JP2013169819A - 車両用シート空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部環境が極端に厳しい場合でも、快適なシート空調が継続的に維持できる車両用シート空調装置を提供することにある。
【解決手段】車室内の空調を行う車両用空調装置１０１を備える車両のシートの温度を調節するシート空調ユニット１００Ｂと、シート空調ユニット１００Ｂのシート温度調整強度を制御する制御手段１８０Ｂと、を備える車両用シート空調装置において、車両用空調装置１０１によって車室内の自動温度制御が行われているときに、制御手段１８０Ｂは、シート温度調整強度の制御を開始した後の時間経過と共に、シート温度調整強度を低下させるように補正する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、車両のシートの温度調節を行う車両用シート空調装置に関するものである。

従来の車両用空調装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の空調装置は、車両のシートにシートヒータが埋め込まれており、制御部（中央処理装置）によって、エアミックスダンパの開度、あるいは必要吹出し温度に応じてシートヒータに供給される電力が制御されるようになっている。具体的には、エアミックスダンパの開度が大きいほど、あるいは必要吹出し温度が高いほど、シートヒータに供給される電力が大きくなるようになっている。

これにより、エアミックスダンパの開度、あるいは必要吹出し温度、すなわち空調装置の暖房強度に応じて、シートヒータの発熱量を自動的にコントロールすることが可能となる。よって、暖房強度が大きい場合（極寒時）には、シートヒータの発熱量を大きくしてヒータのウォームアップ効果を早め、一方、暖房強度が小さい場合には、シートヒータの発熱量を低減して、無駄なエネルギーの消費をなくして充放電収支を助けることができるようになっている。

実公昭６２−４００６号公報

しかしながら、外気温度が極めて低い極寒時であると、エアミックスドアの開度、あるいは必要吹出温度は非常に大きな値として算出され、時間経過してもその値が長く維持され、室温が安定してもシートヒータの能力が高い値に維持されるので、シートにおいてシートヒータの熱がこもり、乗員は暑く感じてしまうと言う問題があった。尚、シートヒータに対してシートクーラを想定した場合であると、夏場の猛暑時では、上記と逆に、シートクーラによるシートの冷えすぎが発生して、乗員は寒く感じてしまう。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、外部環境が極端に厳しい場合でも、快適なシート空調が継続的に維持できる車両用シート空調装置を提供することにある。

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。

本発明では、車室内の空調を行う車両用空調装置（１０１）を備える車両のシートの温度を調節するシート空調ユニット（１００Ｂ）と、
シート空調ユニット（１００Ｂ）のシート温度調整強度を制御する制御手段（１８０Ｂ）と、を備える車両用シート空調装置において、
車両用空調装置（１０１）によって車室内の自動温度制御が行われているときに、制御手段（１８０Ｂ）は、シート温度調整強度の制御を開始した後の時間経過と共に、シート温度調整強度を低下させるように補正することを特徴としている。

この発明によれば、外気温度が非常に低い時、あるいは非常に高い時でも、制御手段（）によって、シート温度調整強度が外気温度に伴う初期設定値のまま長く維持されることが回避され、暖房による熱のこもり、あるいは冷房による冷えすぎが発生することがなく、乗員の快適性を継続的に維持することができる。

尚、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。

車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。 電気ヒータの構成を示す模式図である。 車両用空調装置の電気的構成を示す模式図である。 エアコンＥＣＵが行う制御処理を示す全体フローチャートである。 ステップＳ５の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ６の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ７の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ９の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ１０の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ１１の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ１２の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ１３の処理の詳細を示すフローチャートである。 ステップＳ１４の処理の詳細を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本実施形態の車両用シート空調装置１０２は、図１、図３に示すように、例えば走行用エンジ１０、電動発電機により構成された走行用モータ１１、および走行用エンジン１０、走行用モータ１１の始動および作動停止をそれぞれ制御するエンジンＥＣＵ１２等を搭載するハイブリッド自動車に用いられるものであり、ハイブリッド自動車のシートの温度を調節して、シート設定温度に保つようになっている。ハイブリッド自動車には、車室内を空調する車両用空調装置１０１が設けられている。

まず、車両用空調装置（以下、空調装置）１０１の構成について説明する。空調装置１０１は、空調ユニット１００ＡとエアコンＥＣＵ１８０Ａとを備えている。

空調ユニット１００Ａは、図１〜図３に示すように、空調ダクト１１０、送風機１２０、冷凍サイクル１３０、冷却水回路１４０、エアミックスドア１４５、電気ヒータ１５０、エアコン操作パネル１６０、および各種センサ群１７１〜１７６等を備えている。

空調ダクト１１０は、ハイブリッド自動車の車室内の前方側に配設されている。空調ダクト１１０の最も上流側（風上側）は、内外気切替箱を構成する部分となっており、車室内空気（以下、内気）を取り入れる内気吸込口１１１、および車室外空気（以下、外気）を取り入れる外気吸込口１１２を有している。

内気吸込口１１１および外気吸込口１１２の内側には、内外気切替ドア１１３が回動自在に取り付けられている。この内外気切替ドア１１３は、サーボモータ等のアクチュエータにより駆動されて、吸込口モードを内気循環（ＲＥＣ）モード、内気循環外気導入（ＲＥＣ／ＦＲＳ）モード、外気導入（ＦＲＳ）モード等に切替える。内外気切替ドア１１３のアクチュエータは、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａによって制御される。

