JP2010006236A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の燃料消費状態に応じて空調装置の運転状態を適正に制御することで、より効率的に省燃費を図ることができる。
【解決手段】空気を送風する送風機（１５）と、車両のエンジン（１８）の軸出力を受けて駆動され冷凍サイクル（Ｒｃ）の一部を構成して冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３２）と、送風機（１５）および圧縮機（３２）の作動を制御する空調制御手段（３６）とを備え、空調制御手段（３６）は、圧縮機（３２）および送風機（１５）の少なくともいずれかの作動を、エンジン（１８）の軸出力を得るために必要とされる燃料量である熱費（Ｎｈ）に応じて制御するものであって、熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）より小さい場合には通常モードを選択し、熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）以上である場合には通常モードと比較して燃料の消費量が小さくなるように設定される省燃費モードを選択する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

一般に、特許文献１に記載されるように、車両用空調装置はエンジンを駆動源として作動する。例えば、車両用空調装置は、低温・除湿状態を作り出すための冷凍サイクルシステムを備えており、この冷凍サイクルシステムはエンジンを駆動源として作動する圧縮機を備える。この圧縮機がエンジンにより駆動され、冷凍サイクルシステムの中を冷媒が循環することにより、車室へ送風される空気が冷却・除湿されて車室内の温度調節が行われるようになっている。
特開２００２−１４４８６３号公報

ところで、こうした車両用空調装置においては、車両用空調装置の作動中に圧縮機に起因する負荷がエンジンに加わることでエンジン負荷が増大し、車両の走行燃費が悪く（低く）なるという問題があった。

エンジンの運転状態において走行燃費が良い（高い）状態にある場合には、空調装置側で通常運転をしたとしても影響は少ないものの、特に、エンジンの運転状態においてすでに走行燃費が悪い（低い）状態にある場合には、空調装置を作動させることでますます走行燃費が悪化してしまうという問題があった。また、結果的に、空調装置作動によって消費する燃料のコストが高くなっていた。

上記問題に鑑み、本発明は、車両の燃料消費状態に応じて空調装置の運転状態を適正に制御することで、より効率的に省燃費を図ることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

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。

請求項１に記載の発明では、車両に搭載され、車室内の空調を行う車両用空調装置であって、空気通路を形成する空調ケース（１０）内に配置されて、空気を送風する送風機（１５）と、車両のエンジン（１８）の軸出力を受けて駆動され、冷凍サイクル（Ｒｃ）の一部を構成して冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３２）と、送風機（１５）および圧縮機（３２）の作動を制御する空調制御手段（３６）とを備え、空調制御手段（３６）は、圧縮機（３２）および送風機（１５）の少なくともいずれかの作動を、エンジン（１８）の軸出力を得るために必要とされる燃料量である熱費（Ｎｈ）に応じて制御するものであって、熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）より小さい場合には通常モードを選択し、熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）以上である場合には通常モードと比較して燃料の消費量が小さくなるように設定される省燃費モードを選択することを特徴とする。

一般に、熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）より小さい場合には、エンジン負荷が低くエンジン軸出力からのエネルギーを圧縮機（３２）の稼動に当てるのが容易である。また、送風機（１５）についても通常稼動させて電力を消費したとしても、走行燃費の悪化に与える影響は比較的少ない。よって、熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）より小さい場合には、通常モード（具体的には、例えば予め固定された目標蒸発器温度となるように圧縮機（３２）を通常稼動させる形態。送風機（１５）については所定の送風量を確保した形態。）を選択して、しっかり空調制御することで空調快適性を保つことができる。

一方、熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）以上である場合には、仮に空調装置（圧縮機（３２）や送風機（１５））をフル稼働させてしまうとエンジン動力やバッテリー電力を消費するため、車両全体として走行燃費がますます悪化する結果となる。その点、本構成によれば、熱費（Ｎｈ）が高い場合には省燃費モードを選択することで走行燃費の悪化を回避して車両全体として低燃費な空調制御を行うことができる。すなわち、車両の燃料消費状態に応じて空調装置の運転状態を適正に制御することで、より効率的に省燃費を図ることができる。

請求項２に記載の発明では、空調制御手段（３６）は、省燃費モードにおいて、圧縮機（３２）を、圧縮機（３２）の駆動負荷が対応する通常モードにおける稼動負荷よりも小さくなる態様で制御することを特徴とする。

本構成によれば、省燃費モード時に、エンジン（１８）の駆動力を直接消費する圧縮機（３２）を、稼動負荷が小さくなるように制御することで、好適に省燃費を図ることができる。

請求項３に記載の発明では、空調制御手段（３６）は、省燃費モードにおいて、送風機（１５）を、送風機（１５）の駆動電力が対応する通常モードにおける駆動電力よりも小さくなる態様で制御することを特徴とする。

