JP2012180053A - Vehicle air conditioning control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両用の空調装置の分野に係り、より詳細には、車両用空調装置のブロアファン(送風機)の制御に係る。 The present invention relates to the field of air conditioners for vehicles such as automobiles, and more particularly to control of a blower fan (blower) of a vehicle air conditioner.
自動車等の車両用空調装置に於いて、車室内の冷房が実行される場合には、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁、エバポレータ等からなる冷凍サイクルを実行するシステムを作動し、エバポレータに対してブロアファンにて送風し、車室内に冷気が吹出される。特に、システム内の冷媒ガスを圧縮して循環するコンプレッサは、車両のエンジン又は駆動ユニットの駆動出力軸に連結され回転駆動されるので、省動力化、燃費の改善や加速性能の向上の目的で、所定の条件に於いてコンプレッサの一時的な作動停止又は仕事量の低減が実行される。典型的には、コンプレッサは、エバポレータの温度が目標温度値又は目標温度範囲まで低減すると、作動が停止され、エバポレータの温度が上昇すると、再作動されるといった間歇的な作動制御が為される。例えば、エバポレータの過冷却を抑制すべく、エバポレータの温度に応じてコンプレッサの動作時間を制御する例は、特許文献1に記載されている。また、車両の加速時に加速性能を向上すべく、コンプレッサの作動停止を実行する制御の例が、特許文献2−4等に記載されている。 In a vehicle air conditioner such as an automobile, when cooling the passenger compartment is performed, a system that executes a refrigeration cycle including a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, etc. is operated, and a blower fan is provided to the evaporator. The cool air is blown out into the passenger compartment. In particular, a compressor that compresses and circulates refrigerant gas in the system is connected to a drive output shaft of a vehicle engine or a drive unit and is driven to rotate. Therefore, for the purpose of saving power, improving fuel efficiency, and improving acceleration performance. The compressor is temporarily stopped or the work amount is reduced under predetermined conditions. Typically, the compressor is intermittently controlled so that the operation is stopped when the temperature of the evaporator is reduced to a target temperature value or a target temperature range, and is restarted when the temperature of the evaporator is increased. For example, Patent Document 1 describes an example in which the operation time of the compressor is controlled in accordance with the temperature of the evaporator in order to suppress overcooling of the evaporator. Examples of control for stopping the operation of the compressor in order to improve acceleration performance when the vehicle is accelerated are described in Patent Documents 2-4 and the like.
ところで、車両用空調装置のブロアファンの作動は、車室温度、外気温度及び/又は日射量に基づいて制御されているので、車両の走行中、ブロアファンの風量、即ち、作動量は、車室温度等が変化しない限り変化されない。かかる制御態様に於いて、上記の如くコンプレッサの作動が停止されると、エバポレータの温度上昇に伴って車室温度が上昇し、ブロアファンの風量が増大されることとなる。そうすると、車室内の快適性の影響は少ないが、コンプレッサの再作動が早まり、コンプレッサの作動停止時間が短くなって、その分、コンプレッサのエネルギー消費量が増大することとなる。また、ブロアファンの風量制御が車室温度等のみによる場合、コンプレッサの作動開始に対するブロアファンの風量制御の応答は遅いので、風量が比較的高い状況が継続することとなる。これらの現象は、省動力化、燃費改善の観点から好ましくない。 By the way, the operation of the blower fan of the vehicle air conditioner is controlled on the basis of the passenger compartment temperature, the outside air temperature and / or the amount of solar radiation. It will not change unless the room temperature changes. In such a control mode, when the operation of the compressor is stopped as described above, the cabin temperature rises with the rise in the evaporator temperature, and the air volume of the blower fan increases. Then, although the influence of the comfort in the vehicle interior is small, the reactivation of the compressor is accelerated, the operation stop time of the compressor is shortened, and the amount of energy consumption of the compressor is increased correspondingly. When the air flow control of the blower fan is based only on the passenger compartment temperature or the like, the response of the air flow control of the blower fan to the start of operation of the compressor is slow, so that the situation where the air flow is relatively high continues. These phenomena are not preferable from the viewpoint of power saving and fuel efficiency improvement.
