JP4031566B2 - 車両用空調装置の制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載電装品制御装置に関し、具体的には、車両に搭載したバッテリの電気的負荷となる車両用空調装置のコンプレッサなどの電装品に対する要求能力を制限してバッテリの保護(バッテリ残容量の確保)を適切に行うことができる車載電装品制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両には各種の電装品が搭載されており、これらの電装品の中には安全上等の理由からその機能を確実に維持しなければならないものがあるが、そのためには、これらの電装品に電力を供給するバッテリの残容量を確保することが重要である。特に、走行駆動源としてエンジンと走行モータとを有するハイブリッド車や走行モータのみを有する電気自動車の場合には、バッテリの残容量によって走行距離が左右されることになるので、電気自動車等が目的地或いはバッテリの充電や交換ができる場所に到達できなくなること等を避けるために、バッテリの残容量を確保することが一層重要となる。
【0003】
そこで、バッテリの残容量が少なくなってきたときに、当該車両或いはその運転者にとって重要性の低い電装品の駆動を制限する技術が、例えば、実開昭63−40135号公報、実開昭63−61360号公報、特開平4−347536号公報などに開示されている。
【0004】
実開昭63−40135号公報や実開昭63−61360号公報などに開示されている装置では、車両に搭載される電装品をその重要性にしたがって分類し、各分類毎に制限する順位を決めておき、バッテリの残容量の値により、制限する電装品の分類を決めるようにしている。しかし、この装置では、バッテリ残容量の値が僅かに変化しても、制限される電装品の分類が変わってしまい、必要以上の制限になるなど、実際に適合しない結果になり易いという問題点がある。
【0005】
一方、特開平4−347536号公報に開示されている車両用電気的負荷制限装置では、上記の問題点を解決するために、バッテリの残容量がどの位になったら電装品(電気的負荷)の駆動をどの程度制限するかを判断し、それに基づいてきめ細かな駆動制限ができるようにしている。以下、この装置について、図4に基づき、もう少し詳細に説明する。なお、図4は車両用電気的負荷制限装置の構成を示すブロック図である。
【0006】
同図に示すように、本車両用電気的負荷制限装置は、電気自動車に搭載された各種電装品による電気的負荷1の状態を検出する負荷状態検出装置2からの検出信号W、及び、電気自動車のバッテリからなる電源3の残容量を検出する残容量検出装置4からの検出信号Eに応じて、電気的負荷の制限量Pを演算する演算装置5と、その演算出力(駆動制限量)Pに応じて各電装品の負荷駆動を制御する負荷制御装置6とを有している。演算装置5には、車両の使用環境(周囲の明るさ、気温、湿度等)を考慮して電気的負荷の基準値を決める際に用いられる使用環境センサ7からの検出信号も入力される。また、電装品の駆動制限状況を運転者等に知らせるために、負荷制限装置6から出力される負荷制御信号に応じて動作する表示装置8も設けられている。
【0007】
電気的負荷1を構成する各種の電装品については、当該車両における各電装品の重要性に応じて各々の駆動を制限する順位が予め定められ、演算装置5に格納される。例えば、電気自動車に搭載される電装品は、その重要性により、次の4グループに分けることができる。
【0008】
Aグループ(制限不可)
ハザード、ハイマウントストップランプ、パワーブレーキ、ストップライト、テールライト、パワーステアリング、ターンライト、ポジションライト、モータコントローラ、バックライト、アンチロックブレーキ、回生エネルギーシステム、ライセンスライト、エアバッグ、ホーン、サイドマーカー、メータ類、リバースチャイム、トランスミッションコントローラ、ヒータユニット、ウォッシャー液、パワーウインドウ、ラジオ、クーリングファン、時計、モードモータ。
【0009】
Bグループ(性能制限)
ブロアモータ、ヒータ熱線、コンデンサファン、エアコン。
Cグループ(負荷節約)
ヘッドライト(H/L)、FRワイパー(H/L)、リアデフロスタ、フォグライト。
Dグループ(制限可能)
インテリアライト、リモコンミラー、オートアンテナ、マップライト、ヒーテッドミラー、パッシブベルト、カーテシーライト、パワードアロック、トランクライト、パワーシート、キーライト、サンルーフ、バニティミラー、イルミオーディオ、グローブボックスライト、シガーライター。
【0010】
