JP3906624B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置の改良、特に、外気温センサの異常に関連する温度制御の不都合を解消するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の室内温度を検出するための内気温センサ、所望する車両の室内温度を目標温度として設定するための目標温度設定手段、車両外部の環境温度を検出するための外気温センサ、および、これらのセンサや設定手段からのデータに基いて空調装置から送出すべき空気の温度を求めるための必要吹出温度演算手段等を始めとする各種の演算手段を備えた自動車用空調装置が既に公知である。
【０００３】
通常、この種の自動車用空調装置においては、内気温センサ，外気温センサ，日射センサ，エンジン水温センサ，エバポレータ温センサ等で検出される各種の温度データに基き、必要吹出温度演算手段が所定の演算プログラムに従って必要吹出温度を算出するようになっている。
【０００４】
ここでいう必要吹出温度とは、要するに、目標温度設定手段によって設定された室内温度の目標値を達成するために空調装置から送出すべき空気の温度である。そして、最終的に、この送風温度を得られるようにエアミックスダンパ位置演算手段がエアミックスダンパの揺動位置を制御して、エバポレータによって冷却された冷気とヒータコアによって加熱された暖気との混合比を調整し、必要とされる温度の空気を車内に送出するのである。
【０００５】
しかし、目標温度設定手段によって設定された室内温度の目標値が同じ場合であっても、冷房や暖房の効果の現れ方は車両外部の環境温度の違いによる影響を受ける。
【０００６】
このため、前述した必要吹出温度演算手段による演算処理においては、外気温センサによって検出される外気温を常に考慮し、車両外部の環境温度に適した演算処理が行われて適切な必要吹出温度が算出されるよう、車両外部の環境温度に対応した様々な補正処理が工夫されている。
【０００７】
ここで問題となるのが外気温センサの故障である。この外気温センサは車両の外部側に配備される関係上、内気温センサ，エンジン水温センサ，エバポレータ温センサ等に比べて相対的に故障が生じ易いといった欠点があり、前述の説明からも明らかなように、外気温センサに故障が生じると、必要吹出温度演算手段における補正処理が上手く行われず、外気温に対応した適切な必要吹出温度が算出されなくなって、室内温度が快適に制御されなくなるといった問題が生じる。
【０００８】
従来、この種の問題を解決するための手段としては、特公昭６２−２８００５号に開示されるような車両用空気調和装置、あるいは、特開平７−１７２１３８号に開示されるような車両用空調制御方法が提案されている。
【０００９】
前者は、外気温センサに異常が生じたときに該外気温センサの検出値を外気温データとして利用するのを止め、これに代えて予め設定された代替値を利用して必要吹出温度の演算処理を行うもので、また、後者は、外気温センサに異常が生じたとき、外気温センサからのデータを必要としない熱収支演算式を実行して外気温を推定し、この推定外気温に基いて必要吹出温度の演算処理を行うといったものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特公昭６２−２８００５号として提案された車両用空気調和装置の場合、外気温データの代わりに利用される代替値の値が一義的に固定されているため、実際の外気温度が代替値と大きく相違するような場合、適切な温度制御が達成されなくなるといった問題が生じる。
【００１１】
これに対し、特開平７−１７２１３８号として提案された車両用空調制御方法の場合は、外気温センサからのデータを必要としない熱収支演算式を実行して外気温を推定するようにしているため、実際の外気温を或る程度反映させて必要吹出温度の補正処理を実施することが可能となるメリットがある。しかし、熱収支演算式を実行して外気温を推定する必要上、外気温に代わる他のデータを検出するためのセンサ、例えば、車体温度や空気吹出口の温度を検出するためのセンサが別途必要となり、装置の製造コストが増大するといった弊害が生じる。
【００１２】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、外気温センサに故障が生じた場合であっても外気温センサに代わる格別なセンサを必要とすることなく、外気温を反映した温度制御を達成することのできる自動車用空調装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の室内温度を検出する内気温センサと、所望する車両の室内温度を目標温度として設定する目標温度設定手段と、車両外部の環境温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサの異常の有無を検出するセンサ異常検出手段と、前記外気温センサに異常が生じたときに使用される推定外気温を記憶するための代替値記憶手段と、前記センサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出していないときには前記外気温センサによって検出される外気温データを参照して必要吹出温度を演算する一方このセンサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出しているときには前記外気温データに代えて前記代替値記憶手段に記憶された推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段とを備えた自動車用空調装置であり、前記目的を達成するため、特に、前記内気温センサによって検出される室内温度の現在値と前記目標温度との間の偏差に基いて前記室内温度の現在値が前記目標温度に接近する方向に前記推定外気温の値に補正を施して前記必要吹出温度演算手段に出力する代替値補正手段を設けたことを特徴とする構成を有する。
【００１４】
この構成によれば、外気温センサが正常に作動している間は外気温センサによって検出される外気温データを参照して必要吹出温度が演算され、また、外気温センサに異常が生じた場合には、この外気温センサからのデータに代えて、代替値記憶手段に記憶された推定外気温の値を参照して必要吹出温度が演算される。そして、推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する際には、更に、内気温センサによって検出される室内温度の現在値と目標温度設定手段によって設定された目標温度との間の偏差に基いて、推定外気温の値に対し、室内温度の現在値が目標温度に接近する方向の補正が代替値補正手段によって施されることになる。
室内温度の現在値が目標温度に接近する方向の補正とは、つまり、目標温度に比べて室内温度の現在値が低い場合には推定外気温の値が減少する方向の補正、また、目標温度に比べて室内温度の現在値が高い場合には推定外気温の値が増大する方向の補正である。
この結果、推定外気温の値は目標温度を達成するのに適した推定外気温に補正され、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温と実際の外気温との間に相違がある場合であっても、適切な温度制御が達成されるようになる。
【００１５】
前述した代替値補正手段は、所定周期毎に偏差を加算して積分補正値を算出する積分補正値演算部と、室内温度の現在値が目標温度に接近する方向に推定外気温に積分補正値を加算または減算して新たな推定外気温を求める代替値補正部とによって構成することができる。
【００１６】
室内温度の現在値が目標温度に接近する方向と加算／減算との対応関係は次に示す通りである。
つまり、積分補正値演算部において目標温度から室内温度の現在値を減じて偏差を算出することによって積分補正値を得た場合には、代替値補正部は、この積分補正値に比例する値を代替値記憶手段の推定外気温から減じて新たな推定外気温を求め、この推定外気温を必要吹出温度演算手段に出力する。また、積分補正値演算部において室内温度の現在値から目標温度を減じて偏差を算出することによって積分補正値を得た場合には、代替値補正部は、この積分補正値に比例する値を代替値記憶手段の推定外気温に加算して新たな推定外気温を求め、この推定外気温を必要吹出温度演算手段に出力することになる。何れの場合でも、目標温度に比べて室内温度の現在値が低い場合には推定外気温の値が減少する方向の補正が施され、また、目標温度に比べて室内温度の現在値が高い場合には推定外気温の値が増大する方向の補正が施されることになるので、室内温度の現在値が目標温度に接近する方向の補正が達成されることになる。
