JP3465344B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外気温センサおよび日
射センサを持たない車両用空調装置の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コストダウンということから外気
温センサおよび日射センサをなくし、車室内温度設定ス
イッチによって設定された設定温度と、内気温センサが
検出した内気温度とに基づいて車室内への目標吹出空気
温度を算出し、この目標吹出空気温度に基づいて車室内
への吹出空気温度を制御するようにした車両用空調装置
が従来から知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような装置の場
合、当然ながら外気温と日射量を吹出空気温度に反映さ
せることができないので、車室内温度を精度良く制御す
ることができない。そこで、上記設定温度と内気温度と
から算出された目標吹出空気温度をある固定された所定
量だけ補正し、これによって外気温と日射量を前記目標
吹出空気温度に反映させるようにする方法が考えられ
る。この場合、上記従来技術に比べれば精度が上がる
が、外気温と日射量をある量に固定してしまっているの
で、実際に外気温または日射量が高くなっていっても、
これに応じて目標吹出空気温度を低下させることができ
ず、その結果車室内温度は上昇してしまうという問題が
残る（図７の実線Ａ参照）。

【０００４】そこで本発明は上記問題に鑑み、外気温セ
ンサと日射センサとをなくした車両用空調装置におい
て、車室内への吹出空気温度に外気温および日射量を極
力反映させて、外気温および日射量の変化に対しても車
室内温度を極力精度良く制御することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、空気流を発生する送風手
段と、前記送風手段が発生した空気を車室内に導く空気
通路と、前記空気通路内に配設され、前記空気通路内を
通過する空気を冷却または加熱する熱交換器と、前記熱
交換器における空気冷却量または空気加熱量を調節する
温度調節手段と、車室内の温度を設定する温度設定手段
と、車室内の温度を検出する内気温度検出手段と、車両
用空調装置の停止中における前記内気温度検出手段の検
出値を記憶する記憶手段と、前記温度設定手段によって
設定された設定温度、車両用空調装置の運転中に前記内
気温度検出手段によって検出された内気温度、および前
記記憶手段に記憶された値に基づいて、車室内への目標
吹出空気温度を算出する目標吹出空気温度算出手段と、
車室内への吹出空気温度が前記目標吹出空気温度となる
ように前記温度調節手段を制御する温度制御手段とを備
えることを特徴とする。

【０００６】また請求項２に記載したように、請求項１
記載の車両用空調装置において、前記記憶手段が、所定
時間間隔で前記内気温度検出手段の検出値を記憶するよ
うに構成され、前記記憶手段に記憶された値に基づい
て、車両用空調装置の運転開始直前における前記記憶値
の変化率が所定の変化率よりも小さいか否かを判定する
判定手段を備え、前記判定手段によって前記変化率が前
記所定の変化率よりも小さいと判定されたら、前記目標
吹出空気温度算出手段が前記目標吹出空気温度を算出す
るために用いる前記記憶手段に記憶された値として、車
両用空調装置の運転開始直前における前記記憶値を用い
るようにしても良い。

【０００７】また請求項３に記載したように、請求項１
記載の車両用空調装置において、前記記憶手段が、所定
時間間隔で前記内気温度検出手段の検出値を記憶するよ
うに構成され、前記記憶手段に記憶された値に基づい
て、車両用空調装置の運転開始直前における前記記憶値
の変化率が所定の変化率よりも小さいか否かを判定する
判定手段を備え、前記判定手段によって前記変化率が前
記所定の変化率以上であると判定されたら、前記目標吹
出空気温度算出手段が前記目標吹出空気温度を算出する
ために用いる前記記憶手段に記憶された値として、車両
用空調装置の運転開始直前における前記記憶値を所定量
補正した値を用いるようにしても良い。

