JP3411314B2 - 自動車用空調装置のインテークドア駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、自動車用空調装置のイ
ンテークドア駆動制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】自動車用空調装置では、空調ダクトの上
流端に、外気を取り入れるための外気取入口と、内気を
取り入れるための内気取入口とが設けられている。ま
た、上記二つの空気取入口の分岐部に、アクチュエータ
によって回動操作されることにより両取入口を選択的に
開閉するインテークドアが設けられている。 【０００３】この場合、通常、外気取入口は、走行風を
効果的に取り入れやすくするため、車両の前方を向いて
いる。したがって、走行中は走行風による風圧がインテ
ークドアに作用している。 【０００４】ところで、従来のインテークドアは、上記
の風圧の影響で勝手に作動速度が速くなったり遅くなっ
たりし、乗員に違和感を感じさせることがあった。特に
熱負荷変化の緩和のためにはゆっくり動かすのがよい
が、高速走行中にＲＥＣ（内気導入位置）からＦＲＥＳ
Ｈ（外気導入位置）に切換えようとすると、ドアの動き
が上記走行風による風圧により速くなってしまい、この
ため、車速が大きいほど導入空気量が急増して熱負荷変
化が大きくなり、穏やかな空調制御に悪影響を及ぼすと
いう問題があった。 【０００５】この場合、特に外気の温度や湿度等によっ
ては、インテークドアの切換え時に相当大きな熱負荷変
動を生じることがあり、短時間ではあるが空調フィーリ
ングを悪化させることになっていた。 【０００６】なお、実開昭６３−１３７０１６号公報に
は、条件によって積極的にインテークドアの作動速度を
速くしたり遅くしたりする技術が開示されている。この
技術は、吹き出しモードがデフのとき、またはコンプレ
ッサがオフのときにインテークドアの作動速度を速く
し、それ以外のときに作動速度を遅くするというもので
あり、上の問題を解決することはできない。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
自動車用空調装置では、車速により勝手にインテークド
アの作動速度が速くなったり遅くなったりし、乗員に違
和感を与えるという問題があった。また、特に内気導入
から外気導入に切り換える際に、作動速度が速くなって
しまい、外気の温度や湿度によっては、熱負荷の急変を
招いて空調フィーリングが悪化するという問題もあっ
た。 【０００８】そこで本発明は、車速によって勝手にイン
テークドアの作動速度が変わることを無くし、しかもイ
ンテークドアの切換え時に最適な速度でインテークドア
を速度制御することで、車速や外気の温度、湿度の影響
によって生じる熱負荷変動をできるだけ小さくするよう
にした自動車用空調装置のインテークドア駆動制御装置
を提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、図１に示すように、回動操作されることに
より外気取入口１と内気取入口２とを選択的に開閉する
インテークドア３と、該インテークドア３を回動させる
インテークドアアクチュエータ４と、を有する自動車用
空調装置のインテークドア駆動制御装置において、走行
車速を検出する車速検出手段５と、空調装置のエバポレ
ータ６の温度を検出するエバポレータ温度検出手段７
と、該検出手段７の検出したエバポレータの温度の変化
率を演算するエバポレータ温度変化率演算手段８と、前
記走行車速とエバポレータ温度変化率とに基づいてイン
テークドア３の作動速度の目標値ＶINT'をファジィ推論
するインテークドア作動速度目標値ファジィ推論手段９
と、インテークドア３の現在位置を検出するインテーク
ドア位置検出手段１０と、該インテークドア位置検出手
段１０の検出出力よりインテークドア３の作動速度ＶIN
T を演算するインテークドア作動速度演算手段１１と、
上記インテークドア作動速度目標値ファジィ推論手段９
の推論した目標値ＶINT'とインテークドア作動速度演算
手段１１の出力値ＶINT との偏差を無くすようにインテ
ークドア作動速度を制御する制御信号をインテークドア
アクチュエータ４に供給するインテークドア駆動制御手
段１２とを備えたことを特徴としている。 【００１０】 【作用】上記構成のインテークドア駆動制御装置によれ
ば、車速とエバポレータ温度変化率に応じて作動速度の
目標値がファジィ推論演算され、その速度になるように
実際の作動速度が制御される。したがって、走行風の影
響や外気の温度、湿度の影響を考慮した作動速度でイン
テークドア３を動かすことができる。この場合のファジ
