JP3783980B2 - 車両用エアコンシステムのドア制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコンアンプユニット（親局）と複数のドアアクチュエータ（子局）とを１本の通信線と１本の電源線を介して接続することでＬＡＮ化し、複数のドアの開度を制御する車両用エアコンシステムのドア制御装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用エアコンシステムとしては、エアコンアンプユニットに各ドアアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路を組み込み、エアミックスドア用、モードドア用、インテークドア用の各アクチュエータと駆動回路とを１本の通信線および１本の電源線で接続し、エアコンアンプユニットを親局、各ドアアクチュエータを子局とするＬＡＮ形式のものが知られている。
【０００３】
このような車両用エアコンシステムにおいては、オーディオノイズあるいは電波障害等の影響を受けないように、１本の通信線によるアクチュエータへの通信周期を１００ｍＳ（ミリ秒）、すなわち３個のアクチュエータで構成されている場合には各アクチュエータに対して３００ｍＳの通信周期としている。このとき各アクチュエータは、１ビット／５０ｍＳの速度で送信される目標室温（目標となる車室内温度）となるように制御偏差値（目標室温と実室温との差）をゼロとするような制御を行う。例えば、エアミックスドアアクチュエータにおいては、目標温度を１ビット／５０ｍＳで変化させ、目標温度対ドア開度特性から空調制御ユニットの効率を算出し、仮吹出温度つまり仮実室温を求め、この仮実室温と各センサ値から算出した目標吹出温度つまり目標室温との差（室温制御偏差値）が所定温度以内の場合には目標室温を変化させず、室温制御偏差値が所定温度を越えたら目標室温を１ビット／５０ｍＳで変化させる。このように、各アクチュエータは１ビット／５０ｍＳの速度で目標室温を変化させているので、例えば３個のアクチュエータで構成されている場合には通信周期が３００ｍＳとなり、目標室温変化は１周期３００ｍＳで６ビットとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用エアコンシステムのドア制御装置においては、目標室温変化が１周期３００ｍＳで６ビットであるので、アクチュエータが容易に目標室温変化に追随し、アクチュエータが図６に示すようなコマ送り動作（アクチュエータ動作量が一定速度で変化するライン動作とアクチュエータ動作量がゼロである静止動作とが存在する動作）となり、特にエアミックスドアアクチュエータにおいてガサガサ音（リンクがた、モータ軸スライド、減速ギヤのバックラッシュ等による共振音）が発生する。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、複数のドアアクチュエータを駆動制御する車両エアコンシステムにおいて、アクチュエータがコマ送り動作となることを防止して空調制御ユニットのガサガサ音の発生を防止することができるドア制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題の解決手段１（請求項１）は、図１のクレーム対応図に示すように、モードスイッチや温度調整ダイヤル等のスイッチ類が設けられている操作部ａを有するコントローラｂと、
内蔵しているマイコンによってスイッチ類やセンサ類からの入力信号をプログラムにしたがって演算処理し、空調制御ユニットに設けられているファンモータｃや複数のドアアクチュエータｄ、ｅ、ｆを駆動制御するエアコンアンプユニットｇと、
前記エアコンアンプユニットｇと前記複数のドアアクチュエータｄ、ｅ、ｆとを接続する１本の通信線ｈおよび１本の電源線ｉとを備えた車両用エアコンシステムのドア制御装置において、
