JP2015223929A - 車両用ヒートポンプ式空調制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、運転者が窓ガラスの曇りを除去するときに除湿性能を維持するとともに暖房性能の低下を防ぐことを目的としている。
【解決手段】このため、車室内に吹き出される空気と熱交換を行う補助熱源を搭載したヒートポンプ式車両用空調制御装置において、少なくとも暖房運転モードを含む運転モードを選択する運転モード選択手段と、車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する窓曇り時間予測手段と、補助熱源が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する熱源温度到達時間予測手段と、運転モード選択手段によって暖房運転モードに選択されている場合に、窓曇り時間予測手段によって予測される時間が熱源温度到達時間予測手段によって予測される時間以下となった時に、補助熱源を作動させる制御手段と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】このため、車室内に吹き出される空気と熱交換を行う補助熱源を搭載したヒートポンプ式車両用空調制御装置において、少なくとも暖房運転モードを含む運転モードを選択する運転モード選択手段と、車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する窓曇り時間予測手段と、補助熱源が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する熱源温度到達時間予測手段と、運転モード選択手段によって暖房運転モードに選択されている場合に、窓曇り時間予測手段によって予測される時間が熱源温度到達時間予測手段によって予測される時間以下となった時に、補助熱源を作動させる制御手段と、を備える。
【選択図】図１
Description
この発明は車両用ヒートポンプ式空調制御装置に係り、特に暖房性能と除湿性能とを両立させる車両用ヒートポンプ式空調制御装置に関するものである。
近年、省電力で暖房性能を確保できるヒートポンプシステムを採用した車両用空調装置が提案されている。
運転者が窓ガラスの曇りを除去するためにデフロストスイッチを操作した後、ヒートポンプシステムは冷房運転に切り換わり、暖房性能が低下する。
また、ヒートポンプシステムが暖房運転を維持し、吹き出し口をデフロスト位置に変更する場合では暖房性能は維持されるが、湿度を低下させることができないため除湿性能が低下する。
更に、デフロスト位置から温風が吹き出されるため、運転者が顔の火照りを感じるようになる。
運転者が窓ガラスの曇りを除去するためにデフロストスイッチを操作した後、ヒートポンプシステムは冷房運転に切り換わり、暖房性能が低下する。
また、ヒートポンプシステムが暖房運転を維持し、吹き出し口をデフロスト位置に変更する場合では暖房性能は維持されるが、湿度を低下させることができないため除湿性能が低下する。
更に、デフロスト位置から温風が吹き出されるため、運転者が顔の火照りを感じるようになる。
ところで、従来の車両用ヒートポンプ式空調制御装置において、上記特許文献１では、窓ガラスの表面相対湿度に基づいて除湿有りのヒートポンプサイクル、または、除湿無しのヒートポンプサイクルのどちらかに切り換える空調制御装置が提案されている。
しかし、除湿有りのヒートポンプサイクルを有する場合、除湿暖房運転を行うとコンプレッサの負荷が高くなるなどの要因によって実際の除湿暖房運転可能領域が狭くなるという不都合がある。
しかし、除湿有りのヒートポンプサイクルを有する場合、除湿暖房運転を行うとコンプレッサの負荷が高くなるなどの要因によって実際の除湿暖房運転可能領域が狭くなるという不都合がある。
この発明は、運転者が窓ガラスの曇りを除去するときに除湿性能を維持するとともに暖房性能の低下を防ぐことを目的とする。
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、車室内に吹き出される空気と熱交換を行う補助熱源を搭載したヒートポンプ式車両用空調制御装置において、少なくとも暖房運転モードを含む運転モードを選択する運転モード選択手段と、車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する窓曇り時間予測手段と、前記補助熱源が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する熱源温度到達時間予測手段と、前記運転モード選択手段によって暖房運転モードに選択されている場合に、前記窓曇り時間予測手段によって予測される時間が前記熱源温度到達時間予測手段によって予測される時間以下となった時に、前記補助熱源を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、窓ガラスの曇りが発生したために運転者が除湿暖房運転を行うときに、暖房性能が低下することを防ぐことができる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
図１〜図７はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１はヒートポンプ式車両用空調制御装置である。
このヒートポンプ式車両用空調制御装置１は、車室内に吹き出される空気と熱交換を行う補助熱源２を搭載している。
また、前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１は、運転モード選択手段３と、窓曇り時間予測手段４と、熱源温度到達時間予測手段５と、制御手段６とを備えている。
このとき、前記運転モード選択手段３は、少なくとも暖房運転モードを含む運転モードを選択する。
前記窓曇り時間予測手段４は、車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する。
前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
図２において、１はヒートポンプ式車両用空調制御装置である。
このヒートポンプ式車両用空調制御装置１は、車室内に吹き出される空気と熱交換を行う補助熱源２を搭載している。
また、前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１は、運転モード選択手段３と、窓曇り時間予測手段４と、熱源温度到達時間予測手段５と、制御手段６とを備えている。
このとき、前記運転モード選択手段３は、少なくとも暖房運転モードを含む運転モードを選択する。
