JP4365599B2

JP4365599B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4365599B2
Application number: JP2003051456A
Authority: JP
Inventors: 寿敏明木庵; 亮一郎木原; 浩二田中
Original assignee: Japan Climate Systems Corp
Current assignee: Japan Climate Systems Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2004256065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両用空調装置は、中央処理装置が操作ユニットからの入力信号を受け、この入力信号に基づいてブロアモータやコンプレッサなどを駆動制御する。その際、中央処理装置は、エンジンを冷却するための冷却水の水温、車外の外気温度、車内の内気温度、冷風に熱交換するエバポレータの表面温度、および、日射量などをセンサによって検出し、その検出値をフィルタ処理して制御データを算出し、その制御データに基づいて各構成部品を制御して所定温度の風を車内に供給するものである。なお、前記フィルタ処理とは、入力された複数の検出値の平均値を算出するものである。
【０００３】
具体的には、この車両用空調装置による制御は、エンジンなどを始動させるためのイグニッションスイッチがオンされると、まず、イニシャル処理を実行した後、各構成部品を制御するメイン処理を実行する。そして、前記イニシャル処理では、自身の初期化および各構成部品の制御データの初期化を行った後、エンジン水温を検出することにより、その検出値に基づいて検出した外気温を補正し、新たな外気温制御データの演算処理を行う。また、前記メイン処理では、各センサから入力された検出値をフィルタ処理し、算出した各制御データと前記外気温制御データとに基づいて前記各構成部品を制御する。
【０００４】
ここで、前記イニシャル処理での演算処理は、前にエンジンを停止した後、エンジンやエンジン水温が低下していない状況で、再びエンジンを始動した場合に、実際の外気温との温度差をなくすために行うものである。即ち、エンジンの熱やエンジン水温によって車両のボンネット内の温度が昇温している状態では、外気温を検出するための温度センサは、正確な外気温ではなく、ボンネット内の雰囲気温度を検出してしまう。そのため、エンジンの始動直後は、検出したエンジン水温に基づいて検出した外気温を補正するように構成している。
【０００５】
一方、このような制御を実行する基準となる情報を検出する各センサは、ワイヤハーネスによって前記中央処理装置に直接接続されていた。そのため、中央処理装置は、各センサによる検出値がリアルタイムに入力されていた。
【０００６】
しかし、車両において、特にエンジン水温は、車両用空調装置のみが必要なデータではない。即ち、エンジン水温は、車両のエンジン制御装置がエンジンの回転数などを制御するのに必要である。また、このエンジン水温は、車両のメーターに表示し、運転者に対して異常高温を知らせるために必要である。
【０００７】
そして、これらエンジン制御装置およびメーターは、それぞれ専用の温度センサを配設し、前記と同様にワイヤハーネスによって直接接続することにより、リアルタイムにエンジン水温が入力されるように構成されていた。この場合、必要な温度センサの数が多く、コスト高になっていた。
【０００８】
そこで、近年では、車両内において、前記エンジン制御装置およびメーターを前記車両用空調装置の中央処理装置とネットワーク接続し、多重通信可能な構成とすることにより、車両に搭載するセンサの数を削減できるように構成している。なお、以下の説明において、この種の車両の多重通信可能な構成を、ＣＡＮ（Controller Area Network）と称する。
【０００９】
このＣＡＮでは、各センサは、その情報の必要度が最も高い機器にワイヤハーネスによって直接接続され、その機器には検出値がリアルタイムに入力できるようにする。そして、車両において、エンジン水温の必要度が高い機器とは、エンジン制御装置である。そのため、車両用空調装置の中央処理装置は、前記ＣＡＮにより、エンジン制御装置からメーターを経由してエンジン水温が入力される。
【００１０】