空調ダクト１１０の最も下流側（風下側）は、吹出口切替箱を構成する部分となっており、デフロスタ（ＤＥＦ）開口部、フェイス（ＦＡＣＥ）開口部、およびフット（ＦＯＯＴ）開口部が形成されている。そして、ＤＥＦ開口部には、デフロスタダクト１１４が接続されて、このデフロスタダク１１４の最下流端には、ハイブリッド自動車のフロント窓ガラス１１４ｂの内面に向かって主に温風を吹出すデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口１１４ａが開口している。また、ＦＡＣＥ開口部には、フェイスダクト１１５が接続されて、このフェイスダクト１１５の最下流端には、乗員の頭胸部に向かって主に冷風を吹出すフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口１１５ａが開口している。更に、ＦＯＯＴ開口部には、フットダクト１１６が接続されて、このフットダクト１１６の最下流端には、乗員の足元部に向かって主に温風を吹出すフット（ＦＯＯＴ）吹出口１１６ａが開口している。

そして、各吹出口１１４ａ〜１１６ａの内側には、例えば２個の吹出口切替ドア１１７、１１８が回動自在に取り付けられている。２個の吹出口切替ドア１１７、１１８は、サーボモータ等のアクチュエータによりそれぞれ駆動されて、吹出口モードをフェイス（ＦＡＣＥ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットデフ（Ｆ／Ｄ）モード、またはデフロスタ（ＤＥＦ）モードのいずれかに切替える。吹出口切替ドア１１７、１１８のアクチュエータは、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａによって制御される。

送風機１２０は、内外気切替箱の下流側に設けられており、空調ダクト１１０と一体的に構成されたスクロールケースに回転自在に収容された遠心式ファン１２１、およびこの遠心式ファン１２１を回転駆動するブロワモータ１２２を有している。そして、ブロワモータ１２２は、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａによって制御されるようになっており、ブロワ駆動回路を介して印加されるブロワ端子電圧（以下、ブロワ電圧）に基づいて、ブロワ風量（遠心式ファン１２１の回転速度）が制御される。

冷凍サイクル１３０は、冷媒を圧縮する圧縮機１３１、圧縮された冷媒を凝縮液化させる凝縮器１３２、凝縮液化された冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流に流すレシーバ（気液分離器、受液器）１３３、液冷媒を減圧膨張させる膨張弁１３４、減圧膨張された冷媒を蒸発気化させる蒸発器１３５、およびこれらを環状に接続する冷媒配管等から構成されている。

上記各機器１３１〜１３５のうち、圧縮機１３１は、モータ１３１ａによって駆動される電動圧縮機となっている。モータ１３１ａは、インバータ１３１ｂによって作動回転数が制御されるようになっている。また、凝縮器１３２は、内部を流れる冷媒と冷却ファン１３２ａにより送風される外気および走行風との間で熱交換する室外熱交換器であり、ハイブリッド自動車が走行する際に生じる走行風を受け易い場所に配設されている。また、蒸発器１３５は、自身を通過する空気（空調空気）を冷却する空気冷却作用および自身を通過する空気を除湿する空気除湿作用を行う室内熱交換器であり、空調ダクト１１０の空気通路の全面塞ぐようにして送風機１２０の下流側に配設されている。インバータ１３１ｂ、および冷却ファン１３２ａの作動は、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａによって制御される。

冷却水回路１４０は、ウォータポンプ１４２によって、走行用エンジン１０のウォータジャケットで暖められた冷却水を循環させる回路であり、ラジエータ、サーモスタット（いずれも図示せず）およびヒータコア１４１を有している。

ヒータコア１４１は、内部に走行用エンジン１０を冷却した冷却水（温水）が流れ、この冷却水を暖房用熱源として空調空気を加熱する加熱用熱交換器であり、空調ダクト１１０の空気通路を部分的に塞ぐようにして蒸発器１３５の下流側に配設されている。ヒータコア１４１は、蒸発器１３５で冷却された冷風を再加熱する。このヒータコア１４１自身の最大暖房能力は冷却水温度に比例し、冷却水温度が高い程、高くなる。ウォータポンプ１４２は、モータによって駆動される電動ポンプとなっており、モータ（ウォータポンプ１４２）の作動は、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａによって制御される。

エアミックスドア１４５は、ヒータコア１４１の上流側で回動自在に設けられたドアであり、サーボモータ等のアクチュエータにより駆動されて、その停止位置（開度ＳＷ）によって、ヒータコア１４１を通過する空気量とヒータコア１４１を迂回する空気量との割合を調節して、車室内へ吹出す空気の吹出温度を調整する。エアミックスドア１４５の開度ＳＷは、ヒータコア１４１の前面を完全に塞ぐ開度ＳＷ＝０％から、空調空気がヒータコア１４１を迂回する側を完全に塞ぐ開度ＳＷ＝１００％の間で、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａによって制御される。