前記窓曇り時間予測手段４は、車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する。
前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
そして、前記制御手段６は、前記運転モード選択手段３によって暖房運転モードに選択されている場合に、前記窓曇り時間予測手段４によって予測される時間が前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間以下となった時に、前記補助熱源２を作動させる構成を有している。
詳述すれば、前記制御手段６は、図２に示す如く、前記運転モード選択手段３からのモード選択信号を入力する。
また、前記制御手段６は、前記窓曇り時間予測手段４によって算出された窓曇りの予測時間、及び、前記熱源温度到達時間予測手段５によって算出された熱源温度到達の予測時間も入力する。
更に、前記制御手段６は、窓曇りの予測時間と熱源温度到達の予測時間とを比較し、窓曇りの予測時間が熱源温度到達の予測時間以下となった際に、前記補助熱源２を作動させるものである。
これにより、窓ガラスの曇りが発生したために運転者が除湿暖房運転を行うときに、暖房性能が低下することを防ぐことができる。
詳述すれば、前記制御手段６は、図２に示す如く、前記運転モード選択手段３からのモード選択信号を入力する。
また、前記制御手段６は、前記窓曇り時間予測手段４によって算出された窓曇りの予測時間、及び、前記熱源温度到達時間予測手段５によって算出された熱源温度到達の予測時間も入力する。
更に、前記制御手段６は、窓曇りの予測時間と熱源温度到達の予測時間とを比較し、窓曇りの予測時間が熱源温度到達の予測時間以下となった際に、前記補助熱源２を作動させるものである。
これにより、窓ガラスの曇りが発生したために運転者が除湿暖房運転を行うときに、暖房性能が低下することを防ぐことができる。
また、前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１は、外気温検出手段７と、車速検出手段８と、空調状態推定手段９と、窓ガラス温度検出手段１０と、露点温度算出手段１１と、窓ガラス温度補正手段１２とを備えている。
このとき、前記外気温検出手段７は、例えば外気温度センサなどによって外気温を検出する。
前記車速検出手段８は、例えば車速センサなどによって車速を検出する。
前記空調状態推定手段９は、少なくとも車室内に吹き出される空気の風量を含む空調状態を推定する。
なお、空調状態としては、空気の風量である空調装置（図示せず）からの空調風量のみでなく、吸い込み位置や吸い込み空気温度、吸い出し位置、吸い出し空気温度、エンジン回転数または消費電力などが含まれる。
また、上記の「エンジン回転数または消費電力」の記載は、例えば、エンジンを駆動させる補助電源（ヒータコアなど）を使用している場合は「エンジン回転数」を使用し、電動ヒータを駆動させる補助電源（ＰＴＣヒータなど）を使用している車両の場合には「消費電力」を使用する、という意味である。
前記窓ガラス温度検出手段１０は、前記窓ガラスの表面温度を検出する。
前記露点温度算出手段１１は、前記窓ガラス周辺の空気の温度と湿度に基づいて露点温度を算出する。
前記窓ガラス温度補正手段１２は、前記外気温検出手段７によって検出された外気温と前記車速検出手段８によって検出された車速と前記空調状態推定手段９によって推定された空調状態とに基づいて前記窓ガラス温度検出手段１０によって検出された前記窓ガラスの表面温度に補正を行う。
このとき、前記外気温検出手段７は、例えば外気温度センサなどによって外気温を検出する。
前記車速検出手段８は、例えば車速センサなどによって車速を検出する。
前記空調状態推定手段９は、少なくとも車室内に吹き出される空気の風量を含む空調状態を推定する。
なお、空調状態としては、空気の風量である空調装置（図示せず）からの空調風量のみでなく、吸い込み位置や吸い込み空気温度、吸い出し位置、吸い出し空気温度、エンジン回転数または消費電力などが含まれる。
また、上記の「エンジン回転数または消費電力」の記載は、例えば、エンジンを駆動させる補助電源（ヒータコアなど）を使用している場合は「エンジン回転数」を使用し、電動ヒータを駆動させる補助電源（ＰＴＣヒータなど）を使用している車両の場合には「消費電力」を使用する、という意味である。
前記窓ガラス温度検出手段１０は、前記窓ガラスの表面温度を検出する。
前記露点温度算出手段１１は、前記窓ガラス周辺の空気の温度と湿度に基づいて露点温度を算出する。
前記窓ガラス温度補正手段１２は、前記外気温検出手段７によって検出された外気温と前記車速検出手段８によって検出された車速と前記空調状態推定手段９によって推定された空調状態とに基づいて前記窓ガラス温度検出手段１０によって検出された前記窓ガラスの表面温度に補正を行う。
そして、前記窓曇り時間予測手段４は、前記窓ガラス温度補正手段１２による補正後の値と前記露点温度算出手段１１によって算出された前記露点温度とに基づいて前記窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する。
つまり、前記窓曇り時間予測手段４は、前記窓ガラス温度補正手段１２からの補正後の値に関する信号と、前記露点温度算出手段１１によって算出された前記露点温度に関する信号とを入力し、これらの入力信号に基づいて前記窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する「窓曇り時間予測処理（図１の処理（２０２）参照。）」を行う。
これにより、窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を、空調の運転状態に沿ってより正確に推定を行うことができる。
つまり、前記窓曇り時間予測手段４は、前記窓ガラス温度補正手段１２からの補正後の値に関する信号と、前記露点温度算出手段１１によって算出された前記露点温度に関する信号とを入力し、これらの入力信号に基づいて前記窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する「窓曇り時間予測処理（図１の処理（２０２）参照。）」を行う。
これにより、窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を、空調の運転状態に沿ってより正確に推定を行うことができる。
更に、前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１は、前記補助熱源２の温度を検出する補助熱源温度検出手段１３を備えている。