本構成によれば、省燃費モード時に、送風機（１５）のモータを駆動する駆動電力を小さく抑えることで、好適に省燃費を図ることができる。なお、駆動電力を小さく抑える具体的な態様としては、送風量レベル（印加電圧）を下げる、送風機モータの間欠運転（オン・オフ制御）を行う等の形態により実施できる。

請求項４に記載の発明では、省燃費モードは複数設定されており、空調制御手段（３６）は、算出される目標吹出温度（ＴＡＯ）に応じて冷房負荷レベルおよび暖房負荷レベルを判定する判定手段を有し、判定手段の負荷判定に基づいて複数の省燃費モードのうちいずれかの省燃費モードを選択することを特徴とする。

本構成によれば、複数の省燃費モードを有することで、冷房負荷または暖房負荷のレベルに対応したきめ細かな制御を実行することができる。

請求項５に記載の発明では、空調ケース（１０）内に送風される空気を加熱するヒータコア（１７）と、ヒータコア（１７）を通過する風量を調節するエアミックスドア（２１）とを備え、エアミックスドア（２１）は、暖房負荷が大きい場合には暖房負荷が小さい場合よりも開度（ＳＷ）が大きく設定されて、空調制御手段（３６）は、判定手段により暖房運転状態と判定される暖房領域であって送風機（１５）の駆動電力が対応する通常モードにおける駆動電力よりも小さくなる態様とされる省燃費モードにおいて、エアミックスドア（２１）の開度を対応する通常モードにおける開度よりも大きくなる態様で制御することを特徴とする。

本構成によれば、暖房領域での省燃費モードにおいて、エアミックスドア（２１）の開度を通常設定（対応する通常モードにおける設定）よりも大きくすることで、ヒータコア（１７）を通過する温風量を増やして吹出温度を上げてやることができ、送風機（１５）のレベル低下を図った省電力によって生じる暖房感の欠如を補うことができる。すなわち、本構成によれば、車室内へ供給される熱量（風量×温度）を通常モード時と等価とすることで車室内快適性の悪化を防ぎつつ省燃費を図ることができる。

請求項６に記載の発明では、熱費（Ｎｈ）は、車両通信情報に基づいて空調制御手段（３６）が演算することを特徴とする。

本構成によれば、例えば、エンジンの空調制御手段としてのエンジンＥＣＵが「熱費」という概念を有しておらず、エンジンＥＣＵから直接的に「熱費」を得ることができない場合に対応することができる。

請求項７に記載の発明では、熱費（Ｎｈ）は、エンジン（１８）を制御するエンジン制御手段（５０）が演算するものであって、空調制御手段（３６）は熱費（Ｎｈ）をエンジン制御手段（５０）から車両通信情報として受信することを特徴とする。

本構成によれば、エンジン制御手段（５０）が熱費（Ｎｈ）の演算を行い、空調制御手段（３６）は演算された熱費（Ｎｈ）を受信する構成であり、空調制御手段（３６）自身が熱費（Ｎｈ）を演算する必要がないため、空調制御手段（３６）の演算能力が高くなくても省燃費を図る制御を実行することができる。

なお、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。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図８を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態における車両用空調装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、車室内（空調室内）を空調する車両用空調装置１は、内部に空気流路が形成される空調ケース１０を有し、この空調ケース１０内の空気上流側部位には、内外気切換装置１１が設けられている。内外気切換装置１１には、内気を導入するための内気導入口１２と外気を導入するための外気導入口１３とが開口形成されているとともに、これらの各導入口１２，１３を選択的に開閉する内外気切換ドア１４が設けられている。この内外気切換ドア１４を回動作動させることで、各導入口１２，１３を選択的に開閉するようになっている。

内外気切換装置１１の下流側部位には、両導入口１２，１３から吸入された空気を送風する送風機１５が配設されている。送風機１５は、モータＭ１により駆動される。送風機１５の空気下流側には、室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器１６が配設されている。

蒸発器１６の空気下流側には、空気を加熱するヒータコア１７が配設されている。このヒータコア１７は、走行用の車両エンジン１８の冷却水を熱源として空気を加熱している。蒸発器１６の下流側には、ヒータコア１７をバイパスするバイパス流路１９が形成され、ヒータコア１７の空気上流側には、ヒータコア１７を通る風量とバイパス流路１９を通る風量との風量割合を調節するエアミックスドア２１が配設されている。このエアミックスドア２１の開度ＳＷが０パーセント、すなわちエアミックスドア２１が全閉状態にあるときには、蒸発器１６によって冷却された空調空気の全てがヒータコア１７を迂回してバイパス通路１９を通過する。一方、エアミックスドア２１の開度ＳＷが１００パーセント、すなわちエアミックスドア２１が全開状態にあるときには、蒸発器１６によって冷却された空調空気の全てがヒータコア１７を通過する。

そして、空調ケース１０の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口２２と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口２３と、フロントガラスの内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口２４とが形成されており、各吹出口２２〜２４の空気上流側部位には、吹出口モードを切り換える吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃが配設されている。

