JP2008517821A

JP2008517821A - 車速及び空調システムの圧力に基づいて冷却ファンを制御するシステム及び方法

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Publication number: JP2008517821A
Application number: JP2007537975A
Authority: JP
Inventors: ブラッドリー・シー・エリントン; ダニエル・イェレス
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: DE602005022749D1; EP1809501A4; EP1809501B1; JP5055122B2; EP1809501A2; US20060086113A1; WO2006047139A2; US7275378B2; WO2006047139A3

Abstract

車両の空調用凝縮器と協働する凝縮器／ラジエータ用冷却ファンを制御する方法及びシステムである。本発明の実施例において、車両の速度を決定するステップ及び装置と、空調用凝縮器の吐出し圧力を決定するステップ及び装置と、車両の周囲の空気温度を決定するステップ及び装置と、車両用空調システムの出口温度を決定するステップ及び装置と、が提供されている。冷却ファンは、１つ又はそれ以上の所望の速度モードで動作する。１つ又はそれ以上の速度モードは、１つ又はそれ以上の吐出し圧力範囲に対応する。冷却ファンの速度モードは、車両の周囲の空気温度と車両用空調システムの出口温度と空調用凝縮器の吐出し圧力とのうちの１つ又はそれ以上と車両の速度との関数である。

Description

本発明は、冷却ファンの分野に関し、特に、自動車及びその他の種類の車両における空調システムの凝縮器及びラジエータに用いられる冷却ファンに関する。

空調システム又はその他の種類の冷凍システムにおいて、凝縮器は、冷却プロセスから発生した不要な熱を除去するために用いられる。基本的な空調システムは圧縮機と膨張弁とを備えている。典型的な凝縮器は、コイル状の管であり、冷媒圧縮機の下流且つ膨張弁の上流にある。蒸発器は、凝縮器に類似して、コイル状の管であり、膨張弁の下流且つ圧縮機の上流にある。凝縮器と蒸発器とは流体接続されており、共に冷媒を含んでいる。該冷媒は、揮発性の高い液体、即ち、非常に低い特別な気化熱を有する液体である。

理想気体の法則から分かるように、冷媒の圧力が凝縮器内で上昇すると、熱が発生する。好ましくは、凝縮器は冷却されて、周囲の温度に可能な限り近づく。また、理想気体の法則から分かるように、膨張弁、好ましくは、ベンチュリ等で冷媒の流れを絞ると、冷媒は膨張して蒸発器に入り込み、周囲の冷却を行う。この蒸発器を通過する空気は冷却されて、冷房即ち空調を行う。

凝縮器内で発生した熱を効率よく除去するために、典型的にはファンが使用されて、該ファンは、周囲の温度を有する空気を凝縮器のコイルに沿って誘導し、凝縮器のコイルから周囲への熱伝達率を上げる。従来の車両の設計において、凝縮器はエンジン冷却システムのラジエータの隣に取り付けられており、凝縮器及びラジエータの共通のファンが用いられ、このファンは車両の交流発電機によって動力を電気的に供給される。

しかし、上記の凝縮器／ラジエータ用のファンは典型的には車両の前部に位置しており、このファンの位置は車両が前方に移動する際に生じる空気の通り道の上にある。その結果、この空気の流れも凝縮器と接触することによって、ファンによる冷却に加えて、該空気による冷却効果が生まれる。この空気による冷却効果は車両の速度によって変化する。車両の速度が低い場合は、該空気による冷却の貢献度は小さく、車両の速度が上昇すれば、この空気による冷却効果も大きくなる。車両の速度が高い場合は、ある一定の周囲の条件において、該空気のみで十分な凝縮器の冷却を行うことができ、ファンは余分なものとなる。

しかし、典型的な空調システムにおいて、凝縮器／ラジエータ用のファンは、空調システムとともに間断なく動作するように設計されている。これにより、交流発電機の電気出力には更なる負荷が掛かり、この負荷は直接車両のエンジンへの負荷となる。従って、ファンの動作は、車両の全体の熱効率を直接低減させることになる。

凝縮器に掛かる負荷に影響を及ぼす要因は幾つかあることから、上記の空気の流れによる冷却効率は、凝縮器／ラジエータ用のファンシステムの動作と関係している。例えば、空調システムに掛かる負荷は、周囲の温度、ソーラーロード（solar load）、相対湿度、車両の速度、及び使用者による空調システムの設定によって変化する。これらの周囲条件によって、空気の流れによる凝縮器の冷却も影響される。更に、これらの周囲の条件は、天候の変化と車両の速度変化のように変化する交通状況とによっても変わる。従って、今までは、空調システムとともに凝縮器／ラジエータ用のファンを間断なく運転させ続けるしかなかった。