かくして、本発明の一つの目的は、ブロアファンの風量制御をコンプレッサの作動停止に対応して適切に実行して、車両用空調装置に於ける省動力化或いは燃費改善を達成する車両用空調制御装置を提供することである。 Thus, an object of the present invention is to provide air conditioning control for a vehicle that achieves power saving or fuel efficiency improvement in the air conditioning system for the vehicle by appropriately executing the air volume control of the blower fan in response to the stoppage of the operation of the compressor. Is to provide a device.
本発明によれば、上記の課題は、冷凍サイクルにより車室内の冷房を実行する車両用空調装置のための空調制御装置であって、コンプレッサの停止中に於いて、エバポレータの通過後の空気温度と車室内温度とに基づいてブロアファンの風量の増減調節をする風量調節手段を有する装置によって達成される。 According to the present invention, the above-described problem is an air-conditioning control apparatus for a vehicle air-conditioning apparatus that performs cooling of a vehicle interior by a refrigeration cycle, and the air temperature after passing through an evaporator while the compressor is stopped This is achieved by an apparatus having an air volume adjusting means for adjusting an increase or decrease in the air volume of the blower fan based on the vehicle interior temperature.
上記の構成によれば、コンプレッサの停止中に於いては、車両用空調装置のブロアファンの風量が、車室内温度だけではなく、エバポレータの通過後の空気温度を参照して制御されることとなる。そうすると、結果として、コンプレッサの停止中の車室内温度の上昇が抑制され、コンプレッサ又はブロアファンにより消費されるエネルギー量の低減が図られることとなる。例えば、一つの態様として、コンプレッサの停止中に於いて車室内温度とエバポレータの通過後の空気温度とがそれぞれ目標温度値又は目標温度範囲にあるときには、ブロアファンの風量が一時的に低減されてよい。そうすると、エバポレータの通過後の空気温度の上昇が鈍くなり、コンプレッサの作動開始を遅らせ、コンプレッサの作動停止期間が延長されることとなる。また、もう一つの態様として、コンプレッサの停止中に於いて車室内温度とエバポレータの通過後の空気温度とがそれぞれ目標温度値又は目標温度範囲にあるときには、ブロアファンの風量が一時的に増大されてよい。そうすると、エバポレータの通過後の空気温度が上昇しやすくなってコンプレッサの作動開始が早まるが、車室内温度が低下することとなるので、ブロアファンの風量がコンプレッサの作動開始後も低減される。上記の本発明の風量制御によれば、該制御を実行しない場合に比して、コンプレッサの作動停止期間の延長或いはブロアファンの風量低減が達成され、コンプレッサ又はブロアファンの消費エネルギーの節約が達成されることとなる。 According to the above configuration, when the compressor is stopped, the air volume of the blower fan of the vehicle air conditioner is controlled with reference to not only the passenger compartment temperature but also the air temperature after passing through the evaporator. Become. As a result, an increase in the passenger compartment temperature while the compressor is stopped is suppressed, and the amount of energy consumed by the compressor or the blower fan is reduced. For example, as one aspect, when the compressor interior is stopped, the air temperature of the blower fan is temporarily reduced when the passenger compartment temperature and the air temperature after passing through the evaporator are within the target temperature value or the target temperature range, respectively. Good. Then, the rise in the air temperature after passing through the evaporator becomes dull, delaying the start of operation of the compressor, and extending the operation stop period of the compressor. Also, as another aspect, when the compressor is stopped, the air volume of the blower fan is temporarily increased when the passenger compartment temperature and the air temperature after passing through the evaporator are within the target temperature value or the target temperature range, respectively. It's okay. If it does so, the air temperature after passing an evaporator will rise easily and the operation start of a compressor will be accelerated | stimulated, but since the vehicle interior temperature will fall, the air volume of a blower fan will be reduced even after the operation start of a compressor. According to the above-described air volume control of the present invention, as compared with the case where the control is not executed, the operation stop period of the compressor is extended or the air volume of the blower fan is reduced, and the energy consumption of the compressor or the blower fan is saved. Will be.
