JP3979181B2 - 車両用電気機器制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリからの電力にて駆動される電気機器の制御装置に関し、特に車室内の空調を行う空調電気機器の制御装置に好適である。
【0002】
【従来の技術】
従来、走行駆動源として走行用電動モータを備える車両の空調装置においては、空調電気機器として、車室内に吹き出す空調風の加熱のための電気ヒータや、冷媒を圧縮する電動圧縮機が用いられている。そして、走行用電動モータへの電力供給を優先するために、車両全体での電力需給状態に応じて空調電気機器への電力供給量を制限するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように空調電気機器への電力供給量を制御するための方法としては、次のような方法が考えられる。なお、ここでは、理解を容易にするために、空調電気機器として電気ヒータのみを有する場合について説明する。
【0004】
すなわち、車両全体での電力需給状態に応じて電気ヒータでの使用を許可する許可電力値を算出し、また、所定の加熱能力を確保するために、電気ヒータに供給する電力の目標電力値を前回算出した目標電力値に基づいて算出する。具体的には、前回算出した目標電力値に、変化させる分の電力値を増減して目標電力値を算出する。
【0005】
そして、目標電力値が許可電力値よりも小さいときには、電気ヒータに目標電力を供給して所定の空調制御を行い、一方、目標電力値が許可電力値よりも大きいときには、電気ヒータへの電力供給量を許可電力値に制限する、という方法が考えられる。
【0006】
しかしながら、目標電力値が許可電力値よりも小さいときには、算出した目標電力値と実際に電気ヒータに供給される電力値とが異なるため、上記のように電気ヒータに供給する電力の目標電力値を前回算出した目標電力値に基づいて算出した場合、良好な制御が行えないという問題が発生することが判った。
【0007】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、電気機器への電力供給量を制御する電気機器制御装置において、電気機器への電力供給量を許可電力値に制限したときにも良好な制御が行えるようにすることを目的とする。
【0008】
【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に記載の発明では、バッテリ(17)から供給される電力により作動して車室内の空調を行う空調電気機器(53a、53b)と、空調電気機器(53a、53b)以外の車両電気機器と、空調電気機器(53a、53b)および車両電気機器への電力供給を制御する電子制御装置(19、60)とを備え、電子制御装置(19、60)は、車両全体での電力需給状態に応じて空調電気機器(53a、53b)での使用を許可する許可電力値を算出し、空調電気機器(53a、53b)に供給する電力の今回の目標電力値を前回算出した前回の目標電力値と目標変化分とに基づいて算出し、今回の目標電力値が許可電力値よりも大きいときには、空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を許可電力値に制限するようにした車両用電気機器制御装置において、電子制御装置(19、60)は、空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を許可電力値に制限している場合には、今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を、許可電力値に置き換え、今回の目標電力値を許可電力値を用いて算出することを特徴とする。
【0009】
これによると、空調電気機器への電力供給量を許可電力値に制限している場合の目標電力値は、許可電力値に基づいて算出されることになり、算出した目標電力値と実際に空調電気機器に供給される電力値とが一致し、良好な制御を行うことができる。
【0010】
請求項2に記載の発明では、空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続した場合にのみ、今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を許可電力値に置き換えることを特徴とする。
【0011】
ところで、空調電気機器への電力供給量を許可電力値に制限している状態が短時間である場合、目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を許可電力値に置き換えると不具合が生じることがあるが、請求項2の発明によるとその不具合を回避することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明のように、今回の目標電力値が許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を許可電力値に置き換えるようにしてもよい。
【0013】
請求項4に記載の発明のように、空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続し、且つ、今回の目標電力値が許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を許可電力値に置き換えるようにしてもよい。
【0014】
請求項5に記載の発明のように、電子制御装置(19、60)は、空調電気機器(53a、53b)の保護が必要なときに空調電気機器(53a、53b)での使用を許可する保護時許可電力値を算出し、今回の目標電力値が保護時許可電力値よりも大きいときには、空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を保護時許可電力値に制限すると共に、今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を保護時許可電力値にすぐに置き換えるようにしてもよい。
【0015】
請求項6に記載の発明のように、空調電気機器は、車室内に吹き出す空調風の加熱に利用される電気ヒータ(53a、53b)とすることができる。
