JP4082122B2 - 車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置(以下、エアコンという)を備える車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、エアコン付車両の制御装置において、特にアイドル状態におけるエンジンの回転数をエアコン冷力の要求を満たすように制御するものがある。
この例として、特開平11−170858号公報に記載の装置が知られている。該公報に記載の装置には、センサで検出された冷凍サイクルの高圧圧力(Pd圧)と低圧圧力とから冷媒圧縮機の駆動に必要なトルクを演算し、このトルクに基づいてエンジンのアイドル回転数を制御することが開示されている。
【0003】
また特開平11−336583号に記載の装置では、エンジンのアイドル時のアイドル回転数制御空気量を補正するためのアイドルアップ補正量を、水温センサと車速センサとの信号に基づいて決められたラジエータファン駆動デューティから求め、この補正量をアイドル回転数制御空気量に加算して、アイドル回転数を制御することが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−170858号公報に記載の装置では、圧縮機が可変容量圧縮機である場合には、圧縮機の吐出側の高圧側圧力は必ずしもエアコン負荷を表すわけではなく、更に諸条件を考慮して、冷力を安全に確保するために高めのアイドル回転数としなければならなかった。このため、通常の使用条件では必要以上に高めのアイドル回転数となり、エアコンON時での燃費が悪化するという問題が生じていた。
【0005】
この問題を解決するために、エアコンON時のアイドル回転数を事前に設定するのではなく、エアコン冷力を目標変数とし、アイドル回転数を制御変数としたフィードバック制御を行うことが考えられる。
しかし、この場合、アイドル回転数の変化に応じたエアコン冷力の変化の応答性が低いために、制御の更新周期を比較的長く設定する必要があった。このため、走行状態からアイドル状態へ移行したときの初期回転数が必要以上に低い場合には、冷力不足の状態が長時間持続することとなり、乗員に不快感を与えてしまう。逆に、初期回転数が必要以上に高い場合には、必要以上に燃料を消費している時間が長くなり、燃費向上代が少なくなるという問題があった。
【0006】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、エアコンの要求冷力を確保しつつ、アイドル回転数が必要以上に高くならないようにフィードバック制御を行うことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明では、エンジンのアイドル運転状態において、目標代表温度と現在の代表点温度との差に基づきエアコンの冷力の増減量要求値を演算する一方、現在の電動冷却ファン風量と現在のエンジン回転数とに基づきエアコンの現在の発生冷力を演算し、冷力の増減量要求値と現在の発生冷力とに基づき目標冷力を演算する。そして、予め設定された特性値に基づき目標冷力を実現する電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値を設定して、この目標値に一致するように、電動冷却ファン風量とエンジン回転数とを制御する。
更には、エンジンがアイドル運転状態になる前の車両走行状態において、圧縮機の動力の代表値を検出すると共に、電動冷却ファン風量と走行風量とを加えた全風量を検出し、これらの検出値に基づいて車両走行時に要求されていた冷力を演算し、この冷力値を初期値として、前記アイドル運転状態での電動冷却ファン風量とエンジン回転数との制御を行う構成とする。
【0008】
【発明の効果】
本発明によれば、アイドル状態において、目標冷力を確保するように電動冷却ファン風量とエンジン回転数との制御を行うため、冷力不足が発生せず、燃費を改善することができるという効果がある。
また、走行状態からアイドル状態へ移行したときの初期回転数が適切なものとなり、車両走行中の冷力を確保しつつ、燃費を改善することができるという効果がある。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明に係る車両の制御装置のシステム全体を示す構成図である。
エアコン1は、室内空気(内気)または室外空気(外気)が選択的に導かれる空調ダクト9を備えている。この空調ダクト9には送風ファン10が設けられ、送風ファン10からの空気がエバポレータ11を通過することで冷却空気が得られる。
【0010】
エバポレータ11の下流側には、エバポレータ11通過後の吹出温度を検出する温度センサ12が設けられ、この信号がエアコン1内の代表点温度としてエアコンコントロールユニット(以下、エアコンCUという)2へ送られる。さらに空調ダクト9の下流側には吹出口(図示せず)が設けられ、車内に冷気を吹き出す構成となっている。