なお、上記の風量制御は、基本的には、コンプレッサの停止中に於いてのみ実行されてよい。コンプレッサの作動が復帰したときには、通常の態様にて車室内温度等に基づいて風量制御が実行されてよい。 Note that the air volume control described above may be basically executed only when the compressor is stopped. When the operation of the compressor is restored, the air volume control may be executed based on the passenger compartment temperature or the like in a normal manner.
かくして、上記の本発明によれば、空調装置のブロアファンの風量制御が、車室内温度と共に、コンプレッサの作動状態とエバポレータの状態とを参照して為されることにより、コンプレッサ又はブロアファンの作動時間又は仕事量の節約が図られる。そして、これにより、空調装置に於ける省動力化及び燃費改善の効果が期待されることとなる。 Thus, according to the present invention described above, the air volume control of the blower fan of the air conditioner is performed by referring to the operating state of the compressor and the state of the evaporator together with the passenger compartment temperature, so that the operation of the compressor or the blower fan is performed. Time or workload can be saved. As a result, an effect of power saving and fuel efficiency improvement in the air conditioner is expected.
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.
10…空調用電子制御装置
12…車室内温度設定器
14…ブロワファンモーター制御装置
16…コンプレッサ用クラッチの制御装置
20…外気温度センサ
22…日射量センサ
24…車室内温度センサ
26…エバポレータ後空気温度センサ
DESCRIPTION OF
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。 The present invention will now be described in detail with reference to a few preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals indicate the same parts.
装置の構成
本発明の制御装置が適用される車両用空調装置(図示せず)は、冷凍サイクルを用いて車室内の冷房を実行する任意の空調装置であってよい。端的に述べれば、空調装置の冷凍サイクルを実現するシステムは、車両のエンジン又は駆動ユニットの駆動出力軸にクラッチを介して選択的に連結されて回転駆動されるコンプレッサと、コンプレッサからの高温高圧の冷媒ガスを受容して冷媒を液体に凝縮するコンデンサと、凝縮された冷媒液体から水分やゴミを除去するドライヤと、高圧冷媒液体を噴霧して低圧に曝す膨張弁と、冷媒液体を気化させるエバポレータと、エバポレータを通して空気を車室内へ吹き出すべく送風を行うブロワファンとからなる。
Configuration of Device The vehicle air conditioner (not shown) to which the control device of the present invention is applied may be any air conditioner that performs cooling of the vehicle interior using a refrigeration cycle. In short, a system for realizing a refrigeration cycle of an air conditioner includes a compressor that is selectively connected to a drive output shaft of a vehicle engine or a drive unit via a clutch and is driven to rotate, and a high-temperature and high-pressure from the compressor. A condenser that receives the refrigerant gas and condenses the refrigerant into a liquid, a dryer that removes moisture and dust from the condensed refrigerant liquid, an expansion valve that sprays the high-pressure refrigerant liquid and exposes it to low pressure, and an evaporator that vaporizes the refrigerant liquid And a blower fan that blows air to blow air into the passenger compartment through the evaporator.