【０００８】また請求項４記載の発明では、空気流を発
生する送風手段と、前記送風手段が発生した空気を車室
内に導く空気通路と、前記空気通路内に配設され、前記
空気通路内を通過する空気を冷却または加熱する熱交換
器と、前記熱交換器における空気冷却量または空気加熱
量を調節する温度調節手段と、車室内の温度を設定する
温度設定手段と、車室内の温度を検出する内気温度検出
手段と、車両用空調装置の運転開始直後における前記内
気温度検出手段の検出値を記憶する記憶手段と、前記温
度設定手段によって設定された設定温度、前記内気温度
検出手段によって検出された内気温度、および前記記憶
手段に記憶された値に基づいて、車室内への目標吹出空
気温度を算出する目標吹出空気温度算出手段と、車室内
への吹出空気温度が前記目標吹出空気温度となるように
前記温度調節手段を制御する温度制御手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【０００９】

【発明の作用効果】請求項１記載の発明によれば、車両
用空調装置の停止中という、外気温と日射量の影響を受
けやすいときの温度を、記憶手段が、車両用空調装置の
停止中における内気温度検出手段の検出値を記憶すると
いう形で記憶する。従って、この記憶値と、温度設定手
段によって設定された設定温度と、車両用空調装置の運
転中に内気温度検出手段によって検出された内気温度と
から、目標吹出空気温度算出手段が車室内への目標吹出
空気温度を算出し、温度制御手段が、車室内への吹出空
気温度が前記目標吹出空気温度となるように温度調節手
段を制御することによって、車室内への吹出空気温度に
外気温および日射量を反映させることができる。従って
車室内温度を精度良く制御することができる。

【００１０】また請求項２記載の発明のように、車両用
空調装置の運転開始直前における前記記憶値の変化率が
所定の変化率よりも小さいとき、つまり車両用空調装置
の運転停止中における車室内温度が飽和したときには、
目標吹出空気温度算出手段はこの飽和温度に基づいて目
標吹出空気温度を算出する。この飽和温度は、外気温お
よび日射量が車室内に与える影響の度合いを良く示す温
度であるので、この飽和温度に基づいて目標吹出空気温
度を算出し、吹出空気温度がこの目標吹出空気温度とな
るように制御することによって、車室内温度を精度良く
制御することができる。

【００１１】また請求項３記載の発明のように、車両用
空調装置の運転開始直前における前記記憶値の変化率が
所定の変化率以上であるとき、つまり車室内温度が外気
温および日射の影響を受けて変化している最中で車両用
空調装置の運転が開始されたときは、車両用空調装置の
運転開始直前の前記記憶値を所定量補正した値に基づい
て目標吹出空気温度を算出する。

【００１２】このように車両用空調装置の運転開始直前
の前記記憶値を所定量補正することによって、請求項２
記載の発明でいう飽和温度に近い温度を得ることができ
る。従ってこの所定量補正した値に基づいて目標吹出空
気温度を算出し、吹出空気温度がこの目標吹出空気温度
となるように制御することによって、車室内温度を精度
良く制御することができる。

【００１３】また請求項４記載の発明では、記憶手段に
よって、車両用空調装置の運転開始直後における内気温
度検出手段の検出値を記憶する。これはつまり、車両用
空調装置の運転停止中における車室内温度を記憶すると
いうことであり、これはつまり、外気温および日射量の
影響を受けやすいときの温度を記憶していることにな
る。

【００１４】従って、この温度に基づいて目標吹出空気
温度を算出し、吹出空気温度がこの目標吹出空気温度と
なるように制御することによって、車室内温度を精度良
く制御することができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の一実施例について図１ないし
図７を用いて説明する。図１は車両用空調装置の全体模
式図である。本実施例の車両用空調装置１は、車室内に
送風空気を導く空気通路としてのダクト２、ダクト２内
に空気を導入して車室内へ送る送風手段としての送風機
３、冷房手段を構成する冷凍サイクル４、暖房手段を構
成するヒータコア５、およびエアコン制御装置６を備え
る。

