JP2808177B2

JP2808177B2 - 自動車用空調装置の制御装置

Info

Publication number: JP2808177B2
Application number: JP23612990A
Authority: JP
Inventors: 護政氏
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1990-09-06
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JPH04118314A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、車室内の温調状態が目標とする温調状態
に至らない場合にその補償制御を行なう自動車用空調装
置の制御装置に関する。

（従来の技術）従来の自動車用空調装置として、例えば特公昭62−30
931号公報に示されるように、車室内外の温度に基づい
て車室内温度を目標とする温度にするための必要吹出温
度を求め、この必要吹出温度に基づいて送風能力を演算
して送風機を駆動させると共に、必要吹出温度とエバポ
レータやヒータコアの所定の熱交換能力とからエアミッ
クスドアの位置を決定してその位置へエアミックスドア
を駆動させるようにしたものは公知である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述の技術によれば、エバポレータや
ヒータコアの熱交換能力が一定であるとしてエアミック
スドアの位置が設定され、実際の吹出温度が目標吹出温
度に一致するという前提のもとに送風能力が一義的に決
定されるようになっていたので、エバポレータの冷却源
となる冷媒ガスが冷房サイクル内から漏洩して少なくな
ったり、寒さのためにヒータコアの熱源であるエンジン
冷却水が十分に温まらなくなってエバポレータやヒータ
コアの熱交換能力に変化を生じた場合には、実際に吹出
される空気温度と目標とする吹出温度とが同一になら
ず、車室内を精度よく温調制御できない欠点があった。
また、上記欠点は、エアミックスドアの故障やエアミッ
クスドアを駆動させる制御系の故障時においても同様に
生じる。

そこで、この発明においては、空調装置の熱交換能力
の変動やエアミックスドアの故障があっても、車室へ供
給する目標とする熱量の過不足分を補正して精度のよい
温調制御を行なうことができる自動車用空調装置の制御
装置を提供することを課題としている。

（課題を解決するための手段）しかして、この発明の要旨とするところは、第１図に
示すように、送風能力を可変させる送風機７、この送風
機７により吸引された空気を冷却するエバポレータ８、
前記空気を加熱するヒータコア９、このヒータコア９を
通過する空気とこれをバイパスする空気との割合を可変
させるエアミックスドア16を備えた自動車用空調装置に
あって、少なくとも車室内温度と設定温度とを含む熱負
荷条件に基づいて車室を目標とする温度にするための必
要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段101と、前
記エバポレータ８やヒータコア９の熱交換能力を検出す
る熱交換能力検出手段102と、前記エアミックスドア16
の実際の開度を検出する実開度検出手段103と、前記熱
交換能力検出手段102と前記実開度検出手段103との検出
値に基づいて実際に車室に吹出される空気の温度を推定
する推定吹出温度を演算する推定吹出温度演算手段104
と、前記必要吹出温度に応じて前記エアミックスドア16
の目標開度を演算するエアミックスドア開度演算手段10
5と、前記エアミックスドア開度演算手段105の演算結果
に基づいて前記エアミックスドア16を駆動制御するエア
ミックスドア駆動手段106と、前記必要吹出温度に基づ
いて基準風量を演算する基準風量演算手段107と、前記
必要吹出温度と前記推定吹出温度との差に応じて前記基
準風量を修正する修正風量を演算する修正風量演算手段
108と、この修正風量演算手段108では演算された修正風
量で前記基準風量を修正して車室へ供給する目標風量を
演算する目標風量演算手段109と、この目標風量演算手
段109の演算結果に基づいて前記送風機７を駆動制御す
る送風機駆動手段110とを具備することにある。

（作用）したがって、エバポレータやヒータコアの熱交換能力
とエアミックスドアの実開度とから推定吹出温度演算手
段で実際に車室に吹出される空気温度が推定され、必要
吹出温度に対応する基準風量演算手段で算出された基準
風量を推定吹出温度と必要吹出温度とのずれに基づいて
修正風量演算手段で算出された修正風量をもって補正
し、これにより車室へ供給される目標風量が演算される
ので、熱交換能力の変動やエアミックスドアの不適当な
位置にかかわらず送風量の増減補正をもって必要とする
熱量を車室へ供給することができ、そのため、上記課題
を達成することができるものである。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面により説明する。