上記の車両用空調装置の作動は、図1にブロック図の形式にて模式的に示された本発明による制御装置を実現する空調ECU(電子制御ユニット)10にて制御される。ECU10は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたCPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。ECU10には、運転者又は乗員による車室内の希望温度の設定を可能にする車室内温度設定器12からの希望設定温度と、外気温度センサ20からの外気温度と、日射量センサ22からの日射量と、車室内温度センサからの車室内温度と、エバポレータ通過後の空気温度を検出する温度センサ26からの温度(エバポレータ後空気温度)とが入力される。そして、ECU10は、これらの情報を用いて、記憶装置(図示せず)に記憶されたプログラムに従ってコンプレッサ用のクラッチの制御装置16に対して、クラッチの作動制御のための制御信号を送信し、これにより、エンジン又は駆動ユニットの駆動出力軸とコンプレッサの入力軸との選択的な作動連結状態が制御され、コンプレッサの作動又は停止が為される。また、ブロワファンについては、後述の態様にて風量制御が為されるべく、記憶装置に記憶されたプログラムに従ってECU10からブロワファンのモーターの制御装置14に対して制御信号が送信され、これにより、ブロワファンのモーターの回転数が制御されて風量の調節が為されることとなる。
The operation of the vehicle air conditioner is controlled by an air conditioning ECU (electronic control unit) 10 that realizes the control device according to the present invention schematically shown in the form of a block diagram in FIG. The ECU 10 may include a microcomputer and a drive circuit having a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output port device, which are connected to each other by a bidirectional common bus. The ECU 10 includes a desired set temperature from the vehicle
装置の作動
図1の制御装置に於いて、空調装置の作動が運転者又は乗員により指示されると、基本的には、コンプレッサ用のクラッチがエンジン又は駆動ユニットの駆動出力軸とコンプレッサの入力軸とを作動的に連結してコンプレッサを作動させてシステム内に於ける冷媒の循環を開始すると共に、ブロワファンモーターを回転して、車室内への送風が開始される。ここに於いて、コンプレッサの作動は、加速性能向上のための加速カット制御等が実行されない限りは、基本的には、エバポレータ通過後の空気温度に基づいて、希望設定温度に対応して適合により設定されるエバポレータ温度が目標値又は目標範囲まで低減すると、停止され、エバポレータ温度が目標値又は目標範囲よりも上昇すると、コンプレッサの作動が再開される。一方、ブロワファンの作動に於いては、基本的には、外気温度、日射量及び車室内温度に基づいて、車室内温度が希望設定温度となるように風量の増減が為される。より詳細には、例えば、図2中の実線にて描かれている如く、車室内温度と希望設定温度との差分(車室内温度−希望設定温度)に基づいて、差分が大きいときに、風量が増大され、車室内温度が希望設定温度に近づくと、風量が低減されるよう、ブロワファンモーターの回転が増減制御される。
In the control apparatus of FIG. 1, when the operation of the air conditioner is instructed by the driver or the occupant, the clutch for the compressor is basically operated by the drive output shaft of the engine or the drive unit and the input shaft of the compressor. And the compressor is operated to start circulation of the refrigerant in the system, and the blower fan motor is rotated to start blowing air into the vehicle interior. Here, unless the acceleration cut control for improving the acceleration performance is executed, the operation of the compressor is basically adapted to the desired set temperature based on the air temperature after passing through the evaporator. When the set evaporator temperature decreases to the target value or the target range, the operation is stopped. When the evaporator temperature rises above the target value or the target range, the operation of the compressor is resumed. On the other hand, in the operation of the blower fan, basically, the air volume is increased or decreased based on the outside air temperature, the amount of solar radiation, and the vehicle interior temperature so that the vehicle interior temperature becomes the desired set temperature. More specifically, for example, as depicted by the solid line in FIG. 2, when the difference is large based on the difference between the vehicle interior temperature and the desired set temperature (vehicle interior temperature−desired set temperature), When the vehicle interior temperature approaches the desired set temperature, the rotation of the blower fan motor is controlled so as to reduce the air volume.