なお、本発明の車両用空調装置に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−８６６４０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ＣＡＮを搭載した車両における車両用空調装置において、イグニッションスイッチがオンされた直後は、その中央制御装置にエンジン水温が入力されるまでに、エンジン制御装置およびメータの処理時間と、前記ＣＡＮによる送信時間とを合わせた時間Ｔ１が必要である。この時間Ｔ１は約３８０msであり、この時間Ｔ１が経過した時点では、中央処理装置は既にメイン処理を実行している。即ち、前記イニシャル処理での演算処理で算出した外気温制御データは正確な検出値に基づいて補正したものではない。そして、メイン処理では、このように誤って算出した外気温制御データに基づいて各構成部品を制御することになるため、適切な空調制御を行うことができないという問題がある。
【００１３】
なお、この問題を解消するためには、前記時間Ｔ１が経過した後に車両用空調装置の起動を開始することが考えられる。しかし、この場合、各構成部品による実際の空調制御の開始時間も遅延されるため、ユーザに違和感を感じさせてしまう。
【００１４】
また、車両用空調装置における中央処理装置自身の初期化および制御データの初期化を行った後に待機工程を設け、制御データの演算処理のみを遅延させることが考えられる。しかし、この場合、メイン処理を実行する時間が遅延され、また、各構成部品の動作を開始させる時間は規定されているため、各センサからの入力検出回数が少なくなり、フィルタ処理による各制御データの精度が悪くなり、やはり適切な空調制御を行うことができない。
【００１５】
さらに、前記中央処理装置に搭載可能な複数種のマイコン（ＣＰＵ）のなかには、定期的かつ所定時間内に所定の動作を完了しなければ、強制的にイニシャル処理を実行するというウォッチドックタイム機能を搭載したものがある。そのため、このようなマイコンを搭載している場合には、前記待機工程を設けることはできない。
【００１６】
そこで、本発明では、ＣＡＮを搭載した車両において、迅速に適切な空調制御を実行可能な車両用空調装置を提供することを課題としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の車両用空調装置は、イグニッションスイッチのオン状態でブロアモータやコンプレッサなどの構成部品を駆動制御する中央処理装置と、該中央処理装置に接続した第１検出手段と、前記中央処理装置と通信手段により通信可能な他の機器に接続した第２検出手段とを備え、該第２検出手段による検出値を前記通信手段を介して入力し、その入力された検出値および第１検出手段による検出値に基づいて、それぞれの制御データを演算処理し、各制御データに基づいて車内の空調制御を行う車両用空調装置において、前記イグニッションスイッチがオンされた際に、前記他の機器から前記中央処理装置に入力される前記第２検出手段の検出値の遅延時間を設定し、前記イグニッションスイッチがオンされた後に、前記遅延時間が経過していない場合には、前記第２検出手段による検出値は除き、前記第１検出手段による検出値のみを入力して制御データの演算処理を実行し、その第１検出手段による制御データだけに基づいて前記各構成部品を駆動制御する一方、前記遅延時間が経過した場合には、前記第１検出手段および第２検出手段による検出値を入力し、各検出値に基づいてそれぞれの制御データの演算処理を実行し、第１および第２検出手段の各制御データに基づいて前記各構成部品を駆動制御するように構成している。
【００１８】
前記車両用空調装置によれば、設定した遅延時間が経過していない状態では、正確な検出値が入力されない第２検出手段による検出値は受け付けないため、誤って算出した制御データに基づいて各構成部品を制御することを防止できる。また、各構成部品による空調制御の開始時間が遅延され、ユーザに違和感を感じさせることもない。さらに、設定した遅延時間が経過していない状態では、正確な検出値が入力される第１検出手段による検出値は受け付けるため、制御データの精度を高くすることができる。しかも、所定時間内に所定の制御動作を実行するため、ウォッチドックタイム機能を搭載したマイコンでも適用可能である。
【００１９】
