JP2003312227A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房始動直後のウォームアップ時における、
内気センサの追従遅れに起因する空調フィーリングの悪
化を抑制する。 【解決手段】 空調環境条件の情報を検出するセンサの
検出信号、および乗員により操作され、車室内の空調状
態を設定する操作手段の操作信号に基づいて車室内の空
調状態を自動制御する車両用空調装置において、センサ
として車室内の内気温を検出する内気センサを少なくと
も備え、車室内の空調状態を自動制御する制御手段はス
テップＳ１３０にて内気センサの検出温度ＴＲを、暖房
始動直後のウォームアップ時に高くする方向に補正し、
この補正後の補正内気温ＴＲａを用いて目標吹出空気温
度ＴＡＯを算出し、空調状態の自動制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車室内の空調状態
を自動制御するために内気センサを備える車両用空調装
置において、内気センサの検出温度の補正に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調装置においては、一般
に、空調操作パネルを車両計器盤（インストルパネル）
の幅方向中央部付近に搭載し、そして、空調操作パネル
の裏面側に、内気温（車室内温度）を検出する内気セン
サを配置している。これにより、内気センサを空調操作
パネルと一体的に取り扱って車室内へ簡単に搭載できる
利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、その反面、空
調操作パネルの裏面側は車室内乗員着座部周辺の空気と
の循環が起こりにくい場所であるため、内気センサの検
出温度が実際の内気温の変化に対して追従しない「追従
遅れ」の問題が発生しやすい。このため、従来では、内
気センサ周囲に内気（車室内空気）を強制的に吸引する
アスピレータを設けている。

【０００４】しかし、冬期の暖房時には空調吹出モード
としてフットモードが選択され、空調室内ユニット部か
ら温風が乗員足元部に向かって吹き出されるので、この
温風吹出部位と内気センサの配置部位は大きく離れてい
る。そのため、アスピレータを設けても、冬期の暖房始
動直後のウォームアップ時のように、空調室内ユニット
部からの温風吹出により内気温が上昇する過渡期におい
ては、温風吹出により昇温した内気が内気センサ配置部
位に十分流れ込まないので、内気センサの検出温度の追
従遅れが発生して空調フィーリングを悪化させる。

【０００５】この従来技術の問題点を図８により具体的
に説明すると、図８の横軸は暖房始動後における経過時
間であり、図８（ａ）は内気センサの検出温度と実際の
内気温（室温）の変化を示す。内気センサの検出温度は
上記理由にて実際の代表的内気温の上昇に対して図中の
斜線部に示す追従遅れを発生する。すなわち、内気セン
サは実際の平均的内気温より低い温度を検出する。

【０００６】ところで、車室内空調の自動制御を行う空
調用制御装置においては、内気センサの検出温度等に基
づいて車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出
するのであるが、内気センサの検出温度が実際の平均的
内気温より低いので、空調用制御装置は、目標吹出温度
ＴＡＯとして実際に必要な温度より高めの温度を算出す
る。その結果、図８（ｂ）に示すように、温度調整用の
エアミックスドア開度が最大（１００％）となって、最
大暖房状態の維持時間が長くなる。これに伴って、送風
機風量を決定するブロワ電圧レベルが最大値となる時
間、すなわち、風量が最大となる時間も長くなる。

【０００７】以上の結果、内気温が図８のａ部に示すよ
うに過剰に上がりすぎ、乗員が顔部に火照りを感じて、
空調フィーリングを悪化させる。また、内気温が図８の
ａ部に示すように過剰に上昇した後に、内気センサの検
出温度の上昇に基づいて空調用制御装置は上がりすぎた
内気温を設定温度に戻そうとして、目標吹出温度を引き
下げるので、内気温のオーバシュートｂが起こる。

