JP2014125148A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載空調装置において、室温センサを省略した構成で車室内温度を精度よく取得できる制御装置を提供する。
【解決手段】システム１は室温を検出するセンサを備えず、エンジン始動直後のエバポレータセンサ４２の検出値に、その後の室温を下げる要因の情報と上げる要因の情報とを組み合わせて室温を推定する。エンジン始動直後のエバポレータセンサ４２の数値は室温に近い数値だとみなされる。室温を下げる要因の情報としては、コンプレッサの駆動時間や、コンプレッサ駆動時のブロワレベルなどが用いられる。室温を上げる要因の情報としては、日射センサ１０２の検出値、外気温度センサ１０４の検出値等が用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置に関する。

空調装置においては通常、ユーザにとって快適な空調のために各種情報を検出するセンサが用いられる。コスト削減などを目的として、そうしたセンサを省略するための提案がなされている。例えば下記特許文献１には、日射センサを省略した構成でも体感温度の補正が行える空調装置が提案されている。

特開２００８−２５４５３１号公報

車載空調装置の場合、適切な温度調節のためには車室内温度情報の取得が必要だが、現状の車載空調装置では基本的に室温センサを用いて車室内温度を検出している。室温センサは通常エアコン装置の主要部に近い車室内前面（インストルメントパネルの下部など）にダクトを設けて、その内部に設置する。こうした配置の場合、運転者の膝あたりの温度を検知して、目的の室温が得られない場合がある。また、そのような配置場所だと、駐車中に車室内が高温となっている場合に、その影響によって室温の真値よりもかなり高温の数値が検出される場合もある。そのような場合、過剰に冷却を行ってしまい燃費もしくは電力消費を余分に発生させてしまっていた。

したがって室温センサに依存せずに、精度良く室温を取得する方法を開発することが望まれる。もちろん室温センサを省略できれば、ダクトを形成しなくて済むこととあわせて、コスト削減の面でも望ましい。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記に鑑み、車載空調装置において、室温センサを省略した構成で車室内温度を精度よく取得できる制御装置を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明に係る制御装置は、車両の空調装置に備えられた温度調節がなされる空気が通る通路内の温度の情報である第１情報を、車両の走行のための駆動部の始動後の所定期間内に取得する第１取得手段と、少なくとも前記空調装置が備えた冷房手段の駆動時間に応じた情報を含む、前記車両の車室内温度を低下させる要因の情報である第２情報を、前記所定期間後を含む前記駆動部の駆動中の期間に繰り返し取得する第２取得手段と、少なくとも前記車両が受けた日射量の情報を含む、前記車両の車室内温度を上昇させる要因の情報である第３情報を、前記所定期間後を含む前記駆動部の駆動中の期間に繰り返し取得する第３取得手段と、前記第１取得手段が取得した第１情報と、前記第２取得手段が取得した第２情報と、前記第３取得手段が取得した第３情報と、から前記車両の車室内温度を推定する推定手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、主に駆動部の始動後の所定期間内における空調装置の空気通路内の温度の第１情報に、その後の室温を下げる要因の第２情報と上げる要因の第３情報とを組み合わせて室温を推定する。したがって室温センサを配置しなくてよいので、センサの分およびセンサを配置するダクトの分などのコストが削減できる。また、室温センサを用いる場合エンジン始動時に真値よりも高温の数値を検出していたことがあったが、このようなことも適切に回避できる。さらに室温を下げる要因として冷房手段の駆動時間に応じた情報が用いられるので、冷房手段の駆動時間の長さが室温を下げる要因となることを正確に室温推定値に反映させられる。また室温を上げる要因として日射量の情報が用いられるので、日射量の大きさが室温を上げる要因となることを正確に室温推定値に反映させられる。