ィ演算手段９では、車速とエバポレータ温度変化率とを
前件部変数とし、後件部出力を直接作動速度目標値、あ
るいは作動速度目標値を算出するための基礎となる変数
とする。 【００１１】なお、ファジィ推論は、経験則などに基づ
いて定められたファジィルールに従って推論結果を出力
するもので、そのやり方の手順は例えば次の通りであ
る。 【００１２】ファジィ演算では、まず各ファジィルール
に従って、予め与えられたメンバーシップ関数により、
前件部の変数である車速とエバポレータ温度変化率の各
グレード（ファジィラベルに対する所属度、あるいはメ
ンバーシップ値とも言う）を求め、両グレードの最小値
をとる。この処理を前件部処理と言う。次に、後件部処
理として、出力側メンバーシップ関数を上記のグレード
の所で頭切り処理し、頭切り処理して得た台形出力を論
理和し、重ね合わせた台形部の重心を求めて、その重心
位置を推論結果とする。 【００１３】この推論手法は、例えば特開平２−９２７
６３号公報等において公知の手法を用いたものである。
推論手法は別に他の方法を採用しても構わない。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。この実施例の空調装置においては、
図１に示すように、空調ダクト２０の上流端に、外気を
取り入れるための外気取入口１と、内気を取り入れるた
めの内気取入口２とが設けられている。外気取入口１
は、走行風を効果的に取り入れやすくするため、車両の
前方を向いている。また、上記二つの空気取入口１、２
の分岐部には、両取入口１、２を選択的に開閉するイン
テークドア３が回動自在に設けられている。 【００１５】インテークドア３は、インテークドアアク
チュエータ４によって回動操作される。この場合のイン
テークドアアクチュエータ４としては、印加電圧（デュ
ーティ制御の場合は平均印加電圧）により駆動力が変化
し回転速度が変わる直流モータが用いられている。ま
た、空調ダクト２０内には、下流側に向かって順に、送
風ファン２１、エバポレータ６、エアミックスドア、ヒ
ータ、モードドアなどの空調要素が配設されている。こ
こでは送風ファン２１、エバポレータ６以外は図示を略
する。 【００１６】次に制御系の構成を述べる。図２に示すよ
うに、制御系の中心としては、コントロールユニット３
０が設けられている。このコントロールユニット３０は
マイクロコンピュ−タを中心に構成され、それ以外にＡ
／Ｄコンバータ、入出力インターフェース、及び各種ア
クチュエータの駆動回路等を含む。 【００１７】コントロールユニット３０の入力側には、
車速を検出するセンサ（車速検出手段）５と、インテー
クドアの現在位置を検出するインテークドア位置検出用
ポテンショメータ（インテークドア位置検出手段）１０
と、外気温度センサ、内気温度センサ、日射センサ等の
熱負荷検出用のセンサ３１と、車内温度設定用の温度設
定スイッチ３２と、エバポレータ６の出口温度を検出す
るダクトセンサ（エバポレータ温度検出手段）７と、各
種操作スイッチ３３とが接続されており、適宜これらの
要素から検出信号、設定信号、あるいは操作信号が入力
されるようになっている。 【００１８】また、コントロールユニット３０の出力側
には、送風ファンのモータ４１と、エアミックスドアア
クチュエータ４２と、コンプレッサ（厳密にはコンプレ
ッサとエンジンを連結するマグネットクラッチ）４３
と、インテークドアアクチュエータ４４と、モードドア
アクチュエータ４５とが接続され、これら各制御要素に
駆動信号を出力するようになっている。なお、この実施
例では、コントロールユニット３０が所定のプログラム
に従って処理を行うことにより、図１で示したエバポレ
ータ温度変化率演算手段８、インテークドア作動速度目
標値ファジィ演算手段９、インテークドア作動速度演算
手段１１、インテークドア駆動制御手段１２の機能を達
成する。 【００１９】次に、上記コントロールユニット３０によ
って行なわれる空調制御の内容について、図４、図５、
図６、図７のフローチャートを参照しながら説明する。 【００２０】空調制御の全体の流れは、おおよそ図４に
示すようになる。すなわち、まずステップ１０１で各種
センサ信号、またステップ１０２で各種スイッチ信号を
マイクロコンピュ−タのＣＰＵに入力する。ついで、ス
テップ１０３で車内熱負荷に相当する総合信号Ｔを演算
する。この総合信号Ｔは、外気温度、内気温度、日射
量、設定温度の関数として求められる。 【００２１】ついで、ステップ１０４で総合信号Ｔに基
づいてエアミックスドアを制御し、ステップ１０５で送
風制御を行う。次に、ステップ１０６で吹出モードを切