以上から、車両の運転状況に応じて凝縮器／ラジエータ用のファンの動作を制御するシステム及び方法が当業界では必要とされている。

車両の空調用凝縮器と協働する凝縮器／ラジエータ用ファンを制御する本発明の方法及び装置によって、従来型のシステムに関係する難題及び問題は克服される。本発明の実施例において、車両の速度を決定するステップ及び装置と、空調用凝縮器の吐出し圧力を決定するステップ及び装置と、車両の周囲の空気温度を決定するステップ及び装置と、車両用空調システムの出口温度を決定するステップ及び装置と、が提供されている。凝縮器／ラジエータ用ファンは、１つ又はそれ以上の所望の速度モードで動作する。１つ又はそれ以上の速度モードは、１つ又はそれ以上の吐出し圧力範囲に対応する。凝縮器／ラジエータ用ファンの速度モードは、周囲の空気温度と車両用空調システムの出口温度と凝縮器の吐出し圧力とのうちの１つ又はそれ以上と車両の速度との関数である。

本発明の上記特徴及び更なる特徴は添付図面及び以下の説明を参照することで明らかとなる。

本発明において、車両の凝縮器／ラジエータ用ファンの動作と該ファンの動作に伴う電力消費とは、コンピュータが新規なアルゴリズムを用いて実行する方法によって、制御される。この方法を以下の開示内容で明らかにする。本発明の最も重要な形態として、本発明の方法には、車両の速度を決定するステップと、空調用凝縮器の冷媒吐出し圧力を決定するステップと、車両の速度及び凝縮器の冷媒吐出し圧力の関数を用いて凝縮器用ファンの動作状態を制御するステップと、から成る。上記冷媒吐出し圧力は空調動作を示すものである。また、本発明の方法は、以降で詳細に説明するように、多数の他の周囲の要因及び他の動作要因の測定を考慮している。当業者が行うようなこれらの測定の少なくともいくつかは標準型のセンサによって行われることは理解されたい。

例えば、図４を参照すると、速度センサ５０は車のABS（アンチロックブレーキシステム）の一部となっている。凝縮器５４aの吐き出し口即ち出口における冷媒の圧力は、圧力センサ５２によって測定される。該圧力センサ５２は、凝縮器５４aに隣接する冷媒通路内に配置されている。周囲の空気の温度は、温度センサ５６で測定され、該温度センサ５６は、従来通り、車両のフロントバンパ内に配置される。凝縮器５４aは、ラジエータ５４bと整列した状態で車両の前部に配置されている。凝縮器／ラジエータ用ファン６０はラジエータ５４bの後方に配置され、ファン６０の数は、１つ又はそれ以上であるが２つが好ましい。ファン６０は、コントローラ６２によって電子的に制御される。圧縮機６４及び蒸発器６６は図４に概略的に示されている。

以上の説明から明らかなように、速度センサ５０と、圧力センサ５２と、温度センサ５６とからの信号はコントローラ６２に送られて、コントローラ６２は、これらの信号を本発明の制御アルゴリズムに従って使用して凝縮器／ラジエータ用ファン６０の動作を制御する。

以下、空気の流れによる凝縮器の冷却の形態が車両の速度に対して変化することを周囲の温度及び凝縮器の冷媒吐出し圧力に関連させて説明するとともに、本発明の方法によってファンの動作が周囲の温度、車両の速度、及び凝縮器の冷媒吐出し圧力とに応じてどのように制御されるのかを説明する。

図２は、空調用凝縮器５４aを更なる空気の流れによって冷却する際の車両の速度（Vs）と周囲の温度（Tam）と凝縮器／ラジエータ用ファンの速度（CFs）（即ち、印加電圧）との関係を概略的に示したグラフ１０である。これに関し、凝縮器／ラジエータ用ファンの速度は、印加電圧（例えば、０V、６V、１３V）に直接関係しており、ファンは、この印加電圧に基づく複数ある速度のうちのいずれかの速度で動作できる。

車両の速度が比較的低く、周囲の温度が低い領域は、第１領域１２であり、この第１領域１２内において、凝縮器／ラジエータ用ファン６０は冷却を正しく行うためには高速（１３V）で動作しなければならないが、ノイズを小さく押さえるために低速（６V）で動作する。この第１領域１２において、車両の速度の範囲は約０〜時速３５キロであり、周囲の温度の範囲は約０〜２２℃である。凝縮器／ラジエータ用ファンが低速で動作することによって、熱効率と空調の性能とのバランスが図られてノイズを低減することができる。

周囲の温度が例えば２２℃を超えるように上記第１範囲内の温度よりも高い場合、その周囲の温度は第２領域１４内にあり、該第２領域１４において、凝縮器／ラジエータ用ファン６０は、凝縮器を良好に冷却するために、高く設定された電圧（即ち１３V）で動作する。その結果、空調の性能は向上するが燃料消費は嵩む。