また、前記第１情報は、前記通路内に備えられたエバポレータを通過する空気の検出温度の情報であるとしてもよい。この発明によれば、エバポレータを通過する空気の検出温度が上記第１情報とされる。本発明者の知見によれば、車両の駆動部の始動後におけるエバポレータを通過する空気の温度はその時点での室温に近い数値だとみなされる。したがって（特に駆動部の始動直後などに）適切な数値が室温として推定される。

また、前記第２情報は、前記冷房手段が駆動した場合での前記空調装置に備えられた風量調節手段による風量の強さの程度の情報を含むとしてもよい。この発明によれば、室温を下げる要因として冷房手段が駆動した場合での風量の強さの程度の情報が用いられるので、冷房手段が駆動した状態での風量の大きさが室温を下げる要因となることを正確に室温推定値に反映させられる。

また、前記第３情報は、前記車両の外気の温度の情報を含むとしてもよい。この発明によれば、室温を上げる要因として車両の外気温度の情報を含むので、車両の外気温度の高さが室温を上げる要因となることを正確に室温推定値に反映させられる。

また、前記第３情報は、前記空調装置に備えられた冷房手段が機能停止中の期間における、前記空調装置に備えられた風量調節手段による風量の強さの程度の情報を含むとしてもよい。この発明によれば、室温を上げる要因として冷房手段が機能停止中の風量の強さの情報が用いられるので、冷房手段が機能停止中の風量の強さが室温を上げる要因となることを正確に室温推定値に反映させられる。

本発明の制御装置の一実施形態におけるシステム構成の概念図。 本発明の処理手順の第１の例を示すフローチャート。 本発明の処理手順の第２の例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る空調システム１（以下、システム）の一実施形態におけるシステム構成の概念的な図であり、図２はその斜視図である。システム１は例えば車両（自動車車両など）に装備すればよい。

システム１は本体部２０を備える。本体部２０は、外気を取り込むための開口部と、暖めた又は冷やした空気を車室内へ向けて送り出すための開口部とを備えた空気通路としての機能を有する。本体部２０は、内外気切替えドア２１、内外気切替えサーボモータ２２、吹出し口切替えドア２３、吹出し口切替えサーボモータ２４を備える。内外気切替えサーボモータ２２によって内外気切替えドア２１の開閉が制御されて、外気の取り込みか内気の循環かが切り替えられる。吹出し口切替えサーボモータ２４によって吹出し口切替えドア２３の開閉が制御されて、車室内への空気の吹出し口が切り替えられる。

また本体部２０は、送風のための装備として、ブロワファン３０、ブロワモータ３１、パワートランジスタ３２を備える。ブロワモータ３１がブロワファン３０を回動させることにより本体部２０内で空気流を形成する。ブロワモータ３１の回転速度は、ＥＣＵ１００からパワートランジスタ３２を通じて所定のレベルで段階的に制御される。

本体部２０は、室温を下げるための装備として、コンプレッサ４０、エバポレータ４１を備える。これらを用いた空気温度を下げるための原理は、例えば周知の冷媒サイクルによるものとすればよい。すなわち、熱を有し気化した冷媒がコンプレッサ４０で圧縮され、さらにコンデンサ（図示なし）で液化されて、熱が外部に放出される。こうして冷却された冷媒をエバポレータ４１内で霧化して蒸発させることにより、周囲の熱が奪われて冷気が作られる。熱を得て気化した冷媒は再びコンプレッサ４０に送られる。エバポレータ４０で作られる冷気の温度はエバポレータ温度センサ４２（エバポレータセンサ）で検出される。

本体部２０は、室温を上げるための装備として、ウォーターバルブ５０、ヒーターコア５１を備える。これらを用いた空気温度を上げるための原理も周知のものとすればよく、具体的には、ウォーターバルブ５０の開度に応じた水量で、エンジン（図示なし）の冷却水がヒーターコア５１に送られる。冷却水はエンジンから熱を奪って自身は昇温しており、ヒーターコア５１で冷却水の熱が周囲の空気へと伝達される。こうして暖気が作られる。