前記エアコンアンプユニットｇに、第１の所定周期でインテークドアアクチュエータｄを制御するインテーク処理手段ｊと、前記第１の所定周期でモードドアアクチュエータｅを制御するモード処理手段ｋと、前記第１の所定周期よりも遥かに短い第２の所定周期でエアミックスドアアクチュエータｆを制御するエアミックス処理手段ｌとを設けたことを特徴とする。
【０００７】
（解決手段２）
上記課題の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載の車両用エアコンシステムのドア制御装置において、
前記第１の所定周期を３００ミリ秒とし、前記第２の所定周期を制御偏差値の絶対値が所定温度よりも大きいときには５０ミリ秒、制御偏差値の絶対値が所定温度以内のときは２５ミリ秒とすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は、解決手段１、２に対応する車両用エアコンシステムのドア制御装置である。
【０００９】
まず、構成を説明する。
【００１０】
図２は実施の形態１のドア制御装置が適用された車両用エアコンシステムを示す構成図である。
【００１１】
車両用エアコンシステムのメカ系として、図２の上部に示すように、インテークユニットケース１、外気側吸込口２、室内側吸込口３、ブロアファン４、ブロアファンモータ５、インテークドア６、エバポレータ８、クーリングユニットケース９、ベント吹出口１０、デフ吹出口１１、フット吹出口１２、ヒータコア１３、エアミックスドア１４、ベントドア１６、デフドア１７、フットドア１８、ヒータユニットケース１９を備えている。７ａ、７ｂはインテークドア６の室内側位置、外気側位置、１５ａ、１５ｂはエアミックスドア１４の全開位置、全閉位置である。
【００１２】
車両用エアコンシステムの制御系として、図２の中部から下部に示すように、ファンコントロール回路２０、インテークドアアクチュエータ２１、エアミックスドアアクチュエータ２２、モードドアアクチュエータ２３、エアコンアンプユニット２４、インテーク処理手段２５ａ、モード処理手段２５ｂ、エアミックス処理手段２５ｃ、メモリ２５ｄ、水温センサ２６、冷媒温度センサ２７、内気センサ２８、外気センサ２９、日射センサ３０、吸込温度センサ３１、コントローラ３２を備えている。なお、上記車両用エアコンシステムのメカ系とファンコントロール回路２０、アクチュエータ２１〜２３とは空調制御ユニットを構成する。
【００１３】
前記ファンコントロール回路２０は、エアコンアンプユニット２４からの指令によりブロアファンモータ５への印加電圧を無段階に制御する。
【００１４】
前記インテークドアアクチュエータ２１は、エアコンアンプユニット２４にてインテークドア６の開度（内気、半外気、外気）が決定されると、決定したドア開度にインテークドア６を動かす。
【００１５】
前記エアミックスドアアクチュエータ２２は、エアコンアンプユニット２４にて仮想ドア開度が決定されると、仮想ドア開度のデータを受信して仮想ドア開度に一致するドア開度が得られるようにエアミックスドア１４を動作させる。すなわち、エアミックスドアアクチュエータ２２は、エアコンアンプユニット２４において仮想ドア開度と各種センサ値とから決定された目標室温を通信線３６により受信し、目標室温対ドア開度特性から空調制御ユニットの効率を算出し、仮吹出温度つまり仮実室温を求め、この仮実室温が目標室温に一致するようにエアミックスドア１４を動作させる。
【００１６】
前記モードドアアクチュエータ２３は、エアコンアンプユニット２４にて目標モードドア位置が決定されると、モードドア（ベントドア１６、デフドア１７およびフットドア１８の総称）を開閉させる。
【００１７】
前記エアコンアンプユニット２４は、内蔵しているマイコンによって各スイッチやセンサ類からの入力信号をプログラムにしたがって演算処理し、ブロアファンモータ５や各ドアアクチュエータ２１〜２３、図示しないコンプレッサ等を総合的に制御する。各ドアアクチュエータ２１〜２３は、１本の通信線３６により制御されると共に、エアコンアンプユニット２４から電源線３７を介して電源が供給される。