車両の速度と周囲の温度とが割と高い場合は、第３領域１６内の車両速度と周囲の温度となる。この第３領域１６において、空気の流れによる凝縮器の冷却は凝縮器／ラジエータ用ファン６０の動作を一部補い、ファン６０は低速（６V）で動作する。この第３領域内の周囲の温度は、車両の速度が時速３５キロのときの約１８〜２３℃の温度範囲から時速１２０キロのときの約４０〜４５℃の温度範囲までの中間温度範囲における温度である。詳しくは、第３領域内の周囲の温度は、時速３５キロにおける約１８〜２３℃の温度範囲から車両の速度とともに直線的に上昇して時速１２０キロにおける約４０〜４５℃の温度範囲に達する。車両の速度が時速３５キロ〜１２０キロの範囲において周囲の温度が第３領域内の温度よりも高い場合、空気の流れは、凝縮器の冷却に際だった貢献をすることはなく、ファン６０は、凝縮器を十分に冷却している状態を維持するために、第２領域１４内で、即ち、高速（１３V）で動作しなければならない。

しかし、周囲の温度が第３領域１６の温度未満である場合は、第４の領域１８の周囲の温度となり、該第４領域１８において、空気の流れによる凝縮器の冷却には、凝縮器／ラジエータ用ファン６０からの空気の流れは必要とされない。この第４の領域１８において、凝縮器／ラジエータ用ファン６０は動作を停止する（即ち、ファン６０に掛かる電圧は０V）。この第４領域１８の周囲の温度は、車両の速度が時速３５キロにおいては約１８℃未満であり、第３領域１６との境界線は、この時速３５キロと周囲の温度約１８℃における点から直線的に上がり、時速１２０キロにおける周囲の温度である約４０℃の点まで延びている。この第４領域１８の条件で走行する車両の割合は高く、大半が特に高速道路を走行している。

図３Ａ〜図３Ｇは、車両の速度（Vs）と凝縮器の（冷媒）吐出し圧力（Pd）との関係を示すグラフである。この関係は、空調システムに掛かる負荷を示すものである。図３Ａ〜図３Ｆは、相対湿度が６０％の場合における車両の速度と凝縮器の吐出し圧力との関係を温度毎に示している。図３Ｇは、相対湿度が２０％で温度が４０℃の場合における車両の速度と凝縮器の吐出し圧力との関係を示している。

図３Ａ〜図３Ｇの各々において、高速プロット（“三角印”を結ぶ実線）は、凝縮器／ラジエータ用ファンが高速（１３V）で動作しているときの車両の速度と凝縮器の吐出し圧力との範囲を示している。低速プロット（“四角印”を結ぶ鎖線）は、凝縮器／ラジエータ用ファンが低速（６V）で動作している場合の車両の速度と凝縮器の吐出し圧力との範囲を示している。オフプロット（“ダイヤモンド印”を結ぶ点線）は、ファンがオフ（０V）のときの車両の速度と凝縮器の吐出し圧力との値を示している。図３Ａ〜図３Ｇに概ね示されるように、車両の速度が上がると、凝縮器の冷媒吐出し圧力は低下し、凝縮器／ラジエータ用ファン６０を動作させることによって凝縮器を冷却する必要性は低くなる。上述の３つのプロットは、ある一定の速度において合流する（ただし合流点は温度によって異なる）。これは、凝縮器／ラジエータ用ファンの動作が熱効率の点では足かせになっている一方で、凝縮器の冷却には全くと言っていいほど役に立っていないことを示している。

図３Ａは、温度が５℃で相対湿度が６０％である場合の吐出し圧力（Pd）の傾向を車両の速度（Vs）の関数として示している。Pアイドル状態（即ち、停車中の車両がアイドリングをしている状態）において、高速プロット２２ａは、ファンが１３Vの高速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約６kg/cm²であることを示している。低速プロット２４ａは、ファンが６Vの低速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約１３kg/cm²であることを示している。オフプロット２６ａは、ファンがオフ状態（０V）のときに吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。しかし、上記のような周囲の状況が５℃の温度で６０％の相対湿度である場合、吐出し圧力のプロット２２ａ、２４ａ、２６ａは、車両の速度が時速４０キロメートル付近における約５kg/cm²の地点で合流し、ファンのオフ状態２８ａを示している。このファンのオフ状態２８ａでは、凝縮器／ラジエータ用ファン６０をオフ状態にして燃料の節約による利益を最大限得ることができる。