【0011】
そしてエバポレータ11と、冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機(コンプレッサ)13と、圧縮機13からの冷媒を外気との熱交換によって凝縮液化させる凝縮器(コンデンサ)14とがそれぞれ冷媒配管15によって結合されており、冷媒がこれらを循環する。
圧縮機13と凝縮器14との間の冷媒配管15には、圧力センサ16が設けられ、この圧力(Pd圧)の信号が圧縮機13の動力の代表値としてエアコンCU2へ送られる。
【0012】
凝縮器14は、電動冷却ファン17が駆動することで冷却される。電動冷却ファン17には、バッテリー18と発電機(オルタネータ)19との電力を調整するレギュレータ20を介して電力が供給される。そして電動冷却ファン17は、モータファンドライブユニット21により駆動が制御される。この時の駆動デューティが電動冷却ファン17の風量として推定される。
【0013】
発電機19は、エンジン5と圧縮機13とに取り付けられたベルト22を介して回転が伝わることで電流が発生する。そして、発電機19とレギュレータ20との間には、発電機19により発生した電流を検出する電流センサ23が設けられ、この信号がエンジンコントロールユニット(以下、エンジンCUという)3へ送られる。なお、エンジン5の回転数を検出する回転数センサ24と、車速を検出する車速センサ25との信号もエンジンCU3へ送られる。
【0014】
ここにおいて、エアコンCU2は、各種情報を基に圧縮機13の作動を制御する。
エンジンCU3は、各種情報を基にエンジン5を制御するが、特にアイドル回転数の制御のために、アイドルスピードコントロールバルブ6を制御する。なお、アイドルスピードコントロールバルブ6は、エンジン5の吸気通路のスロットル弁7をバイパスするバイパス通路8に設けられて、バイパス空気量を制御する。
【0015】
また、エンジンCU3は、電動冷却ファン17の風量を制御するため、モータファンドライブユニット21をデューティ制御することで、電動冷却ファン17の駆動を制御する。ここで、電動冷却ファン17の駆動デューティが電動冷却ファン17の風量として推定される。
また、エンジンCU3は、エアコンCU2と通信線4を介して接続され、相互にデータの送受信が可能である。
【0016】
次に、これらの構成を備える車両の制御装置の制御内容を、図2乃至図5を用いて説明する。図2は、エンジン5のアイドル運転状態においてエンジンCU3により実行されるフローチャートである。
図2のステップ100(図ではS100と示す、以下同様)では、前回の制御が終了してからシステムが安定するまでの時間ΔT秒が経過しているか否かを判断する。これは、前回の制御によりシステムが安定した後に制御を行うためである。Yesと判断された場合にはステップ200へ進み、Noと判断された場合にはリターンとなる。
【0017】
ステップ200では、エアコン冷力の過不足判断を行い、目標冷力を決定する。これは目標温度と実温度との差から確保すべき冷力を求めることで、エンジン5の回転数と電動冷却ファン17の風量とを制御するためである。この詳細については図3を用いて説明する。
図3は、図2のステップ200においてフィードバック制御時の目標冷力を決定するサブルーチンを示すフローチャートである。
【0018】
ステップ201では、車内の実温度をエバポレータ11の下流側の温度センサ12の信号に基づいて検出する。
ステップ202では、周知の方法により乗員が設定する空調設定温度などに基づいて決定される目標温度の読み込みを行う。
ステップ203では、目標温度と実温度との差を演算により求める。
【0019】
ステップ204では、ステップ203で計算された温度差に応じた要求冷力のアップ代またはダウン代を決定する。このアップ代またはダウン代は、予め実験などにより決定されており、テーブルを参照して決定される。
ステップ205では、現在の電動冷却ファン17の風量を検出する。ファン17の風量は、電動冷却ファン17の回転数、具体的にはモータファンドライブユニット21の駆動デューティに基づいて検出する。
【0020】
ステップ206では、エンジン5の回転数を検出する。回転数は、回転数センサ24の信号に基づいて求められる。
ステップ207では、図6のマップに基づいて、現在の電動冷却ファン17の風量とエンジン回転数とから現在の発生冷力を求める。
図6のマップは、実験などによって予め求められており、エンジン回転数と電動冷却ファン風量とから現在の冷力が求められ、また、等冷力線に基づいて要求される冷力を得るための、例えばアイドル回転数に対応する電動冷却ファン風量が求められることを示している。
【0021】