換えるモードドアを制御し、ステップ１０７でインテー
クドア３を制御し、ステップ１０８でコンプレッサを制
御する。 【００２２】次に本発明のポイントである上記インテー
クドア制御について、図５、図６及び図７を参照して詳
しく述べる。なお、以下の説明で用いる符号の意味は次
の通りである。 ＩＮＴ ＝ポテンショメータによるインテークドアの検
出位置 ＩＮＴ’＝インテークドアの目標位置 ＶINT ＝インテークドアの現実の作動速度の検出値 ＶINT' ＝インテークドアの作動速度の目標値 但し、ＩＮＴ、ＩＮＴ’の値は、図３に示すように、Ｒ
ＥＣ（内気導入位置）、ＭＩＸ（内外気混合）、ＦＲＥ
（外気導入）の順に直線的に大きくなるよう設定され
る。 【００２３】図５のインテークドア制御がスタ−トする
と、まずステップ１１１で、インテークドア３の現在位
置（検出位置）ＩＮＴを入力し、ステップ１１２で車速
検出値及びエバポレータ温度検出値を入力する。次に、
ステップ１１３にて、マニュアルでＲＥＣ（内気導入）
モードが指定されているかどうかを判断する。ＲＥＣモ
ードのマニュアル指定がある場合には、ステップ１１５
にてＲＥＣフラグを「１」にセットして、ステップ１２
２に進む。 【００２４】ＲＥＣモードのマニュアル指定がない場合
は、ステップ１１３からステップ１１４に進んで、ＲＥ
Ｃフラグを「０」にリセットして、ステップ１１６に進
み、ここでマニュアルでＦＲＥ（外気導入）モードが指
定されているかどうかを判断する。マニュアルでＦＲＥ
モードの指定がある場合はステップ１２０に進む。マニ
ュアルでＦＲＥモードの指定がない場合は、オート制御
を選択したことになってステップ１１７に進み、ここで
総合信号Ｔに基づいてインテークドア３の目標位置ＩＮ
Ｔ’を演算する。 【００２５】次いで、ステップ１１８、１１９にてオー
ト制御でのインテークドア３の目標位置がＦＲＥ、ＭＩ
Ｘ、ＲＥＣのいずれであるかを判断し、判断結果に従っ
てステップ１２０、１２１、１２２にそれぞれ進み、イ
ンテークドア３の目標位置ＩＮＴ’を、「ＦＲＥ」、
「ＭＩＸ」、「ＲＥＣ」のいずれかに決定する。 【００２６】ステップ１２０、１２１、１２２にてイン
テークドア３の目標位置ＩＮＴ’を決定したら、次に図
６に示すステップ１２３に進み、インテークドア３の検
出位置ＩＮＴと目標位置ＩＮＴ’の偏差が許容値Ｐ以内
かどうかを判断する。許容値以内のときは、判断がＹＥ
Ｓとなってステップ１３６に進み、インテークドアアク
チュエータ４を停止する。つまり、目標位置にインテー
クドア３があるから動かす必要がなくなるのである。 【００２７】また、許容値Ｐを越えている場合、つまり
目標位置ＩＮＴ’と検出位置ＩＮＴとの間に差がある場
合には、ステップ１２４に進んで、検出位置ＩＮＴから
目標位置ＩＮＴ’を引いた値が正であるかを判断する。
つまり、どの方向にインテークドア３を回動させるべき
かを判断する。 【００２８】図３に示した関係から検出位置ＩＮＴが目
標位置ＩＮＴ’より大きいときは、現在位置が目標位置
よりＦＲＥ側にあるということであるから、ステップ１
２４の判断がＹＥＳとなってステップ１２５に進み、こ
こでインテークドア３をＲＥＣ方向に動かす信号を出力
する。また、検出位置ＩＮＴが目標位置ＩＮＴ’より小
さいときは、現在位置が目標位置よりＲＥＣ側にあると
いうことであるから、ステップ１２４の判断がＮＯとな
ってステップ１２６に進み、ここでインテークドア３を
ＦＲＥ方向に動かす信号を出力する。 【００２９】次いでステップ１２７に進み、ＲＥＣフラ
グが「１」かどうかを判断し、ＹＥＳ、即ちマニュアル
ＲＥＣが選択されてＲＥＣフラグが「１」ならステップ
１２８に進んでデューティ最大（Ｄｕｔｙ ＭＡＸ）で
インテークドア３を動かす。 【００３０】ステップ１２７の判断がＮＯならばステッ
プ１２９に進み、車速及びエバポレータ温度変化率に応
じたインテークドア３の作動速度目標値ＶINT'を演算す
る。この場合、概して言えば、車速が大きいほど、作動
速度目標値ＶINT'は小さい値に演算される。そして、ス
テップ１３０にて、インテークドア３の現在位置信号を
微分して現実のインテークドア３の作動速度ＶINT を求
め、ステップ１３１で作動速度演算値ＶINT と作動速度
目標値ＶINT'の偏差が許容値Ｑ以内かどうかを判断す
る。 【００３１】偏差が許容値Ｑ以内のときは、作動速度が
目標通りであるから速度を変化させる必要がなく、ステ
ップ１３２に進んで現状のデューティ（Ｄｕｔｙ）率を
維持する。つまり、現状の出力のままで継続する。 【００３２】偏差が許容値Ｑを越えた場合は、ステップ
１３３で現実の作動速度ＶINT が目標値ＶINT'より大き
いか小さいかを判断し、現実の速度が大きい場合はステ
