JP3173019B2

JP3173019B2 - 車両用空気調和装置

Info

Publication number: JP3173019B2
Application number: JP01995691A
Authority: JP
Inventors: 祐次本田; 克彦寒川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-02-13
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 2001-06-04
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH04257718A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置に
おいて、起動時に温風が必要でかつ熱源が十分に加熱さ
れていない時に、吹出温度信号にて吹出風量を制御する
ところの、いわゆるウォームアップ機能を有する車両用
空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調装置において、ヒータ
モード時に、吹出温度が設定以下の時の制御としては特
開昭６０−３３１２１がある。これは、エンジン水温に
応じてブロア風量を決定するもので、ウォームアップ時
に水温が低い時、風量を弱またはＯＦＦとし、水温上昇
に応じて風量をアップさせる方法である。これを吹出口
温度センサを用いたシステムで行った場合、風量ＯＦＦ
のままでは、水温が上昇しても吹出口温度センサは水温
上昇の事実を検出できない。そこで吹出口温度センサが
水温上昇を検知できるように水温が低い時、ある程度の
風量（弱）とすると、ヒータ吹出口より冷風が出てしま
い、この結果フィーリング上問題となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】吹出口温度センサを用
いた車両用空調装置において、起動時、温風が必要でか
つ熱源が十分に加熱されていない時に、吹出温度センサ
により吹出風量を制御するようにする。そして、この際
に水温センサを用いずに行うようにする。そして、この
ようにしても冷風が出ることがなくフィーリング上、満
足できる車両用空調装置にすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は図１に示すよう
に、ブロアモータ（１１）から吹出された風を少なくと
も蒸発器（１２）と加熱器（１３）とを経由して所定吹
出口より吹出すエアコンユニットと、各種センサからの
信号に応じて前記ブロワモータ（１１）の回転状態を制
御するコントロールユニット（７）とを備え、該コント
ロールユニット（７）内には、前記各種センサからの信
号に応じて目標吹出空気温度（ＴＡＯ）を演算する手
段、前記所定吹出口に設けられた吹出温度センサからの
信号から吹出空気温度を算出する手段、前記目標吹出空
気温度（ＴＡＯ）によりウォームアップ制御を行うかど
うかを決定する手段、前記ウォームアップ制御を行う時
において、少なくとも前記吹出温度センサで検出した吹
出温度に応じて吹出すべきブロワ風量を求め、かつ、こ
の場合に、前記吹出温度が所定吹出温度以下のときには
乗員に冷風感を与えないように前記ブロワモータ（１
１）に所定電圧を数秒単位で間欠的に印加するブロワモ
ータ制御手段を有するものである。

【０００５】

【作用】本発明は、ウォームアップ制御を行うときに、
単に従来のようにブロアモータに低電圧を連続的に印加
して弱風を吹出すのでなく、ブロアモータに所定電圧を
数秒単位で間欠的に印加することにし、好ましくは４秒
間の間に０．５秒だけ連続的に所定電圧を印加すること
を繰り返すから、乗員に冷風を与えてフィーリングを悪
くすることがなく、かつ吹出温度センサで加熱器（１
３）の加熱状態を実質的に把握することができる。よっ
て、吹出温度センサで加熱器（１３）の加熱状態が充分
になったことを検出して風量アップ状態に移行していく
通常のウォームアップ制御が、加熱器（１３）の加熱状
態を直接検出するセンサなしで構成できる。言い換え
れば、本発明は数秒単位での間欠吹出しを所定のデュー
ティ比（例えば０．５／４）とすることで、センサが充
分機能しながら風量は実質的に少なく冷風感を与えるこ
とがないという発見に基づいて発明されたものである。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、加熱器の加熱状態を直
接求めるセンサを設けなくても良く、吹出温度センサを
用いてウォームアップ制御ができるため、コストを安く
することができる。又、ブロアモータを数秒間単位での
間欠駆動としているため、間欠印加電圧は、実質的風量
の割には比較的大きい電圧とすることができ、ブロアモ
ータの始動が容易となる。

【０００７】

【実施例】まず、この一実施例の概要について述べる。
ブロアモータ（１１）から吹出された風を少なくとも蒸
発器（１２）とエアミックスダンパ（２０）と加熱器
（１３）とを経由して所定吹出口より吹出するエアコン
ユニットと、前記エアミックスダンパを駆動するサーボ
モータ（１４）と、各種センサからの信号に応じて前記
ブロアモータの回転と前記サーボモータの駆動開度とを
制御するコントロールユニット（７）とを備え、該コン
トロールユニットには次の各手段を有する。