本体部２０はさらに、冷風バイパスドア２５、冷風バイパスサーボモータ２６、エアミックスドア２７、エアミックスサーボモータ２８を備える。冷風バイパスサーボモータ２６によって冷風バイパスドア２５の開度が制御されて、冷風をバイパスして暖気と混合せずに直接車室内に吹出すか否かが制御される。エアミックスサーボモータ２８によりエアミックスドア２７の開度が制御されて、エバポレータ４１で形成された冷気とヒーターコア５１で形成された暖気との混合の度合いが制御される。

本体部２０はＥＣＵ（電子制御ユニット）１００を備えて、適切な空調のために上記構成を制御する。ＥＣＵ１００は通常のコンピュータと同様の構成、すなわち各種演算などを行うＣＰＵや、そのＣＰＵの作業領域としての揮発性の記憶部であるＲＡＭ、ＣＰＵでの情報処理で必要となるデータやプログラムを記憶する不揮発性の記憶部であるメモリ１０１を備える。

ＥＣＵ１００は、本発明に必要な情報を各種センサなどから取得する。図１に示されるように、具体的には温度設定スイッチ１０２、日射センサ１０３、外気センサ１０４、イグニッションスイッチ１０５等である。温度設定スイッチ１０２は例えば車室内に配置されてユーザが操作することにより、希望温度が設定される。日射センサ１０３は例えば車両のダッシュボードに配置されて、車両が受ける日射量（に相当する量）を検出する。外気センサ１０４（外気温センサ）は車両の外気温度を検出する。イグニッションスイッチ１０５はユーザによって操作され、ＯＮの時にエンジン（駆動部）が駆動中となるスイッチである。

以上の構成のもとでシステム１は、室内温度を推定する処理を実行する。従来においては室温センサを装備してそれにより室温を検出していたが、図１に示すとおりシステム１は室温センサを備えていない。システム１では、室温センサの検出値を用いず、それ以外の情報から室温を推定する。システム１での室温推定の処理手順の例は図３に示されている。図３の処理手順は予めプログラム化して例えばメモリ１０１に記憶しておき、ＥＣＵ１００がこれを呼び出して自動的に実行すればよい。

図３の処理手順ではまずＳ１０で、ＥＣＵ１００は車内通信を介してイグニッションスイッチ１０５がオン（イグニッションＯＮ）であるか否かを判別する。イグニッションＯＮの場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）はＳ２０に進み、イグニッションＯＦＦの場合（Ｓ１０：ＮＯ）はＳ１０を繰り返してイグニッションＯＮを待つ。Ｓ２０に進んだらＥＣＵ１００は、タイマをスタートする。タイマ（計時機能）は例えばＥＣＵ１００が備えるとすればよい。

Ｓ３０でＥＣＵ１００は、Ｓ２０でスタートしたタイマがタイムアップしたか否かを判別する。既にタイムアップしている場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）はＳ６０に進み、まだタイムアップしていない場合（Ｓ３０：ＮＯ）はＳ４０に進む。タイムアップまでの時間は例えば１秒などとすればよい。Ｓ４０に進んだらＥＣＵ１００は、ブロワレベル（ブロワファン３０の回動速度のレベル）を例えば３１段階中の低い方から２番目の段階に設定する。

続いてＳ５０でＥＣＵ１００は、エバポレータ温度センサ４２の検出値（ＴＥ値）を取得する。ＥＣＵ１００は、Ｓ５０の処理を繰り返すごとにタイマスタートから現在時点までのＴＥ値の平均を算出すればよい。なおタイムアップとなって以降（Ｓ３０：ＹＥＳ）はＳ５０を実行しないが、その場合のＴＥ値は、タイムアップとなる前の最後のＳ５０の処理で求めたＴＥ値（つまり例えばエンジン始動からタイムアップまでのＴＥ値の平均値）とする。