【0016】
請求項7に記載の発明では、バッテリ(17)から供給される電力により作動して車室内の空調を行う空調電気機器(16)と、空調電気機器(16)以外の車両電気機器と、空調電気機器(16)および車両電気機器への電力供給を制御する電子制御装置(19、60)とを備え、電子制御装置(19、60)は、車両全体での電力需給状態に応じて空調電気機器(16)での使用を許可する許可電力値を算出し、空調電気機器(16)の作動状態の今回の目標値を前回の目標値と目標変化分とに基づいて算出し、今回の目標値を達成するために空調電気機器(16)に供給すべき電力の今回の目標電力値を前記今回の目標値に基づいて算出し、今回の目標電力値が許可電力値よりも大きいときには、空調電気機器(16)への電力供給量を許可電力値に制限するようにした車両用電気機器制御装置において、電子制御装置(19、60)は、空調電気機器(16)への電力供給量を許可電力値に制限している場合には、今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、電力供給量が許可電力値に制限されている状況での空調電気機器(16)の実際の作動状態の実値に置き換え、今回の目標値を実値を用いて算出することを特徴とする。
【0017】
これによると、空調電気機器への電力供給量を許可電力値に制限している場合の空調電気機器の作動状態の目標値は、許可電力値に制限されている状況での空調電気機器の実際の作動状態の実値に基づいて算出されることになり、算出した目標値と空調電気機器の実際の作動状態とが一致し、良好な制御を行うことができる。
【0018】
請求項8に記載の発明では、空調電気機器(16)への電力供給量を許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続した場合にのみ、今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、実値に置き換えることを特徴とする。
【0019】
ところで、空調電気機器への電力供給量を許可電力値に制限している状態が短時間である場合、目標値を算出する際の前回の目標値を実値に置き換えると不具合が生じることがあるが、請求項8の発明によるとその不具合を回避することができる。
【0020】
請求項9に記載の発明のように、目標電力値が許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、実値に置き換えるようにしてもよい。
【0021】
請求項10に記載の発明のように、空調電気機器(16)への電力供給量を許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続し、且つ、今回の目標電力値が許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、実値に置き換えるようにしてもよい。
【0022】
請求項11に記載の発明のように、電子制御装置(19、60)は、空調電気機器(16)の保護が必要なときに空調電気機器(16)での使用を許可する保護時許可電力値を算出し、今回の目標電力値が保護時許可電力値よりも大きいときには、空調電気機器(16)への電力供給量を保護時許可電力値に制限すると共に、今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、電力供給量が保護時許可電力値に制限されている状況での空調電気機器(16)の実際の作動状態の実値にすぐに置き換えるようにしてもよい。
【0023】
請求項12に記載の発明のように、空調電気機器は、空調風の冷却に利用される冷媒を圧縮する電動圧縮機(16)とし、空調電気機器の作動状態は、電動圧縮機(16)の回転数とすることができる。
【0024】
請求項13に記載の発明では、請求項1または7に記載の車両用電気機器制御装置において、電子制御装置(19、60)は、第1電子制御装置(19)と第2電子制御装置(60)を備え、第1電子制御装置(19)は、今回の目標電力値を算出する算出部(19a)と、算出した今回の目標電力値を第2電子制御装置(60)へ送信する送受信部(19b)とを備え、第2電子制御装置(60)は、第1電子制御装置(19)から受信した今回の目標電力値が高いと判断したときは、今回の目標電力値よりも小さ目に補正した許可電力値を送受信部(19b)へ送信し、第1電子制御装置(19)は、空調電気機器(16、53a、53b)への電力供給量を、送受信部(19b)が第2電子制御装置(60)から受信した許可電力値に制限する電気機器制御装置において、送受信部(19b)は、第2電子制御装置(60)から受信した許可電力値を算出部(19a)へフィードバックすることを特徴とする。
【0025】
これによると、目標電力値を許可電力値に基づいて算出することが可能となり、良好な制御を行うことが可能となる。
【0026】
請求項14に記載の発明のように、第1電子制御装置(19)は、算出部(19a)で算出した今回の目標電力値に対して、送受信部(19b)が第2電子制御装置(60)から受信した許可電力値が所定量以上小さいときに、算出部(19a)で算出した今回の目標電力値を許可電力値に置き換えるようにしてもよい。
【0027】
請求項15に記載の発明のように、第1電子制御装置は、車室内の空調を行うための空調電気機器(16、53a、53b)への電力供給を制御する空調用電子制御装置(19)とし、第2電子制御装置は、空調電気機器(16、53a、53b)以外の車両電気機器への電力供給を制御する車両用電子制御装置(60)とすることができる。
【0028】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。この実施形態は、車両の走行駆動源として図示しない走行用電動モータを備える自動車の空調装置に本発明を適用した例であり、図1にこの車両用空調装置の概略構成を示す。なお、走行用電動モータは、本発明の車両電気機器に相当する。
【0030】