【００１６】送風機３は、ブロワケース３ａ、遠心式フ
ァン３ｂ、ブロワモータ３ｃより成り、ブロワモータ３
ｃへの印加電圧（以下ブロワ電圧と言う）に応じてブロ
ワモータ３ｃの回転速度が決定される。ブロワ電圧は、
モータ駆動回路７を介してエアコン制御装置６からの制
御信号に基づいて制御される。ブロワケース３ａには、
車室内空気（内気）を導入する内気導入口８と車室外空
気（外気）を導入する外気導入口９とが形成されるとと
もに、吸込口モードに応じて内気導入口８と外気導入口
９とを選択的に開閉する内外気切換ドア１０が設けられ
ている。また内外気切換ドア１０はサーボモータ２８に
よって駆動される。

【００１７】ダクト２の下流端には、デフロスタダクト
２ａ、フェイスダクト２ｂ、およびフットダクト２ｃが
形成され、各ダクト２ａ〜２ｃの先端が車室内に開口す
るデフロスタ吹出口１１、フェイス吹出口１２、および
フット吹出口１３とされている。各ダクト２ａ〜２ｃの
上流側開口部には、吹出口モードに応じて各ダクト２ａ
〜２ｃを選択的に開閉する吹出口切換ドア１４、１５が
設けられている。またこれらのドア１４，１５はサーボ
モータ２９によって駆動される。

【００１８】冷凍サイクル４は、電磁クラッチ１６を介
して車両の走行用エンジン（図示しない）によって駆動
される冷媒圧縮機１７、この冷媒圧縮機１７で圧縮され
た高温高圧の冷媒をクーリングファン１８の送風を受け
て凝縮液化する冷媒凝縮器１９、この冷媒凝縮器１９よ
り導かれた冷媒を一時蓄えて液冷媒のみを流すレシーバ
２０、このレシーバ２０より導かれた液冷媒を減圧膨張
する減圧装置２１、ダクト２内に配設されて、減圧装置
２１で減圧された低温低圧の冷媒を送風機３の送風を受
けて蒸発させる冷媒蒸発器２２の各機能部品より構成さ
れ、それぞれ冷媒配管２３によって環状に接続されてい
る。なお、電磁クラッチ１６は、クラッチ駆動回路２４
を介して、エアコン制御装置６より出力される制御信号
（オンオフ信号）に基づいてオンオフ制御される。

【００１９】ヒータコア５は、本発明でいう熱交換器を
なすもので、ダクト２内で冷媒蒸発器２２の下流（風
下）に配置されて、エンジン冷却水を熱源として通過す
る空気を加熱する。このヒータコア５は、ダクト２内を
流れる空気がヒータコア５を迂回して流れるバイパス通
路２５を形成するように配置されており、そのバイパス
通路２５を通過する空気量とヒータコア５を通過する空
気量との割合がエアミックスドア２６によって調節され
る。またエアミックスドア２６はサーボモータ３０によ
って駆動される。

【００２０】エアコン制御装置６は、空調制御に係る制
御プログラムや演算式等が記録されたマイクロコンピュ
ータを内蔵する。このエアコン制御装置６は、エアコン
操作パネル２７より出力される操作信号および各センサ
（後述する）からの検出信号に基づいて、上記各サーボ
モータ２８〜３０、モータ駆動回路７、およびクラッチ
駆動回路２４へ制御信号を出力する。

【００２１】エアコン操作パネル２７は、車室内のイン
ストルメントパネル（図示しない）に配されており、乗
員の希望する室内温度を乗員が手動設定するための温度
設定器３１、車室内を温度設定器３１で設定された温度
に保つように各空調機器の自動制御をエアコン制御装置
６に指令するオートＳ／Ｗ（スイッチ）３２、吹出口モ
ードを選択する吹出口モードＳ／Ｗ３３、吸込口モード
を選択する吸込口モードＳ／Ｗ３４、送風機３の送風レ
ベルを設定する風量設定Ｓ／Ｗ３５等が設けられてい
る。