【０００８】内気温センサ信号（ＴＲ）、外気温センサ
信号（ＴＡＭ）、日射センサ信号（ＴＳ）および温度設
定器（１０）からの設定温度信号（ＴＳＥＴ）を用いて
目標吹出空気温度（ＴＡＯ）を演算する手段、所定吹出
モードの時、このモードに対応する吹出口に設けられた
所定吹出温度センサからの信号を吹出空気温度（ＴＡ
Ｏ′）として吹出空気温度を算定する手段、前記目標吹
出空気温度（ＴＡＯ）と算定された前記吹出空気温度と
の偏差（Ｅｎ）を周期的に求める手段、この偏差（Ｅ
ｎ）に応じてエアミックスダンパ（２０）の目標開度
（ＳＷｎ）を求めてサーボモータを駆動制御する手段、
前記目標吹出空気温度（ＴＡＯ）によりウォームアップ
制御を行うかどうかを決定する手段、前記ウォームアッ
プ制御を行うときにおいて、少なくとも前記所定吹出温
度センサ信号に応じて吹出すべきブロア風量を求める手
段、〔ここで、第１の所定吹出温度以下のときには前記
ブロア風量を所定のローレベル（Ｌｏ）とし、前記第１
の所定吹出温度より低い第２の所定吹出温度以下のとき
には、前記ブロアモータ（１１）に所定電圧を間欠的に
印加して実質的にブロア風量を前記ローレベル（Ｌｏ）
以下とする。〕前記ウォームアップ制御を行わないとき
において前記目標吹出空気温度（ＴＡＯ）によりブロア
風量を求める手段。

【０００９】なお、ウォームアップ制御を行うときにお
いて、一実施例では所定吹出温度センサ信号に応じて吹
出すべき第１ブロア風量（Ｖ₁）を求め、かつ前記目標
吹出空気温度（ＴＡＯ）から吹出すべき第２ブロア風量
（Ｖ₂）を求め、最終的なブロア風量を前記第１第２ブ
ロア風量のうちの少ない方としている。以下具体的に実
施例を説明する。

【００１０】図２に吹出温度センサを用いた自動車用空
調装置の概略構成図を示す。１は車室内温度を内気セン
サ、２は外気センサ、３は日射センサである。温度設定
器１０からの信号を取り込んだコントロールユニット７
は、吹出温度センサ８，９の信号が目標値ＴＡＯに一致
するように、エアーミックスダンパ（Ａ／Ｍ）のサーボ
モータ１４を駆動し、Ａ／Ｍダンパ２０を制御する。

【００１１】また、エアコンユニットは、ブロアモータ
１１、蒸発器１２、加熱器１３で構成されている。この
うちブロアモータ１１は、コントロールユニット７によ
り、ブロアコントローラ４を介して制御され、内外気切
換用サーボモータ５で選択された車室内又は車室外の空
気を送出する。６は内外気切換用ダンパでありサーボモ
ータ５を介して図１２に示すように後述する目標吹出し
空気温度ＴＡＯによって開度制御される。なお、以下に
述べるウォームアップ時には、実質的にダンパ６は外気
導入と考えてよい。

【００１２】エアコンユニットで温調、除湿された空気
は吹出モードサーボモータ１８により駆動される吹出モ
ード切換ダンパ１７により、上部吹出ダクト１５側、あ
るいは下部吹出ダクト１６側に切り換えられ車室内へ配
風される。なお、ＴＲは内気温、ＴＡＭは外気温、ＴＳ
は日射量、ＴＡＨは上部吹出しダクト１５側の吹出し温
度、ＴＡＶは下部吹出しダクト１６側の吹出し温度、Ｓ
ＷｎはＡ／Ｍダンパの開度指令信号を夫々示している。

【００１３】図２に示した自動車用空調装置のコントロ
ールユニット７内において、内気温センサ信号ＴＲ、外
気温センサ信号ＴＡＭ、日射センサ信号ＴＳおよび過度
設定器１０からの設定温度信号ＴＳＥＴを用いると共
に、予め初期設定された温度設定ゲインＫ_Set、内気温
度ゲインＫ_R、外気温度ゲインＫ_AM、日射量ゲイン
Ｋ_S、補正定数Ｃを用いることより、下記の（１）式に
従って目標吹出空気温度ＴＡＯを演算する。