前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度が前記外気温検出手段７によって検出された前記外気温以下である場合に、前記外気温検出手段７によって検出された前記外気温と前記補助熱源２が暖房に必要な温度とに基づいて前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
そして、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度が前記外気温検出手段７によって検出された前記外気温より高い場合に、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度に基づいて前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
これにより、前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を、補助熱源２の温度の状態に沿ってより正確に推定を行うことができる。
前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度が前記外気温検出手段７によって検出された前記外気温以下である場合に、前記外気温検出手段７によって検出された前記外気温と前記補助熱源２が暖房に必要な温度とに基づいて前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
そして、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度が前記外気温検出手段７によって検出された前記外気温より高い場合に、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度に基づいて前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
これにより、前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を、補助熱源２の温度の状態に沿ってより正確に推定を行うことができる。
前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度が前記外気温検出手段７によって検出された前記外気温より高い場合に、前記車速検出手段８によって検出された車速と前記空調状態推定手段９によって推定された空調状態とに基づいて補正を行う。
これにより、前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を、より正確に推定を行うことができる。
これにより、前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を、より正確に推定を行うことができる。
前記制御手段６は、前記運転モード選択手段３によって暖房運転モードに選択されたとき、前記窓曇り時間予測手段４によって予測される時間が前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間に所定時間を加えた時間以上となった場合に前記補助熱源２を停止する。
つまり、前記制御手段６によって前記補助熱源２を停止する際には、暖房運転モードであるか否かを確認する。
そして、暖房運転モードである場合に、前記制御手段６は、前記窓曇り時間予測手段４によって予測される時間と前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間に適合値である所定時間を加えた時間とを比較する。
この比較において、窓曇り時間予測手段４によって予測される時間が熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間に所定時間を加えた時間以上となった場合に、前記制御手段６が前記補助熱源２を停止するものである。
これにより、前記補助熱源２を必要な状況のみに作動させることができ、燃費または電費を向上することができる。
つまり、前記制御手段６によって前記補助熱源２を停止する際には、暖房運転モードであるか否かを確認する。
そして、暖房運転モードである場合に、前記制御手段６は、前記窓曇り時間予測手段４によって予測される時間と前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間に適合値である所定時間を加えた時間とを比較する。
この比較において、窓曇り時間予測手段４によって予測される時間が熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間に所定時間を加えた時間以上となった場合に、前記制御手段６が前記補助熱源２を停止するものである。
これにより、前記補助熱源２を必要な状況のみに作動させることができ、燃費または電費を向上することができる。
参考までに追記すれば、前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１によって制御される図示しないヒートポンプシステムは、暖房運転モードと冷房運転モードとを備えている。
そして、前記ヒートポンプシステムの暖房運転モードにおいては、電動コンプレッサを駆動して室内コンデンサが高い温度になるよう回転数制御する。
このため、前記電動コンプレッサが高い回転数で作動されることにより、圧縮されて高温の冷媒が前記室内コンデンサに流れ、この室内コンデンサを通過する空気を暖める。
このとき、電磁弁によってエバポレータへの流路を遮断しているため、低温の冷媒は流れず、空気を除湿することはできない。
また、前記ヒートポンプシステムの冷房運転モードにおいては、前記電動コンプレッサを駆動して前記エバポレータが低い温度になるよう回転数制御する。
このとき、外気温が高い時は、前記エバポレータの温度を下げるために、電動コンプレッサを高い回転数で作動し、一方、外気温が低い時には、前記電動コンプレッサが低い回転数で作動しても、前記エバポレータの温度を目標とする低い温度に下げることが可能である。
このため、前記電動コンプレッサを低い回転数で作動させるため、冷媒は十分な暖房性能を得られるような温度まで上がらず、前記室内コンデンサで空気を暖めることができない。
なお、前記電磁弁がエバポレータへの流路を開放するため、エバポレータに低温の冷媒が流れ、空気を除湿することができる。
そして、前記ヒートポンプシステムの暖房運転モードにおいては、電動コンプレッサを駆動して室内コンデンサが高い温度になるよう回転数制御する。