なお、上記蒸発器１６は、冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発揮する蒸気圧縮式冷凍サイクルＲｃ（以下、単に「冷凍サイクルＲｃ」と言う。）の低圧側の熱交換器である。冷凍サイクルＲｃは、車両エンジン１８により電磁クラッチ３１を介して駆動される圧縮機３２、放熱器３３、アキュムレータ３４を備えている。蒸発器１６の冷媒上流側（冷媒入口側の冷媒流路）には、放熱器３３で放熱された冷媒の減圧手段である膨張弁３５が設けられている。

さらに、空調装置１は、制御手段としてのエアコンＥＣＵ３６を有している。エアコンＥＣＵ３６は、エンジンＥＣＵ５０と双方向に通信可能な構成であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ（いずれも図示略）等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。ＲＯＭ内には、空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。さらに、エアコンＥＣＵ３６は、周知のタイマ機能を備えている。なお、エアコンＥＣＵ３６は、冷房負荷レベルおよび暖房負荷レベルを判定する判定手段を構成する。

エアコンＥＣＵ３６には、送風機１５、エアミックスドア２１、吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃ、圧縮機３２等が電気的に接続されている。さらに、センサ群として、外気温度ＴＡＭを検出する外気温度センサ４１、蒸発器１６の温度ＴＥを検出するエバ後温度センサ４２等のセンサが電気的に接続されている。

なお、エンジンＥＣＵ５０は、回転数信号、車速信号、ブレーキ信号等のエンジン１８の運転状況を検出するセンサ群に基づいて、エンジン１８を制御するとともに、エアコンＥＣＵ３６にエンジン１８の運転状況を伝達する制御装置である。 次に、エンジンＥＣＵ５０により実行されるエンジン制御プログラムのルーチンを図２にしたがって説明する。図２は、エンジンＥＣＵ５０によって演算されるエンジン制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。図２に示す制御プログラムはエンジンＥＣＵ５０のマイクロコンピュータ（図示略）に予め記憶されている。

エンジンＥＣＵ５０は、まずステップＳ２１で、空気量計測器（図示略）によって検出された吸入空気量（ｌ／ｈ）を読み込み、ステップＳ２２で、クランク角度検出器（図示略）によって検出されたパルス信号によりエンジン回転数（ｒｐｍ）を演算する。次に、エンジンＥＣＵ５０は、エンジン回転数と吸入空気量をパラメータとして予め内蔵しているマップを検索し、抽出したマップを用いて基本燃料噴射量（ｍｇ／ｓｔｒ）を演算する（ステップＳ２３）。この基本燃料噴射量はエンジン１８の特性に基づいた所定の補正マップによって補正され、補正燃料噴射量が演算される（ステップＳ２４）。そして、エンジンＥＣＵ５０は、１回噴射当たりの燃料噴射量（ｍｇ／ｓｔｒ）を演算する（ステップＳ２５）とともに、単位時間当たりの全燃料噴射量（ｇ／ｓ）を演算する（ステップＳ２６）。エンジンＥＣＵ５０は、これらの演算結果に応じてインジェクタ（図示略）を制御する。

次に、エンジンＥＣＵ５０は、ステップＳ２７で、基本燃料噴射に基づくエンジン１８の軸出力を推定する演算を実施する。エンジン１８の軸出力の推定は、予め内蔵されている図３に示す複数のマップと、前述のエンジン回転数および吸入空気量とを用いて求められる。図３は、基本燃料噴射によるエンジン１８の軸出力の推定演算で用いられるマップである。さらに、エンジンＥＣＵ５０は、ステップＳ２７で求められたエンジン１８の軸出力の推定値を、ステップＳ２４で求められた補正燃料噴射量によって所定の補正マップを用いて補正して、エンジン１８の軸出力を補正する（ステップＳ２８）。

次に、エンジンＥＣＵ５０は、ステップＳ２９で熱費（ｇ／ｋｗ）を演算する。熱費は、算出されたエンジンの軸出力を得るために必要とする燃料量である。熱費は、例えば、この燃料量をエンジンの軸出力（ｋｗ）で除した値である。このステップＳ２９では、ステップＳ２６で算出された全燃料噴射量をステップＳ２８で求めた軸出力で除することにより、熱費を算出する。ここで、図４は、車速、エンジン回転数および熱費の関係を示した図である。図４に示すように、車両は、エンジンの始動からアイドル発進、加速、定速走行、制動減速、停止といった各運転状態において、一般的には熱費はアイドリング時が最も大きく、減速制動時が最も小さくなり、加速時および定速時がその中間の値になる。

そして、エンジンＥＣＵ５０は、ステップＳ３０で、熱費の演算結果をエアコンＥＣＵ３６に送信した後、最初にステップに戻り、以降の各ステップを繰り返し実施する。

次に、本実施形態における車両用空調装置１の制御について説明する。図５は、本実施形態におけるエアコンＥＣＵ３６が実行する車両用空調装置１の制御手順（メインフロー）の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、イグニッションスイッチが投入されてエアコンＥＣＵ３６に電力が供給されると、まず、エアコンＥＣＵ３６は、各パラメータ等を初期化（イニシャライズ）する（ステップＳ１）。

