JP2017128211A

JP2017128211A - 車両制御装置

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Publication number: JP2017128211A
Application number: JP2016008763A
Authority: JP
Inventors: 嘉之金坂; Yoshiyuki Kanesaka; 拓也大里; Takuya Osato
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: JP6654908B2

Abstract

【課題】ガラスに付着した霜や雪を早期に除去する。【解決手段】車両制御装置は、主機１００に冷却水を流通させるとともに、補機１０２、ヒータ１０４およびラジエータ１０６の１または複数に冷却水を流通させることが切り替え可能な、冷却水が循環される冷却回路１１０と、冷却回路を流通する冷却水の温度を計測する温度センサと、ヒータの熱により、車両のガラスを暖めるデフロスター１１４と、車両の車速を検出する車速センサと、冷却回路における冷却水の循環経路を制御する冷却制御部とを備え、冷却制御部は、デフロスターを作動させる要求があり、車速センサにより検出された車速が０であり、かつ、温度センサにより計測された温度が所定の閾値以下であるデフロスター条件が成立した場合に、冷却回路において主機および前記ヒータのみに前記冷却水を流通させる。【選択図】図３

Description

本発明は、主機で暖められた冷却水の熱を利用してデフロスターによりガラスを暖める車両の車両制御装置に関する。

従来、主機（エンジン）、ヒータ、補機（変速機やインタークーラー等）を水冷回路で接続し、主機や補機によって暖められた冷却水の熱を利用してヒータを暖めるようになされた車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−２２４８１９号公報

ところで、車両のフロントガラスに霜や雪が付着すると、前方の視認性を確保することが困難なため、ヒータの熱を利用してデフロスターによりフロントガラスを暖めるようになされている。

しかしながら、外気温が低い状況下（例えば、０℃以下）で、車両が長時間停車されていた場合に、主機の始動後、直ぐにデフロスターを作動させても、主機で暖められた冷却水の熱がヒータおよび補機に利用されるため、フロントガラスの霜や雪が除去されるまでに時間がかかってしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、ガラスに付着した霜や雪を早期に除去することが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両制御装置は、主機に冷却水を流通させるとともに、補機、ヒータおよびラジエータの１または複数に該冷却水を流通させることが切り替え可能な、該冷却水が循環される冷却回路と、前記冷却回路を流通する前記冷却水の温度を計測する温度センサと、前記ヒータの熱により、車両のガラスを暖めるデフロスターと、前記車両の車速を検出する車速センサと、前記冷却回路における前記冷却水の循環経路を制御する冷却制御部とを備え、前記冷却制御部は、前記デフロスターを作動させる要求があり、前記車速センサにより検出された車速が０であり、かつ、前記温度センサにより計測された温度が所定の閾値以下であるデフロスター条件が成立した場合に、前記冷却回路において前記主機および前記ヒータのみに前記冷却水を流通させる。

また、前記ヒータの熱により、車両の車内を暖める暖房装置をさらに備え、前記冷却制御部は、前記デフロスター条件が成立しておらず、前記暖房装置を作動させる要求があった場合、前記冷却回路において前記主機、前記ヒータおよび前記補機に前記冷却水を流通させるとよい。

また、前記ガラスに霜または雪が付着したかを検出する付着検出部をさらに備え、前記デフロスター条件には、前記付着検出部により前記ガラスに霜または雪が付着したことが検出されたことが含まれるとよい。

本発明によれば、ガラスに付着した霜や雪を早期に除去することができる。

車両の車両制御装置の構成を示す図である。冷却回路を管理するモードを説明する図である。冷却回路を管理するモードを説明する図である。暖房モードおよびデフロスターモードにおける冷却水の温度変化を示す図である。冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、車両の車両制御装置１を示す図である。なお、図１中、冷却回路１１０を実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。図１に示すように、車両の車両制御装置１は、主機１００、補機１０２、ヒータ１０４、ラジエータ１０６およびウォーターポンプ１０８が冷却回路１１０により接続されている。