そして、所定周期毎の偏差を加算して得た積分補正値を利用して補正処理を行うことにより、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温と実際の外気温との間の相違が大きな場合であっても、早急に目標温度を達成することが可能となる。
【００１７】
更に、前記代替値補正手段によって算出された最新の推定外気温の値を前記代替値記憶手段に逐次更新して記憶させる代替値更新設定手段を併設することも可能である。
【００１８】
この構成によれば、既に推定が完了して実際の外気温と略一致した推定外気温が代替値記憶手段に記憶保持され、この外気温が代替値の初期値として利用されることになるので、代替値と実際の外気温との間の相違を小さくすることが可能であり、最近の外気温を考慮しない固定的な推定外気温を代替値の初期値として利用する場合と比べ、より早急に目標温度を達成することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明を適用した一実施形態の自動車用空調装置の要部を簡略化して示した機能ブロック図である。
【００２０】
この自動車用空調装置１の機構部は、概略において、空気通路となるダクト２、および、その内部に配備された内外気切替ダンパ３とブロアファン４およびエバポレータ５とヒータコア６、並びに、エアミックスダンパ７とモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃによって構成される。
【００２１】
エバポレータ５は、コンプレッサ１９，コンデンサ２０，リキッドタンク２１，エキスパンションバルブ２２を加えて構成される冷媒循環系の一部であり、電磁クラッチ２３の通電時にエンジン２４の動力で駆動されるコンプレッサ１９から送られるガス状冷媒の冷却液化作用および膨張作用によって冷却されるようになっている。
【００２２】
そして、空気通路となるダクト２の上流部には、外部からの空気を取り入れるための外気取入れ口９と車両内の循環空気を取り入れるための内気取入れ口１０とが設けられ、アクチュエータ１１によって揺動される内外気切替ダンパ３の回転角度に応じて、外気または内気、もしくは、その混合気がダクト２内に取り入れられるようになっている。
【００２３】
このようにしてダクト２内に取り入れられた空気は、モータ１２およびブロアファン４で構成される送風手段によって下流側に送られ、更に、冷却器となるエバポレータ５の配備された位置を通り、アクチュエータ１３で揺動されるエアミックスダンパ８でヒータコア６側とバイパス側とに分流されて熱量を調整され、最終的に、空気吹出口のモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃにより空気の出先を規制されて、空気吹出口を構成するデフロスタ吹出口１４やベント吹出口１５あるいはヒート吹出口１６から車内に送出される。
【００２４】
モードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃは該モードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの揺動動作を連携させるためのリンク機構１７を介してアクチュエータ１８によって駆動される。
【００２５】
また、空気吹出口のモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの回転位置は、目標温度設定手段を構成する温度設定スイッチによって設定された目標温度や内気温センサ２５および外気温センサ２６等の検出値に基づいて必要吹出温度演算手段によって算出された必要吹出温度の値に応じて自動調整されるようになっており、例えば、必要吹出温度が高い場合には一方の空気吹出口であるヒート吹出口１６に空気を振り分ける位置に、また、必要吹出温度が低い場合にはもう一方の空気吹出口であるベント吹出口１５の側に空気を振り分ける位置に、更に、必要吹出温度が中程度の場合には、ヒート吹出口１６とベント吹出口１５の双方に略均等に空気を振り分ける位置にモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃが移動される。
【００２６】
自動車用空調装置１を制御するコントロールユニット２７は、ＣＰＵやＲＯＭおよび不揮発性メモリ等によって構成され、ブロアファン４を回転駆動するモータ１２、内外気切替ダンパ３を揺動するアクチュエータ１１、エアミックスダンパ７を揺動するアクチュエータ１３、リンク機構１７を介してモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃを揺動させるアクチュエータ１８の各々がコントロールユニット２７のＣＰＵによって駆動制御される。
【００２７】
また、エアミックスダンパ７を揺動するためのアクチュエータ１３および空気吹出口のモードダンパダンパ８ａ，８ｂ，８ｃを揺動するためのアクチュエータ１８には、各々のアクチュエータの回転位置、即ち、エアミックスダンパ７の回転位置やモードダンパダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの回転位置を検出するためのエアミックスダンパ位置検出センサ２８とモードダンパ位置検出センサ２９が設けられ、エアミックスダンパ７およびモードダンパダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの揺動位置がＣＰＵによって検出されるようになっている。
【００２８】
また、エバポレータ５の下流にはサーミスタ等によって構成されるエバポレータ温センサ３０が配備され、エバポレータ５の現在温度がＣＰＵによって検出されるようになっている。
【００２９】
更に、目標温度設定手段を構成する温度設定スイッチを配備したコントロールパネル３１からの信号、および、内気温センサ２５，外気温センサ２６，日射センサ３２，エンジン水温センサ３３からの信号もＣＰＵに入力されるようになっている。
【００３０】
また、コントロールユニット２７のＣＰＵはコントロールパネル３１の表示状態を制御し、温度設定スイッチによって設定された目標値、および、現在の空気吹出口，風量，取入口を絵で表示する。
【００３１】
図２はコントロールユニット２７のＣＰＵと各種センサによって構成される機能実現手段の概要を示すブロック図であり、このうち、センサ異常検出手段としてのＣＰＵの機能、必要吹出温度演算手段としてのＣＰＵの機能、および、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵの機能に関しては既に公知である。
【００３２】
例えば、センサ異常検出手段としてのＣＰＵの機能は、ＣＰＵが外気温センサ２６からの出力データを常に見張り、その値が所定の温度帯を外れたか否かによって異常有りまたは異常無しの判定を下すことによって達成することが可能である。この場合、出力データが所定の温度帯の中にあれば正常、また、それ以上もしくはそれ以下となった場合に異常と判定する。更に、外気温センサ２６からの出力データの値を微分し、その絶対値が所定値よりも大きくなった場合つまり温度変化が不連続となった場合に異常と判定するようにしてもよい。
【００３３】
また、従来の技術の項でも述べた通り、外気温センサ２６によって検出される外気温あるいはそれに代わる代替値に基いて行われる必要吹出温度の演算処理についても既に公知である。ここで、外気温センサ２６によって検出される外気温あるいはそれに代わる代替値の値をTa，目標温度設定手段を構成する温度設定スイッチによって設定された目標値の値をTset，内気温センサ２５によって検出される室内温度の現在値をTr，日射センサ３２によって検出される日射量の値をTsunとすると、必要吹出温度Taoの値は、
Tao=(Kset・Tset)-(Ka・Ta)-(Kr・Tr)−(Ksun・Tsun)+Ｃ・・・（式１）
によって求められる。なお、Ｋset，Ｋa，Ｋr，Ｋsunは温度制御上の比例係数、また、Ｃは定数である。
【００３４】
式１から明らかなように、必要吹出温度Taoを求める際に必ず必要となるのが目標値に関連した(Kset・Tset)の項目と室内温度の現在値に関連した(Kr・Tr)の項目であり、外気温に関連する(Ka・Ta)の項目と日射量に関連した(Ksun・Tsun)の項目は、(Kset・Tset)の項目と(Kr・Tr)の項目に基いて必要吹出温度Taoを求める際に必要とされる補正処理に必要とされる二次的な項目である。
【００３５】
このようにして、外気温センサ２６によって検出される外気温Taあるいはそれに代わる代替値Taを利用して(Kr・Tr)の項目による補正処理を実施することにより、車両外部の環境温度に応じた適切な必要吹出温度Taoを算出する工夫が従来より実施されている。
【００３６】
そして、最終的に、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵが必要吹出温度Taoの値と比例係数Kamの値とに基いて、