電気ヒータ１５０は、ヒータコア１４１を通過した温風を加熱する補助暖房装置であり、ヒータコア１４１の下流側に配置されている。電気ヒータ１５０は、例えばＰＴＣヒータであり、図２に示すように、ニクロム線等からなるヒータ線１５１、１５２、１５３から成り、ヒータ線１５１〜１５３は、電源Ｂａおよびグランドの間に並列に接続されている。ヒータ線１５１〜１５３のそれぞれに対して、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が設けられ、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、そのオン、オフにより電源Ｂａからヒータ線１５１〜１５３への通電、および通電停止を行う。スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオン、オフは、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａにより制御される。

エアコン操作パネル１６０は、空調ユニット１００Ａを乗員の希望の条件で作動させるための各種スイッチが設けられたパネルである。エアコン操作パネル１６０上の各種スイッチとは、冷凍サイクル１３０（圧縮機１３１）の起動および停止を指令するためのエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ、吸込口モードを切り替えるための吸込口切替スイッチ、車室内の温度を所望の温度に設定するための温度設定スイッチ、送風機１２０の送風量（オフ、オート、Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉ）を切り替えるための風量切替スイッチ、吹出口モードを切り替えるための吹出口切替スイッチ、および空調ユニット１００Ａのエコ運転を選択するためのエコモードスイッチ等である。エアコン操作パネル１６０の各スイッチから入力されたスイッチ信号は、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａに出力される。

各種センサ群１７１〜１７６は、車室内の空気温度（内気温度）に相当する内気温度信号を生成する内気温センサ１７１、車室外の空気温度（外気温度）に相当する外気温度信号を生成する外気温センサ１７２、車室内に照射される日射量に相当する日射量信号を生成する日射センサ１７３、冷凍サイクル１３０の高圧側圧力に相当する圧力信号を生成する冷媒圧力センサ１７４、蒸発器１３５の下流側における空気温度に相当するエバ後温度信号を生成するエバ後温度センサ１７５、およびヒータコア１４１に流入する冷却水の温度（冷却水温）に相当する冷却水温度信号を生成する水温センサ１７６等である。各種センサ群１７１〜１７６によって生成された各センサ信号は、後述するエアコンＥＣＵ１８０Ａに出力されるようになっている。

エアコンＥＣＵ１８０Ａは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えている。図３に示すように、エアコン操作パネル１６０から出力されるスイッチ信号、および各種センサ群１７１〜１７６から出力されるセンサ信号は、エアコンＥＣＵ１８０Ａ内の図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。エアコンＥＣＵ１８０Ａは、Ａ／Ｄ変換された各種信号に基づいて、空調ユニット１００Ａの作動を制御すると共に、エンジンＥＣＵ１２（走行用エンジン１０）に対してエンジンオン要求信号を出力する。エアコンＥＣＵ１８０Ａは、ハイブリッド自動車のイグニッションスイッチが投入（オン）されたときに、車両用バッテリから直流電源が供給されて作動する。

次に、車両用シート空調装置（以下、シート空調装置）１０２の構成について説明する。シート空調装置１０２は、シート空調ユニット１００ＢとシートＥＣＵ１８０Ｂとを備えている。

シート空調ユニット１００Ｂは、シートの座面および背もたれ面の表面に形成された複数の細孔から乗員に向けて温風、あるいは冷風を吹き出すシート用空調機であって、シート用送風機と、シート用送風機からの送風空気を加熱、あるいは冷却するペルチェ素子と、乗員の操作によりシート空調ユニット１００Ｂの冷暖房の切替、暖房レベル（Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉ）の調整、および冷房レベル（Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉ）の調整に関する入力を可能とするシート空調スイッチ１９１とを備えている。シート空調スイッチ１９１は、例えば、エアコン操作パネル１６０内、あるいはエアコン操作パネル１６０に近接した位置に配設されている。

シートＥＣＵ１８０Ｂは、本発明の制御手段に対応するものであり、エアコンＥＣＵ１８０Ａと同様に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えている。図３に示すように、シート空調スイッチ１９１から出力されるシートスイッチ信号は、シートＥＣＵ１８０Ｂ内の図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。シートＥＣＵ１８０Ｂは、Ａ／Ｄ変換されたシートスイッチ信号に基づいて、シート空調ユニット１００Ｂの作動を制御する。

具体的には、シートＥＣＵ１８０Ｂは、シートスイッチ信号に基づいて、ペルチェ素子（シート空調ユニット１００Ｂ）に印加する電圧の極性を切り替えることにより、送風空気に対して加熱するか冷却するかを切り替える。更に、シートＥＣＵ１８０Ｂは、ペルチェ素子に印加する電圧レベルを調整して、送風空気に対する加熱量、あるいは吸熱量を調整する。シートＥＣＵ１８０Ｂは、ハイブリッド自動車のイグニッションスイッチが投入（オン）されたときに、車両用バッテリから直流電源が供給されて作動する。

エアコンＥＣＵ１８０ＡとシートＥＣＵ１８０Ｂは、互いに通信手段によって接続されており、それぞれのＥＣＵ１８０Ａ、１８０Ｂにおいて入力された各種信号や、算出された結果等が互いに授受されるようになっている。