第２図において、自動車用空調装置は、空調ダクト１
の最上流側に内外気切換装置２が設けられ、この内外気
切換装置２は、内気入口３と外気入口４とが分かれた部
分にインテークドア５が配置され、このインテークドア
５をアクチュエータ６により操作することで空調ダクト
１内に導入する空気を内気と外気とに選択できるように
なっている。

送風機７は、空調ダクト１内に空気を吸い込んで下流
側に送風するもので、この送風機７の後方にはエバポレ
ータ８とヒータコア９とが設けられている。

エバポレータ８は、コンプレッサ10、コンデンサ11、
リキッドタンク12及びエクスパンションバルブ13と共に
配管結合されて冷房サイクルを構成しており、前記コン
プレッサ10は、自動車のエンジン14に電磁クラッチ15を
介して連結され、この電磁クラッチ15を断続することで
オンオフ制御される。また、ヒータコア９は、エンジン
14の冷却水が循環して空気を加熱するようになってい
る。

ヒータコア９の前方には、エアミックスドア16が設け
られており、このエアミックスドア16の開度をアクチュ
エータ17で調節することにより、ヒータコア９を通過す
る空気と、ヒータコア９をバイパスする空気との量が変
えられ、その結果、吹出空気の温度が制御されるように
なっている。

そして、前記空調ダクト１の下流側は、デフロスト吹
出口18、ベント吹出口19及びヒート吹出口20に分かれて
車室21に開口し、その分かれた部分にモードドア22a,22
bが設けられ、このモードドア22a,22bをアクチュエータ
23で操作することにより所望の吹出モードが得られるよ
うになっている。

25は、車室内の空気の温度T_INC検出する車室内温度セ
ンサ、26は日射量Q_Sを検出する日射センサ、27は外気温
T_Aを検出する外気温センサ、28はエアミックスドアの開
度X_Qを検出する開度検出器、29はエンジンの冷却水の温
度T_Wを検出する水温センサ、30はエバポレータ８または
その後方に取りつけられ、エバポレータ８の温度または
エバポレータを通過した空気の温度T_E（以下、エバポレ
ータ温度という）を検出するモードセンサであり、これ
らの信号は信号選択を行なうマルチプレクサ31を介して
A/D変換器32へ入力され、ここでデジタル信号に変換さ
れてマイクロコンピュータ33へ入力される。また、マイ
クロコンピュータ33には、操作パネル34からの出力信号
が入力される。操作パネル34は、コンプレッサ10を作動
させるA/Cスイッチ35と経済的なコンプレッサ制御を行
なうECONスイッチ36とを有し、各空調機器は、これらい
ずれかのスイッチが押されるとオート制御モードに入
る。また、操作パネル34は、空調機器の作動を停止させ
るOFFスイッチ37、吐出モードをデフロストモードに設
定するDEFスイッチ38、車室内の設定温度T_Dを設定する
温度設定器39、送風能力を設定する送風能力設定器40、
デフロストモード以外の吹出モードを設定する吹出モー
ド設定器41、吸入モードを設定する吸入モード設定器42
を備え、設定された温度、送風能力、吹出モード、吸入
モードが、表示回路43を介してマイクロコンピュータ33
により制御される表示部44に表示される。

マイクロコンピュータ33は、図示しない中央処理装置
（CPU）、読出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセス
メモリ（RAM）、入出力ポート（I/O）等を持つそれ自体
周知のもので、前述した各種入力信号に基づいて、前記
アクチュエータ6,17,23、送風機７のモータ及び電磁ク
ラッチ15にそれぞれ駆動回路45a〜45eを介して制御信号
を出力し、各ドア5,16,22a,22bの駆動制御、送風機７の
回転制御及び電磁クラッチ15のON/OFF制御を行なう。