θam=Kam・Tao・・・（式２）
の演算式を実行して必要吹出温度Taoを得るためのエアミックスダンパ７の揺動位置θamの値を求め、アクチュエータ１８を作動させてθamの位置にエアミックスダンパ７を移動させ、これにより、目的とする必要吹出温度Taoの送風を達成する。
【００３７】
次に、本実施形態が特徴とする推定外気温（代替値）Taの補正処理について説明する。ここで、代替値の初期値をIS，内気温センサ２５によって検出される室内温度の現在値をTr，室内温度の目標値をTsetとおくと、推定外気温Taの補正は次の演算式を実行することによって達成することができる。
Ta=IS+KI∫(Tset-Tr)dt・・・（式３）
なお、ここでは室内温度の現在値Trと目標値Tsetとの間の偏差を(Tset-Tr)によって求めているので積分定数KIはマイナスの値となるが、(Tr-Tset)によって偏差を求める場合には、積分定数KIの値はプラスである。
【００３８】
式３から明らかなようにKI∫(Tset-Tr)dtの項目が積分補正値であり、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが低い場合には、積分補正値KI∫(Tset-Tr)dtは負の値となって、推定外気温Taの値が初期値ISに比べて減少する方向の補正が行われる。また、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが高い場合には、積分補正値KI∫(Tset-Tr)dtが正の値となり、推定外気温Taの値が初期値ISに比べて増大する方向の補正が行われることになる。
【００３９】
つまり、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが低いような状況、例えば、実際の外気温が初期値ISよりも低いために暖房が効きにくくなっているような状況下においては、式３によって推定外気温Taの値を低めに推定して式１における(Ka・Ta)の項目の値を増大させて必要吹出温度Taoを高めに算出することによって強力な暖房を行い、また、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが高いような状況、例えば、実際の外気温が初期値ISよりも高いために冷房が効きにくくなっているような状況下においては、式３によって推定外気温Taの値を高めに推定して式１における(Ka・Ta)の項目の値を減少させて必要吹出温度Taoを低めに算出することによって強力な冷房を行うといった意味合いであり、何れの場合も、式３の演算式により、室内温度の現在値Trが目標温度Tsetに接近する方向に推定外気温Taの値が補正されることになる。
【００４０】
次に、図３に示す温度制御処理のフローチャートを参照して、代替値補正手段および代替値更新設定手段としてのＣＰＵの処理動作について詳細に説明する。なお、この温度制御処理は、例えば、数百ミリsec.といった比較的短い処理周期毎にＣＰＵによって繰り返し実行されるタスク処理である。
【００４１】
温度制御処理を開始したＣＰＵは、まず、各種センサ２６，２５，３２と温度設定スイッチの各々を介して外気温の現在値Taと室内温度の現在値Trおよび日射量の現在値Tsunと室内温度の目標値Tsetの値を読み込んで一時記憶する（ステップａ１）。
【００４２】
次いで、センサ異常検出手段としてのＣＰＵは、ステップａ１の処理で読み込んだ外気温の現在値Taの値を評価して外気温センサ２６に異常が生じているか否かを判定する（ステップａ２）。判定方法については既に述べた通りである。
【００４３】
そして、ステップａ２の判定結果が偽となった場合、つまり、外気温センサ２６に異常が生じていないと判定された場合には、ＣＰＵは、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ外気温の現在値Taの値を代替値ISとして代替値記憶手段である不揮発性メモリに記憶する（ステップａ３）。
【００４４】
また、必要吹出温度演算手段としてのＣＰＵは、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ外気温現在値Ta，室内温度現在値Tr，日射量現在値Tsunおよび目標値Tsetの値に基いて式１の演算式を実行して必要吹出温度Taoの値を求め、更に、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵが式２の演算式を実行してエアミックスダンパ７の揺動位置θamの値を算出し（ステップａ４）、アクチュエータ１３を駆動してθamの位置にエアミックスダンパ７を移動させる（ステップａ５）。
【００４５】
以上が通常時の温度制御処理であり、外気温センサ２６に異常が生じない限り、前述したステップａ１〜ステップａ５の処理がＣＰＵによって所定周期毎に繰り返し実行されることになる。
【００４６】
一方、ステップａ２の判定結果が真となって外気温センサ２６に異常が生じていると判定された場合、ＣＰＵは、補正周期計測タイマTの計測時間が予め設定された補正周期Tsに達しているか否かを判別する（ステップａ６）。しかし、異常検出直後の現段階では補正周期計測タイマTによる計時処理は開始されていないので、ステップａ６の判別結果は偽となる。
【００４７】
よって、ＣＰＵは、補正処理実行フラグＦがセットされているか否かを判別することになるが（ステップａ７）、異常検出直後の現段階では補正処理実行フラグＦはリセット状態のままに保持されているので、ステップａ７の判別結果は偽となる。
【００４８】
従って、ＣＰＵは、補正処理実行フラグＦをセットして補正処理の開始を記憶すると共に、コントロールパネル３１の表示部に外気温センサ２６の異常に関する警告を表示し（ステップａ８）、外気温センサ２６の異常検出後の第１回目の補正処理を開始する。
【００４９】
そこで、代替値補正手段の積分補正値演算部を構成するＣＰＵは、まず、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ目標温度Tsetと室内温度現在値Trおよび式３における積分定数KIの値に基いてKI(Tset-Tr)の演算式を実行することによって室内温度の現在値Trと目標温度Tsetとの間の偏差Tset-Trに比例した値KI(Tset-Tr)を求め、初期値０を記憶した積分補正値記憶レジスタαに、積分補正値記憶レジスタαの現在値とKI(Tset-Tr)の値を加算して新たな積分補正値αを求める（ステップａ９）。
【００５０】
ついで、代替値補正手段の代替値補正部を構成するＣＰＵは、補正周期計測タイマTをリセット＆スタートして補正周期の計測を開始し（ステップａ１０）、代替値記憶手段である不揮発性メモリから代替値ISの値、つまり、外気温センサ２６が故障する直前に検出されていた最も新しい外気温の実データを読み込み、この値に積分補正値αの値を加算して新たな推定外気温Taの値を算出する（ステップａ１１）。
【００５１】
なお、代替値ISの値は予め適当な値、例えば、２０℃といった値をＲＯＭ等に記憶させておき、この値を読み出して固定的に使用することも可能であるが、最近の実データを初期値として使用した方が良い結果が得られる。無論、季節が異なるような極端に古い実データを使用するよりは例えば２０℃といった固定データを使用する方が望ましい場合もあるが、本実施形態の場合、外気温センサ２６の異常は自動的にコントロールパネル３１の表示部に表示されるので、センサ故障後の比較的早い段階で修理が可能であり、季節が異なるような極端に古い実データが初期値として使用される心配はない。
【００５２】
そして、必要吹出温度演算手段としてのＣＰＵは、前記と同様にして、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ室内温度現在値Tr，日射量現在値Tsunおよび目標値Tsetとステップａ１１の処理で新たに算出された推定外気温Taの値に基いて式１の演算式を実行して必要吹出温度Taoの値を求め、更に、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵが式２の演算式を実行してエアミックスダンパ７の揺動位置θamの値を算出し（ステップａ４）、アクチュエータ１３を駆動してθamの位置にエアミックスダンパ７を移動させる（ステップａ５）。
【００５３】
次周期の温度制御処理ではステップａ１とステップ２の処理が前記と同様にして実行され、その後、補正周期計測タイマTの計測時間が補正周期Tsに達しているか否かが判定されるが、温度制御処理の繰り返し周期に比べて補正周期Tsの方が遥かに長い値に設定されているので、ステップａ６の判別結果は偽となる。
【００５４】