ステップ208では、ステップ204で決定した現在の発生冷力と要求冷力アップ代(またはダウン代)とを加算して目標冷力を求める。その後はリターンとなり、図2のステップ200へ戻る。
図2のステップ300では、図6のマップに基づいて、目標冷力を実現可能なエンジン回転数と電動冷却ファン風量との関係を明確化する。
【0022】
ステップ400では、目標冷力を実現可能なアイドル回転数と電動冷却ファン風量との関係の中から、充放電バランスが成立する範囲で、アイドル回転数を特定するため、充放電バランスが成立する最低回転数Rev1を決定する。
具体的には、図7に示すように、電動冷却ファン17の消費電力を縦軸、アイドル回転数を横軸とする等冷力線のうち、図示の目標冷力に対応する線Aと、充放電限界線Lとの交点におけるアイドル回転数を、充放電バランスが成立する最低回転数Rev1として決定する。
【0023】
ここで図7の充放電成立ゾーンは、アイドル回転数が高い場合には、発電機19で発電した電力が大きいため充放電成立ゾーンが広くなり、回転数が低い場合には、発電機19で発電した電力が小さいため充放電成立ゾーンが狭くなることを示している。
図2のステップ500では、目標冷力を実現可能なアイドル回転数と電動冷却ファン風量との関係の中から、車両音振特性が成立する範囲で、アイドル回転数を特定するため、車両音振特性が成立する最低回転数Rev2を決定する。
【0024】
具体的には、図8に示すように、補機駆動トルク(すなわち、圧縮機13と発電機19との駆動トルクの合計)を縦軸、アイドル回転数を横軸とする等冷力線のうち、図示の目標冷力に対応する線A’と、車両音振限界線L’との交点におけるアイドル回転数を、車両音振特性が成立する最低回転数Rev2として決定する。
【0025】
ここで図8の車両音振成立ゾーンは、騒音と振動とが安定する領域を示しており、エンジン回転数が高い場合には安定領域が広くなり、回転数が低い場合には安定領域が狭くなることを示している。
図2のステップ600では、ステップ400とステップ500とで決定された最低回転数Rev1とRev2とを比較して、回転数の小さい方をアイドル回転数とする。これにより、充放電と車両音振とを考慮したアイドル回転数を決定することができる。
【0026】
ステップ700では、ステップ600で決定されたアイドル回転数(Rev1またはRev2)において、目標冷力を満足する電動冷却ファン風量を図6の関係から決定する。その後はリターンとなる。
次に、車両の走行中における冷力を求めて、この冷力をアイドル状態においても確保するようにエンジン回転数と電動冷却ファン風量とを制御する場合について図4を用いて説明する。図4は、走行状態における発生冷力を求めるフローチャートである。
【0027】
ステップ801では、車両が走行中であるか否かを判断する。Yesと判断された場合にはステップ802へ進み、Noと判断された場合にはリターンとなる。
ステップ802では、圧縮機13の動力を検出する。ここで圧縮機動力とは、圧縮機13の高圧側圧力(Pd圧)に基づいて求められる動力である。
【0028】
ステップ803では、全風量を検出する。ここで全風量とは、電動冷却ファン風量と、車速センサ25の信号に基づいて求められる走行風量とを加えた量である。
ステップ804では、圧縮機動力と全風量とに基づいて発生冷力を求める。ここでは図9を参照しながら説明する。
【0029】
図9は、車両走行中の発生冷力を求める関係図であり、縦軸は全風量、横軸は圧縮機動力を示している。この関係は予め実験などにより求められる。この関係図から、ステップ802とステップ803とで検出した圧縮機動力と全風量とに対応する発生冷力を求める。そして、ステップ804で発生冷力を求めた後は、図5のステップ901へ進む。
【0030】
図5は、車両が走行した後にアイドル状態へ移行した時の初期制御を示すフローチャートである。なお図2において同じ処理を行っている部分については、その詳細な説明を省略する。
ステップ901では、車両走行中に求めた発生冷力(図4のステップ804)を目標冷力に設定している。これはアイドル状態において、車両走行中の冷力を確保できるようにすれば十分だからである。
【0031】
ステップ902では、図2のステップ300と同じく、目標冷力を実現可能なアイドル回転数と電動冷却ファン風量との関係を明確化する。ここでは図10を参照しながら説明する。
図10は、電動冷却ファン風量とアイドル回転数とから目標冷力を求める図であり、縦軸は電動冷却ファン風量、横軸はエンジン回転数を示している。この関係は予め実験などにより求められる。ここで図10に太線で示された等冷力線は、図9において太線で示されている等冷力線と同じ冷力であることを示している。
【0032】
図5のステップ903では、図2のステップ400と同じく、充放電バランスが成立する最低回転数Rev1を決定する。
