述のＢＬＶ
の演算結果を用いて、圧縮機入力信号値ＦＦの予測演算
が行われる。たとえば、冷房の場合、 ＦＦ＝ｆｃ（Ｔｉｎ、ＴＯＣ、ＢＬＶ） 暖房の場合、 ＦＦ＝ｆｎ（Ｔｉｎ、ＴＯＣ、ＢＬＶ） とされ、各々適切な演算式が用いられる。
気吸入切替ダンパの開度α等の信号を用いて、室内ユニ
ット吸入温度Ｔｉｎが、たとえば Ｔｉｎ＝α×Ｔａｍ＋（１−α）×Ｔｒ にて演算され、このＴｉｎの演算結果と、上述のＢＬＶ
の演算結果を用いて、圧縮機入力信号値ＦＦの予測演算
が行われる。たとえば、冷房の場合、 ＦＦ＝ｆｃ（Ｔｉｎ、ＴＯＣ、ＢＬＶ） 暖房の場合、 ＦＦ＝ｆｎ（Ｔｉｎ、ＴＯＣ、ＢＬＶ） とされ、各々適切な演算式が用いられる。
【００３７】また、外気温Ｔａｍと、上述のＢＬＶを用
いて、可変ゲインの演算が行われる。たとえば、冷房の
場合、 Ｋｐ＝ｆ2c（ＢＬＶ、Ｔａｍ、ＣＡ） 但しＣＡは現在出力されている圧縮機入力信号値であ
る。暖房の場合、 Ｋｐ＝ｆ2h（ＢＬＶ、Ｔａｍ、ＣＡ） とされ、各々適切な演算式が用いられる。
いて、可変ゲインの演算が行われる。たとえば、冷房の
場合、 Ｋｐ＝ｆ2c（ＢＬＶ、Ｔａｍ、ＣＡ） 但しＣＡは現在出力されている圧縮機入力信号値であ
る。暖房の場合、 Ｋｐ＝ｆ2h（ＢＬＶ、Ｔａｍ、ＣＡ） とされ、各々適切な演算式が用いられる。
【００３８】そして、以上の如く演算されたＴＯＣ、可
変ゲインＫｐ、圧縮機入力信号の予測演算値ＦＦと、室
内熱交換器出口空気温度センサ１３によって実際に検知
された出口空気温度の信号ＴＯとを用いて、コンプレッ
サ容量制御演算が行われる。
変ゲインＫｐ、圧縮機入力信号の予測演算値ＦＦと、室
内熱交換器出口空気温度センサ１３によって実際に検知
された出口空気温度の信号ＴＯとを用いて、コンプレッ
サ容量制御演算が行われる。
【００３９】コンプレッサ容量制御信号演算値ＣＡは、
暖房の場合、 ＣＡ＝ＦＦ−Ｐ−Ｉn 冷房の場合、 ＣＡ＝ＦＦ＋Ｐ＋Ｉn で行われる。比例項Ｐは、 Ｐ＝Ｋｐ（ＴＯ−ＴＯＣ） で演算され、積分項Ｉｎは、 Ｉn ＝Ｉn-1 ＋Ｋｐ・（Δｔ／Ｋｉ）・（ＴＯ−ＴＯ
Ｃ） にて演算される。Ｋｉは係数、Δｔは制御周期である。
暖房の場合、 ＣＡ＝ＦＦ−Ｐ−Ｉn 冷房の場合、 ＣＡ＝ＦＦ＋Ｐ＋Ｉn で行われる。比例項Ｐは、 Ｐ＝Ｋｐ（ＴＯ−ＴＯＣ） で演算され、積分項Ｉｎは、 Ｉn ＝Ｉn-1 ＋Ｋｐ・（Δｔ／Ｋｉ）・（ＴＯ−ＴＯ
Ｃ） にて演算される。Ｋｉは係数、Δｔは制御周期である。
【００４０】このように演算されたコンプレッサ容量制
御信号演算値ＣＡに基づいて、圧縮機２の容量制御、吸
入圧力制御が行われる。
御信号演算値ＣＡに基づいて、圧縮機２の容量制御、吸
入圧力制御が行われる。
【００４１】図５には、第２実施態様における制御例を
示す。この場合において、図４に示した第１実施態様と
の違いは、冷房の場合が無いこと、Ｋｐ、Ｉｎの係数が
異なることのみであり、他は実質的に同じである。
示す。この場合において、図４に示した第１実施態様と
の違いは、冷房の場合が無いこと、Ｋｐ、Ｉｎの係数が
異なることのみであり、他は実質的に同じである。
【００４２】上記のような第１、第２実施態様における
制御特性の例を図６、図７に示す。図６は、低負荷暖房
条件における制御特性の一例を示している。図９に示し
た従来特性に比べ極めて安定した特性が得られる。図７
は、高負荷暖房条件における制御特性の一例を示してい
る。図１０に示した従来特性に比べ極めて応答が速い。
制御特性の例を図６、図７に示す。図６は、低負荷暖房
条件における制御特性の一例を示している。図９に示し
た従来特性に比べ極めて安定した特性が得られる。図７
は、高負荷暖房条件における制御特性の一例を示してい
る。図１０に示した従来特性に比べ極めて応答が速い。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用空
気調和装置によるときは、圧縮機容量に相関のある圧縮
機入力信号を、入力信号予測演算式と、ＰＩまたはＰＩ
Ｄフィードバック演算式との和から演算するようにした
ので、熱負荷条件や各種条件の変化や変更に極めて速い
応答性が得られ、かつ、ＰＩまたはＰＩＤフィードバッ
ク演算式のゲインを外気温度やブロワ電圧に応じて自動
調整しているので、広い熱負荷範囲に対し、熱負荷条件
にかかわらず常に最適な制御特性と安定性とが高いレベ
ルで両立される。
気調和装置によるときは、圧縮機容量に相関のある圧縮
機入力信号を、入力信号予測演算式と、ＰＩまたはＰＩ
Ｄフィードバック演算式との和から演算するようにした
ので、熱負荷条件や各種条件の変化や変更に極めて速い
応答性が得られ、かつ、ＰＩまたはＰＩＤフィードバッ
ク演算式のゲインを外気温度やブロワ電圧に応じて自動
調整しているので、広い熱負荷範囲に対し、熱負荷条件
にかかわらず常に最適な制御特性と安定性とが高いレベ
ルで両立される。
【図１】本発明の第１実施態様に係る車両用空気調和装
置の冷房の場合の概略構成図である。
置の冷房の場合の概略構成図である。
【図２】図１の装置の暖房の場合の概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施態様に係る車両用空気調和装
置の概略構成図である。
置の概略構成図である。
【図４】第１実施態様における制御例を示すブロック図
である。
である。
【図５】第２実施態様における制御例を示すブロック図
である。
である。
【図６】本発明における低負荷暖房条件における制御特
性例を示す特性図である。
性例を示す特性図である。
【図７】本発明における高負荷暖房条件における制御特
性例を示す特性図である。
性例を示す特性図である。
【図８】従来の制御例を示すブロック図である。
【図９】従来制御における低負荷暖房条件における制御
特性例を示す特性図である。
特性例を示す特性図である。