そこで、ＣＰＵは、補正処理実行フラグＦがセットされているか否かを判別するが（ステップａ７）、この段階では補正処理実行フラグＦが既にセットされているのでステップａ７の判別結果は真となる。従って、必要吹出温度演算手段およびエアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵは、前記と同様にしてステップａ４およびステップａ５の処理を実行して、この周期の温度制御処理を終了する。
【００５５】
そして、ステップａ６の判別処理で補正周期計測タイマTの計測時間が補正周期Tsに達したことが確認されるまでの間、ＣＰＵは、前述したステップａ１１の処理で最初に算出された推定外気温Taの値をそのまま継続的に利用して、ステップａ１，ステップａ２，ステップａ６，ステップａ７，ステップａ４およびステップａ５の処理を前記と同様にして繰り返し実行することになる。
【００５６】
このような処理が繰り返し実行される間にステップａ６の判別結果が真となり、補正周期計測タイマTの計測時間が補正周期Tsに達したことが確認されると、代替値補正手段の積分補正値演算部を構成するＣＰＵは、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ目標温度Tsetと室内温度現在値Trおよび式３における積分定数KIの値に基いてKI(Tset-Tr)の演算式を実行し、室内温度の現在値Trと目標温度との間の偏差Tset-Trに比例した値KI(Tset-Tr)を求め、積分補正値記憶レジスタαに、積分補正値記憶レジスタαの現在値とKI(Tset-Tr)の値を加算して新たな積分補正値αの値を求める（ステップａ９）。
【００５７】
このようにして所定周期Ts毎にKI(Tset-Tr)の現在値をレジスタαに積算的に加算していくことによって式３におけるKI∫(Tset-Tr)dtの積分処理が達成されることになる。前述した通り、補正周期Tsの値は長めに設定されているので、このような積分処理を行っても温度制御上のオーバーシュートやアンダーシュートが発生することはない。
【００５８】
そして、このようにして推定外気温Taの補正を繰り返して行くうちに最終的に目標値Tsetと室内温度の現在値Trとが一致すると、室内温度の現在値Trと目標値Tsetとの間の偏差(Tset-Tr)の値が０となり、レジスタαおよび推定外気温Taの値が安定する。このときの推定外気温Taの値は概ね実際の外気温と等しい。
【００５９】
更に、ステップａ３に示される処理と同じ処理をステップａ１１の実行直後に実施する構成としてもよい。この構成によれば最後に推定された推定外気温Taの値、つまり、実際の外気温と概ね等しい外気温の値が代替値更新設定手段として機能するＣＰＵの処理により代替値の初期値ISとして保存されることになるので、一旦エンジンや空調を停止した後で空調を再開したような場合でも、空調開始の初期段階から適切な推定外気温Taを用いた演算処理の実行が可能となる。
【００６０】
また、ステップａ３の代替値更新処理とステップａ１１実行直後の代替値更新処理を併用することも可能であり、その場合は、外気温センサ２６の故障直後の段階においても、また、エンジンや空調停止後における空調の再開の場合においても、その初期段階から適切な推定外気温Taを用いた演算処理の実行が可能となる。その最も簡単な実現方法は、ステップａ４の直前で代替値更新処理を実行することである。なお、ここでいうステップａ４の直前とはステップａ４の直前かつ合流後の位置、つまり、図３においてＸで示した位置を意味する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の自動車用空調装置は、推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する際に、内気温センサによって検出される室内温度の現在値と目標温度設定手段によって設定された目標温度との間の偏差に基いて推定外気温の値に補正を加えるようにしているので、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温の値と実際の外気温との間に相違があるような場合であっても、外気温センサに代わる格別なセンサを必要とすることなく、実際の外気温を適切に推定して確実な温度制御を達成することができる。
【００６２】
しかも、推定外気温の値を補正する代替値補正手段は、室内温度の現在値と目標温度との間の偏差を所定周期毎に加算して積分補正値を算出する積分補正値演算部と代替値補正部とを有し、積分を利用した補正処理で新たな推定外気温を算出するようになっているので、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温と実際の外気温との間の相違が大きな場合であっても、所望する目標温度を早急に達成することができる。
【００６３】
更に、代替値補正手段によって算出された最新の推定外気温の値を代替値記憶手段に更新して記憶させる代替値更新設定手段を備えているため、外気温センサに異常が生じている場合には、既に推定が完了して実際の外気温と略一致した推定外気温の値をそのまま代替値の初期値として利用することができ、より短時間の内に目標温度を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態の自動車用空調装置の要部を簡略化して示した機能ブロック図である。
【図２】コントロールユニットのＣＰＵによって構成される機能実現手段の概要を示すブロック図である。
【図３】コントロールユニットのＣＰＵによって実施される温度制御処理の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 自動車用空調装置
２ ダクト
３ 内外気切替ダンパ
４ ブロアファン
５ エバポレータ
６ ヒータコア
７ エアミックスダンパ
８ａ，８ｂ，８ｃ モードダンパ
９ 外気取入れ口
１０ 内気取入れ口
１１ アクチュエータ
１２ モータ
１３ アクチュエータ
１４ デフロスタ吹出口
１５ ベント吹出口
１６ ヒート吹出口
１７ リンク機構
１８ アクチュエータ
１９ コンプレッサ
２０ コンデンサ
２１ リキッドタンク
２２ エキスパンションバルブ
２３ 電磁クラッチ
２４ エンジン
２５ 内気温センサ
２６ 外気温センサ
２７ コントロールユニット（センサ異常検出手段，代替値記憶手段，必要吹出温度演算手段，代替値補正手段，代替値更新設定手段）
２８ エアミックスダンパ位置検出センサ
２９ モードダンパ位置検出センサ
３０ エバポレータ温センサ
３１ コントロールパネル（目標温度設定手段）
３２ 日射センサ
３３ エンジン水温センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置の改良、特に、外気温センサの異常に関連する温度制御の不都合を解消するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の室内温度を検出するための内気温センサ、所望する車両の室内温度を目標温度として設定するための目標温度設定手段、車両外部の環境温度を検出するための外気温センサ、および、これらのセンサや設定手段からのデータに基いて空調装置から送出すべき空気の温度を求めるための必要吹出温度演算手段等を始めとする各種の演算手段を備えた自動車用空調装置が既に公知である。
【０００３】
通常、この種の自動車用空調装置においては、内気温センサ，外気温センサ，日射センサ，エンジン水温センサ，エバポレータ温センサ等で検出される各種の温度データに基き、必要吹出温度演算手段が所定の演算プログラムに従って必要吹出温度を算出するようになっている。
【０００４】
ここでいう必要吹出温度とは、要するに、目標温度設定手段によって設定された室内温度の目標値を達成するために空調装置から送出すべき空気の温度である。そして、最終的に、この送風温度を得られるようにエアミックスダンパ位置演算手段がエアミックスダンパの揺動位置を制御して、エバポレータによって冷却された冷気とヒータコアによって加熱された暖気との混合比を調整し、必要とされる温度の空気を車内に送出するのである。
【０００５】
しかし、目標温度設定手段によって設定された室内温度の目標値が同じ場合であっても、冷房や暖房の効果の現れ方は車両外部の環境温度の違いによる影響を受ける。
【０００６】
このため、前述した必要吹出温度演算手段による演算処理においては、外気温センサによって検出される外気温を常に考慮し、車両外部の環境温度に適した演算処理が行われて適切な必要吹出温度が算出されるよう、車両外部の環境温度に対応した様々な補正処理が工夫されている。
【０００７】