この図1において、通風ダクト10内には、図示しない内気導入口から取り入れた車室内空気または外気導入口から取り入れた車室外空気を送風する送風機11が配設され、この送風機11の空気流れ下流側には、冷媒との熱交換により送風空気(以下、空調風という)を冷却するエバポレータ12が配設されている。
【0031】
さらに、エバポレータ12の空気流れ下流側には、エバポレータ12にて冷却された空調風を温水との熱交換により再加熱するヒータコア13が配設されている。このヒータコア13は通風ダクト10内の通路を約半分塞ぐようにして配設されていて、ヒータコア13と並列にバイパス空気通路14が形成されている。そして、ヒータコア13の空気流れ上流側には、ヒータコア13を通過する空気とバイパス空気通路14を通過する空気との割合を調節して、車室内に吹き出される空調風の温度を調整するエアミックスダンパ15が回動自在に設けられている。
【0032】
なお、図示しないが、通風ダクト10の空気流れ最下流部には、温度調整された空調風をフロントガラスに向かって吹き出すデフロスタ吹出口、空調風を乗員の上半身に向かって吹き出すフェイス吹出口、空調風を乗員の足元に向かって吹き出すフット吹出口が、それぞれ設けられている。
【0033】
冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機16は、エバポレータ12や図示しない凝縮器、膨脹弁等と共に周知の冷凍サイクルを構成するものである。電動圧縮機16は本発明の空調電気機器に相当し、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部とそれを駆動する交流モータとからなる。この電動圧縮機16のモータには、車載のバッテリ17(本実施形態では定格電圧300Vの直流電源)から得た直流電力がインバータ18によって交流電力に変換されて供給される。
【0034】
バッテリ17は、水素と酸素との化学反応を利用して電力を発生する燃料電池30にて充電されるようになっている。
【0035】
この燃料電池30の温度を所定の温度範囲に調整するために、第1冷却水回路40が設けられている。第1冷却水回路40中には、矢印aの向きに冷却水を循環させる第1ウォーターポンプ41、燃料電池30、燃料電池30を通過した冷却水の温度を検出する第1水温センサ42、冷却水温に応じて第1冷却水回路40を開閉するサーモスタット43、および、冷却水と外気との熱交換を行うラジエータ44が配設されている。また、第1冷却水回路40は、第1ウォーターポンプ41よりも冷却水流れ上流側と、燃料電池30よりも冷却水流れ下流側とが、第1バイパス冷却水回路45によって接続されている。
【0036】
そして、冷却水の温度が高温側設定温度以上になると、サーモスタット43が開弁することにより、冷却水は矢印a1のようにラジエータ44に流れて冷却される。一方、冷却水の温度が低温側設定温度以下になると、サーモスタット43が閉弁することにより、ラジエータ44への冷却水の流れが遮断され、冷却水は矢印a2のように第1バイパス冷却水回路45を介して第1ウォーターポンプ41側に戻される。このようなサーモスタット43の作動により、燃料電池30の温度が、高い発電効率が得られるような温度範囲に調整される。
【0037】
また、燃料電池30の熱によって温水となった冷却水は第2冷却水回路50を介してヒータコア13に流れ、燃料電池30の熱が空調に利用されるようになっている。この第2冷却水回路50の一端は燃料電池30よりも冷却水流れ下流側で第1冷却水回路40に接続され、第2冷却水回路50の他端は第1ウォーターポンプ41よりも冷却水流れ上流側で第1冷却水回路40に接続されている。
【0038】
第2冷却水回路50中には、第2冷却水回路50内での冷却水の流れを切り替える電動式の三方弁51、矢印bの向きに冷却水を循環させる電動式の第2ウォーターポンプ52、冷却水を加熱する2つの電気ヒータ53a、53b、電気ヒータ53a、53bを通過した冷却水の温度を検出する第2水温センサ54、および、ヒータコア13が配設されている。また、第2冷却水回路50においてヒータコア13よりも冷却水流れ下流側から第2バイパス冷却水回路55が分岐され、この第2バイパス冷却水回路55は三方弁51に接続されている。
【0039】
なお、本発明の空調電気機器に相当する第1、第2電気ヒータ53a、53bには、バッテリ17から得た直流電力がインバータ18によってデューティ制御されて供給される。また、第1、第2電気ヒータ53a、53bはニクロム線を利用したシーズヒータであり、各電気ヒータ53a、53bの電気特性は、本実施形態では、抵抗値が30Ω、定格電圧が300V、定格電力が3kWである。
【0040】
図2に示すように、空調用電子制御装置19は、図示しないCPU、ROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータ19aや、各種信号を他の機器との間で送受信する送受信部19b等を備え、入力信号に基づいて、マイクロコンピュータ19aに記憶したプログラムおよびマップに従って演算処理を行うもので、その演算結果に基づいて所定の空調制御が行われるように、上記エアミックスダンパ15、インバータ装置18、三方弁51、第2ウォーターポンプ52、第1、第2電気ヒータ53a、53b等を制御する。なお、空調用電子制御装置19は、本発明の第1電子制御装置に相当し、マイクロコンピュータ19aは、本発明の算出部に相当する。
【0041】
車両用電子制御装置60は、図示しないCPU、ROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータや、各種信号を他の機器との間で送受信する送受信部等を備え、入力情報に基づいて、マイクロコンピュータに記憶したプログラムおよびマップに従って演算処理を行うものである。
【0042】
そして、車両用電子制御装置60は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量等に基づいて走行用電動モータを制御すると共に、バッテリ17の充放電状態に基づいて燃料電池30の発電量を制御するようになっている。また、車両用電子制御装置60の送受信部と空調用電子制御装置19の送受信部19bとの間で、情報信号の入出力がされるようになっている。