上記の制御態様に於いて、既に触れた如く、コンプレッサの作動停止が為された際、ブロワファンの作動を車室内温度等に基づいて制御すると、車室内温度の上昇と共に(車両の走行環境は、通常、短期間には変化しないので、外気温度と日射量は殆ど変化しない。)、ブロワファンの風量が増大する。そうすると、エバポレータ温度の上昇が早くなり、(ブロワファンの風量の増大がなかった場合に比して)コンプレッサの作動停止期間が短くなるので、結局、ブロワファンとコンプレッサのエネルギー消費量が増大することとなる(図4(A)参照)。 In the above control mode, as already mentioned, when the operation of the compressor is stopped, if the operation of the blower fan is controlled based on the vehicle interior temperature or the like, as the vehicle interior temperature rises (the vehicle running environment is Usually, since it does not change in a short period of time, the outside air temperature and the amount of solar radiation hardly change.) The air volume of the blower fan increases. As a result, the evaporator temperature rises faster, and the compressor stop period is shortened (compared to the case where there is no increase in the blower fan's airflow), resulting in an increase in the energy consumption of the blower fan and compressor. (See FIG. 4A).
そこで、本発明の制御に於いては、コンプレッサの作動停止中については、車室内温度だけでなく、エバポレータ温度(エバポレータ通過後の空気温度を参照する。)も考慮に入れて、ブロワファンの風量制御が実行される。図3は、かかる本発明の制御装置のブロワファンの風量制御についての処理をフローチャートの形式にて表している。なお、同図の制御処理は、空調装置の作動中(運転者又は乗員により指示される)に於いて、記憶装置(図示せず)に記憶されたプログラムに従った空調ECU10の作動により反復して実行される。
Therefore, in the control of the present invention, when the operation of the compressor is stopped, not only the temperature in the passenger compartment but also the evaporator temperature (refer to the air temperature after passing through the evaporator) is taken into consideration. Control is executed. FIG. 3 shows a process of the blower fan air volume control of the control device of the present invention in the form of a flowchart. It should be noted that the control processing in the figure is repeated by the operation of the
図3を参照して、ブロワファンの風量制御処理に於いては、コンプレッサが停止中か否か(ステップ10)、車室内温度が目標温度範囲内にあるか否か(ステップ20)、エバポレータ温度が目標温度範囲内にあるか否か(ステップ30)がそれぞれ判定される。既に触れた如く、コンプレッサは、エバポレータ温度が目標値又は目標範囲まで低減すると停止され、目標値又は目標範囲よりも上昇すると作動が再開される。車室内温度に対する目標温度範囲は、希望設定温度値又は希望設定温度を含む所定の範囲に設定される。エバポレータ温度に対する目標温度範囲は、車室内温度が希望設定温度となるように実験等による適合によって設定される。具体的には、エバポレータ温度に対する目標温度範囲は、希望設定温度を変数としたマップを用いて決定されてよい。なお、エバポレータ温度としては、上記の如く、エバポレータ通過後の空気温度が参照される。 Referring to FIG. 3, in the blower fan air volume control process, whether or not the compressor is stopped (step 10), whether or not the passenger compartment temperature is within the target temperature range (step 20), the evaporator temperature Is determined within the target temperature range (step 30). As already mentioned, the compressor is stopped when the evaporator temperature decreases to the target value or target range, and the operation is resumed when it rises above the target value or target range. The target temperature range with respect to the passenger compartment temperature is set to a predetermined range including the desired set temperature value or the desired set temperature. The target temperature range with respect to the evaporator temperature is set by adaptation by experiment or the like so that the vehicle interior temperature becomes the desired set temperature. Specifically, the target temperature range for the evaporator temperature may be determined using a map with the desired set temperature as a variable. The evaporator temperature refers to the air temperature after passing through the evaporator as described above.