図３Ｂは、温度が１０℃で相対湿度が６０％である場合の吐出し圧力（Pd）の傾向を車両の速度（Vs）の関数として示している。Pアイドル状態において、高速プロット２２ｂは、ファンが１３Vの高速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約７kg/cm²であることを示している。低速プロット２４ｂは、ファンが６Vの低速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約１４kg/cm²であることを示している。オフプロット２６ｂは、ファンがオフ状態（０V）のときに吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。しかし、上記のような周囲の状況が１０℃の温度で６０％の相対湿度である場合、吐出し圧力のプロット２２ｂ、２４ｂ、２６ｂは、時速４０キロメートル付近における約６kg/cm²の点で合流し、この速度にファンのオフ状態２８ｂを設定して燃料の節約による利益を最大限得ることができる。

図３Ｃは、温度が１５℃で相対湿度が６０％である場合の吐出し圧力（Pd）の傾向を車両の速度（Vs）の関数として示している。Pアイドル状態において、高速プロット２２ｃは、ファンが１３Vの高速で動作しているときの吐出し圧力（Pd）は約８kg/cm²であることを示している。低速プロット２４ｃは、ファンが６Vの低速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約１４kg/cm²であることを示している。オフプロット２６ｃは、ファンがオフ状態（０V）のときに吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。しかし、上記のように周囲の状況が１５℃の温度で６０％の相対湿度である場合、吐出し圧力のプロット２２ｃ、２４ｃ、２６ｃは、時速４０キロメートル付近における約７kg/cm²の点で合流し、この速度にファンのオフ状態２８ｃを設定して燃料の節約による利益を最大限得ることができる。

図３Ｄは、温度が２０℃で相対湿度が６０％である場合の吐出し圧力（Pd）の傾向を車両の速度（Vs）の関数として示している。Pアイドル状態において、高速プロット２２ｄは、ファンが１３Vの高速で動作しているときの吐出し圧力（Pd）は約１０kg/cm²であることを示している。低速プロット２４ｄは、ファンが６Vの低速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約１８kg/cm²であることを示している。オフプロット２６ｄは、ファンがオフ状態（０V）のときに吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。しかし、上記のように周囲の状況が２０℃の温度で６０％の相対湿度である場合、吐出し圧力のプロット２２ｄ、２４ｄ、２６ｄは、時速６０キロメートルを超えたところで合流している。しかし、３つのプロットの吐出し圧力の値は、時速４０キロメートルの速度において約８kg/cm²の値となり、このような値における時速４０キロメートルにおいて、燃料の節約による利益が最大限得られるファンのオフ状態２８ｄを設定できる。

図３Ｅは、温度が２５℃で相対湿度が６０％である場合の吐出し圧力（Pd）の傾向を車両の速度の関数として示している。Pアイドル状態において、高速プロット２２ｅは、ファンが１３Vの高速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約１２kg/cm²であることを示している。低速プロット２４ｅは、ファンが６Vの低速で動作しているときに吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。オフプロット２６ｅは、ファンがオフ状態（０V）のときに吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。上記のように周囲の状況が２５℃の温度で６０％の相対湿度である場合、吐出し圧力のプロット２２ｅ、２４ｅ、２６ｅは、時速１００キロメートルの周辺にて合流している。しかし、３つのプロットの吐出し圧力値は、時速６０キロメートルでの１２kg/cm²の点の周辺値となっており、このような値における時速６０キロメートルにファンのオフ状態２８ｅを設定して燃料の節約による利益を最大限得ることができる。

図３Ｆは、温度が３０℃で相対湿度が６０％である場合の吐出し圧力（Pd）の傾向を車両の速度（Vs）の関数として示している。Pアイドル状態において、高速プロット２２ｆは、ファンが１３Vの高速で動作しているときの吐出し圧力（Pd）は約１５kg/cm²であることを示している。低速プロット２４ｆは、ファンが６Vの低速で動作しているときの吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。オフプロット２６ｆは、ファンがオフ状態（０V）のときの吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。上記のように周囲の状況が３０℃の温度で６０％の相対湿度である場合、吐出し圧力のプロット２２ｆ、２４ｆ、２６ｆは、時速１００キロメートルを超えたところで合流している。しかし、３つのプロットの吐出し圧力値は、時速６０キロメートルの速度における約１３kg/cm²の値となり、このような値における時速６０キロメートルにファンのオフ状態２８ｆを設定して燃料の節約による利益を最大限得ることができる。