上記の分類において、Aグループは安全上、法規上等の理由から負荷制限の対象にできないグループである。Bグループは負荷制限の対象となるグループで、制限量が調整できるものである。Cグループは残容量や負荷状態のみならず、車両の使用環境(天候、昼夜、速度等)に応じて、不必要なときに当該電装品を使わないように節約するグループである。Dグループは負荷制限の対象となるグループで、制限量が調整できないものを対象としている。
【0011】
そして、演算装置5では、詳細な説明は省略するが、電気的負荷の現在値(負荷状態検出装置2の検出信号)Wと電気的負荷の基準値WS との偏差eと、バッテリ残容量Eとに基づき、メンバーシップ関数を用いてファジイ演算を行うことにより電気的負荷の制限量Pを求める。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、バッテリ残容量の増減傾向は考慮されておらず、単にバッテリの残容量に基づいて電気的負荷を制限しているため、必ずしも適切なバッテリ保護(バッテリ残容量の確保)が図れるとはいえない。
【0013】
つまり、バッテリ残容量が比較的多くても、バッテリ残容量の減少率大きい場合には、早めに電気的負荷を低減してバッテリの保護を図る必要がある。また、バッテリ残容量が比較的少なくても、バッテリを充電中でバッテリ残容量が増加しているような場合には、あまり大きな電気的負荷の低減を行う必要はない。
【0014】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、より適切なバッテリ保護(バッテリ残容量の確保)を図ることができる車載電装品制御装置を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第1発明の車両用空調装置の制御装置は、車両に搭載された車両用空調装置の能力をファジイ制御する車両用空調装置の制御装置であって、
車室温度設定値と室温検出信号との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求空調能力を求め、
且つ、前記車両用空調装置の電源であるバッテリの残容量とバッテリ保護基準値との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求空調能力上限を求めて、この要求空調能力上限により、前記車両用空調装置に対する前記要求空調能力を制限するよう構成したことを特徴とする。
【0016】
また、第2発明の車両用空調装置の制御装置は、第1発明の車両用空調装置の制御装置において、
前記バッテリの残容量とバッテリ保護基準値との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求充電能力を求めてバッテリ充電回路の充電能力を制御するよう構成したことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0018】
図1は本発明の実施の形態に係る空調制御装置を備えたハイブリッド車の熱システム等に関するレイアウトを示す平面図、図2は前記熱システム等の系統図、図3は前記空調制御装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、車載電装品として車両用空調装置(コンプレッサ、ファン等)を例に挙げ、この車両用空調装置の制御装置(空調制御装置)を車載電装品制御装置の一例として説明する。
【0019】
<構成>
図1に示すハイブリッド車21は所謂パラレル式のハイブリッド車であり、車両前部には走行用モータ等からなるドライブユニット23が搭載され、車両後部にはエンジン22が搭載されている。また、車両後部にはトランスミッション38、発電機25、バッテリ24、コンバータ等からなるバッテリ充電回路70等が搭載され、車両前部にはインバータ26等が搭載されている。
【0020】
従って、このハイブリッド車21では、後輪27はトランスミッション38を介してエンジン22により回転駆動され、前輪28はドライブユニット23により回転駆動される。また、始動時(低速時)に高トルクが得られるドライブユニット23(走行モータ)の特性と、高速時に高トルクが得られるエンジン22の特性とを生かすために、車両の始動時(低速時)にはドライブユニット23によって走行し、高速時にはエンジン22とドライブユニット23の両方或いはエンジン22のみによって走行する。
【0021】
なお、ドライブユニット23の走行用モータは、バッテリ24からインバータ26を介して電力が供給されると共に、このインバータ26等によって回転速度等が制御されるようになっている。また、エンジン22の作動時には、発電機25がエンジン22により回転駆動されて発電し、この発電電力がバッテリ充電回路70を介してバッテリ24に充電されると共にインバータ26を介して走行用モータにも供給されるようになっている。