次に、本実施形態のエアコンＥＣＵ１８０Ａの制御処理を図４〜図１２に基づいて説明する。ここで、図４はエアコンＥＣＵ１８０Ａによる基本的な制御処理を示すフローチャートであり、図５〜図１２は図４の各ステップにおける詳細を示すサブルーチンである。

先ず、イグニッションスイッチがオンされてエアコンＥＣＵ１８０Ａに直流電源が供給されると、図４（図５〜図１２）のルーチンが起動され、エアコンＥＣＵ１８０Ａは、ステップＳ１で、各イニシャライズおよび初期設定を行う。続いて、ステップＳ２で、エアコン操作パネル１６０の各スイッチから入力されたスイッチ信号を読み込む。続いて、ステップＳ３で、各種センサ群１７１〜１７６から得られたセンサ信号をＡ／Ｄ変換した信号として読み込む。

尚、イグニッションスイッチのオンに伴って、シートＥＣＵ１８０Ｂにも直流電源が供給され、シート空調スイッチ１９１からのシートスイッチ信号に基づいてシート空調ユニット１００Ｂの制御が開始される（詳細後述）。

続いて、ステップＳ４で、予めＲＯＭに記憶された下記の数式１に基づいて車室内に吹出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

（数１）
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
尚、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチにて設定された設定温度、Ｔｒは内気温センサ１７１の内気温度信号から検出された内気温度、Ｔａｍは外気温センサ１７２の外気温度信号から検出された外気温度、Ｔｓは日射センサ１７３の日射量信号から検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、ＫａｍおよびＫｓはゲインで、Ｃは補正用の定数である。

続いて、ステップＳ５で、送風機１２０のブロワ電圧（ブロワ風量）を決定する処理を実施する。このブロワ電圧決定処理は、図５に示すサブルーチン（ステップＳ５１〜ステップＳ５８）に基づいて実施されるようにしており、以下その詳細を説明する。

まず、ステップＳ５１にて、風量設定がオート（自動）であるか否かを判定する。ステップＳ５１の判定がオートである場合、ステップＳ５２にて、ベースとなる仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を予めＲＯＭに記憶されたマップから演算する。ここでは、目標吹出温度ＴＡＯが低い側、および高い側においてブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を高く設定し、中間領域においてブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を低く設定する。エコモードスイッチが入力されている場合では、エコモード以外の時（非エコモード時）に比べてブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を低く設定する。これにより、ブロワ消費電力が抑制されると共に、冷房時は蒸発器１３５の温度上昇が遅くなる。また、暖房時はエンジン水温の低下が遅くなるので、空調装置１０１の省動力運転が可能になる。

次に、ステップＳ５３にて、ヒータコア１４１の水温ＴＷ、および電気ヒータ１５０のＰＴＣ作動本数（後述するステップＳ１１、図１０）に応じてウォームアップ風量ｆ（ＴＷ）を算出する。次に、ステップＳ５４にて、吹出口モードがフット（ＦＯＯＴ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、およびフットデフ（Ｆ／Ｄ）モードのいずれかであるかを判定する。

ステップＳ５４で吹出口モードが上記のいずれかであると判定した時は、ステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、上記ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）の最小値、およびウォームアップ風量ｆ（ＴＷ）の値のいずれか大きい方をブロワレベルとして選択する。そして、ステップＳ５６では、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、ステップＳ５５で選択されたブロワレベルをブロワ電圧に変換する。

一方、ステップＳ５４で否と判定した時、つまり、吹出口モードが例えばフェイス（ＦＡＣＥ）モードの場合は、ステップＳ５７に進み、ブロワレベルとして上記ブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を選択する。そして、ステップＳ５８では、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、選択されたブロワレベルｆ（ＴＡＯ）をブロワ電圧に変換する。

尚、ステップＳ５１の判定において、風量設定がオート（自動）でなくマニュアルである場合、ステップＳ５９において、それぞれ、予めＲＯＭに記憶されたマップにて指定された電圧（４ボルト〜１２ボルト）をブロワ電圧として設定する。

次に、ステップＳ６では、吸込口モード決定処理を実行し、目標吹出温度ＴＡＯに基づき、空調ケース１１０内に空気を取り込む吸込口を決定する。この吸込口モード決定処理は、図６に示すサブルーチン（ステップＳ６１〜ステップＳ６３）に基づいて実施されるようにしており、以下その詳細を説明する。

まず、ステップＳ６１にて、吸込口制御がオートか否かを判定する。ステップＳ６１の判定がオートの場合、ステップＳ６２にて、目標吹出温度ＴＡＯに応じた吸込口モードを決定する。ここでは、目標吹出温度ＴＡＯが低い温度から高い温度にかけて、内気循環モード、内気循環外気導入モード、外気導入モードとなるように決定する。また、ステップＳ６１の判定がオートで無くマニュアルの場合、ステップＳ６３にて、マニュアル設定に応じた吹出口モードが決定される。つまり、内気循環モード（ＲＥＣ）設定の時は、外気導入率を０％とする。また、外気導入モード（ＦＲＳ）設定の時は、外気導入率を１００％に設定する。