図３Ｇは、温度が４０℃で相対湿度が２０％である場合の吐出し圧力（Pd）の傾向を車両の速度（Vs）の関数として示している。P状態において、高速プロット２２ｇは、ファンが１３Vの高速で動作しているときの吐出し圧力（Pd）は約１８kg/cm²であることを示している。低速プロット２４ｇは、ファンが６Vの低速で動作しているときの吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。オフプロット２６ｇは、ファンがオフ状態（０V）での吐出し圧力（Pd）は約２５kg/cm²であることを示している。周囲の状況が４０℃の温度で２０％の相対湿度である場合、吐出し圧力のプロット２２ｇ、２４ｇ、２６ｇは、時速１００キロメートルを超えたところでの約１４kg/cm²の点で合流している。この時速１００キロメートルを超えた速度にファンのオフ状態２８ｇを設定して燃料の節約における利益を最大限得ることができる。

図２に示された本発明の実施例におけるファンの制御は基本的なものであることは上記説明から明らかである。以下で説明する本発明の更なる実施例において、ファン６０の制御は、車両の速度及び周囲の温度に加えて少なくとも凝縮器の吐出し圧力に応じて行うことによって改良されて、状況により適した応答のできるファンを提供できる。

以下の本発明の更なる実施例において、周囲の温度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度と車室内の空調用の通気口の出口温度とを監視及び使用して凝縮器／ラジエータ用ファン６０の動作が制御される。図１は、凝縮器／ラジエータ用ファン６０を制御する本発明の制御ロジック１００を示すフローチャートである。本発明に使用されるパラメータは、周囲の温度、凝縮器の吐出し圧力、車両の速度、車室内の空調用の通気口の出口温度に限定されることはなく、また、凝縮器／ラジエータ用ファンは、これらのパラメータ又はこれらのパラメータのうちの幾つかを組み合わせたものに応じて動作可能であり、更に、これらのパラメータ以外の変数も本発明の範囲から逸脱しない限り使用可能である。

最初のステップ１１０において、車両の速度（Vs）の判定が行われる。車両の速度が時速３５キロメートル未満である場合、空調用凝縮器の吐出し圧力が測定及び使用されてファン６０の動作速度即ち電圧が決定される。この低速範囲においては、測定された冷媒吐出し圧力のみに基づいてコントローラ６２によって、凝縮器／ラジエータ用ファンの動作速度制御の決定が行われる（ステップ１１２）。図１に示されるように、凝縮器の吐出し圧力（Pd）が約１．４７MPaを上限とする範囲内の値をとる場合は、凝縮器／ラジエータ用ファンは低速（６V）で動作する。吐出し圧力が１．４７MPaよりも高い場合は、凝縮器／ラジエータ用ファンは高速（１３V）で動作する。凝縮器／ラジエータ用ファンが高速（１３V）で動作しているときに凝縮器の吐出し圧力が約０．９７MPaまで下がった場合、凝縮器／ラジエータ用ファン６０は低速動作（６V）に戻る。従って、凝縮器／ラジエータ用ファンの速度制御は、ファンの速度が高速と低速との間を速いサイクルで変化することを防ぐためにヒステリシスループに従って行われる。

車両の速度が時速３５キロメートル以上である場合、次のステップ１２０において、車両の速度の判定が更に行われる。車両が時速６５キロメートル未満で走行していると判定された場合、車両は、第１の中間速度範囲内にあるとみなされる。この第１の中間速度範囲は、周囲の温度範囲と車室内の空調用の通気口の出口温度範囲とに関連する。この点について、周囲の温度、即ち、車両の周囲の空気温度（Tam）が測定され、この周囲の温度についての評価が行われる（ステップ１２２）。ステップ１２２において周囲の温度が第１の周囲温度（この場合は２４℃）以上の場合（即ち、高温の状況下で車両が特定の速度で走行している場合）、凝縮器／ラジエータ用ファン６０は高速（１３V）で動作する（ステップ１２８）。反対に、ステップ１２２において周囲の温度が２４℃未満の場合は、ステップ１２４において凝縮器／ラジエータ用ファン６０の動作は、出口温度、即ち、車室内の空調用の通気口の出口温度（TAO）によって決まる。

これに関し、TAOとは出口温度の算出値であり、当業界では周知である。また、このTAOは、感知された車室の温度、ソーラーロード、周囲の温度等の多数のパラメータに基づくが、主に、使用者が入力した所望の車室温度の設定値に基づいている。また、算出された出口温度TAOは、ファンの速度及び通気口の選択を制御するための自動運転モードによく利用されることは当業界では周知であり、後述するように、この自動運転モードによる制御の設定は、制御システムのある部分によって変更されて応答性を向上させる。