【0022】
また、このハイブリッド車21には、車両用空調装置等の熱システムに関する各コンポーネントが次のように配置されている。
【0023】
即ち、空調制御装置71は車両後部に配置されている。また、車両用空調装置の室内熱交換器29、ヒータコア30及びブロア31(モータによって回転駆動される)は、車室32の前部に配置されている。車両用空調装置の室外熱交換器33や送風機34(モータ34aによって回転駆動される)は、車両側面後部に沿って配置されている。従って、送風機34により室外熱交換器33に送風された空気は、車両側面後部に設けられた排気孔35から車外に排出される。
【0024】
車両用空調装置のコンプレッサ36は、エンジン22の近傍に配置されており、エンジン22又はコンプレッサ用モータ37によって選択的に回転駆動されるようになっている。このコンプレッサ36の能力(即ちコンプレッサ用モータ37の回転速度)は、車両後部に設けたインバータ81によって変えることができるようになっている。
【0025】
また、車両後部には、エンジン用ラジエータ39が配置されると共に、このエンジン用ラジエータ39に隣接して送風機40(モータ40aによって回転駆動される)が配置されている。車両前部には、電気機器用ラジエータ41とバッテリ用ラジエータ42とが隣接して配置されると共に、バッテリ用ラジエータ42に隣接して送風機43(モータ43aによって回転駆動される)が配置されている。また、車両前端には吸気孔66が設けられ、車両後端にはモータ45によって開閉するシャッタ44が設けられている。
【0026】
ここで、図2に基づいて熱システム等の系統構成を説明する。図2中、太線は冷媒の循環ループ、細線は冷却水(ロングライフクーラント(LLC)等)の循環ループを示しており、点線は電気的なつながりを示している。
【0027】
車両用空調装置の冷媒ループAは、ヒートポンプとして作用するものであり、四方弁51よって冷媒の流路を切り換えることにより、冷房運転と暖房運転とを行うようになっている。
【0028】
冷房運転時には、冷媒がコンプレッサ36、四方弁51、室外熱交換器33、絞り弁52、室内熱交換器29、四方弁51、アキュムレータ53、コンプレッサ36の順に流れる。このときには室内熱交換器29が吸熱器(エバポレータ)、室外熱交換器33が放熱器(コンデンサ)となり、車室32内は冷房される。一方、暖房運転時には、冷媒がコンプレッサ36、四方弁51、室内熱交換器29、絞り弁52、室外熱交換器33、四方弁51、アキュムレータ53、コンプレッサ36の順に流れる。このときには室外熱交換器33が吸熱器(エバポレータ)、室内熱交換器29が放熱器(コンデンサ)となり、車室32内が暖房される。なお、図3中の63は外気導入と内気循環の切り換えを行う切換ダンパであり、図示しないモータ等によって回動される。
【0029】
冷却水ループとしては、エンジン冷却水ループB、バッテリ冷却水ループC及び電気機器冷却水ループDが設けられている。
【0030】
これらのうち、エンジン冷却水ループBでは、ポンプ54によってエンジン冷却水が主にエンジン22とエンジン用ラジエータ39との間で循環すると共に、エンジン冷却水の一部が、絞り弁55を介して車両用空調装置のヒータコア30にも流れ、且つ、絞り弁56を介してバッテリ暖機用熱交換器57にも流れるようになっている。なお、エンジン22からエンジン用ラジエータ39までのエンジン冷却水通路には、絞り弁56及びバッテリ暖機用熱交換器57をバイパスする別の絞り弁65が設けられおり、この絞り弁65と絞り弁56との間の流量調節を行うことよってバッテリ暖機用熱交換器57での放熱調節が可能となっている。
【0031】
バッテリ冷却水ループCでは、バッテリ24を冷却する場合と暖機する場合とでバッテリ冷却水の流れが切り換えられる。即ち、バッテリ24を冷却する場合には、バッテリ用ラジエータ42をバイパスする絞り弁58は閉じ且つ絞り弁59は開けた状態で、ポンプ60によってバッテリ冷却水がバッテリ24とバッテリ用ラジエータ42との間で循環する。なお、このときには絞り弁56を閉じてエンジン冷却水がバッテリ暖機用熱交換機57に流れないようにする。一方、バッテリ24を暖機する場合には、絞り弁56を開けてエンジン冷却水がバッテリ暖機用熱交換機57に流れるようにすると共に絞り弁58を開け且つ絞り弁59を閉じた状態で、ポンプ60によってバッテリ冷却水が、バッテリ用ラジエータ42をバイパスし、バッテリ24とバッテリ暖機用熱交換機57との間で循環する。