【００１４】

【数１】ＴＡＯ＝Ｋ_Set・ＴＳＥＴ−Ｋ_R・ＴＲ−Ｋ_AM・ＴＡＭ−Ｋ_S・ＴＳ＋Ｃ ……（１）これに対して、例えば上部吹出モードの時、上部吹出温
度センサ８からの信号ＴＡＶを吹出空気温度ＴＡＯ′と
する。そして、これらの目標吹出空気温度ＴＡＯと吹出
空気温度ＴＡＯ′より偏差Ｅｎを求め、後述するＰＩＤ
制御式（２）より、Ａ／Ｍダンパ２０の開度ＳＷｎを求
め、Ａ／Ｍダンパ用のサーボモータ１４を駆動制御す
る。

【００１５】同様に下部吹出モードの時、下部吹出過度
センサ９からの信号ＴＡＨを吹出空気温度ＴＡＯ′と
し、同様にして偏差Ｅｎを求め、後述のＰＩＤ制御式
（２）より、Ａ／Ｍダンパ２０の開度ＳＷｎを求め、サ
ーボモータ１４を駆動制御する。又、上下両方から吹出
す上下吹出しモードにおいては吹出空気温度ＴＡＯ′を
（ＴＡＶ＋ＴＡＨ）÷２として把握する。

【００１６】以上の演算式を以下に示す。（ｉ）上部吹出モード：ＴＡＯ′＝ＴＡＶ（ｉｉ）下部吹出モード：ＴＡＯ′＝ＴＡＨ（ｉｉｉ）上下吹出モード：ＴＡＯ′＝（ＴＡＶ＋Ｔ
ＡＨ）÷２偏差Ｅ_n＝ＴＡＯ−ＴＡＯ′ ＳＷ_n-1；前回の制御値ＳＷ_n ；今回の制御値Ｋ_p；比例ゲイン，Ｔ_i；積分時間，θ；サンプリング
時間Ｔ₀；微分時間Ｅ_n-2；前前回の偏差，Ｅ_n-1；前回の偏差，Ｅ_n；今
回の偏差ＰＩＤ制御式次に、図３に示すように目標吹出空気温度ＴＡＯによ
り、ウォームアップ制御を行うかどうかの判断（０また
は１）をする。ウォームアップ制御を行う場合（１の
時）は、従来の水温センサ信号の代わりに、下部吹出温
度センサ９の信号ＴＡＨを用い、図４に従って吹出すべ
きブロア風量を求める。

【００１７】ここで図４中、０．５／４とは、図５に示
すように、制御周期４秒に対して０．５秒間だけブロア
コントローラ４へコントロールユニット７から信号を出
力し、ブロアモータ１１を風量ロー（Ｌ_o）相当で弱く
駆動することになる。従って、吹出風量としては、制御
周期４秒中、およそ０．５秒間だけ図４に示したＬ_O相
当の風が出ることになり、このことが間欠的に繰り返さ
れる。なお、０．５秒／４秒周期にした理由は後述す
る。

【００１８】つまり、ブロアモータには風量（Ｌ_o）相
当のある所定以上の電圧が印加されるが、風量はこの電
圧が連続印加された場合より低くなる。ウォームアップ
制御時の目標吹出温度ＴＡＯが高い状態は一般に冬期で
あり、車室内は冷えている状態にある。熱交換された空気温度
を検出するためにはブロアモータ１４を駆動し、所定以
上の風量で送風しなければならない。

【００１９】しかしながら、加熱器１３内に流れる温水
は、エンジン駆動後の初期では十分に暖まっていないた
め、下部吹出口１６より吹き出される風温は、暖まらず
に冷風のままで車室内へ送出されることになる。この冷
風が乗員に当たるとフィーリングを損ねることになる。
そこで吹き出す風量を出来る限り押さえる必要がある。