冷却回路１１０は、主機回路１１０ａ、補機回路１１０ｂ、ヒータ回路１１０ｃおよびラジエータ回路１１０ｄを含んで構成され、ウォーターポンプ１０８によって冷却水が循環する。

主機１００は、車両の駆動源となるエンジンであり、主機回路１１０ａの途中に設けられている。補機１０２は、車両を駆動させるために必要な変速機やインタークーラー等であり、補機回路１１０ｂの途中に設けられている。

ヒータ１０４は、ヒータ回路１１０ｃの途中に設けられており、冷却水の熱を放熱することで、周囲の空気を暖める。ラジエータ１０６は、ラジエータ回路１１０ｄの途中に設けられ、冷却回路１１０内を流れる冷却水を外部に放熱することで、冷却水を冷却する。

ウォーターポンプ１０８は、主機１００の回転動力により回転駆動し、冷却水を冷却回路１１０内で循環させる。

冷却回路１１０は、ウォーターポンプ１０８に対して主機回路１１０ａ、補機回路１１０ｂ、ヒータ回路１１０ｃおよびラジエータ回路１１０ｄが接続されている。また、冷却回路１１０には、電子制御バルブ１１２が設けられており、主機回路１１０ａ、補機回路１１０ｂ、ヒータ回路１１０ｃおよびラジエータ回路１１０ｄが電子制御バルブ１１２に接続されている。

電子制御バルブ１１２は、ヒータ回路１１０ｃおよび補機回路１１０ｂへの開閉（開状態および閉状態）を切り替えが可能であるとともに、ラジエータ回路１１０ｄへの冷却水の流通量を調節可能となっている。

冷却回路１１０では、ウォーターポンプ１０８から吐出された冷却水が主機回路１１０ａを介して電子制御バルブ１１２に導かれる。このとき、冷却水が主機１００の内部（シリンダブロックおよびシリンダヘッド内）を流通する。

その後、冷却回路１１０では、電子制御バルブ１１２の開閉状態に応じて、補機回路１１０ｂ、ヒータ回路１１０ｃおよびラジエータ回路１１０ｄの少なくとも１つの回路に冷却水が流通した後、冷却水はウォーターポンプ１０８に戻される。

このように、冷却水は、電子制御バルブ１１２の開閉状態に拘わらず、必ず、主機１００の内部を流通することになる。一方、補機１０２、ヒータ１０４およびラジエータ１０６には、電子制御バルブ１１２の開閉状態に応じて、冷却水が流通する場合と流通しない場合とがある。なお、電子制御バルブ１１２の開閉状態について、詳しくは後述する。

ヒータ１０４には、デフロスター１１４および暖房装置１１６が接続されている。デフロスター１１４は、フロントガラスの下方に設けられており、駆動することによりヒータ１０４の熱により暖められた空気をフロントガラスに向かって送風する。暖房装置１１６は、車両の室内に向けて設けられており、駆動することによりヒータ１０４の熱により暖められた空気を車両の室内に向かって送風する。

また、主機回路１１０ａには、主機１００と電子制御バルブ１１２との間に、主機１００の内部を流通した冷却水の温度を計測する温度センサ１１８が設けられている。温度センサ１１８は、主機１００の内部を流通した冷却水の温度を計測し、計測した冷却水の温度を示す温度信号を制御装置１２０に送信する。

また、車両制御装置１は、制御装置１２０、デフロスタースイッチ１２２、暖房スイッチ１２４、車速センサ１２６および撮像装置１２８が設けられている。

制御装置１２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成されている。制御装置１２０には、温度センサ１１８、デフロスタースイッチ１２２、暖房スイッチ１２４、車速センサ１２６および撮像装置１２８が接続されており、これらから送信される信号に基づいて、電子制御バルブ１１２、デフロスター１１４および暖房装置１１６を制御する。