【0043】
なお、車両用電子制御装置60は、本発明の第2電子制御装置に相当する。また、空調用電子制御装置19および車両用電子制御装置60は、本発明の電子制御装置に相当する。
【0044】
次に、インバータ18について図2に基づいて説明する。図2は図1の電気回路部のブロック図であり、インバータ18にはバッテリ17の直流電力がヒューズ70を介して供給されている。そして、インバータ18は、圧縮機駆動回路18aによって直流電力をスイッチングして可変周波数の交流出力を作りだし、その交流出力によって電動圧縮機16の回転数を可変制御する。
【0045】
また、インバータ18は、ヒータ駆動回路18bによって直流電力をスイッチングして、第1、第2電気ヒータ53a、53bに供給される電力をデューティ制御する。このデューティ制御によって、第1、第2電気ヒータ53a、53bにはバッテリ17の電圧と等しい電圧がヒータ駆動回路18bを介して印加される。なお、圧縮機駆動回路18aおよびヒータ駆動回路18bのスイッチング素子としては、トランジスタ(例えばIGBT)が用いられる。
【0046】
また、インバータ18は、空調用電子制御装置19からの指令により圧縮機駆動回路18aおよびヒータ駆動回路18bの作動を制御する制御回路18cと、バッテリ17の電圧を検出してその電圧信号を空調用電子制御装置19に出力する電圧検出回路18dとを有する。
【0047】
ここで、図3(a)〜(c)は第1、第2電気ヒータ53a、53bのデューティ制御方法と、第1、第2電気ヒータ53a、53bの合計電流を示す図であり、本実施形態では、第1、第2電気ヒータ53a、53bのデューティ制御の周期を20ms(ミリ・秒)とし、第1電気ヒータ53aのON(通電)タイミングと第2電気ヒータ53bのONタイミングとを10msずらしている。換言すると、第1電気ヒータ53aと第2電気ヒータ53bには、デューティ制御の位相を半周期分ずらして電力が供給される。
【0048】
また、第1、第2電気ヒータ53a、53bを同一デューティ比で制御するようにしているため、第1電気ヒータ53aのOFF(通電停止)タイミングと第2電気ヒータ53bのOFFタイミングも半周期分(本例では10ms)ずれることになる。
【0049】
このように、第1電気ヒータ53aと第2電気ヒータ53bのデューティ制御の位相を半周期分ずらした場合、デューティ比が50%以下では、図3(a)、(b)から明らかなように第1、第2電気ヒータ53a、53bが共にONされた状態はない。すなわち、どの時点においても、第1、第2電気ヒータ53a、53bのうち一方しか通電されていない。
【0050】
従って、第1、第2電気ヒータ53a、53bの合計電流の最大値は、第1電気ヒータ53aの電流値(本例では、電圧が300Vの時10A)あるいは第2電気ヒータ53bの電流値と等しくなり、デューティ制御の位相をずらさない場合の第1、第2電気ヒータ53a、53bの合計電流の最大値(20A)の半分になる。
【0051】
また、デューティ比が50%を超える時には、図3(c)に示すように、第1、第2電気ヒータ53a、53bの合計電流の変化量は、第1電気ヒータ53aの電流値(本例では、電圧が300Vの時10A)あるいは第2電気ヒータ53bの電流値と等しくなり、デューティ制御の位相をずらさない場合の第1、第2電気ヒータ53a、53bの合計電流の変化量(20A)の半分になる。このように、電流変化が小さくなるとバッテリ17の電圧変動が小さくなり、従ってバッテリ電圧変動の影響による他の電気機器の誤動作や耐久性低下を防止することができる。
【0052】
次に、上記構成になる車両用空調装置の作動について説明する。
【0053】
空調用電子制御装置19には、車室内の温度、車室外の温度、車室内に入射する日射量、車室内の希望設定温度等の信号が入力されると共に、インバータ18の電圧検出回路18d、第1水温センサ42、および第2水温センサ54からの信号が入力される。
【0054】
そして、空調用電子制御装置19は、それらの各信号に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度TAOを求め、車室内に吹き出す空気の温度がその目標吹出温度TAOになるように、エアミックスダンパ15、電動圧縮機16、インバータ装置18、三方弁51、第2ウォーターポンプ52、第1、第2電気ヒータ53a、53b等を制御する。
【0055】
まず、空調用電子制御装置19は、空調装置の運転、停止を決定する図示しないエアコンスイッチがオンされると、第2ウォーターポンプ52を作動させると共に、第1水温センサ42の信号に基づいて三方弁51を制御して、第2冷却水回路50内での冷却水の流れを切り替えるようになっている。
【0056】
具体的には、燃料電池30を通過した冷却水の温度が設定温度以上になって空調風を加熱可能になった場合は、第2冷却水回路50と第2バイパス冷却水回路55との間を三方弁51にて遮断する。これにより、燃料電池30、第1、第2電気ヒータ53a、53b、ヒータコア13を結ぶ回路が形成され、燃料電池30を通過した冷却水が、第1、第2電気ヒータ53a、53bやヒータコア13に流通し、ヒータコア13を通過した冷却水は矢印b1のように燃料電池30側に戻される。なお、この場合には第1、第2電気ヒータ53a、53bによる冷却水の加熱は不要であるため、第1、第2電気ヒータ53a、53bには通電しない。
【0057】
一方、燃料電池30を通過した冷却水の温度が設定温度未満の場合は、第2バイパス冷却水回路55と第2ウォーターポンプ52の冷却水流れ上流側とを連通させると共に、第2バイパス冷却水回路55と燃料電池30の冷却水流れ下流側との間を遮断する。これにより、ヒータコア13を通過した冷却水は、矢印b2のように、燃料電池30側には流れずに、第2バイパス冷却水回路55を介して第2ウォーターポンプ52側に戻される。そして、この場合には、第2水温センサ54の信号に基づいて第1、第2電気ヒータ53a、53bへの通電を制御して、ヒータコア13に流入する冷却水の温度を所定の温度に調整する。
【0058】