次に、ステップＳ７では、吹出口モード決定処理を実施し、図７に示すように、目標吹出温度ＴＡＯに基づき、車室内に空調風を吹出す吹出口モードを決定する。ここでは、目標吹出温度ＴＡＯが低い温度から高い温度にかけて、ＦＡＣＥモード、Ｂ／Ｌモード、ＦＯＯＴモードとなるように決定する。

次に、ステップＳ８では、エアミックスドア１４５の開度ＳＷの決定処理を実施する。エアミックスドア開度ＳＷの決定処理では、エアミックスドア１４５の開度ＳＷを、予めＲＯＭに記憶された下記の数式２に基づいて算出する。

（数２）
開度ＳＷ＝（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）×１００％
尚、ＴＡＯはステップＳ４で算出された目標吹出温度、ＴＥはエバ後温度センサ１７５から得られたエバ後温度、ＴＷは水温センサ１７６から得られた冷却水温度である。

次に、ステップＳ９では、目標エバ後温度ＴＥＯの決定処理を実施し、図８に示すように、目標吹出温度ＴＡＯに基づき、目標とするエバ後温度ＴＥＯを決定する。ここでは、目標吹出温度ＴＡＯが低い温度から高い温度（４℃〜１２℃）にかけて、目標エバ後温度ＴＥＯが大きくなるように（２℃〜１０℃）決定する。

次に、ステップＳ１０では、圧縮機１３１（モータ１３１ａ）の回転数決定処理を実施し、圧縮機１３１の回転数を決定する。この圧縮機回転数決定処理は、図９に示すサブルーチン（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５）に基づいて実施されるようにしており、以下、その詳細を説明する。

まず、ステップＳ１０１にて、予めＲＯＭに記憶された下記の数式３、および数式４に基づいて温度偏差Ｅｎ、および偏差変化率ＥＤＯＴを算出する。

（数３）
Ｅｎ＝ＴＥＯ−ＴＥ
ＴＥＯは上記ステップＳ９で決定した目標エバ後温度、ＴＥはエバ後温度である。

（数４）
ＥＤＯＴ＝Ｅｎ−Ｅ_ｎ−１
Ｅ_ｎ−１は温度偏差Ｅｎの先回の値であり、ｎは自然数である。ここで、Ｅｎは１秒に１回更新されるため、Ｅ_ｎ−１は、Ｅｎに対して１秒前の値となる。

図９のステップＳ１０１には、上記温度偏差Ｅｎと、偏差変化率ＥＤＯＴと、圧縮機１３１の回転数変化量Δｆとの関係を示すマップの一例（冷房運転時の例）を示している。上記のように、温度偏差Ｅｎと偏差変化率ＥＤＯＴとを用いて、回転数変化量Δｆを求める。そして、１秒前の圧縮機回転数ｆ_ｎ−１に対して、回転数変化量Δｆを加えて、１秒後（今回）の圧縮機回転数ｆを求める。

尚、この温度偏差Ｅｎおよび偏差変化率ＥＤＯＴにおける回転数変化量Δｆは、予めＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数、およびルールに基づいて、ファジー制御にて求めることも出来る。

次に、ステップＳ１０２にて、エコモードスイッチがオンされてエコモードになっているか否かを判定する。ステップＳ１０２でエコモード以外であると判定した場合は、ステップＳ１０３にて、最大回転数を１００００ｒｐｍに設定する。また、ステップＳ１０２でエコモードであると判定した場合は、ステップＳ１０４にて、最大回転数を７０００ｒｐｍに設定する。そして、ステップＳ１０５で、前回の圧縮機回転数+回転数変化量Δｆと、ステップＳ１０３あるいはステップＳ１０４で設定した最大回転数（１００００ｒｐｍ、あるいは７０００ｒｐｍ）とのうち、小さい方の値を求め、この小さい方の値を、今回の圧縮機回転数とする。

尚、上記の場合、エコモードにおいては、最大回転数は、非エコモード時の１００００ｒｐｍよりも低い７０００ｒｐｍに設定されるから、エコモードにおいて最大回転数を低減することで、圧縮機１３１での消費電力を抑制できる。

次に、ステップＳ１１では、電気ヒータ１５０を構成するＰＴＣヒータ（ヒータ線１５１〜１５３）の作動本数の決定処理を実施し、電気ヒータ１５０の作動本数を決定する。この電気ヒータ１５０の作動本数決定処理は、図１０に示すサブルーチン（ステップＳ１１１〜ステップＳ１１３）に基づいて実施されるようにしており、以下、その詳細を説明する。

まず、ステップＳ１１１にて、ブロワスイッチ（風量切替スイッチ）がオンになっているか否か、即ち、オフ以外のオート、Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉのいずれかに設定されているか否かを判定する。ステップＳ１１１の判定がブロワスイッチオンの場合、ステップＳ１１２にて、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、水温センサ１７６から得られる冷却水温度ＴＷに対応する電気ヒータ１５０の作動本数を決定する。ここでは、冷却水温度ＴＷが低い温度から高い温度にかけて、電気ヒータ１５０の作動本数を減少させる（３本〜１本に減少させる）ように決定する。

尚、ステップＳ１１１の判定において、ブロワスイッチ（風量切替スイッチ）がオンになっていない場合（オフの場合）、ステップＳ１１３において、電気ヒータ１５０をオフにする。