【００１８】
前記水温センサ２６はヒータコアへ流通するエンジン冷却水温を、冷媒温度センサ２７は冷媒温度を、内気センサ２８は車室内気温度ＴINC を、外気センサ２９は外気温度Ｔamを、日射センサ３０は車室へ差し込む日射量ＱSUN を、吸込温度センサ３１はエバポレータを通過し、ヒータユニットケースへ吸込まれる空気の吸込温度ＴINT をそれぞれ検出し、エアコンアンプユニット２４に入力する。
【００１９】
前記コントローラ３２は、車室内のコントロールパネル部に装備され、モードやファン速度、温度等を表示する表示部３２ａと、モードスイッチや温度調節ダイヤル等が設けられている操作部３２ｂと、表示部３２ａへの表示出力や操作部３２ｂからのスイッチ入力、エアコンアンプユニット２４とのデータ通信を行う操作・表示・通信回路３２ｃとによって構成されている。操作・表示・通信回路３２ｃとエアコンアンプユニット２４とは、操作データ線３３とクロック信号線３４と表示通信データ線３５とにより接続されている。
【００２０】
次に、エアコンアンプユニット２４の動作を図３〜図６を用いて説明する。
【００２１】
図３に示すように、まずエアコンアンプユニット２４の制御手段（図示せず）は、５０ｍＳタイマ、１００ｍＳタイマ（図示せず）をそれぞれをセットし、５０ｍＳフラグ、１００ｍＳフラグをオンとする（Ｓ１）。次に、２５ｍＳフラグ、５０ｍＳフラグのいずれがオンかを判定する（Ｓ２）。最初は５０ｍＳフラグがオンであるので、ステップ３に移行し、タイマセットから５０ｍＳが経過したか否かを５０ｍＳタイマの出力値を制御手段に入力して判定する。タイマセットから５０ｍＳ経過している場合には、エアミックス処理手段２５ｃはエアミックス処理を行い（Ｓ４）、経過していなければステップ５へ移行する。エアミックス処理の詳細は後述する図４のフローチャートに示す。
【００２２】
ステップ５では、タイマセットから１００ｍＳが経過したか否かを１００ｍＳタイマの出力値を制御手段に入力して判定する。タイマセットから１００ｍＳ経過している場合には、インテーク処理手段２５ａはインテーク処理を行い（Ｓ６）、モード処理手段２５ｂはモード処理を行う（Ｓ７）。タイマセットから１００ｍＳ経過していなければステップ８へ移行してその他の処理を行い、ステップ２に戻る。
【００２３】
ステップ２で、２５ｍＳフラグがオンであると判定したときには、ステップ９へ移行する。２５ｍＳフラグがオンとなるのは、少なくとも１回はエアミックス処理を通過して２５ｍＳタイマ（図示せず）がセット状態となった後である。ステップ９で、タイマセットから２５ｍＳが経過したか否かを２５ｍＳタイマの出力値を制御手段に入力して判定する。タイマセットから２５ｍＳ経過している場合にはエアミックス処理を行い（Ｓ４）、経過していなければステップ５へ移行する。
【００２４】
ステップ２で２５ｍＳフラグ、５０ｍＳフラグのいずれがオンかを判定するのは、後に詳細に説明するように、目標温度と実温度とが接近したときに制御周期を短くしてハンチングを防止するためである。
【００２５】
次に、図４を用いて図３のエアミックス処理を詳細に説明する。
【００２６】
プログラムがスタートすると、エアミックス処理手段２５ｃは、各種のデータ値、具体的には操作部３２ｂからの設定温度、内気センサ２８からの内気温度（車室内温度）ＴINC 、外気センサ２９からの外気温度Ｔam、日射センサ３０からの日射量ＱSUN 、吸込温度センサ３１からの吸込温度ＴINT などを入力し（Ｓ１１）、あらかじめ設定された車両熱平衡定数を用いて所定の演算式により、車室内の吹出空気の目標温度（目標室温）Ｔｍを算出する（Ｓ１２）。
【００２７】
次に、メモリ２５ｄに記憶されている制御パラメータ（ドア開度目標値）Ｘｍを入力し（Ｓ１３）、所定の演算式を用いて、エアミックスドア１４の開度Ｘを推定する（Ｓ１４）。メモリ２５ｄには、制御パラメータＸｍの初期値として、適当な所定の値たとえば０．５（５０％）が登録されている。このようにドア開度Ｘの推定（算出）にあたってメモリ値を使用するのはＰＢＲ（ポテンショ・バランス・レジスタ）値の入力がないためである。