ップ１３４に進んで出力を落とすべく、デューティ率を
減少する。また、現実の速度が小さい場合はステップ１
３５に進んで出力を上げるべく、デューティ率を増加す
る。 【００３３】次に、作動速度目標値の演算ルーチンを図
７に基づいて説明する。このルーチンがスターとする
と、最初にステップ２０１で車速をＥ１と置く。次にス
テップ２０２で検出したエバポレータ温度Ｔｅを微分し
てエバポレータ温度変化率（ｄＴｅ／ｄｔ）を求め、そ
の値をＥ２と置く。そして、ステップ２０３〜２０５に
て、Ｅ１、Ｅ２の値を入力変数としてインテークドアの
作動速度の減速率Ｊをファジィ推論する。 【００３４】ファジィ推論は、前件部変数をＥ１、Ｅ２
とし、後件部変数を減速率Ｊ（各ルール毎の個別値はＪ
ｉで表す）としたものである。このファジィ推論では、
経験則あるいは実験などで得られた実績により、図８に
表で示すような２８個のファジィルールが設定されてい
る。ここで、各符号（ファジィラベル）は、次の意味で
用いられている。 【００３５】ＰＬ … 正方向に大きい ＰＭ … 正方向に中位 ＰＳ … 正方向に小さい ＺＲ … ほとんど「０」 ＮＳ … 負方向に小さい ＮＭ … 負方向に中位 ＮＬ … 負方向に大きい 【００３６】また、各変数毎に上記のラベルを表現する
メンバーシップ関数として、図９の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すものが用いられている。（ａ）の関数は入
力変数Ｅ１（車速）のメンバーシップ関数、（ｂ）の関
数は入力変数Ｅ２（エバポレータ温度変化率）のメンバ
ーシップ関数、（ｃ）の関数は出力変数（減速率）のメ
ンバーシップ関数である。なお、前件部の入力変数Ｅ１
の単位はKm／sec 、Ｅ２の単位はdeg ／sec となってい
る。 【００３７】ファジィ推論のステップ２０３、２０４、
２０５では、上記のファジィルールに従い、特開平２−
９２７６３号公報などで公知のＭＩＮ−ＭＡＸルールを
用いて、減速率Ｊを演算する。その流れは、まず最初に
ルール毎の入力側メンバーシップ関数により、前件部変
数Ｅ１、Ｅ２のグレードＷｉを求め（ステップ２０
３）、次いで、出力側メンバーシップ関数により、各ル
ールのグレード毎に、後件部出力である減速率Ｊｉを算
出する（ステップ２０４）。そして、各ルール毎に得た
後件部出力を論理和して、その重心を求め、その重心位
置を最終的な推論結果である減速率Ｊとする。 【００３８】減速率Ｊを求めたら、ステップ２０６に進
み速度補正量ΔＶINT'を次式 ΔＶINT'＝Ｋ×Ｊ／１００ により算出する（Ｋは定数）。そして、ステップ２０７
に進んでこの速度補正量ΔＶINT'により作動速度目標値
ＶINT'を算出し、図６のルーチンに戻る。 【００３９】このように車速及びエバポレータ温度変化
率に基づいてインテークドアの作動速度を制御するの
で、乗員の違和感を解消することができると共に、イン
テークドア切換え時の熱負荷変化を小さく押さえること
ができ、空調フィーリングの悪化を軽減することができ
る。 【００４０】なお、上記制御におけるインテークドアの
切換え時間（例えば、ＲＥＣ→ＦＲＥ）の最小値はおお
よそ５秒程度、最大値は８秒程度である。また、エバポ
レータ温度検出用センサの時定数は３〜４秒程度であ
る。従って、上記の制御を有効性を増すためには、ＲＥ
Ｃ→ＦＲＥの切換え時の初期速度を遅くし（例えばＲＥ
Ｃ→ＦＲＥに切換わるまでの速度を２０秒〜３０秒程
度）、この間にエバポレータ温度変化率を演算して最終
速度を演算するように構成するのが望ましい。その場合
のフローチャートは図１０に示すようになる。 【００４１】図１０のルーチンでは、最初にタイマーＴ
１をセットし（ステップ３０２）、タイマーフラグを立
てて初期の３秒を計測する。そして、初期の３秒間は作
動速度目標値ＶINT'として遅い値Ｗ（ＲＥＣ→ＦＲＥに
切換わるまでの速度が２０秒〜３０秒程度の遅い速度）
を用い、３秒過ぎた後、図１０に示した作動速度ファジ
ィ演算（ステップ２００）を実行する。こうすることに
より、確実なエバポレータ温度変化を制御内容に反映さ
せることができる。 【００４２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インテークドアを車速とエバポレータ温度変化率に応じ
た速度で動かすことができる。したがって、車速によっ
て作動速度が勝手に変化するようなことがなくなり、乗
員の違和感を解消することができる。また、内気導入側
から外気導入側に回動させる場合の作動速度の変動によ
る急激な熱負荷の変化を押さえることができ。従って、