次に、空調用電子制御装置19において実行される制御処理のうち、第1、第2電気ヒータ53a、53bの制御にかかわる部分について図4の流れ図にて説明する。
【0059】
空調用電子制御装置19に直流電源が供給されると、図4のルーチンが起動され、ステップS1にて各イニシャライズおよび初期設定を行う。次に、ステップS2にてセンサやスイッチからの各種信号を読み込み、ステップS3にて目標吹出温度TAOを算出する。
【0060】
次に、ステップS4では、下記の数式1により、ヒータコア13に流入する冷却水の目標水温TWOを求める。
【0061】
【数1】
TWO=(TAO−TIN)/φ+TIN
ここで、φはファン風量から算出されるヒータコア13の温度効率であり、TINは通風ダクト10内へ吸い込んだ空気の温度である。
【0062】
次に、ステップS5では、以下のようにして第1、第2電気ヒータ53a、53bの目標電力値IHOを求める。なお、この目標電力値IHOは、吹出空気温度を目標吹出温度TAOに制御するために第1、第2電気ヒータ53a、53bに供給すべき電力の合計である。
【0063】
まず、上記目標水温TWOと、ヒータコア13に流入する冷却水の実際の水温TWとの偏差Enを、下記数式2に基づいて算出する。なお、実際の水温TWは第2水温センサ54によって検出される。
【0064】
【数2】
n=TWO−TW
ここで、本実施形態では、暖房モード時には、エアミックスダンパ15の位置が、送風機11からの送風空気の全てがヒータコア13を通過する位置に制御されるので、第2水温センサ54にてヒータコア13の水温TWを検出するということは、実際に車室内に吹き出される空気温度に関連した物理量を検出することに相当する。つまり、上記数式2から求められるEnは、目標吹出温度TAOと、実際に室内に吹き出される空気の温度との偏差に相当する物理量とみなすことができる。
【0065】
そして、下記数式3に基づいて偏差変化率EDOTを算出する。
【0066】
【数3】
EDOT=En−En-1
ここで、En-1は偏差Enの前回の値であり、偏差Enは4秒毎に更新されるため、前回の偏差En-1は偏差Enに対して4秒前の値となる。
【0067】
次に、ROMに記憶された図5のメンバーシップ関数と図6のルールとに基づいて、上記で算出した偏差Enおよび偏差変化率EDOTにおける目標変化分ΔfHを算出する。ここで、この目標変化分ΔfHとは、第1、第2電気ヒータ53a、53bへの供給電力のうち、前回の目標電力値IHOn-1、すなわち4秒前の目標電力値IHOn-1に対して増減する電力量である。
【0068】
具体的には、図5(a)で求まるCF1と図5(b)で求まるCF2とから、下記数式4に基づいて入力適合度CFを求め、さらにこの入力適合度CFと図6のルール値Aとから、下記数式5に基づいて目標変化分ΔfHを算出する。
【0069】
【数4】
CF=CF1×CF2
【0070】
【数5】
ΔfH=(CF×Σルール値A)
そして、目標電力値IHOを下記数式6に基づいて算出する。
【0071】
【数6】
IHO=IHOn-1+ΔfH
上記のようにしてステップS5で目標電力値IHOを求めた後、次のステップS6に進み、このステップS6では、目標電力値IHOを空調必要電力値A/CREQとして、車両用電子制御装置60に送信する。
【0072】
これに対し、車両用電子制御装置60は、車両全体での電力需給状態に応じて、第1、第2電気ヒータ53a、53bでの使用が可能な電力値(以下、使用可能電力値という)を算出する。そして、その使用可能電力値が空調必要電力値A/CREQより小さい場合は、使用可能電力値を空調許可電力値ACWENBとし、算出した使用可能電力値が空調必要電力値A/CREQより大きい場合は、空調必要電力値A/CREQと同じ値を空調許可電力値ACWENBとする。
【0073】
この空調許可電力値ACWENBの情報は空調用電子制御装置19の送受信部19bに送信され、ステップS7では、空調用電子制御装置19の送受信部19bで受信した空調許可電力値ACWENBを空調用電子制御装置19のマイクロコンピュータ19aへフィードバックする。
【0074】
次のステップS8では、目標電力値IHOと空調許可電力値ACWENBとを比較し、両者が等しい場合、すなわち、車両用電子制御装置60で算出した使用可能電力値が空調必要電力値A/CREQより大きい場合は、ステップS9にてタイマーをリセットした後ステップS10に進んで、第1、第2電気ヒータ53a、53bに実際に供給する電力値IHR(以下、実電力値IHRという)として、目標電力値IHOを設定する。
【0075】
次に、ステップS11にて、第1、第2電気ヒータ53a、53bに実電力値IHRが供給されるように、インバータ18のヒータ駆動回路18bを制御し、その後ステップS2に戻る。
【0076】
一方、目標電力値IHOと空調許可電力値ACWENBとが等しくない場合、すなわち、車両用電子制御装置60で算出した使用可能電力値が空調必要電力値A/CREQより小さい場合は、ステップS8からステップS12に進む。
【0077】
このステップS12では、目標電力値IHOが空調許可電力値ACWENBよりも所定値以上大きいか否かを判定する。そして、本例では、目標電力値IHOと空調許可電力値ACWENBとの差が500wを超えている場合はステップS12がYESとなり、ステップS13にてタイマーをリセットした後ステップS14に進んで、目標電力値IHOの値を空調許可電力値ACWENBの値に変更する。
【0078】
従って、ステップS14からステップS10に進んだ場合、ステップS10では、実電力値IHRとして空調許可電力値ACWENBが設定される。そして、ステップS11にて、空調許可電力値ACWENB相当の電力が第1、第2電気ヒータ53a、53bに供給されるように、インバータ18のヒータ駆動回路18bを制御し、その後ステップS2に戻る。
【0079】
このように、ステップS14を通る制御を実行中は、ステップS14にて目標電力値IHOの値を空調許可電力値ACWENBの値に変更しているため、ステップS5にて再び目標電力値IHOを算出する際には、前回の目標電力値IHOn-1の値は空調許可電力値ACWENBの値が用いられる。