【図１０】従来制御における高負荷暖房条件における制
御特性例を示す特性図である。
御特性例を示す特性図である。
１ 冷媒回路 ２ 圧縮機 ３ コントローラ ４ 通風ダクト ５ 室内熱交換器 ６ 室外熱交換器 ７ 膨張弁 ８ 四方弁 ９ ブロワ １０ エンジン １１ 温水ヒータ １２ エアミックスダンパ １３ 室内熱交換器出口空気温度センサ ２５ 車内温度センサ １５ 外気温センサ １６ 日射センサ １７ 圧縮機入力信号演算手段 １８ 室内熱交換器出口空気温度目標値演算手段 １９ 車内温度設定器 ２１ 冷媒回路 ２２ 凝縮器 ２３ 凝縮器出口チラー温度センサ ２４ 凝縮器目標値演算手段
Claims (9)
- 【請求項１】 冷媒回路中に、外部からの入力信号値と
吐出能力に相関があり、入力信号値により吐出能力を可
変できる圧縮機と、被冷却媒体である流体の通路として
の流体通路内に配置され吸熱作用を発揮する蒸発器を備
え、該蒸発器の蒸発器温度を検出するセンサを有する車
両用空気調和装置において、前記蒸発器温度の目標値を
演算する目標値演算手段と、動作安定時、前記蒸発器温
度が目標値に到達するために必要十分な、前記圧縮機入
力信号値の予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項
と、目標蒸発器温度と前記蒸発器温度との偏差を含む
（Ｂ）フィードバック制御演算項とを含む演算式によ
り、圧縮機入力信号値を演算する圧縮機入力信号演算手
段とを具備し、該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吐
出容量を制御することを特徴とする車両用空気調和装
置。 - 【請求項２】 冷媒回路中に、外部からの入力信号値と
吸入圧力に相関があり、入力信号値により吸入圧力を可
変できる圧縮機と、被冷却媒体である流体の通路として
の流体通路内に配置され吸熱作用を発揮する蒸発器を備
え、該蒸発器の蒸発器温度を検出するセンサを有する車
両用空気調和装置において、前記蒸発器温度の目標値を
演算する目標値演算手段と、動作安定時、前記蒸発器温
度が目標値に到達するために必要十分な、前記圧縮機入
力信号値の予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項
と、目標蒸発器温度と前記蒸発器温度との偏差を含む
（Ｂ）フィードバック制御演算項とを含む演算式によ
り、圧縮機入力信号値を演算する圧縮機入力信号演算手
段とを具備し、該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吸
入圧力を制御することを特徴とする車両用空気調和装
置。 - 【請求項３】 蒸発器温度として、蒸発器フィン間温
度、蒸発器フィン温度、蒸発器出口被冷却媒体温度、蒸
発器入口冷媒温度または蒸発器入口冷媒圧力を検知す
る、請求項１または２の車両用空気調和装置。 - 【請求項４】 前記入力信号値予測演算項が、前記目標
蒸発器温度、前記蒸発器に流入する被冷却媒体温度に相
関のある値、前記蒸発器に流入する被冷却媒体の流量に
相関のある値、車両の外気温度に相関のある値、車両の
車速に相関のある値の少なくとも一つを含む、請求項１
ないし３のいずれかに記載の車両用空気調和装置。 - 【請求項５】 冷媒回路中に、外部からの入力信号値と
吐出能力に相関があり、入力信号値により吐出能力を可
変できる圧縮機と、被加熱媒体である流体の通路として
の流体通路内に配置され放熱作用を発揮する凝縮器を備
え、該凝縮器の凝縮器温度を検出するセンサを有する車
両用空気調和装置において、前記凝縮器温度の目標値を
演算する目標値演算手段と、動作安定時、前記凝縮器温
度が目標値に到達するために必要十分な、前記圧縮機入
力信号値の予測演算を行う（Ａ）入力信号値予測演算項
と、目標凝縮器温度と前記凝縮器温度との偏差を含む
（Ｂ）フィードバック制御演算項とを含む演算式によ
り、圧縮機入力信号値を演算する圧縮機入力信号演算手
段とを具備し、該圧縮機入力信号に基づいて圧縮機の吐
出容量を制御することを特徴とする車両用空気調和装
置。 - 【請求項６】 凝縮器温度として、凝縮器フィン間温
度、凝縮器フィン温度、凝縮器出口被加熱媒体温度、凝
縮器出口冷媒温度または凝縮器近傍冷媒圧力を検知す
る、請求項５の車両用空気調和装置。 - 【請求項７】 前記入力信号値予測演算項が、前記目標
凝縮器温度、前記凝縮器に流入する被加熱媒体温度に相
関のある値、前記凝縮器に流入する被加熱媒体の流量に
相関のある値、車両の外気温度に相関のある値、車両の
車速に相関のある値の少なくとも一つを含む、請求項５
または６の車両用空気調和装置。 - 【請求項８】 前記フィードバック制御演算項が、比例
制御及び積分制御によるＰＩ制御、または比例制御、積
分制御及び微分制御によるＰＩＤ制御演算項を含む、請
求項１ないし７のいずれかに記載の車両用空気調和装
置。 - 【請求項９】 前記フィードバック制御演算項における
ゲインが、外気温度、前記流体通路の流体通過量、圧縮
機入力信号のいずれかを変数とする関数により演算され
る、請求項１ないし８のいずれかに記載の車両用空気調
和装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30418999A JP2001124387A (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 車両用空気調和装置 |
| FR0013145A FR2801842B1 (fr) | 1999-10-26 | 2000-10-13 | Systeme de conditionnement d'air pour vehicules |