【0032】
電気機器冷却水ループDでは、ポンプ62によって電気機器冷却水が各種の電気機器(ドライブユニット等)61と電気機器用ラジエータ41との間で循環する。
【0033】
このようにして、車両用空調装置では室内熱交換器29(冷媒ループA)による冷暖房及びエンジン冷却水(ヒータコア30)による暖房が行われ、エンジン冷却水ループBではエンジン冷却、バッテリ冷却水ループCではバッテリ冷却及びエンジン冷却水によるバッテリ暖機、電気機器冷却水ループDでは電気機器冷却が行われることになる。
【0034】
また、図2中の64は切換ダンパであり、この切換ダンパ64によって車両用空調装置の送風機34による空気の吸入方向が切換られるようになっている。切換ダンパ64は、図示しないモータ等の駆動手段によって図中のa側又はb側に回動される。冷房運転時には、切換ダンパ64をa側に回動させ、送風機34で外気を直接吸い込んで排気孔35から車外に排出する。一方、暖房運転時には、エンジン22やバッテリ24等の排熱を有効に利用して冬場の暖房能力を補助するために、切換ダンパ64をb側に回動させ、エンジン22(エンジン用ラジエータ39)やバッテリ24等の排熱によって温められた空気を、送風機34で吸い込んで排気孔35から車外に排出する。
【0035】
そして、車室32には車室温度検出装置72が設けられており、この車室温度検出装置72の室温検出信号aは空調制御装置71に入力される。また、バッテリ24にはバッテリ残容量検出装置73が設けられており、このバッテリ残容量検出装置73の残容量検出信号bも空調制御装置71に入力される。なお、バッテリ残容量検出装置73の具体的な検出内容としては、例えば、バッテリ残容量を表すものとしてバッテリ電圧(バッテリ24の端子電圧)が挙げられる。バッテリ電圧を検出する場合には、バッテリ残容量検出装置73として電圧計を用いる。
【0036】
空調制御装置71では、詳細は後述するが、室温検出信号aと残容量検出信号bとに基づき、メンバーシップ関数を用いてファジイ演算を行うことにより、要求空調能力Qと要求充電能力QC とを求め、要求空調能力Qに基づいて、インバータ81でコンプレッサ用モータ37の回転速度を制御すことによりコンプレッサ36の能力(車両用空調装置の空調能力)を制御し、また、要求充電能力QC に基づいて、バッテリ充電回路70の充電能力(充電速度等)を制御する。
【0037】
ここで、図3に基づいて、空調制御装置71の制御内容を説明する。
【0038】
図3に示すように、空調制御装置71には車室温度設定値dが図示しない設定器から入力されるようになっており、偏差eT 演算部77では、この温度設定値dと、車室温度検出装置72から入力した室温検出信号aとの偏差eT を求める。この偏差eT は微分ΔeT 演算部78と、第1要求空調能力演算部79とに出力される。
【0039】
微分ΔeT 演算部78では、偏差eT 演算部77で演算された偏差eT を時間微分して、微分ΔeT を求める。このことによって、車室32の温度がどれくらいの変化率で増減しているのかが求められる。即ち、車室温度の増減傾向を定量的に知ることができる。求められた微分ΔeT は第1要求空調能力演算部79に出力される。
【0040】
第1要求空調能力演算部79では、偏差eT 演算部77で演算された偏差eT と、微分ΔeT 演算部78で演算された微分ΔeT とに基づいてファジイ演算を行うことにより、要求空調能力QR を求める。要求空調能力QR は(1)式によって得られる。(1)式における演算Fはメンバーシップ関数と共に定義されたファジイ演算を示し、多くの文献により公知であるため、このファジイ演算に関する詳細な説明は省略する(このことは、後述する要求充電能力・要求空調能力上限演算部76及び第2要求空調能力演算部80におけるファジイ演算に関しても同様)。
【0041】
R =F(eT ,ΔeT ) ・・・(1)
【0042】
表1には、要求空調能力QR のファジイ演算に用いるファジイ制御ルールの一例を示す。なお、表1中の( )内の数字はルール番号を示し、また、表1中のファジイラベルの意味は次の通りである(表2〜表4に関しても同様)。
【0043】
B (Negative Big) :値が負で、大きさの絶対値は大
S (Negative Small):値が負で、大きさの絶対値は小
0 (Zero) :値がゼロ
S (Positive Small):値が正で、大きさは小
B (Positive Big) :値が正で、大きさは大
B (Big) :値が大
S (Small) :値が小
【0044】
【表1】