【0080】
また、目標電力値IHOと空調許可電力値ACWENBとの差が500w以下の場合、換言すると、目標電力値IHOが空調許可電力値ACWENBよりも僅かに大きい場合はステップS12がNOとなり、ステップS15に進む。
【0081】
そして、最初にステップS15に進んだときにはタイマーはスタートしていないため、ステップS15からステップS16に進んでタイマーをスタートさせた後、ステップS17に進む。また、ステップS12がNOとなってから一定時間が経過するまでは、ステップS15がYESでステップS18がNOとなるためステップS17に進む。
【0082】
このステップS17では、目標電力値IHOは変更せず、実電力値IHRとして空調許可電力値ACWENBを設定する。そして、ステップS17からステップS11に進み、ステップS11にて、空調許可電力値ACWENB相当の電力が第1、第2電気ヒータ53a、53bに供給されるように、インバータ18のヒータ駆動回路18bを制御し、その後ステップS2に戻る。
【0083】
このように、ステップS17を通る制御を実行中は、目標電力値IHOは変更しないため、ステップS5にて再び目標電力値IHOを算出する際には、前回の目標電力値IHOn-1の値がそのまま用いられる。
【0084】
一方、ステップS12がNOとなってから所定時間が経過すると、ステップS18がYESとなるためステップS14に進む。このように、ステップS14を通る制御を実行中は、ステップS14にて目標電力値IHOの値を空調許可電力値ACWENBの値に変更しているため、ステップS5にて再び目標電力値IHOを算出する際には、前回の目標電力値IHOn-1の値は空調許可電力値ACWENBの値が用いられる。
【0085】
本実施形態によると、ステップS14を通る制御を実行中は、ステップS5にて再び目標電力値IHOを算出する際には、前回の目標電力値IHOn-1の値は空調許可電力値ACWENBの値が用いられる。従って、算出した目標電力値IHOと、実際に第1、第2電気ヒータ53a、53bに供給される実電力値IHRとが一致し、良好な制御を行うことができる。
【0086】
図7は、目標電力値IHOの値を空調許可電力値ACWENBの値に変更する場合の制御例と変更しない場合の制御例を示している。
【0087】
まず、図7(a)は変更しない場合の制御例であり、実電力値IHRが空調許可電力値ACWENBに制限され、且つ、算出した目標電力値IHOと実電力値IHRとが異なる状態では、領域Aのように目標電力値IHOを下げても実電力値IHRはそのままとなるため、領域Bのように実水温TWがオーバーシュートしてしまう。
【0088】
一方、図7(b)は本実施形態のように目標電力値IHOの値を空調許可電力値ACWENBの値に変更する場合の制御例であり、目標電力値IHOと実電力値IHRとが一致していて、目標電力値IHOを下げると実電力値IHRも下がるため、実水温TWのオーバーシュートは発生しない。
【0089】
ところで、実電力値IHRが空調許可電力値ACWENBに制限されている場合に、常に、目標電力値IHOの値を空調許可電力値ACWENBの値に変更すると不具合が生じることがある。
【0090】
これについて、図8(a)にて説明する。例えば車両加速時に時刻t1から時刻t2の数秒間、空調許可電力値ACWENBが0になった場合、時刻t1から実水温TWが下がり始め、時刻t2から第1、第2電気ヒータ53a、53bへの電力供給が再開される。しかし、目標電力値IHOの値が空調許可電力値ACWENBの値に変更されていると、時刻t2時点では目標電力値IHOの計算が0から始まってしまい、実電力値IHRが十分高い値になるまでに時間がかかるため、電力供給再開直後は発熱量不足により実水温TWがさらに低下し、その後徐々に上昇することになる。従って、実水温TWが安定するまでに時間がかかったり、ハンチングが発生したりするという、不具合が発生する。
【0091】
これに対し、本実施形態のように、実電力値IHRが空調許可電力値ACWENBに制限されている場合でも、その時間が短い場合、すなわち、ステップS17を通る制御を実行中は目標電力値IHOを変更しないようにすれば、上記の不具合を回避することができる。
【0092】
すなわち、図8(b)に示すように、時刻t1で空調許可電力値ACWENBが0になっても目標電力値IHOは変更しないので、時刻t2から第1、第2電気ヒータ53a、53bへの電力供給を再開する際、すぐに十分な電力を供給することができ、従って、図8(a)にて説明したような不具合を回避することができる。
【0093】
(他の実施形態)
▲1▼上記実施形態では、目標電力値IHOが空調許可電力値ACWENBよりも所定値以上大きい場合、および実電力値IHRを空調許可電力値ACWENBに制限している状態が所定時間以上継続した場合に、目標電力値IHOを算出する際の前回の目標電力値IHOn-1を空調許可電力値ACWENBに置き換えるようにしたが、目標電力値IHOが空調許可電力値ACWENBよりも所定値以上大きい場合にのみその置き換えを行うようにしてもよく、また、実電力値IHRを空調許可電力値ACWENBに制限している状態が所定時間以上継続した場合にのみその置き換えを行うようにしてもよく、さらに、実電力値IHRを空調許可電力値ACWENBに制限している状態が所定時間以上継続し、且つ、目標電力値IHOが空調許可電力値ACWENBよりも所定値以上大きい場合にのみその置き換えを行うようにしてもよい。
【0094】
▲2▼また、第1、第2電気ヒータ53a、53bの保護が必要なときは、第1、第2電気ヒータ53a、53bでの使用を許可する保護時許可電力値を算出し、目標電力値IHOが保護時許可電力値よりも大きいときには、第1、第2電気ヒータ53a、53bへの電力供給量を保護時許可電力値に制限すると共に、目標電力値IHOを算出する際の前回の目標電力値IHOn-1を保護時許可電力値にすぐに置き換えるようにしてもよい。
【0095】