次に、温度設定スイッチや内気温度センサ、外気温度センサ４１、日射量センサ、蒸発器吸込空気温度センサ、冷却水温度センサ、及び車速センサ、着座センサ等（いずれも図示略）の信号を読み込む（ステップＳ２、Ｓ３）。

そして、内気温度、外気温度および日射量等の車室内の熱負荷と、乗員により設定された設定温度とに基づいて、前席の目標吹出温度ＴＡＯを算出する（ステップＳ４）。

次に、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、送風機１５のモータＭ１に印加されるブロワ電圧を算出する（ステップＳ５）。基本的には、ブロワ電圧は、高い冷暖房能力が必要なときほど高くなるようになっている。例えば冷房時には、目標吹出温度ＴＡＯが低いほどブロワ電圧が高くなる。また、暖房時には、目標吹出温度ＴＡＯが高いほどブロワ電圧が高くなる。

ブロワ電圧を選定した後は、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吸込口モードを決定する（ステップＳ６）。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが高いときには内気循環モードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低いときには外気導入モードが選択される。

次に、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吹出口モードを決定する（ステップＳ７）。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが高いときにはフットモードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低くなるに伴って、バイレベルモード、更にはフェイスモードの順に選択される。

次に、目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器吹出空気温度センサで検出した蒸発器吹出温度、冷却水温度センサで検出した冷却水温度等に応じて、エアミックスドア２１の開度ＳＷを決定する（ステップＳ８）。

次に、エンジンＥＣＵ５０から受信した熱費Ｎｈに基づく熱費制御を行う（ステップＳ９）。なお、このステップＳ９における熱費制御は本発明の要部であるため、詳細は後述する。

次に、吹出口モード切替ドア２５，２６、内外気切替ドア１２、エアミックスドア２１、送風機１５、圧縮機３２等の制御機器に対し、ステップＳ４〜Ｓ９で算出または決定された制御状態が得られるように制御信号を出力する（ステップＳ１０）。

その後、ステップＳ２〜Ｓ１０の各ステップを時間Ｔ（例えば０．２５秒）毎に繰り返す（ステップＳ１１）。

次に、本発明の要部である熱費制御について詳細に説明する。図６は、図５のステップＳ９における熱費制御の詳細手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、まず、ステップＳ９１で、先のステップＳ３０（図２参照）によって受信した熱費Ｎｈが、予め設定された所定値Ｎａ以上であるか否かを判断する。そして、熱費Ｎｈが所定値Ｎａ以上である場合（ステップＳ９１：ＹＥＳ）には、ステップＳ９２に進み、先のステップＳ４（図５参照）で算出した目標吹出温度ＴＡＯの判定を行う。なお、このステップＳ９２以降の処理（Ｓ９２、Ｓ９４〜Ｓ９９）は、所謂、省燃費制御（省燃費モード）に相当する。ここで、所定値Ｎａは、省燃費モードによる制御と通常モードによる制御とを選択するための閾値であって、予め設定されるものである。

一方、ステップＳ９１で、熱費Ｎｈが所定値Ｎａより小さい場合（ステップＳ９１：ＮＯ）には、ステップＳ９３へ進み、通常モードで制御を行う。この通常モードでは、エアミックスドア２１の開度ＳＷは先のステップＳ８（図５参照）で算出された通常値に設定され、送風機１５のブロワレベル（風量、電圧）は先のステップＳ５（図５参照）で算出された通常値に設定される。また、圧縮機３２の稼動負担（稼動率）を示す目標蒸発器後温度ＴＥＯ（以下、「目標エバ後温度ＴＥＯ」と言う。）は３℃に設定される。

次いで、ステップＳ９２で目標吹出温度ＴＡＯの判定を行った後には、判定された目標吹出温度ＴＡＯに応じてそれぞれステップＳ９４〜Ｓ９９の各処理に進む。本実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯに応じて、６つのエアコン運転状態（目標吹出温度ＴＡＯが６０℃より高い場合（６０＜ＴＡＯ）：強暖房、目標吹出温度ＴＡＯが４５℃より高く６０℃以下である場合（４５＜ＴＡＯ≦６０）：中暖房、目標吹出温度ＴＡＯが３０℃より高く４５℃以下である場合（３０＜ＴＡＯ≦４５）：弱暖房、目標吹出温度ＴＡＯが１５℃より高く３０℃以下である場合（１５＜ＴＡＯ≦３０）：弱冷房、目標吹出温度ＴＡＯが０℃より高く１５℃以下である場合（０＜ＴＡＯ≦１５）：中冷房、目標吹出温度ＴＡＯが０℃より低い場合（ＴＡＯ＜０）：強冷房）をそれぞれ判定している。