この車両用空調装置では、前記第２検出手段は、エンジンを冷却する冷却水の水温を検出する温度センサと、車両のボンネット内に配設され車外の外気温度を検出する外気温検出センサとを備え、前記中央処理装置は、前記遅延時間が経過した時の１回のみ、前記温度センサから入力したエンジン水温が所定温度以上である場合に、前記外気温検出センサの検出値が実際の外気温と温度差がなくなるように補正処理を実行した後、前記演算処理を実行することが好ましい。このようにすれば、ボンネット内の雰囲気温度を検出することにより、実際の外気温と異なる検出値に基づいて制御データを算出することを防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置を示す。この空調装置は、その中央処理装置６が、多重通信可能な通信手段であるＣＡＮを構成する２本の通信線１Ａ，１Ｂと、これらを電気接続するメーター２により、該メーター２を含む電気接続箱３、エンジン制御装置４およびオーディオ５などの他の機器と通信可能に接続されている。なお、前記メーター２、電気接続箱３、エンジン制御装置４およびオーディオ５は、ＣＡＮに適用可能な従来と同様の構成および機能である。
【００２２】
前記通信線１Ａは、通信速度が１２５kbpsのミドルスピードラインであり、中央処理装置６、電気接続箱３およびオーディオ５が接続されている。また、通信線１Ｂは、通信速度が５００kbpsのハイスピードラインであり、エンジン制御装置４が接続されている。そして、これらの通信線１Ａ，１Ｂは、メーター２を介して接続されている。
【００２３】
前記空調装置は、その中央処理装置６が図示しない操作ユニットからの入力信号を受け、各センサ１８〜２２から入力される検出値に基づいて制御データを算出し、その制御データに基づいてブロアモータ７やコンプレッサ１５などの構成部品を駆動制御するものである。
【００２４】
中央処理装置６は、エンジンを冷却するための冷却水の水温、車外の外気温度、車内の内気温度、冷風に熱交換するエバポレータの表面温度、および、日射量などの車内外諸条件に基づいて制御プログラムを実行し、図示しないパワーＭＯＳＦＥＴによってブロアモータ７への印加電圧を制御する。
【００２５】
ブロアモータ７は、車内前方部に設けた空調ユニット８の上流領域に配設したファン９を回転駆動するものである。このファン９の回転により、内外気変更機構を構成するダンパ１０によって設定されている外気または内気が空調ユニット８内に導入される。そして、導入された空気は、エバポレータ１１で冷却・除湿された後、温度変更機構を構成するミックスダンパ１２で分流される。この分流された一方の空気は、ヒータコア１３によって加熱されて熱風となり、他方の冷風と混合されて所定温度に調整される。その後、吹出口変更機構を構成するダンパ１４ａ，１４ｂ，１４ｃよって設定された吹出口（図示せず）から車内へと送風される。
【００２６】
コンプレッサ１５は、冷媒を圧縮して高温高圧状態として吐出し、冷凍サイクルを循環させるものである。この冷媒は、車両前方部のコンデンサ１６で放熱され、膨張弁１７で気化しやすい状態とされた後、エバポレータ１１に流入する。エバポレータでは、内部を流動する冷媒が気化し、外部すなわち空調ユニット８内を流動する空気から吸熱する。
【００２７】
前記エンジンを冷却するための冷却水の水温を検出する第２検出手段である水温検出センサ１８は、図示しないエンジンの内部に配設され、ワイヤハーネスによって前記エンジン制御装置４に接続されている。
【００２８】
前記車外の外気温度を検出する第２検出手段である外気温検出センサ１９は、車両のボンネット内におけるラジエターの近傍に配設され、ワイヤハーネスによって前記電気接続箱３に接続されている。
【００２９】
前記車内の内気温度を検出する第１検出手段である内気温検出センサ２０は、車内のダッシュボード近傍に配設され、ワイヤハーネスによって前記中央処理装置６に直接接続されている。
【００３０】
前記エバポレータ１１の表面温度を検出する第１検出手段であるエバポレータ温検出センサ２１は、該エバポレータ１１の表面に配設され、ワイヤハーネスによって前記中央処理装置６に直接接続されている。
【００３１】
前記日射量を検出する第１検出手段である日射量センサ２２は、車内のダッシュボード上部に配設され、ワイヤハーネスによって前記中央処理装置６に直接接続されている。
【００３２】
前記構成の空調装置では、他の機器に接続された前記水温検出センサ１８および外気温検出センサ１９による検出温度は、予め設定された時間毎に中央処理装置６に入力される。そのため、イグニッションスイッチがオンされた直後には、その時間Ｔ１が経過するまでは正確な検出温度が入力されず、ダミーデータが入力される。
【００３３】
そこで、本実施形態では、前記中央処理装置６に搭載したマイコンは、従来と同様にイニシャル処理を行った後にメイン処理を実行するが、前記イニシャル処理では、外気温の補正演算処理は行わず、自身の初期化および制御データの初期化のみを行うようにしている。
【００３４】