▲3▼また、上記実施形態では、第1、第2電気ヒータ53a、53bの制御に本発明を適用したが、電動圧縮機16の制御にも本発明を適用することができる。具体的には、電動圧縮機16の目標回転数を前回の目標回転数に基づいて算出し、その目標回転数を達成するために電動圧縮機16に供給すべき電力の目標電力値を算出し、その目標電力値が許可電力値よりも大きいときには、電動圧縮機16への電力供給量を許可電力値に制限するようにし、さらに、電動圧縮機16への電力供給量を許可電力値に制限している場合には、電動圧縮機16の目標回転数を算出する際の前回の目標回転数を、電力供給量が許可電力値に制限されている状況での電動圧縮機16の実際の回転数に置き換えるようにしてもよい。
【0096】
▲4▼また、第1、第2電気ヒータ53a、53bの目標電力値IHOと電動圧縮機16の目標電力値とを合計した値を空調必要電力値A/CREQとし、第1、第2電気ヒータ53a、53bと電動圧縮機16の両者での使用が可能な電力値を空調許可電力値ACWENBとしてもよい。
【0097】
そして、空調必要電力値A/CREQよりも空調許可電力値ACWENBが小さい場合、電動圧縮機16への電力供給を優先するのが望ましい。すなわち、電動圧縮機16には目標電力を供給し、第1、第2電気ヒータ53a、53bへの電力供給を制限することにより、両者で使用する電力を空調許可電力値ACWENB以下に制御する。
【0098】
▲5▼上記実施形態では、第1、第2電気ヒータ53a、53bとしてシーズヒータを使用したが、本発明では電気によって発熱するヒータであればよく、例えばPTCヒータ素子を利用したPTCヒータでもよい。
【0099】
▲6▼また、上記実施形態では、第1、第2電気ヒータ53a、53bにて冷却水を加熱し、その冷却水の熱を利用してヒータコア13により空調風を加熱する例を示したが、第1、第2電気ヒータ53a、53bを、第2冷却水回路50中ではなく、通風ダクト10内においてヒータコア13に近接する位置に配置し、ヒータコア13による空調風の加熱量が不足する際に第1、第2電気ヒータ53a、53bにて空調風を直接加熱してもよい。
【0100】
▲7▼また、上記実施形態では、電動圧縮機16やエバポレータ12等にて構成される冷凍サイクルにて空調風を冷却する例を示したが、冷凍サイクルとして冷房機能および暖房機能を切り替え可能なヒートポンプサイクルを構成する場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態になる車両用空調装置の概略構成図である。
【図2】図1の電気回路部のブロック図である。
【図3】図3(a)〜(c)は図1の電気ヒータ53a、53bのデューティ制御方法を示す図である。
【図4】図1の空調用電子制御装置19にて実行される制御処理を示す流れ図である。
【図5】目標電力値を求めるためのメンバーシップ関数を示す図である。
【図6】目標電力値を求めるためのルールを示す図表である。
【図7】目標電力値を空調許可電力値に変更する場合と変更しない場合の各制御例を示す図である。
【図8】目標電力値を空調許可電力値に変更する場合と変更しない場合の各制御例を示す図である。
【符号の説明】
17…バッテリ、19、60…電子制御装置、
53a、53b…電気機器をなす電気ヒータ。

Claims (15)

  1. バッテリ(17)から供給される電力により作動して車室内の空調を行う空調電気機器(53a、53b)と、前記空調電気機器(53a、53b)以外の車両電気機器と、前記空調電気機器(53a、53b)および前記車両電気機器への電力供給を制御する電子制御装置(19、60)とを備え、
    前記電子制御装置(19、60)は、車両全体での電力需給状態に応じて前記空調電気機器(53a、53b)での使用を許可する許可電力値を算出し、前記空調電気機器(53a、53b)に供給する電力の今回の目標電力値を前回算出した前回の目標電力値と目標変化分とに基づいて算出し、前記今回の目標電力値が前記許可電力値よりも大きいときには、前記空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を前記許可電力値に制限するようにした車両用電気機器制御装置において、
    前記電子制御装置(19、60)は、前記空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を前記許可電力値に制限している場合には、前記今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を、前記許可電力値に置き換え、前記今回の目標電力値を前記許可電力値を用いて算出することを特徴とする車両用電気機器制御装置。
  2. 前記空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を前記許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続した場合にのみ、前記今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を前記許可電力値に置き換えることを特徴とする請求項1に記載の車両用電気機器制御装置。
  3. 前記今回の目標電力値が前記許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、前記今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を前記許可電力値に置き換えることを特徴とする請求項1に記載の車両用電気機器制御装置。
  4. 前記空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を前記許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続し、且つ、前記今回の目標電力値が前記許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、前記今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を前記許可電力値に置き換えることを特徴とする請求項1に記載の車両用電気機器制御装置。