以下、各エアコン運転状態における制御について、図６に加え、図７、図８を併せて参照しつつ説明する。図７は、圧縮機の省動力パターンにおける稼動負荷（稼動率）を示す図であり、外気温度ＴＡＭと目標エバ後温度ＴＥＯとの関係を示している。図８は、以下詳述するステップＳ９４〜Ｓ９９の省燃費モード（省燃費制御）のイメージを示す図である。

まず、ステップＳ９２でエアコン運転状態が強暖房状態である（６０＜ＴＡＯ）と判定された場合には、ステップＳ９４に進む。この強暖房状態における通常モードでは、一般にエアミックスドア２１の開度ＳＷは１００％開度とされ、本制御においても対応する通常モードと同じ開度とされる。また、強暖房状態では、冷凍サイクルＲｃを稼動させておらず、圧縮機３２は駆動されていないため、圧縮機３２の駆動力削減によるエンジン動力の省略はできないため、送風機１５の送風量レベルを最大２０レベルに上限を決めて制御することで省燃費を図る。ここで、送風量レベルの採り得る範囲は、暖房条件では０レベルから２４レベル程度であり、本制御では、送風機レベルについて、採り得る最大値を通常より１６パーセント程度低い２０レベルまで抑えることで省燃費を図っている。

次に、ステップＳ９２でエアコン運転状態が中暖房状態である（４５＜ＴＡＯ≦６０）と判定された場合には、ステップＳ９５に進む。この中暖房状態では、強暖房状態と同様に、冷凍サイクルＲｃを稼動させておらず、圧縮機３２は駆動されていないため、エンジン動力の省略はできないため、送風機１５の送風量レベルを通常より６０パーセント程度低い最大１０レベルに上限を決めて制御することで省燃費を図る。なお、中暖房状態の暖房負荷は、強暖房状態と比較すれば小さいことから、送風量レベルの最大値を強暖房時の２０レベルよりも低い値に設定してある。

また、この中暖房状態における通常モードでは、一般にエアミックスドア２１の開度ＳＷは約５０％開度とされ、この開度ＳＷ設定による温度調節が行われている。本制御では、送風量レベルを抑えることによる暖房能力の低下を補うために、開度ＳＷを＋２０％する処置を行う。例えば、通常モードにおける開度ＳＷが５０％開度であれば７０％開度に補正する。これにより、ヒータコア１７を通過する温風の割合が増加して吹出温度が上昇する。このようにすることで、送風機１５（モータＭ１）の駆動電力削減による省燃費を図りつつ、空調快適性（暖房感）を維持することができる。

次に、ステップＳ９２でエアコン運転状態が弱暖房状態である（３０＜ＴＡＯ≦４５）と判定された場合には、ステップＳ９６に進む。この弱暖房状態では、主に除湿機能を得るために冷凍サイクルＲｃを稼動させており、圧縮機３２が図７に示すように外気温度ＴＡＭに対応した目標エバ後温度ＴＥＯが得られるように省電力となるパターンで制御されている。ここで、図７に示す圧縮機の省動力パターンでは、目標エバ後温度ＴＥＯが４℃から１４℃の範囲に設定されており、通常モードにおける３℃よりも高く、圧縮機３２の稼動負荷（稼働率）が小さくなるように設定されている。

より詳細には、外気温度ＴＡＭが５℃以下では目標エバ後温度ＴＥＯは４℃に設定され、外気温度ＴＡＭが５℃から１０℃の範囲では目標エバ後温度ＴＥＯは４℃から１４℃まで直線的に上昇するように設定される。また、外気温度ＴＡＭが１０℃から２０℃までは一定値１４℃に設定され、外気温度ＴＡＭが２０℃から３０℃の範囲では目標エバ後温度ＴＥＯは１４℃から４℃まで直線的に下降するように設定される。さらに、外気温度ＴＡＭが３０℃以上では目標エバ後温度ＴＥＯは４℃に設定されている。

この図７のパターンによれば、外気温度ＴＡＭが１０℃である場合には、目標エバ後温度ＴＥＯは１４℃となるように圧縮機３２が駆動される。また、送風機１５は、モータＭ１のオンオフ運転による間欠運転制御とされる。すなわち、ここでは、圧縮機３２における省動力運転、および、送風機１５における省電力運転の双方により省燃費を図っている。

ただし、この弱暖房状態では、上記中暖房状態と同様にエアミックスドア２１の開度ＳＷによる温度調節が行われている領域であるので、上記省燃費モード（圧縮機３２の駆動負荷低減および送風機１５の風量低下）による暖房能力の低下を補うために、開度ＳＷを＋２０％する処置を行う。これにより、ヒータコア１７を通過する温風の割合が増加して吹出温度が上昇する。このようにすることで、省燃費を図りつつ、空調快適性（暖房感）を維持することができる。