デフロスタースイッチ１２２は、車両内のフロントパネルに設けられ、スイッチがオンされることで、デフロスター１１４を作動させるためのデフロスター要求信号を制御装置１２０に送信する。

暖房スイッチ１２４は、車両内のフロントパネルに設けられ、スイッチがオンされることで、暖房装置１１６を作動させるための暖房要求信号を制御装置１２０に送信する。

車速センサ１２６は、車両の車速を検出し、車速を示す車速信号を制御装置１２０に送信する。

撮像装置１２８は、車両内において、フロントガラス越しに車両の前方を撮像可能な位置に配置される。撮像装置１２８は、撮像することにより得られる画像データを制御装置１２０に送信する。

制御装置１２０は、温度センサ１１８、デフロスタースイッチ１２２、暖房スイッチ１２４、車速センサ１２６および撮像装置１２８により送信される信号に基づいて、冷却回路１１０を流通する冷却水の循環経路を制御する冷却制御処理を実行する。

制御装置１２０は、冷却制御処理を実行する際、信号取得部１３０、霜雪付着検出部１３２、冷却制御部１３４として機能する。信号取得部１３０は、温度センサ１１８により送信される温度信号、デフロスタースイッチ１２２により送信されるデフロスター要求信号、暖房スイッチ１２４から送信される暖房要求信号、車速センサ１２６から送信される車速信号を所定間隔毎に取得する。

霜雪付着検出部１３２は、撮像装置１２８により撮像された画像データに基づいて、フロントガラスに霜や雪が付着しているか否かを判定する。具体的には、霜雪付着検出部１３２は、撮像装置１２８により撮像された画像データに基づく画像に対して、均一に分散させた複数の特定領域（例えば１４個）を設定し、特定領域内の各画素の輝度を検出する。続いて、霜雪付着検出部１３２は、例えば移動平均処理によって輝度の平均値を導出することでノイズや特異点を除去して各特定領域を代表する輝度を導出した後、各特定領域間の輝度差を導出する。この輝度差としては、例えば、複数の特定領域における最大値と最小値との差を用いる。そして、霜雪付着検出部１３２は、導出した輝度差と予め記憶されている設定値とを比較し、輝度差が設定値より小さいときには、フロントガラスに霜や雪が付着していると判定する。なお、霜や雪の付着を検出する方法は、これに限らず、例えば特開２０１４−９６７１２号公報に記載されている方法を用いてもよい。

冷却制御部１３４は、冷却回路１１０における冷却水の循環経路を５つのモードとして管理している。冷却制御部１３４は、信号取得部１３０により取得された信号、および、霜雪付着検出部１３２により判定された判定結果に基づいて、５つのモードのいずれかに設定し、設定したモードに応じて電子制御バルブ１１２を制御することにより、冷却回路１１０における冷却水の循環経路を切り替える。

図２および図３は、冷却回路１１０を管理するモードを説明する図である。なお、図２および図３中、冷却水が流通する回路を実線の矢印で示し、冷却水が流通しない回路を破線の矢印で示す。冷却制御部１３４は、デフロスタースイッチ１２２からデフロスター要求信号が送信されておらず、暖房スイッチ１２４から暖房要求信号が送信されておらず、かつ、温度信号に示される温度が予め設定された第１閾値（例えば、１００℃）未満の場合には、図２（ａ）に示す早期暖機モードに設定する。早期暖機モードでは、冷却制御部１３４は、補機回路１１０ｂを開状態とし、ヒータ回路１１０ｃを閉状態とし、ラジエータ回路１１０ｄを閉状態とするように電子制御バルブ１１２を制御する。これにより、冷却回路１１０では、主機回路１１０ａおよび補機回路１１０ｂのみに冷却水が流通されることになり、主機１００および補機１０２を早期に暖機することが可能となる。