Figure 0004031566
【0045】
この表1では、車室温度検出値aと車室温度設定値dとの偏差eT と、この偏差eT の微分ΔeT とを前件部とし、要求空調能力QR を後件部として、25個の制御ルールが設定されている。表1に示す制御ルールは、次のようになっている。
【0046】
T がNB でΔeT がNB 、NS 、Z0 、PS 又はPB ならばQR はZ0
T がNS でΔeT がNB 、NS 、Z0 、PS 又はPB ならばQR はZ0
T がZ0 でΔeT がNB 、NS 又はZ0 ならばQR はZ0
T がZ0 でΔeT がPS 又はPB ならばQR はS
T がPS でΔeT がNB ならばQR はZ0
T がPS でΔeT がNS 又はZ0 ならばQR はS
T がPS でΔeT がPS 又はPB ならばQR はB
T がPB でΔeT がNB ならばQR はS
T がPB でΔeT がNS 、Z0 、PS 又はPB ならばQR はB
【0047】
即ち、eT がNB 、NS のときにはΔeT の状態に関わらずQR をZ0 とするが、eT がZ0 のときにはΔeT の状態に応じてQR を変える(制御ルール3,8,13ではZ0 、18,23ではS)。eT がPS のときにもΔeT の状態に応じてQR を変える(制御ルール4ではZ0 、9,14ではS、19,24ではB)。eT がPB のときにもΔeT の状態に応じてQR を変える(制御ルール5ではS、10,15,20,25ではB)。
【0048】
そして、具体的な説明及び図示は省略するが、この表1の制御ルールに基づき、偏差eT 、微分ΔeT 及び要求空調能力QR に関するメンバシップ関数を用いてファジイ演算を行うことにより、要求空調能力QR を求める。この要求空調能力QR は、図3に示すように、第2要求空調能力演算部80に出力される。
【0049】
このとき、要求空調能力QR が制限されなければ、この要求空調能力QR に基づいて、車室32の温度が設定温度dとなるように、車両用空調装置の空調能力(コンプレッサ36の能力)が制御される。
【0050】
一方、空調制御装置71にはバッテリ残容量に関するバッテリ保護基準値cが設定されており、偏差eB 演算部74では、このバッテリ保護基準値cと、バッテリ残容量検出装置73から入力したバッテリ残容量検出信号bとの偏差eB を求める。この偏差eB は微分ΔeB 演算部75と、要求充電能力・要求空調能力上限演算部76とに出力される。なお、バッテリ保護基準値cとしては、例えばバッテリ定格電圧の何%かの電圧値を設定する。
【0051】
微分ΔeB 演算部75では、偏差eB 演算部74で演算された偏差eB を時間微分して、微分ΔeB を求める。このことによって、バッテリ残容量がどれくらいの変化率で増減しているのかが求められる。即ち、バッテリ残容量の増減傾向を定量的に知ることができる。求められた微分ΔeB は要求充電能力・要求空調能力上限演算部76に出力される。なお、微分ΔeB が正(PS 、PB )となるのはバッテリ24が充電されているときであり、発電機25の発電電力がバッテリ充電回路70を介して充電されているときや、下り坂走行時などにドライブユニット23からバッテリ24に電力が返還されているとき(回生時)などである。
【0052】
要求充電能力・要求空調能力上限演算部76では、偏差eB 演算部74で演算された偏差eB と、微分ΔeB 演算部75で演算された微分ΔeB とに基づいてファジイ演算を行うことにより、要求充電能力QC と、要求空調能力の上限QL とを求める。要求充電能力QC は(2)式、要求空調能力上限QL は(3)式によって得られる。
【0053】
C =F(eB ,ΔeB ) ・・・(2)
L =F(eB ,ΔeB ) ・・・(3)
【0054】
表2には、要求充電能力QC のファジイ演算に用いるファジイ制御ルールの一例を示す。
【0055】
【表2】
Figure 0004031566
【0056】
この表2では、バッテリ残容量検出値bとバッテリ保護基準値cとの偏差eB と、この偏差eB の微分ΔeB とを前件部とし、要求充電能力QC を後件部として、25個の制御ルールが設定されている。表2に示す制御ルールは、次のようになっている。
【0057】
B がNB でΔeB がNB 、NS 、Z0 、PS 又はPB ならばQC はB
B がNS でΔeB がNB 、NS 、Z0 又はPS ならばQC はB
B がNS でΔeB がPB ならばQC はS
B がZ0 でΔeB がNB ならばQC はB
B がZ0 でΔeB がNS 又はZ0 ならばQC はS
B がZ0 でΔeB がPS 又はPB ならばQC はZ0