【００２０】そのフィーリングテスト結果の傾向を図６
に示す。この図６は、横軸に４秒周期内においてブロア
モータに電圧を印加するＯＮ時間を何秒とすべきかを示
す比率を取り、縦軸に冷風感フィーリングを取ってあ
る。一方、吹き出される風量を小さくして行くと、実際
の加熱器１３内に流れる温水温度ＴＷに対して、吹出温
度センサ１６が検出する温度が低い値となってしまう。
つまり、温水温度が上がっても風量が少ないとセンサで
検出できない。このようになると加熱器１３内の温水温
度が十分に上昇しているのにもかかわらず、温風が出な
い。つまり、適切なウォームアップ制御が困難となって
しまう。ここで、加熱器１３の温水温度ＴＷを一定とし
た時において、制御周期４秒中のブロアモータ１１駆動
（ＯＮ）時間に対する吹出温度センサ１６の検知温度の
変化図７に示す。この図７から判明するように風量アッ
プした方が吹出温度センサ１６で加熱器１３内の温水温
度ＴＷに近い値が検出できる。

【００２１】本実施例では、図６および図７より、乗員
への冷風の影響が小さくかつ、吹出温度センサ１６の温
水温度検知能力をある程度保つことができるところのブ
ロアモータ１１駆動（ＯＮ）時間を選定し、これを０．
５秒／４秒周期としたのである。図８に、ブロアモータ
１１の駆動回路図を示す。コントロールユニット７は、
決定されたブロア風量に制御するため、ブロアモータ１
１に印加されている電圧ＶＭを抵抗４０の一端から検出
し、ブロアコントローラ７からの制御出力電圧ＢＬＷを
制御する。そして、この電圧ＢＬＷは温度ヒューズ４１
を介してトランジスタ４２のベースに印加される。ま
た、コントローラ７における端子Ｎｏ．２は、ブロアモ
ータ１１をバッテリ電圧（＋Ｂ）で駆動させるためのＥ
_X−Ｈ_iリレー４３を駆動する端子であり、端子Ｎｏ．
１は、ブロアモータ１１に電源を供給するためのメイン
リレー４４を駆動する端子である。

【００２２】以下、上記一実施例による制御フローチャ
ートを図９に従って説明する。ステップ１００でスター
トし、ステップ１０１では、内気センサ１、外気センサ
２、日射センサ３、温度設定器からの信号および吹出温
度センサ８，９からの信号を取り込みステップ１０２で
目標吹出温度ＴＡＯを求める。ステップ１０３では、求
めたＴＡＯの値によりウォームアップ制御を行うかどう
かの判断を図３に従い行う。その値が１の時、つまり、
ウォームアップを行う場合は、ステップ１０４へ進み、
図４および図１０に従って、ブロア風量Ｖ₁，Ｖ₂を求
める。ここで、図１０は横軸に目標吹出空気温度ＴＡＯ
を取り縦軸にブロア風量Ｖ₂を取っている。ステップ１
０５では、ブロア風量Ｖを（３）式に従い、ブロア風量
Ｖ ₁，Ｖ₂の小さい方の値をとる。

【００２３】

【数２】Ｖ＝ｍｉｎ（Ｖ₁，Ｖ₂） ……（３）ステップ１０３で、判定値が０となった時、つまりウォ
ームアップ不要の時には、ステップ１１２へ進み、図１
０に従ってブロア風量Ｖ₂を求め、この値をＶ＝Ｖ₂と
する。

【００２４】ステップ１０６では、ステップ１０２で求
めた目標吹出温度ＴＡＯにより図１１に従い吹出モード
を決定する。なお、図１１は横軸にＴＡＯを縦軸に４つ
の吹出モードを取ったものである。ステップ１０７で
は、同様に目標となるＡ／Ｍダンパ開度ＳＷ_nを前述の
（２）式から求める。ステップ１０８では、求めたブロ
ア風量Ｖとなるように、ブロアコントローラ４へコント
ローラ７から信号を出力する。ステップ１０９，１１０
では、求めた目標Ａ／Ｍダンパ開度ＳＷ_n、吹出モード
となるようにＡ／Ｍサーボモータ１４、および吹出モー
ド用のサーボモータ１８をコントローラ７が駆動制御す
る。

【００２５】以上によりウォームアップ制御時、水温セ
ンサを必要とすることなく、吹出温度センサを用いるシ
ステムにおいて、乗員へのフィーリングを良好に保った
まま、従来の風量制御と同様の作動が可能となる。上記
一実施例では、ウォームアップ時に風量を間欠的に制御
するため、図８のブロアコントローラ４５内にパワート
ランジスタ４２を設けて構成したが、トランジスタ４２
を設けずに、図８に示したメインリレーを断続的ＯＮ−
ＯＦＦすることにより間欠風量を作り出しても同様の効
果を得ることができる。