また、冷却制御部１３４は、デフロスタースイッチ１２２からデフロスター要求信号が送信されておらず、暖房スイッチ１２４から暖房要求信号が送信されておらず、かつ、温度信号に示される温度が予め設定された第１閾値以上の場合には、図２（ｂ）に示す第１温度制御モードに設定する。第１温度制御モードでは、冷却制御部１３４は、補機回路１１０ｂを開状態とし、ヒータ回路１１０ｃを閉状態とし、温度信号に示される温度に基づいてラジエータ回路１１０ｄへの流通水量を調整するように電子制御バルブ１１２を制御する。これにより、冷却回路１１０では、主機回路１１０ａ、補機回路１１０ｂおよびラジエータ回路１１０ｄに冷却水が流通されることになり、ラジエータ１０６により冷却水を冷却することが可能となる。

また、冷却制御部１３４は、暖房スイッチ１２４から暖房要求信号が送信されており、かつ、温度信号に示される温度が予め設定された第１閾値未満の場合には、図３（ａ）に示す暖房モードに設定する。暖房モードでは、冷却制御部１３４は、補機回路１１０ｂを開状態とし、ヒータ回路１１０ｃを開状態とし、ラジエータ回路１１０ｄを閉状態とするように電子制御バルブ１１２を制御する。また、冷却制御部１３４は、暖房装置１１６を作動させる。これにより、冷却回路１１０では、主機回路１１０ａ、補機回路１１０ｂおよびヒータ回路１１０ｃに冷却水が流通されることになり、車両の室内を暖気することが可能となる。

また、冷却制御部１３４は、暖房スイッチ１２４から暖房要求信号が送信されており、かつ、温度信号に示される温度が予め設定された第１閾値以上の場合には、図３（ｂ）に示す第２温度制御モードに設定する。第２温度制御モードでは、冷却制御部１３４は、補機回路１１０ｂを開状態とし、ヒータ回路１１０ｃを開状態とし、温度信号に示される温度に基づいてラジエータ回路１１０ｄへの流通水量を調整するように電子制御バルブ１１２を制御する。また、冷却制御部１３４は、暖房装置１１６を作動させる。これにより、冷却回路１１０では、主機回路１１０ａ、補機回路１１０ｂ、ヒータ回路１１０ｃおよびラジエータ回路１１０ｄに冷却水が流通されることになり、ラジエータ１０６により冷却水を冷却するとともに、車両の室内を暖気することが可能となる。

また、暖房モードまたは第２温度制御モードに設定されている場合に、信号取得部１３０によりデフロスター要求信号が取得されると、冷却制御部１３４は、デフロスター１１４を作動させ、フロントガラスを暖めることにより、フロントガラスに付着した霜や雪を除去する。

また、早期暖機モードまたは第１温度制御モードに設定されている場合に、信号取得部１３０によりデフロスター要求信号が取得されると、冷却制御部１３４は、温度信号に示される温度に基づいて、暖房モードまたは第２温度制御モードに設定するとともに、デフロスター１１４を作動させる。

ただし、以下で説明するデフロスター条件が成立した場合には、冷却制御部１３４は、デフロスターモードに設定する。デフロスター条件としては、信号取得部１３０によりデフロスター要求信号が取得されたこと、霜雪付着検出部１３２によりフロントガラスに霜や雪の付着が検出されたこと、温度信号に示される温度が第２閾値（例えば、１０℃）以下であること、および、車速信号が示す車速が０であることが設定されている。このデフロスター条件は、車両が停車しており、フロントガラスに霜や雪が付着しており、冷却水の温度が一定の温度以下であること、つまり、外気温が低く、主機１００が駆動することなく長時間に亘って車両が停車していた後に、主機１００が始動された場合を想定している。このような場合には、フロントガラスに付着した霜や雪を除去しないと、車両が発進することができない状況であると推測される。