次に、ステップＳ９２でエアコン運転状態が弱冷房状態である（１５＜ＴＡＯ≦３０）と判定された場合には、ステップＳ９７に進む。この弱冷房状態では、圧縮機３２が図７に示すように外気温度ＴＡＭに対応した目標エバ後温度ＴＥＯが得られるように省電力となるパターンで制御されている。また、送風機１５は、モータＭ１のオンオフ運転による間欠運転制御とされる。すなわち、ここでは、圧縮機３２における省動力運転、および、送風機１５における省電力運転の双方により省燃費を図っている。

なお、この弱冷房状態および以下に説明する中冷房状態、強冷房状態では、一般に、エアミックスドア２１の開度ＳＷは０％開度、すなわち全閉状態とされている。そして、省燃費モードにおける開度ＳＷは、対応する通常モードと同じ開度とされる。

次に、ステップＳ９２でエアコン運転状態が中冷房状態である（０＜ＴＡＯ≦１５）と判定された場合には、ステップＳ９８に進む。圧縮機３２が図７に示すように外気温度ＴＡＭに対応した目標エバ後温度ＴＥＯが得られるように省電力となるパターンで制御されている。本制御では、圧縮機３２における省動力運転により省燃費を図っている。

次に、ステップＳ９２でエアコン運転状態が強冷房状態である（ＴＡＯ＜０）と判定された場合には、ステップＳ９９に進む。このステップでは、上記中冷房状態と同様に、圧縮機３２が図７に示すように外気温度ＴＡＭに対応した目標エバ後温度ＴＥＯが得られるように省電力となるパターンで制御されており、これにより省燃費を図っている。

次に、以上詳述した本制御における効果について述べる。一般に、熱費Ｎｈが所定値Ｎａより小さい場合には、エンジン負荷が低くエンジン軸出力からのエネルギーを圧縮機３２の稼動に当てるのが容易である。また、送風機１５についても通常稼動させて電力を消費したとしても、車両全体として走行燃費の悪化に与える影響は比較的少ない。

上記実施形態では、熱費Ｎｈが所定値Ｎａより小さい場合（例えば減速時や下り坂走行時等）には、通常モード（ステップＳ９３）を選択して、しっかり空調制御することで空調快適性を保つことができる。

一方、熱費Ｎｈが所定値Ｎａ以上である場合（例えば、アイドリング時や加速時等）には、仮に圧縮機３２や送風機１５をフル稼働させてしまうとエンジン動力やバッテリー電力を消費するため、車両全体として走行燃費がますます悪化する結果となる。その点、本実施形態によれば、熱費Ｎｈが所定値Ｎａ以上である場合には省燃費モード（ステップＳ９４〜Ｓ９９）を選択するため、圧縮機３２の動力削減（エンジンの回転動力削減）や送風機３２の駆動電力削減により走行燃費の悪化を回避して車両全体として低燃費かつ経済的な空調制御を行うことができる。

また、上記実施形態において、中暖房状態（ステップＳ９５）と弱暖房状態（ステップＳ９６）では、エアミックスドア２１の開度を通常設定（対応する通常モードにおける設定）よりも大きくすることで、ヒータコア１７を通過する温風量を増やして吹出温度を上げるようにしている。このため、送風機１５のレベル低下による省電力を図ったことに起因する暖房感の欠如を補うことができる。すなわち、車室内へ供給される熱量（風量×温度）を通常モード時と等価とすることで車室内快適性の悪化を防ぎつつ省燃費を図ることができる。

さらに、上記実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯの値に応じて複数（上記実施形態では６つ）の省燃費モードを有しているため、冷房負荷または暖房負荷のレベルに対応したきめ細かな制御を実行することができる。

また、上記実施形態では、図７に示す圧縮機３２の省電力パターンにおいて、低外気温度時（例えば１０℃以下）のウィンドウが曇り易い条件においては、目標エバ後温度ＴＥＯが低めに設定されている。これにより、圧縮機３２の稼動負荷（稼働率）が上がり、蒸発器１６の除湿能力が高まるので、車室内の除湿効果が得られ、ウィンドウの防曇効果を高めることができる。

また、エンジンＥＣＵ５０が熱費の演算を行い、エアコンＥＣＵ３６は演算された熱費Ｎｈを受信する構成であり、エアコンＥＣＵ３６自身が熱費Ｎｈを演算する必要がないため、エアコンＥＣＵ３６の演算能力が高くなくても省燃費を図る制御を実行することができる。

（その他の実施形態）
・ 上記実施形態では、熱費Ｎｈが所定値Ｎａ以上である場合には、目標吹出温度ＴＡＯの値に応じてそれぞれ設定された省燃費モードによって制御するものとしたが、熱費Ｎｈの値を加味した上でエアミックスドア２１の開度ＳＷの補正値、送風量レベルの制限値、圧縮機３２の稼動パターンを決定するようにしても良い。この場合、例えば図９に示す関係図を用いることができる。図９は、熱費と、補正値・制限値の関係を示す図であって、（ａ）は、熱費とエアミックスドア２１の開度ＳＷの補正値との関係を示す図、（ｂ）は、熱費と送風量レベル（モータＭ１の印加電圧）の制限値との関係を示す図、（ｃ）は、熱費と目標エバ後温度ＴＥＯとの関係を示す図である。