【０００８】本発明は上記点に鑑みて、暖房始動直後の
ウォームアップ時における、内気センサの追従遅れに起
因する空調フィーリングの悪化を抑制することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車室内の空調状態に関
係する環境条件の情報を検出するセンサ（３９〜４３）
の検出信号、および乗員により操作され、車室内の空調
状態を設定する操作手段（３４〜３８）の操作信号に基
づいて車室内の空調状態を自動制御する車両用空調装置
において、センサ（３９〜４３）として車室内の内気温
を検出する内気センサ（３９）を少なくとも備え、車室
内の空調状態を自動制御する制御手段（３０）は内気セ
ンサ（３９）の検出温度を補正する内気温補正手段（Ｓ
１３０）を有し、内気温補正手段（Ｓ１３０）により補
正した補正内気温を用いて空調状態の自動制御を行うよ
うになっており、内気温補正手段（Ｓ１３０）は、暖房
始動直後のウォームアップ時に、内気センサ（３９）の
検出温度を高くする方向に補正することを特徴とする。

【００１０】これによると、暖房始動直後のウォームア
ップ時に内気温の上昇に対して、内気センサ（３９）の
検出温度に追従遅れがあっても、この追従遅れを解消す
るように内気センサ検出温度を補正し、この補正内気温
に基づいて車室内の空調状態を自動制御できる。その結
果、暖房始動直後のウォームアップ時における、内気セ
ンサの追従遅れに起因する乗員顔部の火照りといった空
調フィーリングの悪化を抑制できる。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、内気温補正手段（Ｓ１３０）は、内気センサ（３
９）の検出温度に対する補正量を外気温が低下するほど
大きくすることを特徴とする。

【００１２】本発明者の実験検討によると、内気センサ
（３９）の検出温度の追従遅れは後述の図６に示すよう
に外気温が低下するほど拡大するという相関がある。そ
こで、この相関関係に基づいて請求項２のように内気セ
ンサ検出温度の補正量を外気温が低下するほど大きくす
ることにより、内気センサの追従遅れをより適切に解消
できる。

【００１３】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２において、制御手段（３０）は、少なくとも、内気
センサ（３９）の検出温度および操作手段（３４〜３
８）からの設定温度信号に基づいて車室内吹出空気の目
標吹出空気温度を算出し、目標吹出空気温度に基づいて
車室内吹出空気の温度調整手段（１８）の作動および車
室内吹出空気の風量を制御することを特徴とする。

【００１４】これにより、暖房始動直後のウォームアッ
プ時に車室内吹出空気の目標吹出空気温度を補正内気温
に基づいて適切に算出して、ウォームアップ時における
温度調整手段（１８）の作動および車室内吹出空気の風
量を適切に制御することができる。

【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図に基
づいて説明する。図１は本実施形態の全体システム構成
を示すもので、車両用空調装置の空調室内ユニット１０
は、図示しない車両計器盤の内側に搭載されるものであ
って、空調室内ユニット１０の空気流れ最上流側には外
気導入口１１ａと内気導入口１１ｂを有する内外気切替
箱１１が配置され、この内外気切替箱１１内に内外気切
替ドア１２が回動自在に設置されている。

【００１７】この内外気切替ドア１２はサーボモータを
用いたアクチュエータ１２ａにより駆動されて、空調ユ
ニット１０に導入する空気を内気と外気に切り替えた
り、あるいは内気と外気の吸入割合を調整する。

【００１８】送風機１３は内外気切替箱１１内に空気を
吸い込んで空調ユニット１０の下流側に送風するもので
あり、ブロワモータ１４と、その回転軸に連結された遠
心式送風ファン１５を有している。送風ファン１５の下
流には蒸発器１６とヒータコア１７が設けられている。

【００１９】蒸発器１６は冷却用熱交換器であって、図
示しない車両エンジンにより駆動される圧縮機等と結合
されて冷凍サイクルを構成し、その内部の低圧冷媒が空
気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する。ま
た、ヒータコア１７は加熱用熱交換器であって、図示し
ない車両エンジンからの温水（エンジン冷却水）が内部
を循環し、この温水を熱源として空気を加熱する。