このため、前記電動コンプレッサが高い回転数で作動されることにより、圧縮されて高温の冷媒が前記室内コンデンサに流れ、この室内コンデンサを通過する空気を暖める。
このとき、電磁弁によってエバポレータへの流路を遮断しているため、低温の冷媒は流れず、空気を除湿することはできない。
また、前記ヒートポンプシステムの冷房運転モードにおいては、前記電動コンプレッサを駆動して前記エバポレータが低い温度になるよう回転数制御する。
このとき、外気温が高い時は、前記エバポレータの温度を下げるために、電動コンプレッサを高い回転数で作動し、一方、外気温が低い時には、前記電動コンプレッサが低い回転数で作動しても、前記エバポレータの温度を目標とする低い温度に下げることが可能である。
このため、前記電動コンプレッサを低い回転数で作動させるため、冷媒は十分な暖房性能を得られるような温度まで上がらず、前記室内コンデンサで空気を暖めることができない。
なお、前記電磁弁がエバポレータへの流路を開放するため、エバポレータに低温の冷媒が流れ、空気を除湿することができる。
次に、図３の前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１のメインの制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
このヒートポンプ式車両用空調制御装置１のメインの制御用プログラムがスタート（１０１）すると、除湿暖房運転の状態であるか否かの判断（１０２）に移行する。
この判断（１０２）は、前記運転モード選択手段３からの暖房運転モードや冷房運転モードなどの各種の運転モードの出力信号を前記制御手段６が入力し、現在の運転モードが「除湿暖房運転」であるか否かを判定する。
そして、除湿暖房運転の状態であるか否かの判断（１０２）がＮＯの場合には、後述するリターン（１１０）に移行する。
上述の除湿暖房運転の状態であるか否かの判断（１０２）がＹＥＳの場合には、外気温度検出の処理（１０３）に移行する。
この外気温度検出の処理（１０３）においては、前記外気温検出手段７からの外気温の検出信号を前記制御手段６が入力する。
また、この外気温度検出の処理（１０３）の後には、車速検出の処理（１０４）に移行する。
この車速検出の処理（１０４）においては、前記車速検出手段８からの車速の検出信号を前記制御手段６が入力する。
上述の車速検出の処理（１０４）の後には、空調状態推定の処理（１０５）に移行する。
この空調状態推定の処理（１０５）においては、前記空調状態推定手段９からの少なくとも車室内に吹き出される空気の風量を含む空調状態、例えば空気の風量である空調装置（図示せず）からの空調風量のみでなく、吸い込み位置や吸い込み空気温度、吸い出し位置、吸い出し空気温度、エンジン回転数または消費電力などの検出信号を前記制御手段６が入力する。
上述の空調状態推定の処理（１０５）の後には、窓ガラスの表面温度検出の処理（１０６）に移行する。
この窓ガラスの表面温度検出の処理（１０６）においては、前記窓ガラス温度検出手段１０からの窓ガラスの表面温度の検出信号を前記制御手段６が入力する。
上述の窓ガラスの表面温度検出の処理（１０６）の後には、露点温度検出の処理（１０７）に移行する。
この露点温度検出の処理（１０７）においては、前記露点温度算出手段１１によって、窓ガラス周辺の空気の温度と湿度に基づいて露点温度を算出する。
上述の露点温度検出の処理（１０７）の後には、補助熱源温度検出の処理（１０８）に移行する。
この補助熱源温度検出の処理（１０８）においては、前記補助熱源温度検出手段１３が前記補助熱源２の温度を検出する。
上述の補助熱源温度検出の処理（１０８）の後には、補助熱源作動制御処理（１０９）に移行する。
この補助熱源作動制御処理（１０９）に関しては、図１に開示される前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１の補助熱源作動制御処理用フローチャートによって説明する（以下の図１の説明参照。）。
そして、補助熱源作動制御処理（１０９）の後には、リターン（１１０）に移行する。
この判断（１０２）は、前記運転モード選択手段３からの暖房運転モードや冷房運転モードなどの各種の運転モードの出力信号を前記制御手段６が入力し、現在の運転モードが「除湿暖房運転」であるか否かを判定する。
そして、除湿暖房運転の状態であるか否かの判断（１０２）がＮＯの場合には、後述するリターン（１１０）に移行する。
上述の除湿暖房運転の状態であるか否かの判断（１０２）がＹＥＳの場合には、外気温度検出の処理（１０３）に移行する。
この外気温度検出の処理（１０３）においては、前記外気温検出手段７からの外気温の検出信号を前記制御手段６が入力する。
また、この外気温度検出の処理（１０３）の後には、車速検出の処理（１０４）に移行する。
この車速検出の処理（１０４）においては、前記車速検出手段８からの車速の検出信号を前記制御手段６が入力する。
上述の車速検出の処理（１０４）の後には、空調状態推定の処理（１０５）に移行する。
この空調状態推定の処理（１０５）においては、前記空調状態推定手段９からの少なくとも車室内に吹き出される空気の風量を含む空調状態、例えば空気の風量である空調装置（図示せず）からの空調風量のみでなく、吸い込み位置や吸い込み空気温度、吸い出し位置、吸い出し空気温度、エンジン回転数または消費電力などの検出信号を前記制御手段６が入力する。
上述の空調状態推定の処理（１０５）の後には、窓ガラスの表面温度検出の処理（１０６）に移行する。
この窓ガラスの表面温度検出の処理（１０６）においては、前記窓ガラス温度検出手段１０からの窓ガラスの表面温度の検出信号を前記制御手段６が入力する。
上述の窓ガラスの表面温度検出の処理（１０６）の後には、露点温度検出の処理（１０７）に移行する。
この露点温度検出の処理（１０７）においては、前記露点温度算出手段１１によって、窓ガラス周辺の空気の温度と湿度に基づいて露点温度を算出する。
上述の露点温度検出の処理（１０７）の後には、補助熱源温度検出の処理（１０８）に移行する。
この補助熱源温度検出の処理（１０８）においては、前記補助熱源温度検出手段１３が前記補助熱源２の温度を検出する。
上述の補助熱源温度検出の処理（１０８）の後には、補助熱源作動制御処理（１０９）に移行する。
この補助熱源作動制御処理（１０９）に関しては、図１に開示される前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１の補助熱源作動制御処理用フローチャートによって説明する（以下の図１の説明参照。）。
そして、補助熱源作動制御処理（１０９）の後には、リターン（１１０）に移行する。