また、メイン処理では、図２に示すように、前記イニシャル処理に必要な時間ｔｉ(ms)を含み、イグニッションスイッチがオンされた時点より、前記他の機器から前記中央処理装置６に入力される検出値の遅延時間Ｔ１に対応するメイン処理の処理回数ｎを設定する。そして、その処理回数ｎが完了していない場合には、第２検出手段であるセンサ１８，１９による検出値は除き、第１検出手段であるセンサ２０，２１，２２による検出値のみの入力制御処理を実行する。また、処理回数ｎが完了した場合には、前記センサ１８，１９による検出値を入力し、その検出値に基づいて制御データの演算処理を行う。
【００３５】
これにより、予め設定された時間Ｔ２(ms)と対応する処理回数ｎ＋ｍ回後には、正確に算出した制御データに基づいて前記各構成部品を駆動制御するように構成している。その結果、予め設定された時間Ｔ３(ms)と対応する処理回数ｎ＋ｍ＋ｏ回後には、各構成部品を動作させることができるように構成している。
【００３６】
次に、前記中央処理装置６のマイコンによるメイン処理について具体的に説明する。
【００３７】
図３に示すように、メイン処理では、まず、ステップＳ１で、実際の処理回数Ｎを１とした後、ステップＳ２で、ＡＤ入力処理を実行し、ステップＳ３で、ＳＷ（スイッチ）入力処理を実行する。
【００３８】
ついで、ステップＳ４で、各構成部品を制御する基準となる制御データの演算処理を実行する。
【００３９】
その後、ステップＳ５で、処理回数Ｎが予め設定したｎ＋ｍ回以上になったか否かを検出する。そして、ｎ＋ｍ回以上になっている場合にはステップＳ６に進み、ｎ＋ｍ回未満である場合には後述するステップＳ６からステップＳ８をスキップしてステップＳ９に進む。
【００４０】
ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８では、従来と同様に、算出した制御データに基づいてＡ／Ｍ（エアミックスダンパ１２）制御処理を実行し、ＭＯＤＥ制御処理を実行した後、ＦＡＮ制御処理を実行してステップＳ９に進む。
【００４１】
ステップＳ９では、メイン処理の処理回数Ｎに１を加算してステップＳ２に戻る。
【００４２】
次に、ステップＳ４の制御データ演算処理について具体的に説明する。
【００４３】
この演算処理では、前記各センサ１８〜２２から検出値を入力し、その検出値に応じてそれぞれフィルタ処理を実行し、それぞれの制御データを算出するものである。なお、これらセンサ１８〜２２のうち、第１検出手段であるセンサ２０，２１，２２の制御データは従来と同様であり、第２検出手段であるセンサ１８，１９の制御のみが相違する。
【００４４】
具体的には、水温検出センサ１８によるエンジン水温制御データ演算処理では、図４に示すように、まず、ステップＳ１０で、通信線１Ｂ，１Ａを介した検出値の通信入力処理を実行する。
【００４５】
これにより検出温度が入力されると、メイン処理の処理回数Ｎが設定されたｎ回以上であるか否かを検出する。そして、ｎ回未満である場合には正確な検出温度ではなくダミーデータであるため、その入力した検出温度を演算することなく、ステップＳ１０に戻る。また、ｎ回以上である場合にはエンジン制御装置４から送信された正確な検出温度であるため、ステップＳ１２に進む。
【００４６】
ステップＳ１２では、従来と同様にエンジン水温のフィルタ処理を実行した後、ステップＳ１３で、その処理データを水温制御データとして更新記憶する。
【００４７】
また、外気温検出センサ１９による外気温制御データ演算処理では、図５に示すように、まず、ステップＳ２０で、通信線１Ａを介した検出値の通信入力処理を実行する。
【００４８】
これにより検出温度が入力されると、メイン処理の処理回数Ｎが設定されたｎ回以上であるか否かを検出する。そして、ｎ回未満である場合には正確な検出温度ではなくダミーデータであるため、その入力した検出温度を演算することなく、ステップＳ２０に戻る。また、ｎ回以上である場合には電気接続箱３から送信された正確な検出温度であるため、ステップＳ２２に進む。
【００４９】
ステップＳ２２では、処理回数Ｎがｎ回であるか否かを検出する。そして、ｎ回である場合にはステップＳ２３に進み、ｎ回でない場合にはステップＳ２５に進む。
【００５０】
ステップＳ２３では、エンジン制御装置４から入力されたエンジン水温が５５℃以上であるか否かを検出する。そして、５５℃以上である場合にはステップＳ２４に進み、５５℃未満である場合にはステップＳ２５に進む。なお、前記エンジン水温のしきい値（５５℃）は希望に応じて変更可能である。
【００５１】
ステップＳ２４では、入力された外気温がボンネット内の雰囲気温度により昇温していると判断し、従来と同様に入力した外気温の補正処理を実行してステップＳ２５に進む。