【００２０】ヒータコア１７の上流側には、吹出空気温
度調整手段としてのエアミックスドア１８が回動自在に
設けられ、エアミックスドア１８の開度はサーボモータ
を用いたアクチュエータ１８ａにより駆動されて調節さ
れる。これによって、ヒータコア１７を通過する空気
（温風）とヒータコア１７をバイパスする空気（冷風）
の風量割合が調整され、車室内に吹き出す空気の温度が
調整される。

【００２１】空調ユニット１０の最下流には、デフロス
タ（ＤＥＦ）吹出口１９を開閉するデフロスタドア２
０、フェイス（ＦＡＣＥ）吹出口２１を開閉するフェイ
スドア２２、およびフット（ＦＯＯＴ）吹出口２３を開
閉するフットドア２４が設けられている。

【００２２】これら各ドア２０、２２、２４は吹出モー
ド切替手段を構成するもので、サーボモータを用いたア
クチュエータ２５により駆動されて各吹出口１９、２
１、２３を開閉する。これによって、各種の吹出モード
（フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、
フットデフモード、デフロスタモード等）が設定され
る。そして、各吹出モードに応じて開口した吹出口か
ら、温度調整された空気が車室内へ吹き出される。

【００２３】空調制御装置３０は本発明の制御手段であ
り、マイクロコンピュータ３１を有し、送風量はマイク
ロコンピュータ３１からの出力信号に基づいて駆動回路
３２を介してブロワモータ１４の印加電圧（ブロワ電
圧）を調整してモータ回転数を調整することにより制御
される。なお、その他のアクチュエータ１２ａ、１８
ａ、２５も、マイクロコンピュータ３１からの出力信号
に基づいて駆動回路３２にて制御される。

【００２４】マイクロコンピュータ３１には、車室内計
器盤に設置された空調操作パネル３３から操作信号が入
力される。この空調操作パネル３３には、空調装置の自
動制御状態を設定するＡＵＴＯスイッチ３４、内外気吸
入モードを手動で切替設定するための内外気切替スイッ
チ３５、吹出モードを手動で切替設定するための吹出モ
ード切替スイッチ３６、ファン１５の送風量を手動で切
替設定するための送風量切替スイッチ３７、車室内温度
を乗員の好みの温度に設定するための温度設定スイッチ
３８等が設けられている。

【００２５】また、マイクロコンピュータ３１には、車
室内の空調状態に影響を及ぼす環境条件を検出する各種
センサからの信号が入力される。具体的には、内気温度
（車室内空気温度）ＴＲを検出する内気センサ３９、外
気温度（車室外空気温度）ＴＡＭを検出する外気センサ
４０、車室内に入射する日射量ＴＳを検出する日射セン
サ４１、蒸発器吹出空気温度ＴＥを検出する蒸発器温度
センサ４２、ヒータコア１７を循環する温水温度（エン
ジン水温）ＴＷを検出する水温センサ４３等からの各信
号がマイクロコンピュータ３１に入力される。

【００２６】図２は空調操作パネル３３の具体例を示す
ものであり、空調操作パネル３３は横長の箱状の形状に
形成され、その前面に、上記の各種操作スイッチ３４、
３５、３６等の操作ノブが配置されている。空調操作パ
ネル３３の前面にスリット状の内気吸い込み口４４を形
成し、また、箱状の空調操作パネル３３の裏面にアスピ
レータホース４５の一端部を内気吸い込み口４４と対向
するように配置して、アスピレータホース４５の一端部
を空調操作パネル３３の内部空間に連通させている。そ
して、箱状の空調操作パネル３３の内部において、アス
ピレータホース４５の一端部と内気吸い込み口４４との
間に内気温センサ３９を配置している。