第３図において、上述したマイクロコンピュータ33に
よるエアミックスドア16と送風機７の制御ルーチン例が
フローチャートとして示され、以下このフローチャート
に基づいて説明する。

マイクロコンピュータ33は、電源が投入されることに
より、ステップ50において車室内温度T_INC、外気温T_A、
日射量Q_S、設定温度T_D、エアミックスドアの開度X_Q、水
温T_W、エバポレータ温度T_E等の熱負荷条件に関連する信
号を順次マルチプレクサ31及びA/D変換器32を介して、
または直接に入力し、RAMの所定領域に格納する。

そして、次のステップ52において、前記ステップ50で
入力された各信号に基づいて、例えば（１）式により車
室内温度を目標の温度にするための目標吹出温度X_Mを求
める。

X_M＝Ａ・T_D＋Ｂ・T_A＋Ｃ・Q_S＋Ｄ・T_INC＋Ｅ・・・（１）式ここで、Ａ〜Ｅは実験により予め設定された演算定数
であり、X_Mの値が高い場合には暖房要請が強いことを、
また低い場合には冷房要請が強いことをそれぞれ表わ
す。

目標吹出温度X_Mが演算された後はステップ54へ進み、
第４図に示すようなエアミックスドア16の制御を行な
う。

第４図において、ステップ80では、先ず推定吹出温度
X_Rを演算する。前記エアミックスドア16の開度X_Qと、空
調装置の熱交換能力を表わす水温T_W及びエバポレータ温
度T_Eとがわかれば、吹出空気の温度を推定することがで
きることから、このX_Rを例えば（２）式に基づいて算出
する。

X_R＝（Ｆ・X_Q＋Ｇ）（T_W−T_E）＋T_E ・・・（２）式ここで、F,Gは実験により予め設定された演算定数で
あり、X_Rは温調が安定しているときの空調機器の理想的
な制御状態において目標吹出温度X_Mに一致するかほぼ等
しくなる。

そして、ステップ82において、目標吹出温度X_Mと推定
吹出温度X_Rとの差Ｓを演算し、ステップ84において、こ
の差Ｓが所定の許容範囲内（|S|≦S₀）にあるか否かを
判定する。S₀は例えば２℃であり、Ｓがこの許容範囲内
にあれば、X_RがX_Mにほぼ等しく、エアミックスドア16の
位置が適切な位置にあると判断して、この場合には、ス
テップ86へ進み、エアミックスドア16を駆動さぜずに停
止させておく。

これに対して、Ｓが許容範囲外（|S|＞S₀）であれ
ば、ステップ88へ進み、Ｓが零より大きいか否か、即ち
目標吹出温度X_Mが推定吹出温度X_Rより大きいか否かを判
定する。Ｓ＞０であれば、推定吹出温度X_Rの目標吹出温
度X_Mより小さく、エアミックスドア16が目標吹出温度X_M
を得る位置よりもフルクール側の位置（第２図のＩで示
す位置）にずれているので、この場合にはステップ90へ
進み、エアミックスドア16をフルホット側の位置（第２
図のIIで示す位置）へ所定量駆動させる。また、Ｓ≦０
であれば、推定吹出温度X_Rが目標吹出温度X_Mより大き
く、エアミックスドア16が目標吹出温度X_Mを得る位置よ
りもフルホット側の位置にずれているので、この場合に
はステップ92へ進み、エアミックスドア16をフルクール
側の位置へ所定量駆動させる。

以上のようなエアミックスドア16の制御の後は、ステ
ップ56へ進み、ここで、目標吹出温度X_Mに基づき、同ス
テップ56に示されている予め実験で設定された所定のパ
ルスが得られるよう基準風量V_aを送風機７のモータに印
加する電圧値として求める。この所定のパターンは、従
来より公知の特性を有し、X_Mの所定の中間域で送風機７
の回転速度がLOWになり、この中間域からはずれるに従
って徐々に速くなり、中間域から大きくずれた場合にHI
になるよう設定されている。