  5. 前記電子制御装置(19、60)は、前記空調電気機器(53a、53b)の保護が必要なときに前記空調電気機器(53a、53b)での使用を許可する保護時許可電力値を算出し、前記今回の目標電力値が前記保護時許可電力値よりも大きいときには、前記空調電気機器(53a、53b)への電力供給量を前記保護時許可電力値に制限すると共に、前記今回の目標電力値を算出する際の前回の目標電力値を前記保護時許可電力値にすぐに置き換えることを特徴とする請求項1に記載の車両用電気機器制御装置。
  6. 前記空調電気機器は、車室内に吹き出す空調風の加熱に利用される電気ヒータ(53a、53b)であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用電気機器制御装置。
  7. バッテリ(17)から供給される電力により作動して車室内の空調を行う空調電気機器(16)と、前記空調電気機器(16)以外の車両電気機器と、前記空調電気機器(16)および前記車両電気機器への電力供給を制御する電子制御装置(19、60)とを備え、
    前記電子制御装置(19、60)は、車両全体での電力需給状態に応じて前記空調電気機器(16)での使用を許可する許可電力値を算出し、前記空調電気機器(16)の作動状態の今回の目標値を前回の目標値と目標変化分とに基づいて算出し、前記今回の目標値を達成するために前記空調電気機器(16)に供給すべき電力の今回の目標電力値を前記今回の目標値に基づいて算出し、前記今回の目標電力値が前記許可電力値よりも大きいときには、前記空調電気機器(16)への電力供給量を前記許可電力値に制限するようにした車両用電気機器制御装置において、
    前記電子制御装置(19、60)は、前記空調電気機器(16)への電力供給量を前記許可電力値に制限している場合には、前記今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、電力供給量が前記許可電力値に制限されている状況での前記空調電気機器(16)の実際の作動状態の実値に置き換え、前記今回の目標値を前記実値を用いて算出することを特徴とする車両用電気機器制御装置。
  8. 前記空調電気機器(16)への電力供給量を前記許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続した場合にのみ、前記今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、前記実値に置き換えることを特徴とする請求項7に記載の車両用電気機器制御装置。
  9. 前記目標電力値が前記許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、前記今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、前記実値に置き換えることを特徴とする請求項7に記載の車両用電気機器制御装置。
  10. 前記空調電気機器(16)への電力供給量を前記許可電力値に制限している状態が所定時間以上継続し、且つ、前記今回の目標電力値が前記許可電力値よりも所定値以上大きい場合にのみ、前記今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、前記実値に置き換えることを特徴とする請求項7に記載の車両用電気機器制御装置。
  11. 前記電子制御装置(19、60)は、前記空調電気機器(16)の保護が必要なときに前記空調電気機器(16)での使用を許可する保護時許可電力値を算出し、前記今回の目標電力値が前記保護時許可電力値よりも大きいときには、前記空調電気機器(16)への電力供給量を前記保護時許可電力値に制限すると共に、前記今回の目標値を算出する際の前回の目標値を、電力供給量が前記保護時許可電力値に制限されている状況での前記空調電気機器(16)の実際の作動状態の実値にすぐに置き換えることを特徴とする請求項7に記載の車両用電気機器制御装置。
  12. 前記空調電気機器は、空調風の冷却に利用される冷媒を圧縮する電動圧縮機(16)であり、前記空調電気機器の作動状態は、前記電動圧縮機(16)の回転数であることを特徴とする請求項7ないし11のいずれか1つに記載の車両用電気機器制御装置。
  13. 前記電子制御装置(19、60)は、第1電子制御装置(19)と第2電子制御装置(60)を備え、
    前記第1電子制御装置(19)は、前記今回の目標電力値を算出する算出部(19a)と、算出した前記今回の目標電力値を前記第2電子制御装置(60)へ送信する送受信部(19b)とを備え、
    前記第2電子制御装置(60)は、前記第1電子制御装置(19)から受信した前記今回の目標電力値が高いと判断したときは、前記今回の目標電力値よりも小さ目に補正した許可電力値を前記送受信部(19b)へ送信し、
    前記第1電子制御装置(19)は、前記空調電気機器(16、53a、53b)への電力供給量を、前記送受信部(19b)が前記第2電子制御装置(60)から受信した前記許可電力値に制限する電気機器制御装置において、
    前記送受信部(19b)は、前記第2電子制御装置(60)から受信した前記許可電力値を前記算出部(19a)へフィードバックすることを特徴とする請求項1または7に記載の車両用電気機器制御装置。
  14. 前記第1電子制御装置(19)は、前記算出部(19a)で算出した前記今回の目標電力値に対して、前記送受信部(19b)が前記第2電子制御装置(60)から受信した前記許可電力値が所定量以上小さいときに、前記算出部(19a)で算出した前記今回の目標電力値を前記許可電力値に置き換えることを特徴とする請求項13に記載の車両用電気機器制御装置。
  15. 前記第1電子制御装置は、車室内の空調を行うための空調電気機器(16、53a、53b)への電力供給を制御する空調用電子制御装置(19)であり、
    前記第2電子制御装置は、前記空調電気機器(16、53a、53b)以外の車両電気機器への電力供給を制御する車両用電子制御装置(60)であることを特徴とする請求項13または14に記載の車両用電気機器制御装置。
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