ここで問題となるのが外気温センサの故障である。この外気温センサは車両の外部側に配備される関係上、内気温センサ，エンジン水温センサ，エバポレータ温センサ等に比べて相対的に故障が生じ易いといった欠点があり、前述の説明からも明らかなように、外気温センサに故障が生じると、必要吹出温度演算手段における補正処理が上手く行われず、外気温に対応した適切な必要吹出温度が算出されなくなって、室内温度が快適に制御されなくなるといった問題が生じる。
【０００８】
従来、この種の問題を解決するための手段としては、特公昭６２−２８００５号に開示されるような車両用空気調和装置、あるいは、特開平７−１７２１３８号に開示されるような車両用空調制御方法が提案されている。
【０００９】
前者は、外気温センサに異常が生じたときに該外気温センサの検出値を外気温データとして利用するのを止め、これに代えて予め設定された代替値を利用して必要吹出温度の演算処理を行うもので、また、後者は、外気温センサに異常が生じたとき、外気温センサからのデータを必要としない熱収支演算式を実行して外気温を推定し、この推定外気温に基いて必要吹出温度の演算処理を行うといったものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特公昭６２−２８００５号として提案された車両用空気調和装置の場合、外気温データの代わりに利用される代替値の値が一義的に固定されているため、実際の外気温度が代替値と大きく相違するような場合、適切な温度制御が達成されなくなるといった問題が生じる。
【００１１】
これに対し、特開平７−１７２１３８号として提案された車両用空調制御方法の場合は、外気温センサからのデータを必要としない熱収支演算式を実行して外気温を推定するようにしているため、実際の外気温を或る程度反映させて必要吹出温度の補正処理を実施することが可能となるメリットがある。しかし、熱収支演算式を実行して外気温を推定する必要上、外気温に代わる他のデータを検出するためのセンサ、例えば、車体温度や空気吹出口の温度を検出するためのセンサが別途必要となり、装置の製造コストが増大するといった弊害が生じる。
【００１２】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、外気温センサに故障が生じた場合であっても外気温センサに代わる格別なセンサを必要とすることなく、外気温を反映した温度制御を達成することのできる自動車用空調装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の室内温度を検出する内気温センサと、所望する車両の室内温度を目標温度として設定する目標温度設定手段と、車両外部の環境温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサの異常の有無を検出するセンサ異常検出手段と、前記外気温センサに異常が生じたときに使用される推定外気温を記憶するための代替値記憶手段と、前記センサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出していないときには前記外気温センサによって検出される外気温データを参照して必要吹出温度を演算する一方このセンサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出しているときには前記外気温データに代えて前記代替値記憶手段に記憶された推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段とを備えた自動車用空調装置であり、前記目的を達成するため、特に、前記内気温センサによって検出される室内温度の現在値と前記目標温度との間の偏差に基いて前記室内温度の現在値が前記目標温度に接近する方向に前記推定外気温の値に補正を施して前記必要吹出温度演算手段に出力する代替値補正手段を設けたことを特徴とする構成を有する。
【００１４】
この構成によれば、外気温センサが正常に作動している間は外気温センサによって検出される外気温データを参照して必要吹出温度が演算され、また、外気温センサに異常が生じた場合には、この外気温センサからのデータに代えて、代替値記憶手段に記憶された推定外気温の値を参照して必要吹出温度が演算される。そして、推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する際には、更に、内気温センサによって検出される室内温度の現在値と目標温度設定手段によって設定された目標温度との間の偏差に基いて、推定外気温の値に対し、室内温度の現在値が目標温度に接近する方向の補正が代替値補正手段によって施されることになる。
室内温度の現在値が目標温度に接近する方向の補正とは、つまり、目標温度に比べて室内温度の現在値が低い場合には推定外気温の値が減少する方向の補正、また、目標温度に比べて室内温度の現在値が高い場合には推定外気温の値が増大する方向の補正である。
この結果、推定外気温の値は目標温度を達成するのに適した推定外気温に補正され、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温と実際の外気温との間に相違がある場合であっても、適切な温度制御が達成されるようになる。
【００１５】
前述した代替値補正手段は、所定周期毎に偏差を加算して積分補正値を算出する積分補正値演算部と、室内温度の現在値が目標温度に接近する方向に推定外気温に積分補正値を加算または減算して新たな推定外気温を求める代替値補正部とによって構成することができる。
【００１６】
室内温度の現在値が目標温度に接近する方向と加算／減算との対応関係は次に示す通りである。
つまり、積分補正値演算部において目標温度から室内温度の現在値を減じて偏差を算出することによって積分補正値を得た場合には、代替値補正部は、この積分補正値に比例する値を代替値記憶手段の推定外気温から減じて新たな推定外気温を求め、この推定外気温を必要吹出温度演算手段に出力する。また、積分補正値演算部において室内温度の現在値から目標温度を減じて偏差を算出することによって積分補正値を得た場合には、代替値補正部は、この積分補正値に比例する値を代替値記憶手段の推定外気温に加算して新たな推定外気温を求め、この推定外気温を必要吹出温度演算手段に出力することになる。何れの場合でも、目標温度に比べて室内温度の現在値が低い場合には推定外気温の値が減少する方向の補正が施され、また、目標温度に比べて室内温度の現在値が高い場合には推定外気温の値が増大する方向の補正が施されることになるので、室内温度の現在値が目標温度に接近する方向の補正が達成されることになる。
そして、所定周期毎の偏差を加算して得た積分補正値を利用して補正処理を行うことにより、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温と実際の外気温との間の相違が大きな場合であっても、早急に目標温度を達成することが可能となる。
【００１７】
更に、前記代替値補正手段によって算出された最新の推定外気温の値を前記代替値記憶手段に逐次更新して記憶させる代替値更新設定手段を併設することも可能である。
【００１８】
この構成によれば、既に推定が完了して実際の外気温と略一致した推定外気温が代替値記憶手段に記憶保持され、この外気温が代替値の初期値として利用されることになるので、代替値と実際の外気温との間の相違を小さくすることが可能であり、最近の外気温を考慮しない固定的な推定外気温を代替値の初期値として利用する場合と比べ、より早急に目標温度を達成することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明を適用した一実施形態の自動車用空調装置の要部を簡略化して示した機能ブロック図である。
【００２０】
この自動車用空調装置１の機構部は、概略において、空気通路となるダクト２、および、その内部に配備された内外気切替ダンパ３とブロアファン４およびエバポレータ５とヒータコア６、並びに、エアミックスダンパ７とモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃによって構成される。
【００２１】
エバポレータ５は、コンプレッサ１９，コンデンサ２０，リキッドタンク２１，エキスパンションバルブ２２を加えて構成される冷媒循環系の一部であり、電磁クラッチ２３の通電時にエンジン２４の動力で駆動されるコンプレッサ１９から送られるガス状冷媒の冷却液化作用および膨張作用によって冷却されるようになっている。
【００２２】
そして、空気通路となるダクト２の上流部には、外部からの空気を取り入れるための外気取入れ口９と車両内の循環空気を取り入れるための内気取入れ口１０とが設けられ、アクチュエータ１１によって揺動される内外気切替ダンパ３の回転角度に応じて、外気または内気、もしくは、その混合気がダクト２内に取り入れられるようになっている。
【００２３】