ステップ１２２において周囲の温度（Tam）が２４℃未満であると判定された場合、ステップ１２４においてTAOが１２℃以下であるか否かが判定される。TAOが１２℃以下であることが判明した場合、空調の要求が高いことに対応して、凝縮器／ラジエータ用ファン６０は高速（１３V）で動作する。反対に、TAOが１２℃を超える場合、凝縮器／ラジエータ用のファンの速度制御がステップ１２６において決定される。このステップ１２６における決定は、ファンの速度の範囲に関係する凝縮器の吐出し圧力の測定値に基づいて行われる。図１に示されるように、凝縮器の吐出し圧力（Pd）が約０．９８MPaを上限とする範囲内の値であるとき、凝縮器／ラジエータ用ファンはオフ（０V）である。吐出し圧力が上昇して０．９８MPaを超えた場合、凝縮器／ラジエータ用ファンは低速（６V）で動作する。吐出し圧力が上昇して１．４７MPaを超えたとき、凝縮器／ラジエータ用ファンは高速（１３V）で動作する。更に、ファンが高速（１３V）で動作しているときに吐出し圧力が１．２７MPa未満にまで降下した場合、該ファンの動作は、高速（１３V）動作から低速（６V）動作に切り換わる。凝縮器／ラジエータ用ファンが低速で動作しているときに凝縮器の吐出し圧力が０．７８MPa未満にまで降下した場合、凝縮器／ラジエータ用ファンは、低速（６V）動作からオフ（０V）に切り換わる。

ステップ１２０において車両の速度（Vs）が時速６５キロメートル以上であると判定された場合、次のステップである車速判定ステップ（ステップ１３０）において、車両の速度は、更に高く設定された車速値（本実施例では時速９５キロメートル）と比較される。車両が時速９５キロメートル未満（即ち、時速６５キロメートル以上９５キロメートル未満）で走行していると判定された場合、車両の速度は、第２の中間速度範囲内にあるとみなされる。この第２の中間速度範囲は、車両の周囲の空気の温度と空調用の通気口の出口温度とに関連する。車両の周囲の空気の温度（Tam）がステップ１３２において測定される。ステップ１３２において周囲の温度（Tam）が２９℃以上であると判定された場合、高温の状況下に車両が特定の速度で走行していることになる。コントローラ６２は、凝縮器／ラジエータ用ファン６０を高速（１３V）で動作させる（ステップ１２８）。反対に、ステップ１３２において周囲の温度が２９℃未満であると判定された場合、コントローラは、ステップ１３４において、凝縮器／ラジエータ用ファンの速度の制御に対する判定をTAOに基づいて行う。ステップ１３４においてTAOが８℃以下であると判明したときは、空調の要求が高いことであり、凝縮器／ラジエータ用ファン６０は、ステップ１２８において高速（１３V）での動作に直接設定される。反対に、ステップ１３４においてTAOが８℃を超えていることが判明した場合は、空調の要求はさほど高いものではなく、凝縮器／ラジエータ用のファン速度は、ステップ１３６において、ファンの速度の範囲に関係する凝縮器の吐出し圧力（Pd）に基づいて制御される。

ステップ１３６に関して、凝縮器の吐出し圧力（Pd）が約１．０５MPaを上限とする範囲内の値であれば、凝縮器／ラジエータ用のファンはオフ（０V）である。凝縮器の吐出し圧力が１．０５MPaと１．４７MPaとの間にある場合は、凝縮器／ラジエータ用ファンは低速（６V）で動作する。吐出し圧力が１．４７MPaを超えた場合、凝縮器／ラジエータ用ファンは高速（１３V）で動作する。凝縮器／ラジエータ用ファンが高速（１３V）で動作しているときに吐出し圧力が１．２７MPa未満にまで降下した場合、ファンは高速動作から低速動作（６V）に切り換わる。同様に、凝縮器／ラジエータ用ファンが低速で動作しているときに吐出し圧力が約０．８５MPaにまで低下した場合、ファンは低速動作からオフ（０V）に切り換わる。

ステップ１３０に戻り、車両の速度（Vs）が高速設定値（即ち時速９５キロメートル）以上であると判定された場合、ステップ１３８において凝縮器／ラジエータ用ファンの速度は、凝縮器の冷媒吐出し圧力（Pd）に基づいて制御される。詳しくは、凝縮器の吐出し圧力（Pd）が約１．３７MPaを上限とする範囲内にある場合、凝縮器／ラジエータ用ファンはオフ（０V）である。吐出し圧力が１．３７MPaと１．６５MPaとの間にある場合、凝縮器／ラジエータ用ファンは低速（６V）で動作する。吐出し圧力が１．６５MPaを超える場合、凝縮器／ラジエータ用ファンは高速（１３V）で動作する。凝縮器／ラジエータ用ファンが高速（１３V）で動作しているときに吐出し圧力が１．４５MPa未満にまで降下した場合、ファンは高速動作から低速（６V）動作に切り換わる。同様に、凝縮器／ラジエータ用ファンが低速で動作しているときに吐出し圧力が約１．１７MPaに低下した場合、ファンは低速動作からオフ（０V）に切り換わる。