ステップ904では、図2のステップ500と同じく、車両音振が成立する最低回転数Rev2を決定する。
ステップ905では、図2のステップ600と同じく、最低回転数Rev1とRev2との小さい方をアイドル回転数とする。
【0033】
ステップ906では、図2のステップ700と同じく、アイドル回転数(Rev1またはRev2)で目標冷力を満足する電動冷却ファン風量を決定し、リターンとなる。
本実施形態によれば、電動冷却ファン17の風量を検出する電動冷却ファン風量検出手段(ステップ205)と、エンジン5の回転数を検出するエンジン回転数検出手段(ステップ206)と、エアコン1内の代表点温度を検出する代表点温度検出手段(ステップ201)と、代表点の目標温度を設定する目標代表点温度設定手段(ステップ202)とを備え、エンジン5のアイドル運転状態において、目標代表温度と現在の代表点温度との差に基づいて、エアコン1の冷力の増減量要求値を演算する手段(ステップ204)と、現在の電動冷却ファン風量と現在のエンジン回転数とに基づいて、エアコン1の現在の発生冷力を演算する手段(ステップ207、図6)と、冷力の増減量要求値と現在の発生冷力とに基づいて、目標冷力を演算する手段(ステップ208、図6)と、予め設定された特性値(図6〜図8)に基づいて、目標冷力を実現する電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値を設定する手段と、この目標値に一致するように、電動冷却ファン風量とエンジン回転数とを制御する手段(ステップ400、500、600、700)と、を有する構成としている。このため、車両停止時において冷力不足が発生せず、燃費を改善することができる。
【0034】
また本実施形態によれば、電動冷却ファン風量とエンジン回転数とによって実現する冷力をマップ(図6)として持ち、このマップに基づいて目標冷力を実現する電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値を設定する。このため、マップに対応して冷却ファン風量とエンジン回転数とを必要な冷力を得るように簡単に制御することができ、燃費を改善することができる。
【0035】
また本実施形態によれば、エンジン5によって駆動される発電機19を備え、電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値は、電動冷却ファン17の消費電力が発電機19の発電電力を上回らない範囲内で設定する(ステップ400、図7)。このため、常にエンジン5の回転によって発電機19に発生した電力を電動冷却ファン17へ供給することができる。
【0036】
また本実施形態によれば、補機の駆動トルク(すなわち、圧縮機13と発電機19との駆動トルクの合計)とエンジン回転数との関係において、エンジン回転数に応じて補機駆動トルクが過大とならない領域を予め設定し、電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値は、補機駆動トルクが過大とならないエンジン回転数の範囲内で設定する(ステップ500、図8)。このため、圧縮機13と発電機19との駆動トルクを考慮してエンジン5の回転数を設定することができ、車両音振特性が向上する。
【0037】
また本実施形態によれば、エアコン1内の代表温度は、エバポレータ11の通過後の空気温度とした(ステップ201)。このため、エアコン吹出口の温度を考慮して、電動冷却ファン風量とエンジン回転とを制御することができる。
また本実施形態によれば、電動冷却ファン風量は、電動冷却ファン17の駆動デューティに基づいて推定する(ステップ205)。このため、電動冷却ファン風量を適切かつ簡易に推定することができる。
【0038】
また本実施形態によれば、エンジン5がアイドル状態になる前の車両走行状態において、圧縮機13の動力の代表値を検出すると共に(ステップ802)、電動冷却ファン風量と走行風量とを加えた全風量を検出し(ステップ803)、これらの検出値に基づいて車両走行時に要求されていた冷力を演算し(ステップ804、図9)、この冷力値を初期値として(ステップ901、図10)、アイドル状態での電動冷却ファン風量とエンジン回転数との制御を行う(ステップ902〜ステップ906、図10)。このため、車両走行中の冷力を確保しつつ、燃費を改善することができる。
【0039】
また本実施形態によれば、圧縮機13の動力の代表値は、圧縮機13の吐出側の冷媒圧力(Pd圧)としている(ステップ802)。このため、Pd圧に基づいて冷力を確保するように電動冷却ファン風量とエンジン回転数とを制御することができる。
また本実施の形態によれば、充放電と音振とについても同時に成立性を判断しているため、他性能が悪化することも防止している。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両の制御装置のシステム全体を示す構成図