【００２６】又、上記一実施例では、ウォームアップ制
御時において風量間欠作動させるときには、吹出モード
は下部吹出モードとし、下部吹出温度センサ９によって
風量制御を行ったが、デフロスタ吹出モード（図示せ
ず）とし、デフロスタ吹出通路内に吹出温度センサを設
け、同様の制御を行うことも可能である。この場合にお
いて図４におけるＴＡＨが上昇し、ブロア風量Ｖ₁＝Ｌ
_Oとなった時点（約３７℃）で下部吹出モードに切り換
えるようにしても良い。

【００２７】なお、図４，図５においては、４秒周期の
間に０．５秒間だけパルス状に所定電圧を間欠印加した
が、この印加時間および周期は、車種やブロアモータの
種類等に応じて調整すれば良く、図６，図７のような特
性を求めて定めれば良い。つまり、図６においては、あ
る所定比率において冷風感フィーリングは急に悪化して
おり、図７においても、ある所定比率において検知温度
は飽和傾向を示している。よって、このような所定比率
を特性試験によって求めれば良いが、周期は約２秒ない
し１０秒，間欠印加時間は約０．２秒から１秒の範囲内
で選定すれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要図である。

【図２】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図３】上記一実施例においてウォームアップ制御の開
始を示す特性図である。

【図４】上記一実施例において吹出温度とブロア風量と
の関係を示す特性図である。

【図５】上記一実施例においてブロアモータを間欠駆動
するときの特性図である。

【図６】上記一実施例においてブロアモータの間欠吹出
しと冷風感フィーリングとの関係を示す特性図である。

【図７】上記一実施例において間欠吹出しと吹出温度セ
ンサ検知温度との関係を示す特性図である。

【図８】上記一実施例においてコントロールユニットと
ブロアモータとの具体的結線状態を図示した一部電気回
路図である。

【図９】上記一実施例においてコントロールユニット内
での処理を示すフローチャートである。

【図１０】上記一実施例において目標吹出空気温度とブ
ロア風量との関係を示す特性図である。

【図１１】上記一実施例において目標吹出空気温度と吹
出モードとの関係を示すグラフである。

【図１２】上記一実施例において目標吹出空気温度と内
外気切換用ダンパの開度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ブロアモータ１２蒸発器１３加熱器７コントロールユニット（１，２，３）各種センサ（８，９）吹出温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ブロアモータ（１１）から吹出された風
を少なくとも蒸発器（１２）と加熱器（１３）とを経由
して所定吹出口より吹出すエアコンユニットと、各種セ
ンサからの信号に応じて前記ブロワモータ（１１）の回
転状態を制御するコントロールユニット（７）とを備
え、該コントロールユニット（７）内には、前記各種センサ
からの信号に応じて目標吹出空気温度（ＴＡＯ）を演算
するする手段、前記所定吹出口に設けられた吹出温度センサからの信号
から吹出空気温度を算出する手段、前記目標吹出空気温度（ＴＡＯ）によりウォームアップ
制御を行うかどうかを決定する手段、前記ウォームアップ制御を行う時において、少なくとも
前記吹出温度センサで検出した吹出温度に応じて吹出す
べきブロワ風量を求め、かつ、この場合に、前記吹出温
度が所定吹出温度以下のときには乗員に冷風感を与えな
いように前記ブロワモータ（１１）に所定電圧を数秒単
位で間欠的に印加するブロワモータ制御手段を備えたこ
とを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】前記吹出温度が第１の所定吹出温度以下
のときには前記ブロワモータに電圧を連続的に印加して
前記ブロワ風量を所定のローレベルとし、前記吹出温度
が前記第１の所定吹出温度より低い第２の所定吹出温度
以下のときには前記ブロワモータに所定電圧を数秒単位
で間欠的に印加して実質的なブロワ風量を前記ローレベ
ル以下とすることを特徴とする請求項１記載の車両用空
調装置。
【請求項３】前記ブロワモータに間欠的に所定電圧を
印加するのは実質２〜１０秒周期の間に実質０．２〜１
秒間だけパルス状に印加することを特徴とする請求項１
記載の車両用空調装置。
【請求項４】前記ブロワモータに間欠的に印加する所
定電圧はブロワ風量が前記ローレベルとなる電圧よりも
高い電圧であるこを特徴とする請求項２記載の車両用空
調装置。