【００２７】アスピレータホース４５の他端部はベンチ
ュリー機構による負圧発生部に接続してある。この負圧
発生部は、空調室内ユニット１０内の空気流れの一部が
導入されるベンチュリー機構を有し、このベンチュリー
機構の絞りにより負圧を発生する。従って、内気はスリ
ット状の内気吸い込み口４４から空調操作パネル３３内
部の内気温センサ３９配置部位の周辺に吸入され、更
に、内気はアスピレータホース４５を通過してベンチュ
リー機構による負圧発生部に吸い込まれる。

【００２８】図３はマイクロコンピュータ３１により実
行される本実施形態の空調制御のフローチャートであ
り、車両エンジンのイグニッションスィッチオンととも
に図３の制御をスタートする。まず、ステップＳ１００
にて各種変換、フラグ等の初期値を設定する。次のステ
ップＳ１１０では空調操作パネル３３の各種スィッチ３
４〜３８の操作信号を読み込む。次のステップＳ１２０
では各種センサ３９〜４３からのセンサ検出信号（環境
条件信号）を読み込む。

【００２９】次のステップＳ１３０では、ステップＳ１
２０で読み込まれる内気センサ３９の検出温度（生値）
ＴＲに対して所定の補正処理を行って、補正内気温ＴＲ
ａを算出する。この補正内気温ＴＲａは、暖房始動直後
のウォームアップ時における内気センサ３９の検出温度
の追従遅れを解消するための補正量を内気センサ３９の
検出温度に加えることにより算出できる。具体的には、
補正内気温ＴＲａは下記数式１により算出される。

【００３０】

【数１】ＴＲａ＝（ＴＲ’−ＴＲ）×Ｋ＋ＴＲ 以下、数式１による補正内気温ＴＲａの算出方法の考え
方を具体的に説明すると、数式１において、ＴＲ’は、
図４（ａ）に示すように、内気センサ３９の検出温度Ｔ
Ｒに対応して設定される適正内気温であって、基準外気
温における内気センサ３９の検出温度ＴＲに追従遅れ分
の温度を加えることによりＴＲ’は算出できる。

【００３１】本例では、基準外気温を０℃とし、この基
準外気温＝０℃における内気センサ３９の検出温度ＴＲ
に対応する適正内気温ＴＲ’を実験等により予め設定
し、この適正内気温ＴＲ’を図４（ｂ）のように検出温
度ＴＲに対応して一義的に決定するマップを作成し、こ
のマップをマイクロコンピュータ３１の記憶手段（ＲＯ
Ｍ）に記憶保持する。

【００３２】次に、数式１において、Ｋは外気温によっ
て決まる補正係数であり、基準外気温＝０℃として適正
内気温ＴＲ’を設定しているので、図５に示すように外
気温＝０℃の時にＫ＝１としている。そして、外気温が
０℃より低下すると、Ｋを１より増大し、逆に、外気温
が０℃より上昇すると、Ｋを１より減少させている。

【００３３】これは、図６のように内気センサ３９の検
出温度の追従遅れ量、すなわち、実際の内気温と内気セ
ンサ３９の検出温度との温度差が、低外気温になるほ
ど、拡大する関係にあるからである。すなわち、図６は
内気センサ３９の検出温度の追従遅れと外気温との相関
を示すものであり、冬期に車両を長時間放置した後に、
車両エンジンを起動して車室内の暖房を始動する当初に
は、内気温が外気温まで低下している。従って、低外気
温になるほど、車室内の暖房始動後における内気温の上
昇幅が大きくなる。そのため、低外気温になるほど、内
気センサ３９の検出温度の追従遅れ量、すなわち、実際
の内気温と内気センサ３９の検出温度との温度差が拡大
する関係となる。

【００３４】上記相関関係を考慮して、補正係数Ｋを図
５のように外気温が低下するにつれて増大するように設
定する。なお、ステップＳ１３０は本発明の内気温補正
手段を構成する。