凝縮器／ラジエータ用のファンは一対で配置されて使用されることが好ましいが、使用されるファンの数は１つ又は３つ以上でもよい。凝縮器／ラジエータ用ファンがオフの状態で車両が走行している際、該ファンは、空調用の凝縮器及び冷却システム（例えば冷却水温度を下げるため）に使用される（即ち“ホットリスタート”）。本発明の制御システム及び方法は冷却システムからの要求を優先しているので、冷却水の温度が望ましくない高温に達したときはファンをオフにすることはしない。従って、本発明の方法は、車両の他のシステムの性能に悪影響を与えることはない。冷媒の負荷と周囲の状況を示す変数とに応じて凝縮器／ラジエータ用ファンの速度を制御することによって、本発明は、システムの性能或いは他の質に関する要因を悪化させることなく、熱効率を上昇させる。このようにして、本発明は、従来式のシステムでは得られない新規で予想もし得ない利益をもたらす。

上述にように、本発明は、従来式の方法に関係する数多くの問題を解決する。しかし、本発明の本質を説明するために図示及び記載された要素の構成、材質及びその他の詳細事項を当業者が変更することは、特許請求の範囲に記載された範囲内であれば可能であることは理解されたい。

本発明の好適な実施例に従って凝縮器／ラジエータ用のファンの動作を制御するための制御ロジックの概略図。本発明の他の好適な実施例に係わる凝縮器／ラジエータ用のファンの動作を示すグラフ。凝縮器／ラジエータ用のファンの速度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度との関係を示すグラフ。凝縮器／ラジエータ用のファンの速度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度との関係を示すグラフ。凝縮器／ラジエータ用のファンの速度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度との関係を示すグラフ。凝縮器／ラジエータ用のファンの速度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度との関係を示すグラフ。凝縮器／ラジエータ用のファンの速度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度との関係を示すグラフ。凝縮器／ラジエータ用のファンの速度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度との関係を示すグラフ。凝縮器／ラジエータ用のファンの速度と凝縮器の吐出し圧力と車両の速度との関係を示すグラフ。本発明の凝縮器／ラジエータ用ファン制御システムを内蔵する車両の概略図。