そこで、冷却制御部１３４は、デフロスター条件が成立すると、デフロスターモードに設定し、図３（ｃ）に示すように、補機回路１１０ｂを閉状態とし、ヒータ回路１１０ｃを開状態とし、ラジエータ回路１１０ｄを閉状態とするように電子制御バルブ１１２を制御する。また、冷却制御部１３４は、デフロスター１１４を作動させる。これにより、冷却回路１１０では、主機回路１１０ａおよびヒータ回路１１０ｃにのみ冷却水が流通されることになる。

図４は、暖房モードおよびデフロスターモードにおける冷却水の温度変化を示す図である。ここで、図３（ａ）に示す暖房モードと、図３（ｃ）に示すデフロスターモードとを比較すると、暖房モードでは補機回路１１０ｂに冷却水が流通されるのに対し、デフロスターモードでは補機回路１１０ｂに冷却水が流通されない。

したがって、デフロスターモードでは、補機１０２を暖めることがない分だけ、図４に示すように、暖房モードと比較して、冷却水の温度を早期に暖めることができる。これにより、デフロスターモードでは、ヒータ１０４により暖められる空気の温度も早期に高くなるため、暖房モードと比較して、フロントガラスに付着した霜や雪を早期に除去することができる。

ここで、デフロスター条件として車速信号が示す車速が０であることが設定されている理由としては、車両が走行中には補機１０２に冷却水を流通させることで車両の走行性を向上させることができるためである。したがって、デフロスター要求があり、冷却水の温度が一定の温度以下であり、かつ、フロントガラスに霜や雪が付着されたことが検出されている場合であっても、車両が走行している場合には暖房モード（または、早期暖機モード）に切り替えることにより、走行性を確保することができる。

続いて、上述した冷却制御処理の流れについて、フローチャートを用いて詳述する。なお、この冷却制御処理は所定間隔毎に行われる。

図５は、冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、冷却制御処理が実行されると、冷却制御部１３４は、デフロスタースイッチ１２２からデフロスター要求信号が送信されているかを判定する（Ｓ３００）。

そして、デフロスター要求信号が送信されている場合には（Ｓ３００におけるＹＥＳ）、霜雪付着検出部１３２は、フロントガラスに霜や雪の付着が検出されているかを判定する（Ｓ３０２）。

そして、霜雪付着検出部１３２によりフロントガラスに霜や雪の付着が検出されている場合には（Ｓ３０２におけるＹＥＳ）、冷却制御部１３４は、温度センサ１１８により送信される温度信号に示される冷却水の温度が第２閾値以下であるかを判定する（Ｓ３０４）。

そして、冷却水の温度が第２閾値以下である場合には（Ｓ３０４におけるＹＥＳ）、冷却制御部１３４は、車速センサ１２６により送信される車速信号に示される車速が０であるかを判定する（Ｓ３０６）。

そして、車速が０である場合（Ｓ３０６におけるＹＥＳ）、つまり、Ｓ３００〜Ｓ３０６においてデフロスター条件が成立している場合、冷却制御部１３４は、デフロスターモードに設定し（Ｓ３０８）、当該冷却制御処理を終了する。

一方、デフロスター要求信号が送信されていない場合（Ｓ３００におけるＮＯ）、霜雪付着検出部１３２によりフロントガラスに霜や雪の付着が検出されていない場合（Ｓ３０２におけるＮＯ）、冷却水の温度が第２閾値以下でない場合（Ｓ３０４におけるＮＯ）、および車速が０でない場合（Ｓ３０６におけるＮＯ）、つまり、Ｓ３００〜Ｓ３０６においてデフロスター条件が成立していない場合、冷却制御部１３４は、ステップＳ３１０に処理を移す。

冷却制御部１３４は、暖房スイッチ１２４から暖房要求信号が送信されているかを判定する（Ｓ３１０）。そして、暖房要求信号が送信されている場合には（Ｓ３１０におけるＹＥＳ）、冷却制御部１３４は、温度センサ１１８により送信される温度信号に示される冷却水の温度が第１閾値未満であるかを判定する（Ｓ３１２）。その結果、冷却水の温度が第１閾値未満である場合には（Ｓ３１２におけるＹＥＳ）、冷却制御部１３４は、暖房モードに設定し（Ｓ３１４）、冷却水の温度が第１閾値未満でない場合には（Ｓ３１２におけるＮＯ）、冷却制御部１３４は、第２温度制御モードに設定し（Ｓ３１６）、当該冷却制御処理を終了する。