続いてＳ６０からＳ９０でＥＣＵ１００は各種情報を取得する。Ｓ６０でＥＣＵ１００はコンプレッサ４０の駆動時間（例えばエンジン始動から現在時点までの積算値）を計測する。Ｓ７０でＥＣＵ１００は、ブロワファンの風量レベル（ブロワレベル）の情報を取得する。Ｓ８０でＥＣＵ１００は、日射センサ１０３の検出値を取得する。Ｓ９０でＥＣＵ１００は、外気センサ１０４で検出された外気温度の情報を取得する。

そしてＳ１００でＥＣＵ１００は、以上の情報を用いて室温を推定する。具体的に室温の推定値Ｔｒは次の式（Ｅ１）により算出する。
Ｔｒ＝β−α＋γ （Ｅ１）

式（Ｅ１）においてαは室温を下げる要素であり、具体的には次の式（Ｅ２）で算出する。ここでＴ１はＳ６０で取得したコンプレッサ４０の駆動時間の積算値、Ｂ１はＳ７０で取得したブロワレベル（のうちコンプレッサ駆動時のレベル値の積算値）である。ａ１、ａ２は適切に設定された（正の）係数である。なお積算値とは横軸を時間とした近似的な積分の意味とすればよい。
α＝ａ１・Ｔ１＋ａ２・Ｂ１ （Ｅ２）

式（Ｅ１）においてβは室温推定の基本となる数値であり、具体的には次の式（Ｅ３）で算出する。つまりβはＳ５０で算出したＴＥ値である。
β＝ＴＥ （Ｅ３）

式（Ｅ１）においてγは室温を上げる要素であり、具体的には次の式（Ｅ４）で算出する。ＳはＳ８０で取得した日射センサ検出値（の積算値）、ＴＯはＳ９０で検出した外気温センサ検出値（の積算値）、Ｂ２はＳ７０で取得したブロワレベルの情報のうちでコンプレッサ４０がオフの状態でのブロワレベルの数値（の積算値）である。ａ３、ａ４、ａ５は適切に設定された（正の）係数である。
γ＝ａ３・Ｓ＋ａ４・ＴＯ＋ａ５・Ｂ２ （Ｅ４）

以上のとおりＳ１００では、エンジン始動直後のＴＥ値（β）を基本数値として、その数値に室温上昇分（γ）を加算し、室温低下分（α）を減算して室温推定値を得る。本発明者の知見によればエンジン始動直後、コンプレッサ始動直後（あるいは直前）のＴＥ値（β）は、エバポレータやヒーターコアによる冷房、暖房による影響をほとんど受けていないので、その時点での室温に十分近い数値とみなされる。よってこの数値を基本数値とすることは、精度よく室温を推定する目的にとって好適となる。特にエンジン始動直後などはαやγは微小でありβがほぼ正確に室温を示すので、高精度な室温が推定できる（Ｓ４０でブロワレベルを非常に低いレベルであるレベル２に設定しているのは、微小な風量を作り出してエバポレータセンサ４２で適切に検出できるようにするためである）。

またαの算出において式（Ｅ２）を用いることにより、コンプレッサ駆動時間が長いほど冷気流入で室温が低下すること、コンプレッサ駆動時の冷気流入の風量が大きいほど室温が低下することが、室温推定値に適切に反映される。γの算出において式（Ｅ４）を用いることにより、日射量が大きいほど室温が上昇すること、外気温度が高いほど室温が上昇すること、コンプレッサオフ時の暖気流入の風量が大きいほど室温が上昇することが、室温推定値に適切に反映される。なお式（Ｅ２）ではなくαをコンプレッサ駆動時のブロワレベルの積算値としてもよい。