このようにして、電気ヒータ１５０の作動本数を決定し、この決定本数に対応して、図２のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３のオン、オフを実行する。これにより、電気ヒータ１５０の作動本数に対応して、ヒータコア１４１の通過温風に付与する熱量が変わることになる。

次に、ステップＳ１２では、要求水温決定処理を実施する。要求水温決定処理は、エンジン冷却水を暖房および防曇等の熱源にするため、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づきエンジン冷却水の要求水温を決定するものである。要求水温決定処理は、図１１に示すサブルーチン（ステップＳ１２１〜ステップＳ１２７）に基づいて実施されるようにしており、以下、その詳細を説明する。

まず、ステップＳ１２１にて、冷却水温度ＴＷに基づくエンジンオン要求の要否判定に用いる判定閾値としてのエンジンオフ水温と、エンジンオン水温とを算出する。エンジンオフ水温は、走行用エンジン１０を停止させる時の判定基準となる冷却水温度ＴＷであり、エンジンオン水温は、走行用エンジン１０を作動させる時の判定基準となる冷却水温度ＴＷである。

エンジンオフ水温は、予めＲＯＭに記憶された下記の数式５に基づいて算出される基準冷却水温度ＴＷＯと、７０℃との小さい方の値として、下記の数式６に基づいて決定される。

（数５）
ＴＷＯ＝｛（ＴＡＯ−ΔＴｐｃｔ）−（ＴＥ×０．２）｝／０．８
（数６）
エンジンオフ水温＝ＭＩＮ（ＴＷＯ、７０）
基準冷却水温度ＴＷＯは、エアミックス前の温風温度が目標吹出温度ＴＡＯになるものと仮定した時に必要とされる冷却水温度ＴＷである。ＴＡＯは目標吹出温度、ＴＥはエバ後温度である。また、ΔＴｐｃｔは電気ヒータ１５０による吹出温度の上昇分の推定値であり、電気ヒータ１５０の作動本数に応じてマップにて演算される。

一方、エンジンオン水温は、頻繁に走行用エンジン１０がオン、オフするのを防止するため、下記の数式７に示すように、エンジンオフ水温よりも所定温度（本例では５℃）低く設定される。

（数７）
エンジンオン水温＝エンジンオフ水温−５
次に、ステップＳ１２２では、冷却水温度ＴＷに基づくエンジンオン要求の要否決定を行う。このステップＳ１２２では、仮のエンジンオン要求の要否を決定する。具体的には、実際の冷却水温度ＴＷを、ステップＳ１２１で求めたエンジンオフ水温およびエンジンオン水温と比較する。そして、エンジン冷却水温度ＴＷが、エンジンオン水温より低温側からエンジンオフ水温に至るまでは、ｆ（ＴＷ）＝オンとして走行用エンジン１０の稼動を仮決定し、逆に、エンジン冷却水温度ＴＷが、エンジンオフ水温より高い側からエンジンオン水温に至るまでは、ｆ（ＴＷ）＝オフとして走行用エンジン１０の停止を仮決定する。

次に、ステップＳ１２３にて、乗員のシートを温めるシート空調装置１０２がオンしているか否かを判定する。ステップＳ１２３にて、シート空調装置１０２がオンしていない場合は、ステップＳ１２４にて、日射量に応じてｆ（日射量）を演算する。また、ステップＳ１２３にて、シート空調装置１０２がオンの場合は、ステップＳ１２５にて、ステップＳ１２４よりも低いｆ（日射量）の値を演算する。

次に、ステップＳ１２６にて、ステップＳ１２４あるいはステップＳ１２５にて演算したｆ（日射量）の値に応じて、ｆ（外気温）のオンまたはオフを選択する。ステップＳ１２６において制御当初は、ｆ（外気温）オフを選択する。

次に、ステップＳ１２７にて、走行用エンジン１０に対する最終のエンジンオン要求の有無を演算する。エコモード設定がない場合であると、目標吹出温度ＴＡＯ＝２０℃以上で、かつｆ（ＴＷ）＝オンのときに、エンジンオン要求を出力するが、それ以外では、エンジンオン要求を出力しない。

また、エコモード設定がある場合であると、目標吹出温度ＴＡＯ＝２０℃以上で、かつｆ（ＴＷ）＝オンで、かつ設定温度Ｔｓｅｔが２８℃未満で、かつｆ（外気温）＝オンのとき、および目標吹出温度ＴＡＯ＝２０℃以上で、かつｆ（ＴＷ）＝オンで、かつ設定温度Ｔｓｅｔが２８℃以上のとき、エンジンオン要求を出力するが、それ以外では、エンジンオン要求を出力しない。

尚、ステップＳ１２３で、シート空調装置１０２がオンの時は、乗員の温感が高くなるので、ｆ（日射量）の値を小さくして、シート空調装置１０２オン時にエンジンオン要求を出力しにくくすることで、最低限の温感確保を達成しつつ、燃費を向上させることができる。更に、車両周辺の騒音である車外音が低減し、また、車両電池に充電した電力の有効利用が達成できる。また、日射量が多い程、乗員の温感は高くなるので、日射量が多い程、エンジンオン要求を出力しにくくすることで、最低限の温感確保と燃費向上・車外音低減・充電電力の有効利用ができる。