【００２８】
次に、ステップ１２で求めた目標室温Ｔｍとステップ１４で求めたドア開度Ｘとから、例えば次に示す演算式（１）により、中間制御パラメータとしての制御偏差値Ｓを算出する。
Ｓ＝Ｔｍ−（Ｆ・Ｘｍ＋Ｇ）・（８２−ＴINT)−ＴINT ……（１）
ここで、Ｆ、Ｇは定数である。
【００２９】
制御偏差値Ｓが求まると、Ｓを±２℃と比較する（Ｓ１６）。比較の結果、Ｓが２℃よりも大きいと判定したときは操作量Ｘσ＝１とし（Ｓ１７）、Ｓが−２℃未満と判定したときは操作量Ｘσ＝０とし（Ｓ１８）、−２℃≦Ｓ≦２℃と判定したときは操作量Ｘσ＝Ｘｍとする（Ｓ１９）。
【００３０】
次に、Ｓを±５℃と比較する（Ｓ２０）。比較の結果、Ｓが５℃よりも大きいと判定したときは、５０ｍＳタイマをセット、５０ｍＳフラグをオンとし（Ｓ２１）、２５ｍＳタイマをリセット、２５ｍＳフラグをオフとする（Ｓ２２）。ステップ２０での比較の結果、Ｓが−５℃未満と判定したときは、５０ｍＳタイマをセット、５０ｍＳフラグをオンとし（Ｓ２３）、２５ｍＳタイマをリセット、２５ｍＳフラグをオフとする（Ｓ２４）。ステップ１６での比較の結果、−５℃≦Ｓ≦５℃と判定したときは、２５ｍＳタイマをセット、２５ｍＳフラグをオンとし（Ｓ２５）、５０ｍＳタイマをリセット、５０ｍＳフラグをオフとする（Ｓ２６）。
【００３１】
次に、制御パラメータＸｍの変化量ΔＸｍを、τを一次送れの時定数として、次の演算式（２）により算出する（Ｓ２７）。
ΔＸｍ＝（Ｘσ−Ｘｍ）／τ……（２）
【００３２】
変化量ΔＸｍが求まると、これを現在のＸｍに加算して制御パラメータＸｍの値を補正する（Ｓ２８）。ステップ２８で得られた補正後の制御パラメータＸｍは、メモリ２５ｄに記憶更新された後（Ｓ２９）、エアミックスドアアクチュエータ２２用の制御データとして、通信線３６を介して、エアミックスドアアクチュエータ２２に向けて送信される（Ｓ３０）。ここで、エアコンアンプユニット２４からエアミックスドアアクチュエータ２２への通信速度は２ビット／５０ｍＳつまり３００ｍＳで１２ビットである。このような高速の制御パラメータＸｍの変化すなわち目標室温の変化にはエアミックスドアアクチュエータ２５ｃは追従できず、従って、図６に示すようなコマ送り動作は解消され、図５に示すような一定速度で変化するライン動作となる。しかし、制御パラメータＸｍを２ビット／５０ｍＳとすると、実室温が目標室温に近付いたときにハンチングが生じやすいので、ステップ２０で示すように−５℃≦Ｓ≦５℃の範囲では１ビット／２５ｍＳというように細かいステップで変化するように設定した。ステップ２９の処理が終了すると、図３のステップ５へリターンする。
【００３３】
次に、効果を説明する。図４のステップ２０〜ステップ２６に示すように、制御偏差値Ｓの絶対値が大きいとき（ここでは５℃を越える値のとき）には通信速度を２ビット／５０ｍＳとしたことにより、エアミックスドアアクチュエータ２２のコマ送り動作は解消されるので、ガサガサ音の発生を防止することができる。また、制御偏差値Ｓが所定温度（ここでは５℃）以内のときには通信速度を１ビット／２５ｍＳとしたことにより、目標室温が細かいステップで変化するので、実室温が目標室温に近付いたときのハンチングを防止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、複数のドアアクチュエータを駆動制御する車両用エアコンシステムのドア制御装置において、エアコンアンプユニットに、第１の所定周期でインテークドアアクチュエータを制御するインテーク処理手段と、第１の所定周期でモードドアアクチュエータを制御するモード処理手段と、第１の所定周期よりも遥かに短い第２の所定周期でエアミックスドアアクチュエータを制御するエアミックス処理手段とを設けたため、エアミックス処理手段において制御偏差値の絶対値が大きいときには通信速度を高速化することができるので、エアミックスドアアクチュエータをコマ送りするような動作を解消することができ、ガサガサ音の発生を防止することができるという効果が得られる。