そしてＳ１１０でＥＣＵ１００は、イグニッションＯＦＦとなったか否かを判別する。イグニッションＯＦＦとなったら（Ｓ１１０：ＹＥＳ）図３の処理を終了し、まだイグニッションＯＮの場合（Ｓ１１０：ＮＯ）はＳ３０に戻って上記手順を繰り返す。これによりイグニッションＯＮの期間中Ｓ１００で繰り返し（例えば４０ｍｓｅｃ周期などとすればよい）室温が推定される。以上が図３の処理手順である。

図３の処理手順により室温センサなしで室温が推定できるので、例えば室温センサのコストやセンサを設置するダクト形成分のコスト等が低減できる。また室温センサを用いて室温を検出する場合のようにエンジン始動開始直後に日射の影響で室温を真値よりもかなり高温と認識する可能性も小さい。

ＥＣＵ１００は、上記の式（Ｅ１）で求められた室温の推定値を用いて、室温の制御を行う。具体的には、目標室温に応じた目標吹き出し口温度を算出し、この目標吹き出し口温度を達成するために空調装置の各部を制御する。目標吹き出し口温度は設定温度や室内温度、外気温度より算出している。目標吹き出し口温度を達成するために、ＥＣＵ１００は、例えばエアミックスドア２７の開度、ブロワ３０の風量レベル、吹出し口切替ドア２３の開度、内外気切替ドア２１の開度、コンプレッサ４０、ウォーターバルブ５０の開度などを制御する。

上記実施例において、Ｔ１、Ｂ１からαを求める式は式（Ｅ２）に限定されない。例えばαはＴ１、Ｂ１の関数であり、Ｔ１、Ｂ１のそれぞれに対する単調増加関数であるという、より広い範囲内で関数関係を適切に設定してもよい。また、Ｓ、ＴＯ、Ｂ２からγを求める式も上記式（Ｅ４）に限定されない。例えばγはＳ、ＴＯ、Ｂ２の関数であり、Ｓ、ＴＯ、Ｂ２のそれぞれに対する単調増加関数であるという、より広い範囲内で関数関係を適切に設定してもよい。

上記実施例は特許請求の範囲に記載された趣旨の範囲内で任意に変更してよい。例えば上記実施例ではエバポレータセンサ４２で温度を検出しているが、本発明はこの形態に限定せず、空気通路２０内のどの位置の温度の検出でもよい。エンジン始動直後においては空気通路２０内のどの位置の温度も室温に近い温度だとみなされるからである。

１ 空調システム
２０ 本体部（空気通路、通路）
３０ ブロワファン（風量調節手段）
４０ コンプレッサ（冷房手段）
４１ エバポレータ（冷房手段）
１００ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (5)

1. 車両の空調装置に備えられた温度調節がなされる空気が通る通路内の温度の情報である第１情報を、車両の走行のための駆動部の始動後の所定期間内に取得する第１取得手段と、
   少なくとも前記空調装置が備えた冷房手段の駆動時間の情報を含む、前記車両の車室内温度を低下させる要因の情報である第２情報を、前記所定期間後を含む前記駆動部の駆動中の期間に繰り返し取得する第２取得手段と、
   少なくとも前記車両が受けた日射量の情報を含む、前記車両の車室内温度を上昇させる要因の情報である第３情報を、前記所定期間後を含む前記駆動部の駆動中の期間に繰り返し取得する第３取得手段と、
   前記第１取得手段が取得した第１情報と、前記第２取得手段が取得した第２情報と、前記第３取得手段が取得した第３情報と、から前記車両の車室内温度を推定する推定手段と、
   を備えたことを特徴とする制御装置。
2. 前記第１情報は、前記通路内に備えられたエバポレータを通過する空気の検出温度の情報である請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第２情報は、前記冷房手段が駆動した場合での前記空調装置に備えられた風量調節手段による風量の強さの程度の情報を含む請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第３情報は、前記車両の外気の温度の情報を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記第３情報は、前記空調装置に備えられた冷房手段が機能停止中の期間における、前記空調装置に備えられた風量調節手段による風量の強さの程度の情報を含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。

Images