空調要求の高低については、例えば強暖房および強冷房であれば空調要求が高い（図９の各図において上側の直線で示される値を採用する。）と判断でき、弱暖房および弱冷房であれば空調要求が低い（図９の各図において下側の直線で示される値を採用する。）と判断できる。また、中暖房および中冷房の場合には、空調要求が高い場合と低い場合の中間と判断できる。この実施形態によれば、具体的な熱費Ｎｈの数値に基づいた詳細な制御を行うことができる。

・ 上記実施形態では、圧縮機３２の省電力パターンとして図７を用いたが、このパターンに限定されるものではない。例えば、目標エバ後温度ＴＥＯの設定範囲についても４℃〜１４℃内に限られるものではない。その他の具体的な例としては、例えば図１０に示すようなパターンが考えられる。図１０に示すパターンでは、外気温度ＴＡＭが５℃以下では目標エバ後温度ＴＥＯは８℃に設定されており、上記実施形態と比較して高めに設定されている。低外気温度時の防曇を優先しない場合には、本実施形態のように目標エバ後温度ＴＥＯを高めに設定することで、更なる省エネルギー効果（省動力、省電力）を奏することができる。

・ 上記実施形態において、省燃費モードから通常モードへ切り替える際に、所定時間のタイムラグ（応答遅れ時間）を設けるように構成しても良い。熱費Ｎｈは、図４で説明したように、車両の運転状態に応じて刻一刻と変化し、その変化は急激な場合もある。このため、図５、図６に示す制御ルーチンが回る間に、急激に熱費Ｎｈが所定値Ｎａを超えたり、または、所定値Ｎａより低くなったりという変化が生じる。この度に、省燃費モードと通常モードとを切り替えていたのでは、制御が煩雑になるとともに、乗員へ違和感を与えてしまう虞もある。そこで、熱費Ｎｈが所定値Ｎａを超えた場合には迅速に省燃費モードに移行させる一方で、熱費Ｎｈが高い方から下がって所定値Ｎａよりも低くなった場合には、所定のタイムラグを設けた上で省燃費モードから通常モードに移行させるようにしても良い。

図１１は、省燃費モードから通常モードへ切り替える際に、タイムラグ（応答遅れ時間）を設けるように構成した制御の詳細手順を示すフローチャートである。図１１に示すように、ステップＳ９１で熱費Ｎｈが所定値Ｎａ以上である場合（ステップＳ９１：ＹＥＳ）には、上記実施形態と同様にステップＳ９２で省燃費モードに以降して目標吹出温度ＴＡＯの判定を行う。一方、ステップＳ９１で熱費Ｎｈが所定値Ｎａより低い場合には、ステップＳ１００に進み、前回制御を決定したときからの時間Ｔが所定時間（例えば２０秒）経過したかどうかを判断する。そして、経過していなければ、経過するまで待ってからステップＳ９３に進み通常モードに移行する。なお、時間Ｔは、周知のタイマ手段により計測される。

この実施形態によれば、熱費が上昇して通常モードから省燃費モードに移行する場合には燃費効率を優先するため迅速に移行する一方、熱費が低下して省燃費モードから通常モードに移行する場合には所定時間をおいて移行するようにし、運転モードの切り替えが頻繁におきないようにすることができる。すなわち、通常モードと省燃費モードが短時間で切り替わることによって乗員に与える違和感を軽減することができる。なお、さらに別な実施形態として、演算される熱費Ｎｈを補正することで、熱費Ｎｈ自体が急激な変化とならず滑らかに変化するように補正定数を決定して制御しても良い。

・ 上記実施形態における中暖房状態では、圧縮機３２が稼動していないものとして説明したが、弱暖房状態と同様に、図７に示すような省電力となるパターンで稼動させても良い。また、その他のエアコン運転状態においても、圧縮機３２、送風機１５、エアミックスドア２１の作動について上記実施形態で説明したものに限定されるものではない。

・ 上記実施形態では、弱暖房状態および弱冷房状態において送風機１５のモータＭ１を間欠運転するものとしたが、これに換えて、強暖房状態と同様に、送風量レベルを対応する通常モードよりも下げるように制限する省電力パターンとしても良い。

・ 上記実施形態において、例えば、中冷房や強冷房時に、目標エバ後温度ＴＥＯの上昇に伴う冷房能力低下を補うために、車両全体として省燃費が図れる許容範囲内で（圧縮機３２における省動力と相殺しない程度で）、送風量レベルを所定量上昇させるようにしても良い。冷房時には、風が上半身等に当たることで送風による涼感が得られるため、この実施形態によれば省燃費を図りつつ空調性能としても快適性を向上させることができる。