次に、ステップＳ１３では、ウォータポンプ１４２の作動決定処理を実施する。ウォータポンプ１４２の作動決定処理は、冷却水温度ＴＷ等に基づいて、ウォータポンプ１４２のオンオフを決定する処理である。ウォータポンプ１４２の作動決定処理は、図１２に示すサブルーチン（ステップＳ１３１〜ステップＳ１３４）に基づいて実施されるようにしており、以下、その詳細を説明する。

まず、ステップＳ１３１にて、冷却水温度ＴＷが、エバ後温度ＴＥより高いか否かを判定する。ステップＳ１３１にて、冷却水温度ＴＷが、エバ後温度ＴＥよりも高いと判定すると、ステップＳ１３２で、送風機１２０をオンした状態であるか否かを判定する。送風機１２０をオンした状態であると判定すると、ステップＳ１３３に進み、ウォータポンプをオンする要求を出力する。一方、ステップＳ１３１、ステップＳ１３２で否と判定すると、ステップＳ１３４に進み、ウォータポンプをオフする要求を出力する。

ウォータポンプ１４２の作動決定処理においては、冷却水温度ＴＷが比較的低く、冷却水温度ＴＷがエバ後温度ＴＥ以下であると判定すると、エンジン冷却水をヒータコア１４１に流した時、かえって吹出温度を低くしてしまうため、ステップＳ１３４でウォータポンプ１４２をオフするのである。

また、冷却水温度ＴＷが比較的高い時であっても、送風機１２０がオフの時は、省動力のため、ウォータポンプ１４２をオフするのである。尚、送風機１２０がオンの時は、ウォータポンプ１４２のオン要求を行う。これにより、走行用エンジン１０がオフの時でも、エンジン冷却水が持っている熱量を空調に利用することができる。従って、吹出温度が上がり、吹出温度を目標吹出温度ＴＡＯに近づけることができるので、エンジンオフの状態でも室温が下がるのを緩和できる。

そして、ステップＳ１４では、上記各ステップＳ４〜ステップＳ１３で算出または決定した各制御状態が得られるように、各種機器や各種アクチュエータ等に対して制御信号を出力し、ステップＳ１５に移行する。そしてステップＳ１５において、所定時間Ｔの経過を待って、ステップＳ２に戻り、継続して各ステップを実施する。

上記のように、エアコンＥＣＵ１８０Ａによる空調ユニット１００Ａの制御が実施されて、車室内の自動温度制御が行われている中で、シートＥＣＵ１８０Ｂは、シート空調ユニット１００Ｂに対する制御（以下、シート空調制御）を実施する。シート空調ユニット１００Ｂに対する制御処理は、図１３に示すフローチャート（ステップＳ１６１〜ステップＳ１６３）に基づいて実施されるようにしており、以下、その詳細を説明する。

シートＥＣＵ１８０Ｂは、シート空調スイッチ１９１からのシートスイッチ信号があると、シート空調制御を開始する。まず、ステップＳ１６１で、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、シート空調ユニット１００Ｂを作動させた時点からの経過時間（分）に対応する補正値αを決定する。

補正値αは、経過時間が長くなるほど大きくなるように設定される。また、シート空調ユニット１００Ｂが作動されたときの初期の内気温度Ｔｒ（初期の車室内の温度）が低いほど、補正値αが小さくなるように設定される。つまり、内気温度Ｔｒが低いほど、同じ補正値αとするまでの経過時間が大きくなるようにしている。

例えば、ステップＳ１６１のマップにあるように、（初期の内気温度Ｔｒ−１０℃）以上の条件（ステップＳ１６１のマップ中の実線特性）では、経過時間５分までは補正値α＝０、経過時間１０分までに補正値α＝２０へ増加、経過時間２０分までに補正値α＝４０へ増加、経過時間２０分以上では補正値α＝４０一定としている。また、（初期の内気温度Ｔｒ−１０℃）未満の条件（ステップＳ１６１のマップ中の破線特性）では、経過時間１０分までは補正値α＝０、経過時間１５分までに補正値α＝２０へ増加、経過時間２５分までに補正値α＝４０へ増加、経過時間２５分以上では補正値α＝４０一定としている。

次に、ステップＳ１６２にて、目標吹出温度ＴＡＯに補正値αを加味した値に対応するシート温度調整強度を決定する。シート温度調整強度は、例えば、暖房レベルのオフ、Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉに対応、あるいは冷房レベルのオフ、Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉに対応する。ここでは、暖房モード時を想定して以下、説明する。

暖房レベル（オフ、Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉ）の決定にあたっては、基本的に、目標吹出温度ＴＡＯが大きくなるほど、オフ、Ｌｏ、Ｍｅ、Ｈｉの順に暖房レベルが大きくなるように設定される。ここで、例えば、暖房レベルのＭｅ、およびＨｉを決定する際の目標吹出温度ＴＡＯとしては、補正値αが加えられたものが使用される。つまり、経過時間と共に、補正値αはステップＳ１６１のように大きくなるように設定されるので、各暖房レベル（Ｍｅ、Ｈｉ）に対応する目標吹出温度ＴＡＯは大きな値となっていき、よって、ステップＳ１６２のマップ上の特性は、経過時間と共に実質的に右側に移動していく形となり、同じ目標吹出温度ＴＡＯの条件下でも、決定される暖房レベルはより小さい側のレベルに設定されていくことになる。