【００３５】次のステップＳ１４０では、ステップＳ１
１０、Ｓ１２０で読み込んだ設定温度ＴＳＥＴおよび環
境条件信号等に基づいて車室内に吹き出す空気の目標吹
出温度ＴＡＯを下記数式２により算出する。ここで、Ｔ
ＡＯは環境条件（車両熱負荷条件）の変化にかかわらず
車室内を設定温度ＴＳＥＴに維持するために必要な吹出
空気温度である。

【００３６】

【数２】ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲａ−
ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ 但し、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭ、ＫＳは係数、Ｃは定数
であり、ＴＳＥＴ、ＴＡＭ、ＴＳはそれぞれ前述した設
定温度、外気温度、日射量である。そして、ＴＲａはス
テップＳ１３０で補正処理をした補正内気温である。

【００３７】次のステップＳ１５０では、送風量を決め
るブロワ電圧（送風機モータ１４への印加電圧）を上記
ＴＡＯに基づいて決定する。ここで、ブロワ電圧は周知
のように上記ＴＡＯの低温側および高温側で最大とな
り、上記ＴＡＯの中間温度域で最小となるように決定さ
れ、上記ＴＡＯの変化に連動して多段階に変化する。

【００３８】次のステップＳ１６０ではＴＡＯに基づい
て吹出モードドア２０、２２、２４の開閉による吹出モ
ードを決定する。すなわち、ＴＡＯが低温側から高温側
へと変化するにつれて、フェイスモード→バイレベルモ
ード→フットモードと切替設定する。

【００３９】次のステップＳ１７０では、ＴＡＯに対す
るエアミックスドア１８の開度ＳＷを下記数式３に基づ
いて算出する。

【００４０】

【数３】ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）｝
×１００（％） ここで、ＴＥは蒸発器吹出空気温度で、ＴＷはヒータコ
ア１７の温水温度である。

【００４１】次のステップＳ１８０では、内外気切替ド
ア１２による内外気吸込モードをＴＡＯに基づいて決定
する。すなわち、ＴＡＯが低温側から高温側へと変化す
るにつれて、内気モード→半内気モード→外気モードと
切替設定する。また、半内気モードを廃止して内気モー
ドから直接、外気モードへ切り替えるようにしてもよ
い。

【００４２】次のステップＳ１９０では、上記各ステッ
プＳ１５０〜Ｓ１８０で決定された各種制御信号を駆動
回路３２を介して送風機モータ１４、および各アクチュ
エータ１２ａ、１８ａ、２５に加えて、ブロワモータ１
４の回転数および各アクチュエータ１２ａ、１８ａ、２
５の作動を制御する。

【００４３】次のステップＳ２００では、制御周期であ
るｔ秒経過したか判定し、ｔ秒経過後にステップＳ１１
０に戻り、上記処理を繰り返す。

【００４４】ところで、ステップＳ１４０で算出される
目標吹出温度ＴＡＯは、上記各ステップＳ１５０〜Ｓ１
８０の各種制御信号を決定するための、空調自動制御の
基本目標値である。従って、目標吹出温度ＴＡＯは車室
内の空調熱負荷条件の変化に対応して適切に算出する必
要がある。

【００４５】しかし、冬期の暖房始動直後のウォームア
ップ時のように、空調室内ユニット１０からの温風吹出
により内気温が上昇する過渡期においては、温風吹出に
より昇温した内気が内気センサ３９に十分流れ込まない
ので、内気センサ３９の検出温度ＴＲの追従遅れ（図８
（ａ）の斜線部）が発生し、内気センサ３９の検出温度
ＴＲが実際の平均的内気温より低い値となる。

【００４６】しかるに、従来技術では、数式２において
補正内気温ＴＲａでなく、内気センサ３９の検出温度
（生値）ＴＲをそのまま用いて、目標吹出温度ＴＡＯを
算出しているため、ウォームアップ時にＴＡＯとして実
際に必要な温度より高めの温度を算出してしまう。その
結果、内気温が図８（ａ）のａ部に示すように過剰に上
がりすぎ、乗員の顔部が火照るという不具合が発生し、
また、図８（ａ）のｂ部に示す内気温のオーバシュート
が起こり、空調フィーリングを悪化させる。