【図2】エンジンのアイドル運転状態において実行されるフローチャート
【図3】ステップ200においてフィードバック制御時の目標冷力を決定するサブルーチンを示すフローチャート
【図4】走行状態におけるの発生冷力を求めるフローチャート
【図5】走行した後にアイドル回転へ移行した時の初期制御を示すフローチャート
【図6】電動冷却ファン風量とエンジン回転数から目標冷力を決定するためのマップ
【図7】充放電収支と要求冷力の両立ゾーンを示す関係図
【図8】車両音振と要求冷力の両立ゾーンを示す関係図
【図9】車両走行中の発生冷力を求める関係図
【図10】電動冷却ファン風量とアイドル回転数とから目標冷力を求める図
【符号の説明】
1 エアコン
2 エアコンCU
3 エンジンCU
4 通信線
5 エンジン
6 アイドルスピードコントロールバルブ
11 エバポレータ
12 吹出温度センサ
13 圧縮機
14 凝縮器
16 圧力センサ
17 電動冷却ファン
19 発電機
21 モータファンドライブユニット
23 電流センサ
24 回転数センサ
25 車速センサ
Claims (8)
- エンジンと、電動冷却ファンと、エンジンにより駆動される圧縮機を有する空調装置と、を備える車両の制御装置において、
電動冷却ファンの風量を検出する電動冷却ファン風量検出手段と、
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
空調装置内の代表点温度を検出する代表点温度検出手段と、
代表点の目標温度を設定する目標代表点温度設定手段とを備え、
エンジンのアイドル運転状態において、
目標代表温度と現在の代表点温度との差に基づいて、空調装置の冷力の増減量要求値を演算する手段と、
現在の電動冷却ファン風量と現在のエンジン回転数とに基づいて、空調装置の現在の発生冷力を演算する手段と、
前記冷力の増減量要求値と現在の発生冷力とに基づいて、目標冷力を演算する手段と、
予め設定された特性値に基づいて、前記目標冷力を実現する電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値を設定する手段と、
この目標値に一致するように、電動冷却ファン風量とエンジン回転数とを制御する手段と、を有し、
更に、エンジンがアイドル運転状態になる前の車両走行状態において、圧縮機の動力の代表値を検出すると共に、電動冷却ファン風量と走行風量とを加えた全風量を検出し、これらの検出値に基づいて車両走行時に要求されていた冷力を演算し、この冷力値を初期値として、前記アイドル運転状態での電動冷却ファン風量とエンジン回転数との制御を行うことを特徴とする車両の制御装置。 - 電動冷却ファン風量とエンジン回転数とによって実現する冷力をマップとして持ち、このマップに基づいて目標冷力を実現する電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値を設定することを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
- エンジンによって駆動される発電機を備え、前記電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値は、電動冷却ファンの消費電力が発電機の発電電力を上回らない範囲内で設定することを特徴とする請求項2記載の車両の制御装置。
- 圧縮機と発電機との駆動トルクの合計とエンジン回転数との関係において、エンジン回転数に応じて圧縮機と発電機との駆動トルクの合計が過大とならない領域を予め設定し、前記電動冷却ファン風量とエンジン回転数との目標値は、圧縮機と発電機との駆動トルクの合計が過大とならないエンジン回転数の範囲内で設定することを特徴とする請求項2記載の車両の制御装置。
- 前記空調装置内の代表温度は、エバポレータ通過後の空気温度であることを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
- 前記電動冷却ファン風量は、電動冷却ファンの駆動デューティに基づいて推定することを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
- 前記走行風量は、車速に基づいて推定することを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
- 圧縮機の動力の代表値は、圧縮機の吐出側の冷媒圧力であることを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
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