【００２２】上記の各センサは、車室内温度（内気温Ｔ
ｒ）を検出する内気温センサ３６、冷媒蒸発器２２の通
過直後の空気温度（エバ後温度Ｔｅ）を検出するエバ後
温度センサ３９、エンジン冷却水の温度（冷却水温Ｔ
ｗ）を検出する水温センサ４０等である。なお、この実
施例では、温度設定器３１にて本発明でいう温度設定手
段を構成し内気温度検出手段を内気温センサ３６で構成
し、温度調節手段をエアミックスドア２６およびそのサ
ーボモータ３０にて構成した。

【００２３】次に、本実施例の作動について図２および
図３を用いて説明する。ここで図２および図３はエアコ
ン制御装置６の制御フローチャートである。まず、エア
コン制御装置６がバッテリーとつながったらスタート
し、ステップＳ１にて各種カウンタやフラグ等の初期化
を行う。次にステップＳ２にて、イグニッションスイッ
チ（ＩＧ）がオンしているか否かを判定し、ＩＧがオン
していれば車両用空調装置１がオンしていると判定して
ステップＳ８に進み、ＩＧがオフしていれば車両用空調
装置１がオフしていると判定してステップＳ３に進む。
つまりステップＳ２は車両用空調装置１のオンオフ状態
を判定するステップである。

【００２４】ステップＳ２でＮＯと判定されたら、ステ
ップＳ３にて内気温センサ３６の値を読み込み、次のス
テップＳ４にて、この読み込んだ内気温Ｔｒをエアコン
制御装置６内の記憶装置（図示しない）に記憶する。そ
の後、所定時間ｔ（例えば１０分）が経過するまでＳ６
を繰り返し、時間ｔが経過したらｎをインクリメント
し、Ｓ２〜Ｓ７を繰り返し、ｔ時間毎の車室内温度を記
憶する。ここでステップＳ４では、上記記憶装置に記憶
される記憶値がある一定量を越えたら、ステップＳ４に
てＴｒを記憶するごとに最も古いデータを消去する。

【００２５】そしてＩＧがオンされたら、ステップＳ２
にてＹＥＳと判定されてＳ８に進み、ＩＧをオンする直
前に前記ステップＳ４にて記憶された内気温Ｄ_n と、そ
の直前にステップＳ４にて記憶された内気温Ｄ_n-1 との
差（記憶値の変化率）を求め、その差が一定値αよりも
小さいか否か（熱平衡状態か否か）を判定する。ここで
上記差（変化率）が一定値αよりも小さいということ
は、車両停車中における内気温が飽和したということで
ある。つまりこの飽和温度を検出することによって、外
気温および日射量の車室内への影響度合いを示す値を検
出することができる。

【００２６】従って、ステップＳ８にて差が一定値より
も小さい（熱平衡状態）と判定されたら、ステップＳ９
にて前記内気温Ｄ_n （＝飽和温度）から位置別補正値β
を引いた値を上記外気温および日射量の車室内への影響
度合いを示す値Ｔroffとして記憶し、このＴroffを後述
するステップＳ１３にて目標吹出空気温度（ＴＡＯ）の
算出に反映させるようにする。なお、Ｔroffを求める上
で内気温Ｄ_n から位置別補正値βを引いた理由は、Ｔro
ffが内気温センサ３６の設置位置によって変わってくる
ので、その設置位置のことも考慮してＴroffを補正する
ためである。

【００２７】また、ステップＳ８にて差が一定値以上で
ある（過渡状態）であると判定されたら、ステップＳ１
０にて、内気温Ｄ_n をＸ倍（例えばＸ＝１．１〜１．
２）した値を上記飽和温度と仮定し、この仮定飽和温度
から位置別補正値γを引いた値をＴroffとして記憶し、
このＴroffを後述するステップＳ１３にて目標吹出空気
温度（ＴＡＯ）の算出に反映させるようにする。