B がPS でΔeB がNB 又はNS ならばQC はS
B がPS でΔeB がZ0 、PS 又はPB ならばQC はZ0
B がPB でΔeB がNB 、NS 、Z0 、PS 又はPB ならばQC はZ0
【0058】
即ち、eB がNB 又はPB のときにはΔeB の状態に関わらずQC をB又はZ0 とするが、eB がNS のときにはΔeB の状態に応じてQC を変える(制御ルール2,7,12,17ではB、22ではS)。eB がZ0 のときにもΔeB の状態に応じてQC を変える(制御ルール3ではB、8,13ではS、18,23ではZ0 )。eB がPS のときにもΔeB の状態に応じてQC を変える(制御ルール4,9ではS、14,19,24ではZ0 )。
【0059】
そして、具体的な説明及び図示は省略するが、この表2の制御ルールに基づき、偏差eB 、微分ΔeB 及び要求充電能力QC に関するメンバシップ関数を用いてファジイ演算を行うことにより、要求充電能力QC を求める。この要求充電能力QC は、図3に示すように、バッテリ充電回路70に出力される。
【0060】
その結果、この空調制御装置71からの要求充電能力QC に基づき、バッテリ24に対するバッテリ充電回路70の充電能力(充電速度等)が制御される。例えば、バッテリ充電回路70が長時間充電と短時間充電の2種類に切り換えるようになっている場合には、要求充電能力QC に基づいて、長時間充電と短時間充電の切り換えを行う。また、ドライブユニット23で走行中にエンジン22が停止しているような場合には、要求充電能力QC に基づいて、エンジン22を起動(即ち発電機25を起動)した後に、長時間充電又は短時間充電を選択してバッテリ24の充電を開始する。
【0061】
次に、表3には、要求空調能力上限QL のファジイ演算に用いるファジイ制御ルールの一例を示す。
【0062】
【表3】
Figure 0004031566
【0063】
この表3では、バッテリ残容量検出値bとバッテリ保護基準値cとの偏差eB と、この偏差eB の微分ΔeB とを前件部とし、要求空調能力上限QL を後件部として、25個の制御ルールが設定されている。表3に示す制御ルールは、次のようになっている。
【0064】
B がNB でΔeB がNB 、NS 、Z0 、PS 又はPB ならばQL はZ0
B がNS でΔeB がNB 、NS 、Z0 、PS 又はPB ならばQL はZ0
B がZ0 でΔeB がNB 、NS 又はZ0 ならばQL はZ0
B がZ0 でΔeB がPS 又はPB ならばQL はS
B がPS でΔeB がNB 又はNS ならばQL はZ0
B がPS でΔeB がZ0 ならばQL はS
B がPS でΔeB がPS 又はPB ならばQL はB
B がPB でΔeB がNB 又はNS ならばQL はS
B がPB でΔeB がZ0 、PS 又はPB ならばQL はB
【0065】
即ち、eB がNB 、NS のときにはΔeB の状態に関わらずQL をZ0 とし、eB がZ0 のときにはΔeB の状態に応じてQL を変える(制御ルール3,8,13ではZ0 、18,23ではS)。eB がPS のときにもΔeB の状態に応じてQL を変える(制御ルール4,9ではZ0 、14ではS、19,24ではB)。eB がPB のときにもΔeB の状態に応じてQL を変える(制御ルール5,10ではS、15,20,25ではB)。
【0066】
そして、具体的な説明及び図示は省略するが、この表3の制御ルールに基づき、偏差eB 、微分ΔeB 及び要求空調能力上限QL に関するメンバシップ関数を用いてファジイ演算を行うことにより、要求空調能力上限QL を求める。この要求空調能力上限QL は、図3に示すように、第2要求空調能力演算部80に出力される。
【0067】
第2要求空調能力演算部80では、第1要求空調能力演算部79で演算された要求空調能力QR と、要求充電能力・要求空調能力上限演算部76で演算された要求空調能力上限QL とに基づいてファジイ演算を行うことにより、要求空調能力Qを求める。即ち、要求空調能力上限QL によって要求空調能力QR を制限する。要求空調能力Qは(4)式によって得られる。
【0068】
Q=F(QR ,QL ) ・・・(4)
【0069】
表4には、要求空調能力Qのファジイ演算に用いるファジイ制御ルールの一例を示す。
【0070】
【表4】
Figure 0004031566
【0071】
この表4では、要求空調能力QR と、要求空調能力上限QL とを前件部とし、要求空調能力Qを後件部として、9個の制御ルールが設定されている。表4に示す制御ルールは、次のようになっている。