| DE10051582A DE10051582C2 (de) | 1999-10-26 | 2000-10-18 | Fahrzeugklimaanlage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30418999A JP2001124387A (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 車両用空気調和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001124387A true JP2001124387A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=17930111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30418999A Pending JP2001124387A (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 車両用空気調和装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001124387A (ja) |
| DE (1) | DE10051582C2 (ja) |
| FR (1) | FR2801842B1 (ja) |
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| JP2004286437A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Valeo Climatisation | 超臨界冷媒を用いる自動車の空調機 |
| JP2007094395A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-04-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変光減衰器 |
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| JP2010000964A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Denso Corp | 空調装置 |
| CN113195272A (zh) * | 2018-12-25 | 2021-07-30 | 三电汽车空调系统株式会社 | 车辆用空气调节装置 |
| CN113323840A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-31 | 奇瑞商用车（安徽）有限公司 | 一种外控变排量压缩机控制方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE10220616A1 (de) * | 2002-05-08 | 2003-11-27 | Webasto Thermosysteme Gmbh | Verfahren und System zum Überwachen einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug |
| KR100665052B1 (ko) * | 2003-09-03 | 2007-01-04 | 한라공조주식회사 | 차량용 공조장치의 제어방법 |
| DE102004029166A1 (de) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Behr Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage für ein Fahrzeug |
| DE102005021124A1 (de) * | 2005-05-06 | 2006-11-09 | Daimlerchrysler Ag | Klimaanlage für ein Fahrzeug und zugehöriges Betriebsverfahren |
| DE102007005500A1 (de) * | 2007-01-30 | 2008-07-31 | Behr Gmbh & Co. Kg | Klimaanlage,insbesondere Kraftfahrzeug-Klimaanlage, und Verfahren zum Regeln einer solchen |
| DE102007005498A1 (de) * | 2007-01-30 | 2008-07-31 | Behr Gmbh & Co. Kg | Klimaanlage, insbesondere Kraftfahrzeug-Klimaanlage, und Verfahren zum Regeln einer solchen |
| EP1955882B1 (de) | 2007-02-10 | 2010-11-24 | Behr-Hella Thermocontrol GmbH | Verfahren zum Betreiben eines Kältekreislaufs einer Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeuges |
| DE102014200225A1 (de) * | 2014-01-09 | 2015-07-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heiz-Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug |
Family Cites Families (5)
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