【００２８】次にステップＳ１１にて、温度設定器３１
の設定温度信号Ｔset を読み込み、続いてステップＳ１
２にて、各センサ（３６，３９，４０）の検出信号（Ｔ
ｒ、Ｔｅ、Ｔｗ）を読み込む。次にステップ１３にて、
車室内への目標吹出空気温度（以下ＴＡＯという）を下
記数式１に基づいて算出する。

【００２９】

【数１】ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋroff
×Ｔroff＋Ｃ ここで、Ｋset は温度設定ゲイン、Ｋr は内気温ゲイ
ン、Ｋroffは車両外環境ゲイン、およびＣは補正定数で
ある。次に、ステップＳ１３で算出された目標吹出温度
ＴＡＯに基づいて、ブロワ電圧、吸込口モード、吹出口
モードをそれぞれ図４ないし図６に示す関係より決定す
る（ステップ１４〜ステップ１６）。なお、図４のグラ
フはＴＡＯとブロワ電圧Ｖｅとの関係を示し、図５のグ
ラフはＴＡＯと吸込口モードとの関係を示し、図６のグ
ラフはＴＡＯと吹出口モードとの関係を示すもので、予
めマイクロコンピュータに記憶されている。

【００３０】続いて、車室内への実際の吹出空気温度が
ＴＡＯとなるように、エアミックスドア２６の目標開度
ＳＷを下記数式２に基づいて算出する（ステップ１
７）。

【００３１】

【数２】ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）｝
×１００ （％） そして、上記各目標値が得られるように、各サーボモー
タ２８〜３０、モータ駆動回路７へ制御信号を出力し
て、内外気切換ドア１０、吹出口切換ドア１４，１５、
エアミックスドア２６、およびブロワモータ３ｃを制御
する（ステップＳ１８）。

【００３２】続いてステップＳ１９にてＩＧがオンであ
るか否か、つまり車両用空調装置が作動中か否かを判定
し、ＩＧがオンならばＳ２０へ進んで所定の制御周期τ
が経過したか否かを判定し、経過したらステップＳ１１
以下の処理を繰り返す。ステップＳ２０の判定結果がＮ
Ｏの場合は、所定の制御周期τが経過するまでステップ
Ｓ１９、２０を繰り返す。またステップＳ１９にてＮＯ
と判定されたらステップＳ３の処理に移る。

【００３３】なお、請求項１記載の発明でいう記憶手段
を上記ステップＳ４で構成し、目標吹出空気温度算出手
段をステップＳ１３で構成し、温度制御手段をステップ
Ｓ１７およびステップＳ１８で構成した。また請求項
２，３記載の発明でいう判定手段をステップＳ８で構成
した。本実施例ではこのように制御することにより、図
７の一点鎖線Ｂに示すように、外気温および日射量が高
くなるに応じて車室内温度を低くすることができる。こ
こで図７中実線Ａは、外気温センサおよび日射センサを
なくし、固定値を目標吹出空気温度に反映させた上記従
来技術における関係を示し、破線Ｃは、外気温センサお
よび日射センサを設けた例における関係を示す。

【００３４】以上説明したように、車両環境条件を検出
する手段を内気温センサ３６のみとしても、外気温およ
び日射量の変化に対して車室内温度を快適に精度良くコ
ントロールすることができる。 （他の実施例）上記実施例は停車中の内気温を常に検出
するようにしたが、停車中は内気温を検出しないように
構成し、ＩＧをオンした直後の内気温を上記Ｄ_n として
も良い。つまり、ＩＧをオンした直後の内気温は、車両
用空調装置１の運転停止中における内気温度と等しいの
で、この内気温を上記Ｄ_n とすることができる。

【００３５】なお、この実施例では、請求項４記載の発
明でいう記憶手段を、ＩＧをオンした直後の内気温を記
憶する手段を構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の全体構成図である。