【0072】
R がZ0 でQL がZ0 、S又はBならばQはZ0
R がSでQL がZ0 ならばQはZ0
R がSでQL がS又はBならばQはS
R がBでQL がZ0 ならばQはZ0
R がBでQL がSならばQはS
R がBでQL がBならばQはB
【0073】
即ち、QR がZ0 のときにはQL の状態に関わらずQをZ0 とするが、QR がSのときにはQL に応じてQを変える(制御ルール2ではZ0 、5,8ではS)。QR がBのときにもQL に応じてQを変える(制御ルール3ではZ0 、6ではS、9ではB)。
【0074】
そして、具体的な説明及び図示は省略するが、この表4の制御ルールに基づき、要求空調能力QR 、要求空調能力上限QL 及び要求空調能力Qに関するメンバシップ関数を用いてファジイ演算を行うことにより、制限後の要求空調能力Qを求める。この要求空調能力Qは、図3に示すように、コンプレッサ用モータ37を駆動するインバータ81に出力される。
【0075】
かくして、この空調制御装置71からの要求空調能力Qに基づき、インバータ81の周波数が制御されてコンプレッサ36の能力(車両用空調装置の空調能力)が制御される。つまり、インバータ81の周波数を変えることによって、コンプレッサ36(コンプレッサ用モータ37)の回転速度が変わり、このことによって、図2に示す冷媒ループAの単位時間あたりの冷媒循環量が変わり、室内熱交換器29及び室外熱交換器33における熱交換量が変わる。
【0076】
<作用・効果>
以上のように、本実施の形態に係る空調制御装置71では、単にバッテリ残容量(バッテリ残容量検出信号b)に基づいて車両用空調装置の空調能力(即ち車載電装品であるコンプレッサ36の回転速度)を制限するのではなく、バッテリ残容量の増減傾向(微分ΔeB )も考慮してファジイ演算で要求空調能力上限QL を求め、この要求空調能力上限QL で要求空調能力QR を制限して、制限後の要求空調能力Qを得る。
【0077】
例えば、表3の制御ルールに示すように、偏差eB がPS であっても、微分ΔeB がNB 又はNS であれば要求空調能力上限QL をZ0 (制御ルール4,9)とし、この要求空調能力上限QL で、表4の制御ルールに示すように、要求空調能力QR を制限して、制限後の要求空調能力QをZ0 としている(制御ルール2,3)。即ち、この場合には、偏差eB がPS であっても、バッテリ24に余裕がないと判断し、要求空調能力を大きく制限して、バッテリ24を早めに保護する。
【0078】
一方、表3の制御ルールに示すように、偏差eB がZ0 であっても、微分ΔeB がPS 又はPB であれば要求空調能力上限QL をS(制御ルール18,23)とし、この要求空調能力上限QL で、表4の制御ルールに示すように、要求空調能力QR を制限して、制限後の要求空調能力QをSとしている(制御ルール5,6)。即ち、この場合には、偏差eB がZ0 であっても、バッテリ24に余裕があると判断し、要求空調能力をあまり制限しないようにして、バッテリ24を過剰に保護しないようにする。
【0079】
このように、本実施の形態に係る空調制御装置71によれば、バッテリ残容量の増減傾向(微分ΔeB )も考慮してファジイ演算で要求空調能力上限QL を求め、この要求空調能力上限QL によって要求空調能力QR を制限するため、より適切なバッテリ保護(バッテリ残容量の確保)を図ることができる。
【0080】
また、本実施の形態に係る空調制御装置71よれば、偏差eB と微分ΔeB とに基づき、ファジイ演算で要求充電能力QC を求め、この要求充電能力QC によってバッテリ充電回路70の充電能力(充電速度等)を制御するため、バッテリ24を適切な時期に適切な充電速度等で過充電とならないように充電することができる。
【0081】
即ち、発電機25の発電電力がバッテリ充電回路70を介してバッテリ24に充電されるが、この充電に際しては、バッテリ24の残容量が低下し過ぎないように適切な時期に充電をする必要があると共に過充電とならないようにする必要がある。そこで、偏差eB と微分ΔeB とに基づき、ファジイ演算で要求充電能力QC を求め、この要求充電能力QC によってバッテリ充電回路70の充電能力(充電速度等)を制御することにより、バッテリ24を適切な時期に適切な充電速度等で過充電とならないように充電することができる。
【0082】
なお、上記では、コンプレッサ36の回転速度を制御することによって空調能力を制御するようにしているが、これに限定するものではなく、室外熱交換器33の送風機34(モータ34a)の回転速度を制御することによって空調能力を制御するようにしてもよい。