また、暖房要求信号が送信されていない場合には（Ｓ３１０におけるＮＯ）、冷却制御部１３４は、温度センサ１１８により送信される温度信号に示される冷却水の温度が第１閾値未満であるかを判定する（Ｓ３１８）。その結果、冷却水の温度が第１閾値未満である場合には（Ｓ３１８におけるＹＥＳ）、冷却制御部１３４は、早期暖機モードに設定し（Ｓ３２０）、冷却水の温度が第１閾値未満でない場合には（Ｓ３１８におけるＮＯ）、冷却制御部１３４は、第１温度制御モードに設定し（Ｓ３２２）、当該冷却制御処理を終了する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態では、デフロスター条件として、デフロスター要求があること、霜雪付着検出部１３２によりフロントガラスに霜や雪の付着が検出されたこと、冷却水の温度が第２閾値以下であること、および、車速が０であることが設定されているようにした。しかしながら、これに限らず、デフロスター条件として、デフロスター要求があること、冷却水の温度が第２閾値以下であること、および、車速が０であることが設定されていてもよい。

また、上述した実施形態では、主機回路１１０ａに温度センサ１１８を設けるようにしたが、これに限らず、冷却回路１１０上のいずれかの位置で冷却水の温度を計測可能であれば、どこに設けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、冷却回路１１０上に設けられた電子制御バルブ１１２によって冷却水の循環経路を切り替えるようにしたが、これに限らず、補機回路１１０ｂ、ヒータ回路１１０ｃおよびラジエータ回路１１０ｄの１または複数に冷却水を流通させることが切り替え可能であれば、他の機器を用いてもよい。

また、上述した実施形態では、５つのモードにより冷却水の循環経路を管理するようにしたが、これに限らず、少なくともデフロスターモードおよび暖房モードが設けられていればよい。

本発明は、主機で暖められた冷却水の熱を利用してデフロスターによりガラスを暖める車両の車両制御装置に利用できる。

１車両制御装置
１００主機
１０２補機
１０４ヒータ
１０６ラジエータ
１１０冷却回路
１１４デフロスター
１１６暖房装置
１１８温度センサ
１２０制御装置
１２６車速センサ
１３２霜雪付着検出部
１３４冷却制御部

Claims

主機に冷却水を流通させるとともに、補機、ヒータおよびラジエータの１または複数に該冷却水を流通させることが切り替え可能な、該冷却水が循環される冷却回路と、
前記冷却回路を流通する前記冷却水の温度を計測する温度センサと、
前記ヒータの熱により、車両のガラスを暖めるデフロスターと、
前記車両の車速を検出する車速センサと、
前記冷却回路における前記冷却水の循環経路を制御する冷却制御部と
を備え、
前記冷却制御部は、
前記デフロスターを作動させる要求があり、前記車速センサにより検出された車速が０であり、かつ、前記温度センサにより計測された温度が所定の閾値以下であるデフロスター条件が成立した場合に、前記冷却回路において前記主機および前記ヒータのみに前記冷却水を流通させることを特徴とする車両制御装置。
前記ヒータの熱により、前記車両の車内を暖める暖房装置をさらに備え、
前記冷却制御部は、
前記デフロスター条件が成立しておらず、前記暖房装置を作動させる要求があった場合、前記冷却回路において前記主機、前記ヒータおよび前記補機に前記冷却水を流通させることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記ガラスに霜または雪が付着したかを検出する付着検出部をさらに備え、
前記デフロスター条件には、前記付着検出部により前記ガラスに霜または雪が付着したことが検出されたことが含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。