このようにしてダクト２内に取り入れられた空気は、モータ１２およびブロアファン４で構成される送風手段によって下流側に送られ、更に、冷却器となるエバポレータ５の配備された位置を通り、アクチュエータ１３で揺動されるエアミックスダンパ８でヒータコア６側とバイパス側とに分流されて熱量を調整され、最終的に、空気吹出口のモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃにより空気の出先を規制されて、空気吹出口を構成するデフロスタ吹出口１４やベント吹出口１５あるいはヒート吹出口１６から車内に送出される。
【００２４】
モードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃは該モードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの揺動動作を連携させるためのリンク機構１７を介してアクチュエータ１８によって駆動される。
【００２５】
また、空気吹出口のモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの回転位置は、目標温度設定手段を構成する温度設定スイッチによって設定された目標温度や内気温センサ２５および外気温センサ２６等の検出値に基づいて必要吹出温度演算手段によって算出された必要吹出温度の値に応じて自動調整されるようになっており、例えば、必要吹出温度が高い場合には一方の空気吹出口であるヒート吹出口１６に空気を振り分ける位置に、また、必要吹出温度が低い場合にはもう一方の空気吹出口であるベント吹出口１５の側に空気を振り分ける位置に、更に、必要吹出温度が中程度の場合には、ヒート吹出口１６とベント吹出口１５の双方に略均等に空気を振り分ける位置にモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃが移動される。
【００２６】
自動車用空調装置１を制御するコントロールユニット２７は、ＣＰＵやＲＯＭおよび不揮発性メモリ等によって構成され、ブロアファン４を回転駆動するモータ１２、内外気切替ダンパ３を揺動するアクチュエータ１１、エアミックスダンパ７を揺動するアクチュエータ１３、リンク機構１７を介してモードダンパ８ａ，８ｂ，８ｃを揺動させるアクチュエータ１８の各々がコントロールユニット２７のＣＰＵによって駆動制御される。
【００２７】
また、エアミックスダンパ７を揺動するためのアクチュエータ１３および空気吹出口のモードダンパダンパ８ａ，８ｂ，８ｃを揺動するためのアクチュエータ１８には、各々のアクチュエータの回転位置、即ち、エアミックスダンパ７の回転位置やモードダンパダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの回転位置を検出するためのエアミックスダンパ位置検出センサ２８とモードダンパ位置検出センサ２９が設けられ、エアミックスダンパ７およびモードダンパダンパ８ａ，８ｂ，８ｃの揺動位置がＣＰＵによって検出されるようになっている。
【００２８】
また、エバポレータ５の下流にはサーミスタ等によって構成されるエバポレータ温センサ３０が配備され、エバポレータ５の現在温度がＣＰＵによって検出されるようになっている。
【００２９】
更に、目標温度設定手段を構成する温度設定スイッチを配備したコントロールパネル３１からの信号、および、内気温センサ２５，外気温センサ２６，日射センサ３２，エンジン水温センサ３３からの信号もＣＰＵに入力されるようになっている。
【００３０】
また、コントロールユニット２７のＣＰＵはコントロールパネル３１の表示状態を制御し、温度設定スイッチによって設定された目標値、および、現在の空気吹出口，風量，取入口を絵で表示する。
【００３１】
図２はコントロールユニット２７のＣＰＵと各種センサによって構成される機能実現手段の概要を示すブロック図であり、このうち、センサ異常検出手段としてのＣＰＵの機能、必要吹出温度演算手段としてのＣＰＵの機能、および、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵの機能に関しては既に公知である。
【００３２】
例えば、センサ異常検出手段としてのＣＰＵの機能は、ＣＰＵが外気温センサ２６からの出力データを常に見張り、その値が所定の温度帯を外れたか否かによって異常有りまたは異常無しの判定を下すことによって達成することが可能である。この場合、出力データが所定の温度帯の中にあれば正常、また、それ以上もしくはそれ以下となった場合に異常と判定する。更に、外気温センサ２６からの出力データの値を微分し、その絶対値が所定値よりも大きくなった場合つまり温度変化が不連続となった場合に異常と判定するようにしてもよい。
【００３３】
また、従来の技術の項でも述べた通り、外気温センサ２６によって検出される外気温あるいはそれに代わる代替値に基いて行われる必要吹出温度の演算処理についても既に公知である。ここで、外気温センサ２６によって検出される外気温あるいはそれに代わる代替値の値をTa，目標温度設定手段を構成する温度設定スイッチによって設定された目標値の値をTset，内気温センサ２５によって検出される室内温度の現在値をTr，日射センサ３２によって検出される日射量の値をTsunとすると、必要吹出温度Taoの値は、
Tao=(Kset・Tset)-(Ka・Ta)-(Kr・Tr)−(Ksun・Tsun)+Ｃ・・・（式１）
によって求められる。なお、Ｋset，Ｋa，Ｋr，Ｋsunは温度制御上の比例係数、また、Ｃは定数である。
【００３４】
式１から明らかなように、必要吹出温度Taoを求める際に必ず必要となるのが目標値に関連した(Kset・Tset)の項目と室内温度の現在値に関連した(Kr・Tr)の項目であり、外気温に関連する(Ka・Ta)の項目と日射量に関連した(Ksun・Tsun)の項目は、(Kset・Tset)の項目と(Kr・Tr)の項目に基いて必要吹出温度Taoを求める際に必要とされる補正処理に必要とされる二次的な項目である。
【００３５】
このようにして、外気温センサ２６によって検出される外気温Taあるいはそれに代わる代替値Taを利用して(Kr・Tr)の項目による補正処理を実施することにより、車両外部の環境温度に応じた適切な必要吹出温度Taoを算出する工夫が従来より実施されている。
【００３６】
そして、最終的に、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵが必要吹出温度Taoの値と比例係数Kamの値とに基いて、
θam=Kam・Tao・・・（式２）
の演算式を実行して必要吹出温度Taoを得るためのエアミックスダンパ７の揺動位置θamの値を求め、アクチュエータ１８を作動させてθamの位置にエアミックスダンパ７を移動させ、これにより、目的とする必要吹出温度Taoの送風を達成する。
【００３７】
次に、本実施形態が特徴とする推定外気温（代替値）Taの補正処理について説明する。ここで、代替値の初期値をIS，内気温センサ２５によって検出される室内温度の現在値をTr，室内温度の目標値をTsetとおくと、推定外気温Taの補正は次の演算式を実行することによって達成することができる。
Ta=IS+KI∫(Tset-Tr)dt・・・（式３）
なお、ここでは室内温度の現在値Trと目標値Tsetとの間の偏差を(Tset-Tr)によって求めているので積分定数KIはマイナスの値となるが、(Tr-Tset)によって偏差を求める場合には、積分定数KIの値はプラスである。
【００３８】
式３から明らかなようにKI∫(Tset-Tr)dtの項目が積分補正値であり、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが低い場合には、積分補正値KI∫(Tset-Tr)dtは負の値となって、推定外気温Taの値が初期値ISに比べて減少する方向の補正が行われる。また、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが高い場合には、積分補正値KI∫(Tset-Tr)dtが正の値となり、推定外気温Taの値が初期値ISに比べて増大する方向の補正が行われることになる。
【００３９】
つまり、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが低いような状況、例えば、実際の外気温が初期値ISよりも低いために暖房が効きにくくなっているような状況下においては、式３によって推定外気温Taの値を低めに推定して式１における(Ka・Ta)の項目の値を増大させて必要吹出温度Taoを高めに算出することによって強力な暖房を行い、また、目標温度Tsetに比べて室内温度の現在値Trが高いような状況、例えば、実際の外気温が初期値ISよりも高いために冷房が効きにくくなっているような状況下においては、式３によって推定外気温Taの値を高めに推定して式１における(Ka・Ta)の項目の値を減少させて必要吹出温度Taoを低めに算出することによって強力な冷房を行うといった意味合いであり、何れの場合も、式３の演算式により、室内温度の現在値Trが目標温度Tsetに接近する方向に推定外気温Taの値が補正されることになる。