また、図１の前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１の補助熱源作動制御処理用フローチャートに沿って作用を説明する。
このヒートポンプ式車両用空調制御装置１の補助熱源作動制御処理用プログラムがスタート（２０１）すると、窓曇り時間予測処理（２０２）に移行する。
この窓曇り時間予測処理（２０２）においては、前記窓曇り時間予測手段４によって車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する。
つまり、前記窓曇り時間予測手段４は、図４に示す如く、ａ点で計算して露点温度の変化率（露点の一次関数式）を求め、ｂ点、つまり、窓が曇るまでの予測時間Ｔ１を予測する。
上述の窓曇り時間予測処理（２０２）の後には、熱源温度到達時間予測処理（２０３）に移行する。
この熱源温度到達時間予測処理（２０３）においては、前記熱源温度到達時間予測手段５によって前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
つまり、前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度が前記外気温検出手段７によって検出された外気温以下であるか否かを判定する。
そして、前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源２の温度が外気温以下の場合に、前記外気温検出手段７によって検出された外気温と前記補助熱源２が暖房に必要な温度とに基づいて前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
上述の熱源温度到達時間予測処理（２０３）の後には、窓曇り時間が熱源温度到達時間以下、つまり、
窓曇り時間≦熱源温度到達時間
であるか否かの判断（２０４）に移行する。
この判断（２０４）においては、上述した窓曇り時間予測処理（２０２）において前記窓曇り時間予測手段４によって予測した窓曇り時間と上述した熱源温度到達時間予測処理（２０３）において前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測した熱源温度到達時間とを比較する。
このとき、熱源温度到達時間は、前記補助熱源２の熱源温度と外気温とを比較して算出する。
そして、前記補助熱源２の熱源温度が外気温以下、つまり、
補助熱源２の熱源温度≦外気温
の場合には、図５に開示したマップから算出する。
また、前記補助熱源２の熱源温度が外気温よりも高くなって外気温を越えている、つまり、
補助熱源２の熱源温度＞外気温
の場合には、図６に開示したタイムチャートのように算出する。
上述の
窓曇り時間≦熱源温度到達時間
であるか否かの判断（２０４）において、判断（２０４）がＮＯの場合には、後述するリターン（２０８）に移行する。
上述の
窓曇り時間≦熱源温度到達時間
であるか否かの判断（２０４）がＹＥＳの場合には、補助熱源作動の処理（２０５）に移行する。
この処理（２０５）においては、窓曇りの予測時間と熱源温度到達の予測時間とを比較した際に、窓曇りの予測時間が熱源温度到達の予測時間以下であるため、前記制御手段６によって前記補助熱源２を作動させる。
そして、上述の補助熱源作動の処理（２０５）の後には、窓曇り時間が熱源温度到達時間に所定時間を加えた時間以上、つまり、
窓曇り時間≧熱源温度到達時間＋所定時間
であるか否かの判断（２０６）に移行する。
この判断（２０６）においては、前記制御手段６によって、前記窓曇り時間予測手段４によって予測される時間と、前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間に適合値である所定時間を加えた時間とを比較する。
窓曇り時間が熱源温度到達時間に所定時間を加えた時間以上、つまり、
窓曇り時間≧熱源温度到達時間＋所定時間
であるか否かの判断（２０６）において、この判断（２０６）がＮＯの場合には、そのままリターン（２０８）に移行する。
判断（２０６）がＹＥＳの場合には、補助熱源停止の処理（２０７）に移行する。
この処理（２０７）においては、前記制御手段６によって前記補助熱源２を停止する。
そして、補助熱源停止の処理（２０７）の後には、リターン（２０８）に移行する。
この窓曇り時間予測処理（２０２）においては、前記窓曇り時間予測手段４によって車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する。
つまり、前記窓曇り時間予測手段４は、図４に示す如く、ａ点で計算して露点温度の変化率（露点の一次関数式）を求め、ｂ点、つまり、窓が曇るまでの予測時間Ｔ１を予測する。
上述の窓曇り時間予測処理（２０２）の後には、熱源温度到達時間予測処理（２０３）に移行する。
この熱源温度到達時間予測処理（２０３）においては、前記熱源温度到達時間予測手段５によって前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
つまり、前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源温度検出手段１３によって検出された前記補助熱源２の温度が前記外気温検出手段７によって検出された外気温以下であるか否かを判定する。
そして、前記熱源温度到達時間予測手段５は、前記補助熱源２の温度が外気温以下の場合に、前記外気温検出手段７によって検出された外気温と前記補助熱源２が暖房に必要な温度とに基づいて前記補助熱源２が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する。
上述の熱源温度到達時間予測処理（２０３）の後には、窓曇り時間が熱源温度到達時間以下、つまり、
窓曇り時間≦熱源温度到達時間
であるか否かの判断（２０４）に移行する。
この判断（２０４）においては、上述した窓曇り時間予測処理（２０２）において前記窓曇り時間予測手段４によって予測した窓曇り時間と上述した熱源温度到達時間予測処理（２０３）において前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測した熱源温度到達時間とを比較する。
このとき、熱源温度到達時間は、前記補助熱源２の熱源温度と外気温とを比較して算出する。
そして、前記補助熱源２の熱源温度が外気温以下、つまり、
補助熱源２の熱源温度≦外気温
の場合には、図５に開示したマップから算出する。
また、前記補助熱源２の熱源温度が外気温よりも高くなって外気温を越えている、つまり、
補助熱源２の熱源温度＞外気温
の場合には、図６に開示したタイムチャートのように算出する。
上述の
窓曇り時間≦熱源温度到達時間