【図２】上記実施例の制御フローチャートである。

【図３】上記実施例の制御フローチャートである。

【図４】上記実施例の目標吹出空気温度（ＴＡＯ）に対
するブロワ電圧の相関関係図である。

【図５】上記実施例の目標吹出空気温度（ＴＡＯ）に対
する吸込口モードの相関関係図である。

【図６】上記実施例の目標吹出空気温度（ＴＡＯ）に対
する吹出口モードの相関関係図である。

【図７】外気温および日射量の大きさに対する車室内温
度の関係図である。

【符号の説明】

１ 車両用空調装置 ２ ダクト（空気通路） ３ 送風機（送風手段） ５ ヒータコア（熱交換器） ２６ エアミックスドア（温度調節手段） ３１ 温度設定器（温度設定手段） ３６ 内気温センサ（内気温度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉見 知久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−116522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−270211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−287619（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−262119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−116921（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−172138（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−40216（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 - 3/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気流を発生する送風手段と、 前記送風手段が発生した空気を車室内に導く空気通路
   と、 前記空気通路内に配設され、前記空気通路内を通過する
   空気を冷却または加熱する熱交換器と、 前記熱交換器における空気冷却量または空気加熱量を調
   節する温度調節手段と、 車室内の温度を設定する温度設定手段と、 車室内の温度を検出する内気温度検出手段と、 車両用空調装置の停止中における前記内気温度検出手段
   の検出値を記憶する記憶手段と、 前記温度設定手段によって設定された設定温度、車両用
   空調装置の運転中に前記内気温度検出手段によって検出
   された内気温度、および前記記憶手段に記憶された値に
   基づいて、車室内への目標吹出空気温度を算出する目標
   吹出空気温度算出手段と、 車室内への吹出空気温度が前記目標吹出空気温度となる
   ように前記温度調節手段を制御する温度制御手段とを備
   えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記記憶手段が、所定時間間隔で前記内
   気温度検出手段の検出値を記憶するように構成され、 前記記憶手段に記憶された値に基づいて、車両用空調装
   置の運転開始直前における前記記憶値の変化率が所定の
   変化率よりも小さいか否かを判定する判定手段を備え、 前記判定手段によって前記変化率が前記所定の変化率よ
   りも小さいと判定されたら、前記目標吹出空気温度算出
   手段が前記目標吹出空気温度を算出するために用いる前
   記記憶手段に記憶された値として、車両用空調装置の運
   転開始直前における前記記憶値を用いるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記記憶手段が、所定時間間隔で前記内
   気温度検出手段の検出値を記憶するように構成され、 前記記憶手段に記憶された値に基づいて、車両用空調装
   置の運転開始直前における前記記憶値の変化率が所定の
   変化率よりも小さいか否かを判定する判定手段を備え、 前記判定手段によって前記変化率が前記所定の変化率以
   上であると判定されたら、前記目標吹出空気温度算出手
   段が前記目標吹出空気温度を算出するために用いる前記
   記憶手段に記憶された値として、車両用空調装置の運転
   開始直前における前記記憶値を所定量補正した値を用い
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用空
   調装置。
4. 【請求項４】 空気流を発生する送風手段と、 前記送風手段が発生した空気を車室内に導く空気通路
   と、 前記空気通路内に配設され、前記空気通路内を通過する
   空気を冷却または加熱する熱交換器と、 前記熱交換器における空気冷却量または空気加熱量を調
   節する温度調節手段と、 車室内の温度を設定する温度設定手段と、 車室内の温度を検出する内気温度検出手段と、 車両用空調装置の運転開始直後における前記内気温度検
   出手段の検出値を記憶する記憶手段と、 前記温度設定手段によって設定された設定温度、前記内
   気温度検出手段によって検出された内気温度、および前
   記記憶手段に記憶された値に基づいて、車室内への目標
   吹出空気温度を算出する目標吹出空気温度算出手段と、 車室内への吹出空気温度が前記目標吹出空気温度となる
   ように前記温度調節手段を制御する温度制御手段とを備
   えることを特徴とする車両用空調装置。