次のステップ58においては、前記ステップ82で算出さ
れた目標吹出温度X_Mと推定吹出温度X_Rとの差Ｓに基づ
き、同ステッップ58に示される予め実験で設定された所
定の特性パターンが得られるよう前記基準風量V_aを修正
する修正風量V_bを演算する。このV_bも送風機７のモータ
に印加する電圧値として求められ、この実施例において
V_bはＳとほぼ比例関係にあり、Ｓの±20℃の変動巾に対
してV_bはほぼ±１〔Ｖ〕の変動巾を有する。

ステップ60においては、目標吹出温度X_Mがステップ56
のLOW領域を境にしてHOT側（X_Mが大きくなる側）にある
かCOOL側（X_Mが小さくなる側）にあるかを判定する。

このステップ60においてX_MがHOT側にあると判定され
た場合には例えばステップ56で示すＡ点に着目すると、
X_M−X_R＞０であれば、実際に車室に供給される空気の温
度がX_Mより低いと推定されるので、X_Mに必要な温風量を
確保するために送風量を増加する必要があり、またX_M−
X_R＜０であれば、実際に車室に供給される空気の温度が
X_Mより高いと推定されるので、送風量を減少する必要が
あり、このため、基準風量V_aに修正風量V_bを加えて目標
風量を形成する。特に、この実施例においては、目標風
量がステップ56のLOWレベル以下にならないようにする
ため、ステップ62において、V_a＋V_bがLOWレベルに相当
する電圧値より小さいか否かを判定し、小さければステ
ップ64に進んで目標風量をLOWレベルに固定し、大きけ
ればステップ66に進んで、（３）式に基づいて目標風量
を決定する。

V_a＋V_b（１−ｅ^T/τ）・・・（３）式（３）式から明らかなように、目標風量は特定数τを
もって修正風量V_bを遅延処理し、V_aからV_a＋V_bに急激に
変化するのを防いでいる。この時定数τはエアミックス
ドア16のフルストローク時間（第２図Ｉ、IIの一方から
他方へ移動する時間）が３〜４秒であることからこれよ
りも大きな値にしてあり、エアミックスドアがステップ
90,92によって所定開度に移行する間は送風能力に大き
な変動がないようにしている。

これに対して、ステップ60においてX_MがCOOL側にある
と判定された場合には、例えばステップ56で示すＢ点に
着目すると、X_M−X_R＞０であれば、実際に車室に供給さ
れる空気の温度がX_Mより低いと推定されるので、この場
合には過剰な冷房が行われているので、X_Mを得るために
は送風量を減少する必要があり、また、X_M−X_R＜０であ
れば、実際に車室に供給される空気の温度がX_Mより高い
と推定されるので、冷房能力を高めるために送風量を増
加する必要があり、このため、基準風量V_aから修正風量
V_bを減じて目標風量を形成する。また、この実施例にお
いては、前記ステップ62と同様、目標風量がLOWレベル
以下にならないようにするため、ステップ68において、
V_a−V_bがLOWレベルに相当する電圧値より小さいか否か
を判定し、小さければ、ステップ72に進んで、目標風量
をLOWレベルに固定し、大きければ、ステップ70に進ん
で、（４）式に基づいて目標風量を決定する。

V_a−V_b（１−ｅ^T/τ）・・・（４）式この（４）式においても、前記（３）式の場合と同
様、目標風量の修正風量V_bを時定数τをもって遅延し、
V_aからV_a−V_bに急激に変化するのを防いでいる。

このため、車室内を暖房する寒期において、寒さのた
めにエンジン14の冷却水が十分に温まらず、ヒータコア
９の加熱能力が十分に高まらない場合には、ステップ56
で目標吹出温度X_Mのみに基づいて基準風量が決められて
も、車室内を目標吹出温度にすることができなくなる
が、このような場合には、ステップ80で算出される推定
吹出温度X_Rが目標吹出温度X_Mより低くなるため、ステッ
プ58において算出される修正風量V_bがV_aに加えられて目
標風量がV_aよりも大きくなり、加熱能力の不足を送風量
の増大をもって補うことができる。