上記の一連の判定処理に於いて、コンプレッサが作動中であるか、車室内温度が目標温度範囲内にないか、或いは、エバポレータ温度が目標温度範囲内にないときには、ブロワファンの風量制御は、通常制御にて実行される(ステップ50)。即ち、図2中の実線αにて例示されている如き関係を用いて、車室内温度に対して目標風量が決定され、その風量を実現する回転数にてブロワファンモーターの回転作動が指示される。 In the above series of determination processes, when the compressor is operating, the passenger compartment temperature is not within the target temperature range, or the evaporator temperature is not within the target temperature range, the blower fan air volume control is performed as follows: It is executed under normal control (step 50). That is, using the relationship illustrated by the solid line α in FIG. 2, the target air volume is determined with respect to the passenger compartment temperature, and the rotation operation of the blower fan motor is instructed at the rotation speed that realizes the air volume. The
一方、コンプレッサが停止中であり、車室内温度が目標温度範囲内に在り、且つ、エバポレータ温度が目標温度範囲内に在るとき、通常制御とは異なる態様にて、風量制御が実行される(ステップ40)。通常制御とは異なる制御は、次の二つの態様のいずれかであってよい。 On the other hand, when the compressor is stopped, the passenger compartment temperature is within the target temperature range, and the evaporator temperature is within the target temperature range, the air volume control is executed in a mode different from the normal control ( Step 40). Control different from normal control may be one of the following two modes.
第一の制御態様としては、ブロワファンの風量が、図2の一点鎖線βの如く、通常よりも低減される((a)ブロワ省動力制御)。そうすると、図4(B)に描かれている如く、エバポレータ温度の上昇が、通常制御の場合よりも緩やかとなり、これにより、コンプレッサの作動再開までの期間が延長され、その分、コンプレッサの消費エネルギーの節約が為されることとなる。 As a first control mode, the air volume of the blower fan is reduced more than usual as indicated by the one-dot chain line β in FIG. 2 ((a) blower power saving control). As a result, as shown in FIG. 4B, the rise in the evaporator temperature becomes more gradual than in the case of the normal control, thereby extending the period until the compressor is restarted. Savings will be made.
通常制御とは異なる制御の第二の態様としては、ブロワファンの風量が、図2の点線γの如く、通常よりも増大される。そうすると、図4(C)に描かれている如く、エバポレータ温度の上昇が早まり、コンプレッサの作動再開が早まるが、車室内温度が低減されるので((b)車室内蓄冷制御)、コンプレッサの作動再開後のブロワファンの風量が通常制御の場合よりも低減され、その分、ブロワファンモーターの消費エネルギーの節約が為されることとなる。 As a second mode of control different from the normal control, the air volume of the blower fan is increased from the normal level as indicated by the dotted line γ in FIG. As a result, as shown in FIG. 4C, the evaporator temperature rises faster and the compressor restarts faster, but the vehicle cabin temperature is reduced ((b) vehicle cabin cold storage control). The air volume of the blower fan after resumption is reduced as compared with the case of normal control, and the energy consumption of the blower fan motor is saved accordingly.
かくして、上記の構成によれば、車室内温度と共に、コンプレッサの作動状態とエバポレータの状態とを参照して、ブロアファンの風量制御を実行することにより、コンプレッサ又はブロアファンの作動時間又は仕事量の節約が為され、省動力化及び燃費改善が達成されることとなる。 Thus, according to the above configuration, the air flow control of the blower fan is executed by referring to the operating state of the compressor and the state of the evaporator together with the passenger compartment temperature, so that the operating time or the work amount of the compressor or the blower fan can be reduced. Savings will be made, and power saving and fuel economy will be improved.
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。 Although the above description has been made in relation to the embodiment of the present invention, many modifications and changes can be easily made by those skilled in the art, and the present invention is limited to the embodiment exemplified above. It will be apparent that the invention is not limited and applies to various devices without departing from the inventive concept.
Claims (1)
An air conditioning control device for a vehicle air conditioner that performs cooling of a vehicle interior by a refrigeration cycle, and when a compressor is stopped, a blower fan is controlled based on an air temperature after passing through an evaporator and a vehicle interior temperature. An apparatus having an air volume adjusting means for adjusting the air volume.
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