であるか否かの判断（２０４）において、判断（２０４）がＮＯの場合には、後述するリターン（２０８）に移行する。
上述の
窓曇り時間≦熱源温度到達時間
であるか否かの判断（２０４）がＹＥＳの場合には、補助熱源作動の処理（２０５）に移行する。
この処理（２０５）においては、窓曇りの予測時間と熱源温度到達の予測時間とを比較した際に、窓曇りの予測時間が熱源温度到達の予測時間以下であるため、前記制御手段６によって前記補助熱源２を作動させる。
そして、上述の補助熱源作動の処理（２０５）の後には、窓曇り時間が熱源温度到達時間に所定時間を加えた時間以上、つまり、
窓曇り時間≧熱源温度到達時間＋所定時間
であるか否かの判断（２０６）に移行する。
この判断（２０６）においては、前記制御手段６によって、前記窓曇り時間予測手段４によって予測される時間と、前記熱源温度到達時間予測手段５によって予測される時間に適合値である所定時間を加えた時間とを比較する。
窓曇り時間が熱源温度到達時間に所定時間を加えた時間以上、つまり、
窓曇り時間≧熱源温度到達時間＋所定時間
であるか否かの判断（２０６）において、この判断（２０６）がＮＯの場合には、そのままリターン（２０８）に移行する。
判断（２０６）がＹＥＳの場合には、補助熱源停止の処理（２０７）に移行する。
この処理（２０７）においては、前記制御手段６によって前記補助熱源２を停止する。
そして、補助熱源停止の処理（２０７）の後には、リターン（２０８）に移行する。
ここで、前記ヒートポンプ式車両用空調制御装置１に関するタイムチャートなどの説明を追記する。
まず、図５は補助熱源温度が外気温以下の場合に使用する、前記補助熱源２の必要な熱源温度と外気温との関係を示すマップである。
この図５のマップは、事前に外気温毎に、前記補助熱源２の必要な熱源温度に到達するまでに要する時間をマップ化したものである。
そして、例えば、現在の外気温が「０℃」で、必要な熱源温度が「７０℃」の場合、図５のマップから「ｔ２１」の値が選択され、この「ｔ２１」の値が熱源温度到達時間Ｔ２となる。
この図５のマップは、事前に外気温毎に、前記補助熱源２の必要な熱源温度に到達するまでに要する時間をマップ化したものである。
そして、例えば、現在の外気温が「０℃」で、必要な熱源温度が「７０℃」の場合、図５のマップから「ｔ２１」の値が選択され、この「ｔ２１」の値が熱源温度到達時間Ｔ２となる。
また、図６は補助熱源温度が外気温を越えている場合に使用するタイムチャートである。
この図６のタイムチャートにおいては、ｃ点からｄ点に移行し、このｄ点のタイミングでは、前回のｃ点のタイミングの補助熱源温度と比較すると、補助熱源温度の一次関数式１が作成可能である。
そして、補助熱源温度の一次関数式１と、必要な熱源温度の式が交差する点が、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するタイミング（ｅ点）であり、Ｔ３（＝ｅ−ｄ）が、補助熱源２が必要な熱源温度に到達するまでの時間である。
一方、一定時間後も、同様に説明でき、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するのはタイミング（ｈ点）であり、Ｔ４（＝ｈ−ｇ）が、補助熱源２が必要な熱源温度に到達するまでの時間である。
図６のタイムチャートが示す通り、実際に前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するタイミングはｉ点であり、Ｔ５（＝ｉ−ｄ）とＴ６（＝ｉ−ｇ）の時間を比較すると、Ｔ５＞Ｔ６となる。
しかし、算出されるＴ３とＴ４とを比較すると、Ｔ３＜Ｔ４となり、矛盾が生じている。
これは、前記補助熱源２の昇温は、昇温初期の過渡期ほど変化率が大きく、昇温末期の安定期ほど変化率が小さいことに起因している。
よって、Ｔ３、Ｔ４の算出には、補正が必要であり、以下の各種の検出値を使用して補正を行う。
（必要な熱源温度、外気温、車速、空調状態（空調風量、吸い込み位置、吸い込み空気温度、吸い出し位置、吸い出し空気温度、エンジン回転数または消費電力、補助熱源温度）
なお、「エンジン回転数または消費電力」とは、エンジンを駆動させる補助電源（ヒータコアなど）を使用している車両の場合は「エンジン回転数」を使用し、電動ヒータを駆動させる補助熱源（ＰＴＣヒータなど）を使用している車両の場合は「消費電力」を使用するためである。
この図６のタイムチャートにおいては、ｃ点からｄ点に移行し、このｄ点のタイミングでは、前回のｃ点のタイミングの補助熱源温度と比較すると、補助熱源温度の一次関数式１が作成可能である。
そして、補助熱源温度の一次関数式１と、必要な熱源温度の式が交差する点が、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するタイミング（ｅ点）であり、Ｔ３（＝ｅ−ｄ）が、補助熱源２が必要な熱源温度に到達するまでの時間である。
一方、一定時間後も、同様に説明でき、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するのはタイミング（ｈ点）であり、Ｔ４（＝ｈ−ｇ）が、補助熱源２が必要な熱源温度に到達するまでの時間である。
図６のタイムチャートが示す通り、実際に前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するタイミングはｉ点であり、Ｔ５（＝ｉ−ｄ）とＴ６（＝ｉ−ｇ）の時間を比較すると、Ｔ５＞Ｔ６となる。
しかし、算出されるＴ３とＴ４とを比較すると、Ｔ３＜Ｔ４となり、矛盾が生じている。
これは、前記補助熱源２の昇温は、昇温初期の過渡期ほど変化率が大きく、昇温末期の安定期ほど変化率が小さいことに起因している。
よって、Ｔ３、Ｔ４の算出には、補正が必要であり、以下の各種の検出値を使用して補正を行う。
（必要な熱源温度、外気温、車速、空調状態（空調風量、吸い込み位置、吸い込み空気温度、吸い出し位置、吸い出し空気温度、エンジン回転数または消費電力、補助熱源温度）
なお、「エンジン回転数または消費電力」とは、エンジンを駆動させる補助電源（ヒータコアなど）を使用している車両の場合は「エンジン回転数」を使用し、電動ヒータを駆動させる補助熱源（ＰＴＣヒータなど）を使用している車両の場合は「消費電力」を使用するためである。
更に、図７はヒートポンプ式車両用空調制御装置１による制御状態を示すタイムチャートである。
この図７のタイムチャートにおいては、ｊ点のタイミングで空調装置（図示せず）がスタートし、窓ガラスが徐々に曇り始める。
窓曇りが発生するまでの時間を前記制御手段６によって予測する。
このとき、制御手段６の算出する「窓ガラスが曇るまでの時間」は、湿度が上昇するほど短くなる。