車速や外気の温度、湿度に影響されない快適な空調フィ
ーリングを実現することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の構成を示す図である。 【図２】本発明の一実施例の空調装置の制御系統の概略
構成を示すブロック図である。 【図３】同実施例におけるインテークドアの位置とポテ
ンショメータの出力の関係を示す図である。 【図４】同実施例の制御内容を示すメインルーチンのフ
ローチャートである。 【図５】同メインルーチンの中のインテークドア制御の
内容の詳細を示すフローチャートである。 【図６】図５のフローチャートの続きのフローチャート
である。 【図７】図６のフローチャートのステップ１２９の内容
の詳細を示すフローチャートである。 【図８】図６のフローチャートに示すファジィ推論に用
いるファジィルールを示す表である。 【図９】上記ファジィ推論に用いられるメンバーシップ
関数を示し、（ａ）は前件部変数Ｅ１（車速）のメンバ
ーシップ関数、（ｂ）は前件部変数Ｅ２（エバポレータ
温度変化率）のメンバーシップ関数、（ｃ）は後件部変
数（インテークドア減速率Ｊ）のメンバーシップ関数で
ある。 【図１０】目標速度演算の他のルーチンの例を示すフロ
ーチャートである。 【符号の説明】 １ 外気取入口 ２ 内気取入口 ３ インテークドア ４ インテークドアアクチュエータ ５ 車速検出手段 ６ エバポレータ ７ エバポレータ温度検出手段 ８ エバポレータ温度変化率演算手段 ９ インテークドア作動速度目標値ファジィ演算手段 １０ インテークドア位置検出手段 １１ インテークドア作動速度演算手段 １２ 制御手段 ３０ コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−99927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−6820（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−222918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−219108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−137438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−131230（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43115（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−13207（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−123511（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−137016（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 103 B60H 1/00 101 B60H 1/00 102

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 回動操作されることにより外気取入口と
   内気取入口とを選択的に開閉するインテークドアと、該
   インテークドアを回動させるインテークドアアクチュエ
   ータと、を有する自動車用空調装置のインテークドア駆
   動制御装置において、 走行車速を検出する車速検出手段と、 空調装置のエバポレータの温度を検出するエバポレータ
   温度検出手段と、 該検出手段の検出したエバポレータの温度の変化率を演
   算するエバポレータ温度変化率演算手段と、 前記走行車速とエバポレータ温度変化率とに基づいてイ
   ンテークドアの作動速度の目標値をファジィ推論するイ
   ンテークドア作動速度目標値ファジィ推論手段と、 インテークドアの現在位置を検出するインテークドア位
   置検出手段と、 該インテークドア位置検出手段の検出出力よりインテー
   クドアの作動速度を演算するインテークドア作動速度演
   算手段と、 上記インテークドア作動速度目標値ファジィ推論手段の
   推論した目標値とインテークドア作動速度演算手段の出
   力との偏差を無くすようにインテークドア作動速度を制
   御する制御信号をインテークドアアクチュエータに供給
   するインテークドア駆動制御手段と、 を備えていることを特徴とする自動車用空調装置のイン
   テークドア駆動制御装置。