また、車室内を冷房する暖期において、冷房サイクル
のガス抜けのためにエバポレータ８の冷却能力が十分に
高まらない場合には、ステップ56においてX_Mをもって基
準風量が決められても、車室内を目標吹出温度X_Mにする
ことができなくなるが、この場合には、ステップ80で算
出される推定吹出温度X_Rが目標吹出温度X_Mより大きくな
るので、ステップ58において算出される修正風量V_bをV_a
に加味し、目標風量がV_aよりも大きくなり、冷却能力の
不足を送風量の増大を持って補うことができる。

更に、エアミックスドア16がアクチュエータ17や駆動
回路45bの故障により駆動不能になった場合において
も、ステップ80において算出される推定吹出温度X_Rが目
標吹出温度X_Mからずれるので、その差Ｓに応じて送風能
力の修正量がステップ58において算出され、エアミック
スドア16の駆動不能によって車室内が目標吹出温度に至
らない分を、送風能力の増減をもって補うことができる
ものである。

（発明の効果）以上述べたように、この発明によれば、空調装置の熱
交換能力の変動やエアミックスドアの駆動部の故障等で
実際の吹出温度が必要とする吹出温度にならない場合に
は、送風能力を増減させて車室へ供給する熱量を必要十
分な熱量になるように補正できるので、冷媒ガスの漏洩
や温熱源の温度上昇不足、あるいはエアミックスドアの
故障やその駆動系の故障があっても精度のよい温調制御
が行なえるものである。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明を示す機能ブロック図、第２図はこの
発明における自動車用空調装置の実施例を示す概略構成
図、第３図は同上において用いられるマイクロコンピュ
ータによるエアミックスドアと送風機の制御作動例を示
すフローチャート、第４図は同上におけるエアミックス
ドア制御の具体例を示すフローチャートである。７……送風機、８……エバポレータ、９……ヒータコ
ア、16……エアミックスドア、101……必要吹出温度演
算手段、102……熱交換能力検出手段、103……実開度検
出手段、104……推定吹出温度演算手段、105……エアミ
ックスドア開度演算手段、106……エアミックスドア駆
動手段、107……基準風量演算手段、108……修正風量演
算手段、109……目標風量演算手段、110……送風機駆動
手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送風能力を可変させる送風機、この送風機
により吸引された空気を冷却するエバポレータ、前記空
気を加熱するヒータコア、このヒータコアを通過する空
気とこれをバイパスする空気との割合を可変させるエア
ミックスドアを備えた自動車用空調装置にあって、少なくとも車室内温度と設定温度とを含む熱負荷条件に
基づいて車室を目標とする温度にするための必要吹出温
度を演算する必要吹出温度演算手段と、前記エバポレータやヒータコアの熱交換能力を検出する
熱交換能力検出手段と、前記エアミックスドアの実際の開度を検出する実開度検
出手段と、前記熱交換能力検出手段と前記実開度検出手段との検出
値に基づいて実際に車室に吹出される空気の温度を推定
する推定吹出温度を演算する推定吹出温度演算手段と、前記必要吹出温度に応じて前記エアミックスドアの目標
開度を演算するエアミックスドア開度演算手段と、前記エアミックスドア開度演算手段の演算結果に基づい
て前記エアミックスドアを駆動制御するエアミックスド
ア駆動手段と、前記必要吹出温度に基づいて基準風量を演算する基準風
量演算手段と、前記必要吹出温度と前記推定吹出温度との差に応じて前
記基準風量を修正する修正風量を演算する修正風量演算
手段と、この修正風量演算手段で演算された修正風量で前記基準
風量を修正して車室へ供給する目標風量を演算する目標
風量演算手段と、この目標風量演算手段の演算結果に基づいて前記送風機
を駆動制御する送風機駆動手段と、を具備することを特徴とする自動車用空調装置の制御装
置。