【００４０】
次に、図３に示す温度制御処理のフローチャートを参照して、代替値補正手段および代替値更新設定手段としてのＣＰＵの処理動作について詳細に説明する。なお、この温度制御処理は、例えば、数百ミリsec.といった比較的短い処理周期毎にＣＰＵによって繰り返し実行されるタスク処理である。
【００４１】
温度制御処理を開始したＣＰＵは、まず、各種センサ２６，２５，３２と温度設定スイッチの各々を介して外気温の現在値Taと室内温度の現在値Trおよび日射量の現在値Tsunと室内温度の目標値Tsetの値を読み込んで一時記憶する（ステップａ１）。
【００４２】
次いで、センサ異常検出手段としてのＣＰＵは、ステップａ１の処理で読み込んだ外気温の現在値Taの値を評価して外気温センサ２６に異常が生じているか否かを判定する（ステップａ２）。判定方法については既に述べた通りである。
【００４３】
そして、ステップａ２の判定結果が偽となった場合、つまり、外気温センサ２６に異常が生じていないと判定された場合には、ＣＰＵは、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ外気温の現在値Taの値を代替値ISとして代替値記憶手段である不揮発性メモリに記憶する（ステップａ３）。
【００４４】
また、必要吹出温度演算手段としてのＣＰＵは、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ外気温現在値Ta，室内温度現在値Tr，日射量現在値Tsunおよび目標値Tsetの値に基いて式１の演算式を実行して必要吹出温度Taoの値を求め、更に、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵが式２の演算式を実行してエアミックスダンパ７の揺動位置θamの値を算出し（ステップａ４）、アクチュエータ１３を駆動してθamの位置にエアミックスダンパ７を移動させる（ステップａ５）。
【００４５】
以上が通常時の温度制御処理であり、外気温センサ２６に異常が生じない限り、前述したステップａ１〜ステップａ５の処理がＣＰＵによって所定周期毎に繰り返し実行されることになる。
【００４６】
一方、ステップａ２の判定結果が真となって外気温センサ２６に異常が生じていると判定された場合、ＣＰＵは、補正周期計測タイマTの計測時間が予め設定された補正周期Tsに達しているか否かを判別する（ステップａ６）。しかし、異常検出直後の現段階では補正周期計測タイマTによる計時処理は開始されていないので、ステップａ６の判別結果は偽となる。
【００４７】
よって、ＣＰＵは、補正処理実行フラグＦがセットされているか否かを判別することになるが（ステップａ７）、異常検出直後の現段階では補正処理実行フラグＦはリセット状態のままに保持されているので、ステップａ７の判別結果は偽となる。
【００４８】
従って、ＣＰＵは、補正処理実行フラグＦをセットして補正処理の開始を記憶すると共に、コントロールパネル３１の表示部に外気温センサ２６の異常に関する警告を表示し（ステップａ８）、外気温センサ２６の異常検出後の第１回目の補正処理を開始する。
【００４９】
そこで、代替値補正手段の積分補正値演算部を構成するＣＰＵは、まず、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ目標温度Tsetと室内温度現在値Trおよび式３における積分定数KIの値に基いてKI(Tset-Tr)の演算式を実行することによって室内温度の現在値Trと目標温度Tsetとの間の偏差Tset-Trに比例した値KI(Tset-Tr)を求め、初期値０を記憶した積分補正値記憶レジスタαに、積分補正値記憶レジスタαの現在値とKI(Tset-Tr)の値を加算して新たな積分補正値αを求める（ステップａ９）。
【００５０】
ついで、代替値補正手段の代替値補正部を構成するＣＰＵは、補正周期計測タイマTをリセット＆スタートして補正周期の計測を開始し（ステップａ１０）、代替値記憶手段である不揮発性メモリから代替値ISの値、つまり、外気温センサ２６が故障する直前に検出されていた最も新しい外気温の実データを読み込み、この値に積分補正値αの値を加算して新たな推定外気温Taの値を算出する（ステップａ１１）。
【００５１】
なお、代替値ISの値は予め適当な値、例えば、２０℃といった値をＲＯＭ等に記憶させておき、この値を読み出して固定的に使用することも可能であるが、最近の実データを初期値として使用した方が良い結果が得られる。無論、季節が異なるような極端に古い実データを使用するよりは例えば２０℃といった固定データを使用する方が望ましい場合もあるが、本実施形態の場合、外気温センサ２６の異常は自動的にコントロールパネル３１の表示部に表示されるので、センサ故障後の比較的早い段階で修理が可能であり、季節が異なるような極端に古い実データが初期値として使用される心配はない。
【００５２】
そして、必要吹出温度演算手段としてのＣＰＵは、前記と同様にして、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ室内温度現在値Tr，日射量現在値Tsunおよび目標値Tsetとステップａ１１の処理で新たに算出された推定外気温Taの値に基いて式１の演算式を実行して必要吹出温度Taoの値を求め、更に、エアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵが式２の演算式を実行してエアミックスダンパ７の揺動位置θamの値を算出し（ステップａ４）、アクチュエータ１３を駆動してθamの位置にエアミックスダンパ７を移動させる（ステップａ５）。
【００５３】
次周期の温度制御処理ではステップａ１とステップ２の処理が前記と同様にして実行され、その後、補正周期計測タイマTの計測時間が補正周期Tsに達しているか否かが判定されるが、温度制御処理の繰り返し周期に比べて補正周期Tsの方が遥かに長い値に設定されているので、ステップａ６の判別結果は偽となる。
【００５４】
そこで、ＣＰＵは、補正処理実行フラグＦがセットされているか否かを判別するが（ステップａ７）、この段階では補正処理実行フラグＦが既にセットされているのでステップａ７の判別結果は真となる。従って、必要吹出温度演算手段およびエアミックスダンパ位置演算手段としてのＣＰＵは、前記と同様にしてステップａ４およびステップａ５の処理を実行して、この周期の温度制御処理を終了する。
【００５５】
そして、ステップａ６の判別処理で補正周期計測タイマTの計測時間が補正周期Tsに達したことが確認されるまでの間、ＣＰＵは、前述したステップａ１１の処理で最初に算出された推定外気温Taの値をそのまま継続的に利用して、ステップａ１，ステップａ２，ステップａ６，ステップａ７，ステップａ４およびステップａ５の処理を前記と同様にして繰り返し実行することになる。
【００５６】
このような処理が繰り返し実行される間にステップａ６の判別結果が真となり、補正周期計測タイマTの計測時間が補正周期Tsに達したことが確認されると、代替値補正手段の積分補正値演算部を構成するＣＰＵは、当該処理周期におけるステップａ１の処理で読み込んだ目標温度Tsetと室内温度現在値Trおよび式３における積分定数KIの値に基いてKI(Tset-Tr)の演算式を実行し、室内温度の現在値Trと目標温度との間の偏差Tset-Trに比例した値KI(Tset-Tr)を求め、積分補正値記憶レジスタαに、積分補正値記憶レジスタαの現在値とKI(Tset-Tr)の値を加算して新たな積分補正値αの値を求める（ステップａ９）。
【００５７】
このようにして所定周期Ts毎にKI(Tset-Tr)の現在値をレジスタαに積算的に加算していくことによって式３におけるKI∫(Tset-Tr)dtの積分処理が達成されることになる。前述した通り、補正周期Tsの値は長めに設定されているので、このような積分処理を行っても温度制御上のオーバーシュートやアンダーシュートが発生することはない。
【００５８】
そして、このようにして推定外気温Taの補正を繰り返して行くうちに最終的に目標値Tsetと室内温度の現在値Trとが一致すると、室内温度の現在値Trと目標値Tsetとの間の偏差(Tset-Tr)の値が０となり、レジスタαおよび推定外気温Taの値が安定する。このときの推定外気温Taの値は概ね実際の外気温と等しい。
【００５９】