Claims

車両の空調用凝縮器と協働する凝縮器用冷却ファンを制御する方法であって、
前記車両の速度を判定するステップと、
前記空調用凝縮器の吐出し圧力を決定するステップと、
前記車両の速度と前記吐出し圧力との関数を用いて前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御するステップと、
から成ることを特徴とする方法。
前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御する前記ステップは、前記凝縮器用冷却ファンを少なくとも１つの所定の速度で動作させることから成り、前記少なくとも１つの所定の速度は、前記空調用凝縮器の少なくとも１つの吐出し圧力範囲に対応する請求項１に記載の方法。
前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御する前記ステップは、前記凝縮器用冷却ファンを複数の速度のうちの１つの速度で動作させることから成り、前記複数の速度は、それぞれ、前記空調用凝縮器の吐出し圧力範囲に対応する請求項１に記載の方法。
前記車両の所定の低速度範囲において、前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御する前記ステップは、前記凝縮器用冷却ファンを高速及び低速のいずれかで動作させることから成り、前記高速は前記空調用凝縮器の第１の吐出し圧力範囲に対応し、前記低速は前記空調用凝縮器の第２の吐出し圧力範囲に対応する請求項３に記載の方法。
前記車両の所定の高速度範囲において、前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御する前記ステップは、前記凝縮器用冷却ファンを高速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンを低速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンをオフ状態にすることと、から成り、前記高速は前記空調用凝縮器の第１の吐出し圧力範囲に対応し、前記低速は前記空調用凝縮器の第２の吐出し圧力範囲に対応し、前記オフ状態は前記空調用凝縮器の第３の吐出し圧力範囲に対応する請求項３に記載の方法。
前記方法は、更に、少なくとも１つの周囲の変数を測定するステップから成り、前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御する前記ステップは、更に、前記少なくとも１つの周囲の変数の関数を用いて前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御することから成る請求項３に記載の方法。
前記少なくとも１つの周囲の変数を測定する前記ステップは、
前記車両の周囲の空気温度を測定するステップと、
車両用空調システムの出口温度を決定するステップと、
から成る請求項６に記載の方法。
前記車両の所定の中間速度範囲において、前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御する前記ステップは、
前記車両の周囲の測定された空気温度が前記車両の周囲の所定の空気温度以上であるか否かを判定することから成り、
前記測定された空気温度が前記所定の空気温度以上である場合、前記凝縮器用冷却ファンを高速で動作させ、
前記測定された空気温度が前記所定の空気温度未満である場合、前記車両用空調システムの決定された出口温度に応じて前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御する請求項７に記載の方法。
前記車両用空調システムの決定された出口温度に応じて前記凝縮器用冷却ファンの動作状態を制御することは、
前記決定された出口温度が前記車両用空調システムの所定の出口温度を超えているか否かを判定することから成り、
前記決定された出口温度が前記所定の出口温度以下である場合、前記凝縮器用冷却ファンを高速で動作させ、
前記決定された出口温度が前記所定の出口温度を超えている場合、前記空調用凝縮器の決定された吐出し圧力に従って、前記凝縮用冷却ファンを高速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンを低速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンをオフ状態にすることと、のいづれかを行う請求項８に記載の方法。
車両の空調用凝縮器と協働する凝縮器用冷却ファンを制御する方法であって、
前記車両の速度を測定するステップと、
前記空調用凝縮器の吐出し圧力を決定するステップと、
前記車両の周囲の空気温度を測定するステップと、
車両用空調システムの出口温度を決定するステップと、
前記車両の周囲の測定された空気温度と、前記車両用空調システムの決定された出口温度と、前記空調用凝縮器の決定された吐出し圧力と、のうちの少なくとも１つと、前記車両の測定された速度と、に基づいて、前記凝縮器用冷却ファンを複数の速度のうちの少なくとも１つの速度で動作させるステップと、
から成ることを特徴とする方法。
前記少なくとも１つの速度は、高速と、低速と、前記凝縮器用冷却ファンがオフ状態にあるときの前記凝縮器用冷却ファンの速度と、から成る請求項１０に記載の方法。
前記車両の所定の低速度範囲において、前記凝縮器用冷却ファンを動作させる前記ステップは、前記高速と前記低速とのいずれか一方で前記凝縮器用冷却ファンを動作させることから成り、前記高速は前記空調用凝縮器の第１の吐出し圧力範囲に対応し、前記低速は前記空調用凝縮器の第２の吐出し圧力範囲に対応している請求項１１に記載の方法。
前記車両の所定の高速度範囲において、前記凝縮器用冷却ファンを動作させる前記ステップは、前記凝縮器用冷却ファンを前記高速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンを前記低速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンを前記オフ状態にすることと、から成り、前記高速は前記空調用凝縮器の第１の吐出し圧力範囲に対応し、前記低速は前記空調用凝縮器の第２の吐出し圧力範囲に対応し、前記オフ状態は前記空調用凝縮器の第３の吐出し圧力範囲に対応している請求項１１に記載の方法。
前記車両の所定の中間速度範囲において、前記凝縮器用冷却ファンを動作させるステップは、
前記車両の周囲の測定された空気温度が前記車両の周囲の所定の空気温度以上であるか否かを判定するステップと、
から成り、
前記測定された空気温度が前記所定の空気温度以上である場合、前記凝縮器用冷却ファンを前記高速で動作させ、
前記測定された空気温度が前記所定の空気温度未満である場合、前記車両用空調システムの決定された出口温度に基づいて、前記凝縮器用冷却ファンを動作させる請求項１１に記載の方法。
前記車両用空調システムの決定された出口温度に応じて前記凝縮器用冷却ファンを動作させることは、
前記決定された出口温度が前記車両用空調システムの所定の出口温度を超えているか否かを判定することから成り、
前記決定された出口温度が前記所定の出口温度以下である場合、前記凝縮器用冷却ファンを前記高速で動作させ、
前記決定された出口温度が前記所定の出口温度を超える場合、前記空調用凝縮器の決定された吐出し圧力に基づいて、前記凝縮器用冷却ファンを前記高速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンを前記低速で動作させることと、前記凝縮器用冷却ファンを前記オフ状態にすることと、のいずれかを行う請求項１４に記載の方法。
車両の空調用凝縮器と協働する凝縮器用冷却ファンを制御するシステムであって、
前記車両の速度を測定する速度センサと、
前記空調用凝縮器の吐出し圧力を決定する圧力センサと、
前記車両の周囲の空気温度を測定する温度センサと、
車両用空調システムの出口温度を算出する手段と、
コントローラと、
から成り、
前記コントローラは、前記車両の周囲の測定された空気温度と前記車両用空調システムの算出された出口温度と前記空調用凝縮器の決定された吐出し圧力とのうちの少なくとも１つと、前記車両の測定された速度と、に基づいて、複数の速度のうちの少なくとも１つの速度で前記凝縮器用冷却ファンを動作させることを特徴とするシステム。
前記少なくとも１つの速度は、高速と、低速と、前記凝縮器用冷却ファンがオフ状態にあるときの前記凝縮器用冷却ファンの速度と、から成る請求項１６に記載のシステム。