次に、ステップＳ１６３で、設定された暖房レベル（Ｈｉ、Ｍｅ、Ｌｏ）に応じたペルチェ素子の加熱強度（加熱温度）が得られるように、ペルチェ素子に印加する電圧の調節を行う。例えば、ステップＳ１６２で設定された暖房レベルがＨｉの場合であると、ペルチェ素子の加熱温度が低温側から上昇して４７．５℃に至るまでは電圧が印加（オン）され、また、高温側から低下して４７℃に至るまでは電圧の印加が停止（オフ）され、Ｈｉ
モードに応じた加熱温度が得られるようにしている。以下、Ｍｅ、Ｌｏの場合もＨｉの場合と同様である（ステップＳ１６３中のマップ参照）。

以上のように、本シート空調装置１０２は、空調装置１０１によって車室内の自動温度制御が行われているときに、シート空調装置１０２の作動開始時点からの経過時間と共に、シート空調ユニット１００Ｂのシート温度調整強度（暖房時では暖房レベル）を低下させるようにしている。

これにより、外気温度が非常に低い時、あるいは非常に高い時でも、シートＥＣＵ１８０Ｂによって、シート温度調整強度が外気温度に伴う初期設定値のまま長く維持されることが回避され、暖房による熱のこもり、あるいは冷房による冷えすぎが発生することがなく、乗員の快適性を継続的に維持することができる。

つまり、従来、外気温度が非常に低い時、あるいは非常に高い時であると、シート空調装置１０２が作動された初期段階では、目標吹出温度ＴＡＯは非常に大きな値として設定され、その設定値が長く維持される傾向にあり、車室内が空調装置１０１によって適切に温調されてきても、シート温度調整強度がそのまま維持され、シートは暑い状態、あるいは冷たい状態となってしまうが、経過時間と共にシート温度強度を低下させることで、このような問題を回避することができるのである。

また、シートＥＣＵ１８０Ｂは、空調環境条件に基づいて算出される目標吹出温度ＴＡＯに応じてシート温度調整強度を算出するようにしている。目標吹出温度ＴＡＯには、設定温度Ｔｓｅｔ、内気温度Ｔｒ、外気温度Ｔａｍ、および日射量Ｔｓが含まれるため、目標吹出温度ＴＡＯを基にシート温度調整強度が算出されることで、シート空調開始時の乗員温感を精度良く向上させることができる。

また、シートＥＣＵ１８０Ｂは、シート温度調整強度を低下させるように補正を行う際に、初期の内気温度Ｔｒが低い程（冷房のときは高い程）、シート温度調整強度の低下を遅くするようにしている。これにより、空調初期の内気温度Ｔｒに基づいてシート温度調整強度を維持する時間が決定されるので、乗員がシート温調はもう充分と感じるタイミングを精度良く制御できる。

（その他の実施形態）
本実施形態では、シート空調装置１０２におけるシート空調制御は、主に暖房の場合について説明したが、夏場の冷房の場合に適用することもできる。

また、本実施形態では、空調装置１０１はエアコンＥＣＵ１８０Ａを備え、またシート空調装置１０２はシートＥＣＵ１８０Ｂを備えるものとして説明したが、これに限らず、１つのＥＣＵで、両ＥＣＵ１８０Ａ、１８０Ｂを兼ねるものとしても良い。１つのＥＣＵで車室内の空調制御と、シート空調制御とを行うにあたっては、図４のステップＳ１３とステップＳ１４の間に図１３のフローを挿入する形で実施するようにすれば良い。

また、空調装置１０１とシート空調装置１０２は、ハイブリッド自動車に適用されるものとして説明したが、これに限らず、走行用エンジン１０のみを備え、信号待ち等のときに走行用エンジン１０を停止状態とするアイドルストップ車両に適用されるものとしても良い。

１０１ 車両用空調装置
１０２ 車両用シート空調装置
１００Ｂ シート空調ユニット
１８０Ｂ シートＥＣＵ（制御手段）

Claims (3)

1. 車室内の空調を行う車両用空調装置（１０１）を備える車両のシートの温度を調節するシート空調ユニット（１００Ｂ）と、
   前記シート空調ユニット（１００Ｂ）のシート温度調整強度を制御する制御手段（１８０Ｂ）と、を備える車両用シート空調装置において、
   前記車両用空調装置（１０１）によって前記車室内の自動温度制御が行われているときに、前記制御手段（１８０Ｂ）は、前記シート温度調整強度の制御を開始した後の時間経過と共に、前記シート温度調整強度を低下させるように補正することを特徴とする車両用シート空調装置。
2. 前記制御手段（１８０Ｂ）は、空調環境条件に基づいて算出される目標吹出温度（ＴＡＯ）に応じて前記シート温度調整強度を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用シート空調装置。
3. 前記制御手段（１８０Ｂ）は、前記補正を行う際に、初期の前記車室内の温度（Ｔｒ）が低い程、あるいは高い程、前記シート温度調整強度の低下を遅くすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用シート空調装置。

Images