・ 上記実施形態では、エンジンＥＣＵ５０が熱費Ｎｈを演算し、それをエアコンＥＣＵ３６に送信する構成としたが、熱費Ｎｈの演算に必要な車両情報をエアコンＥＣＵ３６に送信して、エアコンＥＣＵ３６自身が受信した車両情報に基づいて熱費Ｎｈを演算する構成としても良い。この実施形態によれば、例えば、エンジンＥＣＵ５０が「熱費」という概念を有しておらず、エンジンＥＣＵ５０から直接的に「熱費」を得ることができない場合に対応することができる。

本実施形態における車両用空調装置の構成を示す模式図である。 エンジンＥＣＵによって演算されるエンジン制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。 基本燃料噴射によるエンジンの軸出力の推定演算で用いられるマップである。 車速、エンジン回転数および熱費の関係を示した図である。 本実施形態における空調用ＥＣＵが実行する車両用空調装置の制御手順（メインフロー）の一例を示すフローチャートである。 図５のステップＳ９における熱費制御の詳細手順を示すフローチャートである。 圧縮機の省動力パターンにおける稼動負荷（稼動率）を示す図である。 ステップＳ９４〜Ｓ９９の省燃費制御のイメージを示す図である。 その他の実施形態に係る、熱費と補正値・制限値の関係を示す図であって、（ａ）は、熱費とエアミックスドアの開度ＳＷの補正値との関係を示す図、（ｂ）は、熱費と送風量レベル（モータＭ１の印加電圧）の制限値との関係を示す図、（ｃ）は、熱費と目標エバ後温度ＴＥＯとの関係を示す図である。 その他の実施形態に係る、圧縮機の省動力パターンにおける稼動負荷（稼動率）を示す図である。 その他の実施形態に係るフローチャートであって、省燃費モードから通常モードへ切り替える際に、タイムラグ（応答遅れ時間）を設けるように構成した制御の詳細手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両用空調装置
１０ 空調ケース
１５ 送風機
１７ ヒータコア
１８ エンジン
２１ エアミックスドア
３２ 圧縮機
３６ エアコンＥＣＵ（空調制御手段、判定手段）
５０ エンジンＥＣＵ（エンジン制御手段）
Ｒｃ 冷凍サイクル

Claims (7)

1. 車両に搭載され、車室内の空調を行う車両用空調装置であって、
   空気通路を形成する空調ケース（１０）内に配置されて、空気を送風する送風機（１５）と、
   車両のエンジン（１８）の軸出力を受けて駆動され、冷凍サイクル（Ｒｃ）の一部を構成して冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３２）と、
   前記送風機（１５）および前記圧縮機（３２）の作動を制御する空調制御手段（３６）と
   を備え、
   前記空調制御手段（３６）は、前記圧縮機（３２）および前記送風機（１５）の少なくともいずれかの作動を、前記エンジン（１８）の軸出力を得るために必要とされる燃料量である熱費（Ｎｈ）に応じて制御するものであって、前記熱費（Ｎｈ）が所定値（Ｎａ）より小さい場合には通常モードを選択し、前記熱費（Ｎｈ）が前記所定値（Ｎａ）以上である場合には前記通常モードと比較して燃料の消費量が小さくなるように設定される省燃費モードを選択することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空調制御手段（３６）は、前記省燃費モードにおいて、前記圧縮機（３２）を、当該圧縮機（３２）の駆動負荷が対応する通常モードにおける稼動負荷よりも小さくなる態様で制御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. 前記空調制御手段（３６）は、前記省燃費モードにおいて、前記送風機（１５）を、当該送風機（１５）の駆動電力が対応する通常モードにおける駆動電力よりも小さくなる態様で制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記省燃費モードは複数設定されており、
   前記空調制御手段（３６）は、算出される目標吹出温度（ＴＡＯ）に応じて冷房負荷レベルおよび暖房負荷レベルを判定する判定手段を有し、当該判定手段の負荷判定に基づいて前記複数の省燃費モードのうちいずれかの省燃費モードを選択することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
5. 前記空調ケース（１０）内に送風される空気を加熱するヒータコア（１７）と、当該ヒータコア（１７）を通過する風量を調節するエアミックスドア（２１）とを備え、当該エアミックスドア（２１）は、暖房負荷が大きい場合には前記暖房負荷が小さい場合よりも開度（ＳＷ）が大きく設定されて、
   前記空調制御手段（３６）は、前記判定手段により暖房運転状態と判定される暖房領域であって前記送風機（１５）の駆動電力が対応する通常モードにおける駆動電力よりも小さくなる態様とされる前記省燃費モードにおいて、前記エアミックスドア（２１）の開度を対応する前記通常モードにおける開度よりも大きくなる態様で制御することを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記熱費（Ｎｈ）は、車両通信情報に基づいて前記空調制御手段（３６）が演算することを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
7. 前記熱費（Ｎｈ）は、前記エンジン（１８）を制御するエンジン制御手段（５０）が演算するものであって、前記空調制御手段（３６）は前記熱費（Ｎｈ）を前記エンジン制御手段（５０）から車両通信情報として受信することを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。

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