【0083】
また、上記では、本発明を空調制御装置に適用した場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明は、「従来技術」の欄に例示したような負荷制限可能な他の車載電装品の制御装置にも適用することができる。
【0084】
また、本発明は、特に上記のようなハイブリッド車や電気自動車に適用して有用であるが、必ずしもこれに限定するものではなく、エンジン自動車等の車両にも適用することができる。
【0085】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第1発明の車両用空調装置の制御装置は、車両に搭載された車両用空調装置の能力をファジイ制御する車両用空調装置の制御装置であって、車室温度設定値と室温検出信号との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求空調能力を求め、且つ、前記車両用空調装置の電源であるバッテリの残容量とバッテリ保護基準値との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求空調能力上限を求めて、この要求空調能力上限により、前記車両用空調装置に対する前記要求空調能力を制限するよう構成したことを特徴とする。
【0086】
従って、この第1発明の車両用空調装置の制御装置によれば、バッテリ残容量の増減傾向(バッテリ残容量とバッテリ保護基準値との偏差の微分値)も考慮して、ファジイ演算で車両用空調装置に対する要求能力を制限するため、より適切なバッテリ保護(バッテリ残容量の確保)を図ることができる。
【0087】
また、第2発明の車両用空調装置の制御装置は、第1発明の車両用空調装置の制御装置において、前記バッテリの残容量とバッテリ保護基準値との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求充電能力を求めてバッテリ充電回路の充電能力を制御するよう構成したことを特徴とする。
【0088】
従って、この第2発明の車両用空調装置の制御装置によれば、バッテリ残容量とバッテリ保護基準値との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で求めた要求充電能力によってバッテリ充電回路の充電能力を制御するため、バッテリを適切な時期に適切な充電速度等で過充電とならないように充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る空調制御装置を備えたハイブリッド車の熱システム等に関するレイアウトを示す平面図である。
【図2】前記熱システム等の系統図である。
【図3】前記空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図4】従来の車両用電気的負荷制限装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
24 バッテリ
25 発電機
36 コンプレッサ
37 コンプレッサ用モータ
70 バッテリ充電回路
71 空調制御装置
72 車室温度検出装置
73 バッテリ残容量検出装置
74 偏差eB 演算部
75 微分ΔeB 演算部
76 要求充電能力・要求空調能力上限演算部
77 偏差eT 演算部
78 微分ΔeT 演算部
79 第1要求空調能力演算部
80 第2要求空調能力演算部
81 インバータ

Claims (2)

  1. 車両に搭載された車両用空調装置の能力をファジイ制御する車両用空調装置の制御装置であって、
    車室温度設定値と室温検出信号との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求空調能力を求め、
    且つ、前記車両用空調装置の電源であるバッテリの残容量とバッテリ保護基準値との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求空調能力上限を求めて、この要求空調能力上限により、前記車両用空調装置に対する前記要求空調能力を制限するよう構成したことを特徴とする車両用空調装置の制御装置。
  2. 請求項1に記載する車両用空調装置の制御装置において、
    前記バッテリの残容量とバッテリ保護基準値との偏差と、この偏差の微分値とに基づき、ファジイ演算で要求充電能力を求めてバッテリ充電回路の充電能力を制御するよう構成したことを特徴とする車両用空調装置の制御装置。
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