【００３５】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の車両用エアコンシステムのドア制御装置において、第１の所定周期を３００ミリ秒とし、第２の所定周期を制御偏差値の絶対値が所定温度よりも大きいときには５０ミリ秒、制御偏差値の絶対値が所定温度以内のときは２５ミリ秒とするため、目標室温が細かいステップで変化するようにすることができるので、実室温が目標室温に近付いたときのハンチングを防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用エアコンシステムのドア制御装置を示すクレーム対応図である。
【図２】実施の形態１のドア制御装置が適用された車両用エアコンシステムを示す構成図である。
【図３】実施の形態１のドア制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１のドア制御装置におけるエアミックス処理を示すフローチャートである。
【図５】エアミックスドアアクチュエータの動作量を示すグラフ図である。
【図６】従来のドア制御装置におけるエアミックスドアアクチュエータの動作量を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ インテークユニットケース
２ 外気側吸込口
３ 室内側吸込口
４ ブロアファン
５ ブロアファンモータ
６ インテークドア
７ａ 室内側位置
７ｂ 外気側位置
８ エバポレータ
９ クーリングユニットケース
１０ ベント吹出口
１１ デフ吹出口
１２ フット吹出口
１３ ヒータコア
１４ エアミックスドア
１５ａ 全開位置
１５ｂ 全閉位置
１６ ベントドア
１７ デフドア
１８ フットドア
１９ ヒータユニットケース
２０ ファンコントロール回路
２１ インテークドアアクチュエータ
２２ エアミックスドアアクチュエータ
２３ モードドアアクチュエータ
２４ エアコンアンプユニット
２５ａ インテーク処理手段
２５ｂ モード処理手段
２５ｃ エアミックス処理手段
２５ｄ メモリ２５
２６ 水温センサ
２７ 冷媒温度センサ
２８ 内気センサ
２９ 外気センサ
３０ 日射センサ
３１ 吸込温度センサ
３２ コントローラ
３２ａ 表示部
３２ｂ 操作部
３２ｃ 操作・表示・通信回路
３３ 操作データ線
３４ クロック信号線
３５ 表示通信データ線
３６ 通信線
３７ 電源線

Claims (2)

1. モードスイッチや温度調整ダイヤル等のスイッチ類が設けられている操作部を有するコントローラと、内蔵しているマイコンによってスイッチ類やセンサ類からの入力信号をプログラムにしたがって演算処理し、空調制御ユニットに設けられているファンモータや複数のドアアクチュエータを駆動制御するエアコンアンプユニットと、前記エアコンアンプユニットと前記複数のドアアクチュエータとを接続する１本の通信線および１本の電源線とを備えた車両用エアコンシステムのドア制御装置において、前記エアコンアンプユニットに、第１の所定周期でインテークドアアクチュエータを制御するインテーク処理手段と、前記第１の所定周期でモードドアアクチュエータを制御するモード処理手段と、前記第１の所定周期よりも遥かに短い第２の所定周期でエアミックスドアアクチュエータを制御するエアミックス処理手段とを設けたことを特徴とする車両用エアコンシステムのドア制御装置。
2. 請求項１記載の車両用エアコンシステムのドア制御装置において、前記第１の所定周期を３００ミリ秒とし、前記第２の所定周期を制御偏差値の絶対値が所定温度よりも大きいときには５０ミリ秒、制御偏差値の絶対値が所定温度以内のときは２５ミリ秒とすることを特徴とする車両用エアコンシステムのドア制御装置。

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