更に、ステップａ３に示される処理と同じ処理をステップａ１１の実行直後に実施する構成としてもよい。この構成によれば最後に推定された推定外気温Taの値、つまり、実際の外気温と概ね等しい外気温の値が代替値更新設定手段として機能するＣＰＵの処理により代替値の初期値ISとして保存されることになるので、一旦エンジンや空調を停止した後で空調を再開したような場合でも、空調開始の初期段階から適切な推定外気温Taを用いた演算処理の実行が可能となる。
【００６０】
また、ステップａ３の代替値更新処理とステップａ１１実行直後の代替値更新処理を併用することも可能であり、その場合は、外気温センサ２６の故障直後の段階においても、また、エンジンや空調停止後における空調の再開の場合においても、その初期段階から適切な推定外気温Taを用いた演算処理の実行が可能となる。その最も簡単な実現方法は、ステップａ４の直前で代替値更新処理を実行することである。なお、ここでいうステップａ４の直前とはステップａ４の直前かつ合流後の位置、つまり、図３においてＸで示した位置を意味する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の自動車用空調装置は、推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する際に、内気温センサによって検出される室内温度の現在値と目標温度設定手段によって設定された目標温度との間の偏差に基いて推定外気温の値に補正を加えるようにしているので、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温の値と実際の外気温との間に相違があるような場合であっても、外気温センサに代わる格別なセンサを必要とすることなく、実際の外気温を適切に推定して確実な温度制御を達成することができる。
【００６２】
しかも、推定外気温の値を補正する代替値補正手段は、室内温度の現在値と目標温度との間の偏差を所定周期毎に加算して積分補正値を算出する積分補正値演算部と代替値補正部とを有し、積分を利用した補正処理で新たな推定外気温を算出するようになっているので、予め代替値記憶手段に記憶されていた推定外気温と実際の外気温との間の相違が大きな場合であっても、所望する目標温度を早急に達成することができる。
【００６３】
更に、代替値補正手段によって算出された最新の推定外気温の値を代替値記憶手段に更新して記憶させる代替値更新設定手段を備えているため、外気温センサに異常が生じている場合には、既に推定が完了して実際の外気温と略一致した推定外気温の値をそのまま代替値の初期値として利用することができ、より短時間の内に目標温度を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態の自動車用空調装置の要部を簡略化して示した機能ブロック図である。
【図２】コントロールユニットのＣＰＵによって構成される機能実現手段の概要を示すブロック図である。
【図３】コントロールユニットのＣＰＵによって実施される温度制御処理の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 自動車用空調装置
２ ダクト
３ 内外気切替ダンパ
４ ブロアファン
５ エバポレータ
６ ヒータコア
７ エアミックスダンパ
８ａ，８ｂ，８ｃ モードダンパ
９ 外気取入れ口
１０ 内気取入れ口
１１ アクチュエータ
１２ モータ
１３ アクチュエータ
１４ デフロスタ吹出口
１５ ベント吹出口
１６ ヒート吹出口
１７ リンク機構
１８ アクチュエータ
１９ コンプレッサ
２０ コンデンサ
２１ リキッドタンク
２２ エキスパンションバルブ
２３ 電磁クラッチ
２４ エンジン
２５ 内気温センサ
２６ 外気温センサ
２７ コントロールユニット（センサ異常検出手段，代替値記憶手段，必要吹出温度演算手段，代替値補正手段，代替値更新設定手段）
２８ エアミックスダンパ位置検出センサ
２９ モードダンパ位置検出センサ
３０ エバポレータ温センサ
３１ コントロールパネル（目標温度設定手段）
３２ 日射センサ
３３ エンジン水温センサ
Claims (3)
- 車両の室内温度を検出する内気温センサと、所望する車両の室内温度を目標温度として設定する目標温度設定手段と、車両外部の環境温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサの異常の有無を検出するセンサ異常検出手段と、前記外気温センサに異常が生じたときに使用される推定外気温を記憶するための代替値記憶手段と、前記センサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出していないときには前記外気温センサによって検出される外気温データを参照して必要吹出温度を演算する一方このセンサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出しているときには前記外気温データに代えて前記代替値記憶手段に記憶された推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段とを備えた自動車用空調装置であって、前記内気温センサによって検出される室内温度の現在値と前記目標温度との間の偏差に基いて前記室内温度の現在値が前記目標温度に接近する方向に前記推定外気温の値に補正を施して前記必要吹出温度演算手段に出力する代替値補正手段を設け、この代替値補正手段は、所定周期毎に前記偏差を加算して積分補正値を算出する積分補正値演算部と、前記室内温度の現在値が前記目標温度に接近する方向に前記推定外気温に前記積分補正値を加算または減算して新たな推定外気温を求める代替値補正部とによって構成されていることを特徴とする自動車用空調装置。
- 車両の室内温度を検出する内気温センサと、所望する車両の室内温度を目標温度として設定する目標温度設定手段と、車両外部の環境温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサの異常の有無を検出するセンサ異常検出手段と、前記外気温センサに異常が生じたときに使用される推定外気温を記憶するための代替値記憶手段と、前記センサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出していないときには前記外気温センサによって検出される外気温データを参照して必要吹出温度を演算する一方このセンサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出しているときには前記外気温データに代えて前記代替値記憶手段に記憶された推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段とを備えた自動車用空調装置であって、前記内気温センサによって検出される室内温度の現在値と前記目標温度との間の偏差に基いて前記室内温度の現在値が前記目標温度に接近する方向に前記推定外気温の値に補正を施して前記必要吹出温度演算手段に出力する代替値補正手段を設け、この代替値補正手段によって算出された最新の推定外気温の値を前記代替値記憶手段に逐次更新して記憶させる代替値更新設定手段を併設したことを特徴とする自動車用空調装置。
- 車両の室内温度を検出する内気温センサと、所望する車両の室内温度を目標温度として設定する目標温度設定手段と、車両外部の環境温度を検出する外気温センサと、前記外気温センサの異常の有無を検出するセンサ異常検出手段と、前記外気温センサに異常が生じたときに使用される推定外気温を記憶するための代替値記憶手段と、前記センサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出していないときには前記外気温センサによって検出される外気温データを参照して必要吹出温度を演算する一方このセンサ異常検出手段が外気温センサの異常を検出しているときには前記外気温データに代えて前記代替値記憶手段に記憶された推定外気温の値を参照して必要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段とを備えた自動車用空調装置であって、前記内気温センサによって検出される室内温度の現在値と前記目標温度との間の偏差に基いて前記室内温度の現在値が前記目標温度に接近する方向に前記推定外気温の値に補正を施して前記必要吹出温度演算手段に出力する代替値補正手段を設け、この代替値補正手段は、所定周期毎に前記偏差を加算して積分補正値を算出する積分補正値演算部と、前記室内温度の現在値が前記目標温度に接近する方向に前記推定外気温に前記積分補正値を加算または減算して新たな推定外気温を求める代替値補正部とによって構成され、この代替値補正手段によって算出された最新の推定外気温の値を前記代替値記憶手段に逐次更新して記憶させる代替値更新設定手段を併設したことを特徴とする自動車用空調装置。
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