また、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するまでの時間を予測する前記制御手段６の算出する「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」は、必要な熱源温度に変化がなければ一定である。
そして、ｋ点のタイミングで、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」が一致するため、前記補助熱源２を作動させる前記制御手段６により、補助熱源２が作動される（エンジンが掛けられる）。
ｋ点のタイミング以降は、補助熱源温度が徐々に上昇し、ｌ点のタイミングで、前記補助熱源２は必要な熱源温度に到達する。
一方、ｌ点のタイミングで窓ガラスが曇り始め、視界が悪くなるため、ユーザーはｍ点のタイミングでデフロストスイッチ（図示せず）を押す。
デフロストスイッチが押されるため、ヒートポンプは暖房運転から冷房運転に変更されて、熱源としては機能しなくなる。
しかし、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達しているため、暖房性能は十分である。
つまり、ｊ点〜ｎ点間の全領域で暖房性能は十分であり、また、除湿も短時間で行える。
これにより、ユーザーは暖房感の不足や顔火照りを感じることなく、除湿暖房を行うことが可能である。
この図７のタイムチャートにおいては、ｊ点のタイミングで空調装置（図示せず）がスタートし、窓ガラスが徐々に曇り始める。
窓曇りが発生するまでの時間を前記制御手段６によって予測する。
このとき、制御手段６の算出する「窓ガラスが曇るまでの時間」は、湿度が上昇するほど短くなる。
また、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達するまでの時間を予測する前記制御手段６の算出する「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」は、必要な熱源温度に変化がなければ一定である。
そして、ｋ点のタイミングで、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」が一致するため、前記補助熱源２を作動させる前記制御手段６により、補助熱源２が作動される（エンジンが掛けられる）。
ｋ点のタイミング以降は、補助熱源温度が徐々に上昇し、ｌ点のタイミングで、前記補助熱源２は必要な熱源温度に到達する。
一方、ｌ点のタイミングで窓ガラスが曇り始め、視界が悪くなるため、ユーザーはｍ点のタイミングでデフロストスイッチ（図示せず）を押す。
デフロストスイッチが押されるため、ヒートポンプは暖房運転から冷房運転に変更されて、熱源としては機能しなくなる。
しかし、前記補助熱源２が必要な熱源温度に到達しているため、暖房性能は十分である。
つまり、ｊ点〜ｎ点間の全領域で暖房性能は十分であり、また、除湿も短時間で行える。
これにより、ユーザーは暖房感の不足や顔火照りを感じることなく、除湿暖房を行うことが可能である。
追記すれば、この発明の実施例においては、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」とを比較し、「窓ガラスが曇るまでの時間」が「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」以下となった場合に、前記補助熱源２を作動させる。
これにより、ヒートポンプの運転モードが暖房運転から冷房運転に切り替わる時点で、必要な熱源温度にまで補助熱源温度が上昇しているため、ユーザーは暖房性能の不足を感じない。
また、湿度が高い状態で常に前記補助熱源２を作動させるのではなく、必要な時のみ補助熱源２を作動させることで、無駄に補助熱源２が作動する時間を無くし、燃費・電費の向上に繋がる。
そして、前記補助熱源２が作動している間も、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」を比較し、「窓ガラスが曇るまでの時間」が「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」に適合値である所定時間を加えた時間以上となった場合（補助熱源２がある程度暖まり、窓曇り発生までに時間が十分確保できた場合）に、補助熱源２を停止させる。
これにより、窓曇り発生までに時間が十分確保できた場合に前記補助熱源２を一旦停止することで、無駄に作動する時間を無くし、燃費・電費向上に繋がる。
これにより、ヒートポンプの運転モードが暖房運転から冷房運転に切り替わる時点で、必要な熱源温度にまで補助熱源温度が上昇しているため、ユーザーは暖房性能の不足を感じない。
また、湿度が高い状態で常に前記補助熱源２を作動させるのではなく、必要な時のみ補助熱源２を作動させることで、無駄に補助熱源２が作動する時間を無くし、燃費・電費の向上に繋がる。
そして、前記補助熱源２が作動している間も、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」を比較し、「窓ガラスが曇るまでの時間」が「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」に適合値である所定時間を加えた時間以上となった場合（補助熱源２がある程度暖まり、窓曇り発生までに時間が十分確保できた場合）に、補助熱源２を停止させる。
これにより、窓曇り発生までに時間が十分確保できた場合に前記補助熱源２を一旦停止することで、無駄に作動する時間を無くし、燃費・電費向上に繋がる。
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
例えば、ヒートポンプの暖房・冷房の切換動作を自動的に行う特別構成とすることも可能である。
すなわち、この発明の実施例においては、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」とを比較し、「窓ガラスが曇るまでの時間」が「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」以下となった場合に、補助熱源を作動させ、「窓ガラスが曇るまでの時間」の時間経過後、デフロストスイッチが押された場合に、ヒートポンプを暖房から冷房に変更するとともに、吹出口をデフロスト位置に変更している。