【００４７】これに対し、本実施形態においては、ウォ
ームアップ時における、内気センサ３９の検出温度ＴＲ
の追従遅れを解消した補正内気温ＴＲａを数式１により
算出し、この補正内気温ＴＲａに基づいて目標吹出温度
ＴＡＯを算出しているため、ウォームアップ時における
目標吹出温度ＴＡＯを、ウォームアップ時の実際の内気
温上昇に的確に追従した値として算出できる。

【００４８】図７は本実施形態による作用効果を示すも
のであり、横軸の時間は車室内の暖房始動後の経過時間
である。本実施形態によると、補正内気温ＴＲａが図７
（ａ）の１点鎖線に示すように実際の内気温（実線）の
上昇に近似した値となる。その結果、目標吹出温度ＴＡ
Ｏが実際の内気温上昇に的確に追従して低下するので、
エアミックスドア１８の開度が開度１００％の最大暖房
位置（図１の破線位置）から減少し始める時点ｔ１が従
来技術による制御の時点ｔ２より確実に早めることがで
きる。同様に、送風機１３の風量を決めるブロワ電圧レ
ベルも、最大値から減少し始める時点ｔ３が従来技術に
よる制御の時点ｔ４より確実に早めることができる。

【００４９】以上の結果、空調室内ユニット１０による
車室内暖房能力を、ウォームアップ時における実際の内
気温上昇に的確に追従して減少させることができるの
で、図７（ａ）の斜線部ｃに示す内気温のオーバシュー
トを解消して、ウォームアップ時に乗員顔部の火照りを
解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体システム構成の概要
図である。

【図２】本発明の一実施形態における内気センサ取付位
置を示す空調操作パネルの一部破断斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態の制御フローチャ−トであ
る。

【図４】本発明の一実施形態による適正内気温ＴＲ’の
設定方法の説明図である。

【図５】本発明の一実施形態による補正係数Ｋの設定方
法の説明図である。

【図６】外気温による内気センサ検出温度への影響を示
すグラフである。

【図７】本発明の一実施形態による作用効果の説明図で
ある。

【図８】従来技術による問題点の説明図である。

【符号の説明】

３０…空調制御装置（制御手段）、３４〜３８…操作ス
イッチ（操作手段）、３９…内気センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内の空調状態に関係する環境条件の
   情報を検出するセンサ（３９〜４３）と、 乗員により操作され、車室内の空調状態を設定する操作
   手段（３４〜３８）と、 前記センサ（３９〜４３）の検出信号および前記操作手
   段（３４〜３８）の操作信号に基づいて車室内の空調状
   態を自動制御する制御手段（３０）とを備える車両用空
   調装置において、 前記センサ（３９〜４３）として車室内の内気温を検出
   する内気センサ（３９）を少なくとも備え、 前記制御手段（３０）は前記内気センサ（３９）の検出
   温度を補正する内気温補正手段（Ｓ１３０）を有し、前
   記内気温補正手段（Ｓ１３０）により補正した補正内気
   温を用いて前記空調状態の自動制御を行うようになって
   おり、 前記内気温補正手段（Ｓ１３０）は、暖房始動直後のウ
   ォームアップ時に、前記内気センサ（３９）の検出温度
   を高くする方向に補正することを特徴とする車両用空調
   装置。
2. 【請求項２】 前記内気温補正手段（Ｓ１３０）は、前
   記内気センサ（３９）の検出温度に対する補正量を外気
   温が低下するほど大きくすることを特徴とする請求項１
   に記載の車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段（３０）は、少なくとも、
   前記内気センサ（３９）の検出温度および前記操作手段
   （３４〜３８）からの設定温度信号に基づいて車室内吹
   出空気の目標吹出空気温度を算出し、 前記目標吹出空気温度に基づいて車室内吹出空気の温度
   調整手段（１８）の作動および車室内吹出空気の風量を
   制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車
   両用空調装置。