これに対して、特別構成の応用例のものは、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」とを比較し、「窓ガラスが曇るまでの時間」から適合値を減じた値が「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」以下となった場合に、補助熱源を作動させ、また、「窓ガラスが曇るまでの時間」から適合値を減じた値の時間経過後、自動的にヒートポンプを暖房から冷房に変更するとともに、吹出口をデフロスト位置に変更する。
その後、窓ガラスが曇るまでの時間が十分確保されたことを確認した後は、自動的にヒートポンプを冷房から暖房に戻するとともに、吹出口をデフロスト位置からフット位置に戻すものである。
さすれば、特別構成の応用例のものは、暖房性能が不足することなく、また、窓曇りを発生させないよう制御を構築することが可能である。
すなわち、この発明の実施例においては、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」とを比較し、「窓ガラスが曇るまでの時間」が「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」以下となった場合に、補助熱源を作動させ、「窓ガラスが曇るまでの時間」の時間経過後、デフロストスイッチが押された場合に、ヒートポンプを暖房から冷房に変更するとともに、吹出口をデフロスト位置に変更している。
これに対して、特別構成の応用例のものは、「窓ガラスが曇るまでの時間」と「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」とを比較し、「窓ガラスが曇るまでの時間」から適合値を減じた値が「必要な熱源温度に、補助熱源温度が到達するまでの時間」以下となった場合に、補助熱源を作動させ、また、「窓ガラスが曇るまでの時間」から適合値を減じた値の時間経過後、自動的にヒートポンプを暖房から冷房に変更するとともに、吹出口をデフロスト位置に変更する。
その後、窓ガラスが曇るまでの時間が十分確保されたことを確認した後は、自動的にヒートポンプを冷房から暖房に戻するとともに、吹出口をデフロスト位置からフット位置に戻すものである。
さすれば、特別構成の応用例のものは、暖房性能が不足することなく、また、窓曇りを発生させないよう制御を構築することが可能である。
１ ヒートポンプ式車両用空調制御装置
２ 補助熱源
３ 運転モード選択手段
４ 窓曇り時間予測手段
５ 熱源温度到達時間予測手段
６ 制御手段
７ 外気温検出手段
８ 車速検出手段
９ 空調状態推定手段
１０ 窓ガラス温度検出手段
１１ 露点温度算出手段
１２ 窓ガラス温度補正手段
１３ 補助熱源温度検出手段
２ 補助熱源
３ 運転モード選択手段
４ 窓曇り時間予測手段
５ 熱源温度到達時間予測手段
６ 制御手段
７ 外気温検出手段
８ 車速検出手段
９ 空調状態推定手段
１０ 窓ガラス温度検出手段
１１ 露点温度算出手段
１２ 窓ガラス温度補正手段
１３ 補助熱源温度検出手段
Claims (5)
- 車室内に吹き出される空気と熱交換を行う補助熱源を搭載したヒートポンプ式車両用空調制御装置において、少なくとも暖房運転モードを含む運転モードを選択する運転モード選択手段と、車両の窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測する窓曇り時間予測手段と、前記補助熱源が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測する熱源温度到達時間予測手段と、前記運転モード選択手段によって暖房運転モードに選択されている場合に、前記窓曇り時間予測手段によって予測される時間が前記熱源温度到達時間予測手段によって予測される時間以下となった時に、前記補助熱源を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とする車両用ヒートポンプ式空調制御装置。
- 外気温を検出する外気温検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、少なくとも車室内に吹き出される空気の風量を含む空調状態を推定する空調状態推定手段と、前記窓ガラスの表面温度を検出する窓ガラス温度検出手段と、前記窓ガラス周辺の空気の温度と湿度に基づいて露点温度を算出する露点温度算出手段と、前記外気温検出手段によって検出された外気温と前記車速検出手段によって検出された車速と前記空調状態推定手段によって推定された空調状態とに基づいて前記窓ガラス温度検出手段によって検出された前記窓ガラスの表面温度に補正を行う窓ガラス温度補正手段と、を備え、前記窓曇り時間予測手段は、前記窓ガラス温度補正手段による補正後の値と前記露点温度算出手段によって算出された前記露点温度とに基づいて前記窓ガラスの曇りが発生するまでの時間を予測することを特徴とする請求項１に記載の車両用ヒートポンプ式空調制御装置。
- 前記補助熱源の温度を検出する補助熱源温度検出手段を備え、前記熱源温度到達時間予測手段は、前記補助熱源温度検出手段によって検出された前記補助熱源の温度が前記外気温検出手段によって検出された前記外気温以下である場合に、前記外気温検出手段によって検出された前記外気温と前記補助熱源が暖房に必要な温度とに基づいて前記補助熱源が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測し、前記補助熱源温度検出手段によって検出された前記補助熱源の温度が前記外気温検出手段によって検出された前記外気温より高い場合に、前記補助熱源温度検出手段によって検出された前記補助熱源の温度に基づいて前記補助熱源が暖房に必要な温度に達するまでの時間を予測することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ヒートポンプ式空調制御装置。
- 前記熱源温度到達時間予測手段は、前記補助熱源温度検出手段によって検出された前記補助熱源の温度が前記外気温検出手段によって検出された前記外気温より高い場合に、前記車速検出手段によって検出された車速と前記空調状態推定手段によって推定された空調状態とに基づいて補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の車両用ヒートポンプ式空調制御装置。
- 前記制御手段は、前記運転モード選択手段によって暖房運転モードに選択されたとき、前記窓曇り時間予測手段によって予測される時間が前記熱源温度到達時間予測手段によって予測される時間に所定時間を加えた時間以上となった場合に前記補助熱源を停止することを特徴とする請求項１〜４に記載の車両用ヒートポンプ式空調制御装置。
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