【００５２】
ステップＳ２５では、従来と同様に外気温のフィルタ処理を実行した後、ステップＳ２６で、その処理データを外気温制御データとして更新記憶する。
【００５３】
このように、外気温制御データ演算処理では、遅延時間Ｔ１に対応するメイン処理の処理回数ｎを完了した時の１回のみ、入力したエンジン水温が所定温度以上である場合に補正処理を実行した後、前記演算処理を実行する。一方、その際に、エンジン水温が所定温度未満である場合には補正処理は実行せずに、演算処理のみを実行する。また、その処理回数ｎを完了した時の１回以降（ｎ＋１）には、外気温の検出温度を補正処理することなく、演算処理のみを実行する。そのため、ボンネット内の雰囲気温度を検出することにより、実際の外気温と異なる検出値に基づいて制御データを算出することを防止できる。
【００５４】
内気温検出センサ２０、エバポレータ温検出センサ２１および日射量センサ２２による内気温制御データ演算処理、エバポレータ温制御データ演算処理および日射量制御データ演算処理では、従来と同様に、メイン処理が開始された１回目（Ｎ＝１）から入力された検出値をフィルタ処理し、逐次、内気温制御データ、エバポレータ温制御データ、および、日射量制御データを更新記憶する。
【００５５】
このように、本発明の車両用空調装置では、遅延時間Ｔ１に対応するメイン処理の処理回数ｎが完了していない状態では、正確な検出値が入力されないセンサ１８，１９による検出値は受け付けず、正確な検出値が入力されるセンサ２０，２１，２２による検出値は受け付けるため、制御データの精度を高くすることができる。そのため、正確に算出した制御データに基づいて適切な空調制御を行うことができる。
【００５６】
なお、本発明の車両用空調装置は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５７】
例えば、前記実施形態では、遅延時間Ｔ１に対応するメイン処理の処理回数ｎを設定し、その処理回数ｎが完了すると第２検出手段であるセンサ１８，１９からの入力を受け付けて制御データの演算処理を行うようにしたが、遅延時間Ｔ１に対応するカウンタやタイマを設けてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の車両用空調装置では、設定した遅延時間が経過していない状態では、正確な検出値が入力されない第２検出手段による検出値は受け付けないため、誤った入力値により算出した制御データに基づいて各構成部品を制御することを防止できる。また、設定した遅延時間が経過していない状態では、正確な検出値が入力される第１検出手段による検出値は受け付けるため、制御データの精度を高くすることができる。
【００５９】
そのため、正確に算出した制御データに基づいて適切な空調制御を行うことができる。また、各構成部品による空調制御の開始時間が遅延され、ユーザに違和感を感じさせることはない。さらに、所定時間内に所定の制御動作を実行するため、ウォッチドックタイム機能を搭載したマイコンでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用空調装置の構成を示す概略図である。
【図２】マイコンによる制御を示すタイムチャートである。
【図３】マイコンによるメイン処理を示すフローチャートである。
【図４】エンジン水温制御データ演算処理を示すフローチャートである。
【図５】外気温制御データ演算処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ…通信線、２…メーター（他の機器）、３…電気接続箱（他の機器）、４…エンジン制御装置（他の機器）、６…中央処理装置、７〜１５…空調ユニット（構成部品）、１８…水温検出センサ（第２検出手段）、１９…外気温検出センサ（第２検出手段）、２０…内気温検出センサ（第１検出手段）、２１…エバポレータ温検出センサ（第１検出手段）、２２…日射量センサ（第１検出手段）。

Claims

イグニッションスイッチのオン状態でブロアモータやコンプレッサなどの構成部品を駆動制御する中央処理装置と、該中央処理装置に接続した第１検出手段と、前記中央処理装置と通信手段により通信可能な他の機器に接続した第２検出手段とを備え、該第２検出手段による検出値を前記通信手段を介して入力し、その入力された検出値および第１検出手段による検出値に基づいて、それぞれの制御データを演算処理し、各制御データに基づいて車内の空調制御を行う車両用空調装置において、
前記イグニッションスイッチがオンされた際に、前記他の機器から前記中央処理装置に入力される前記第２検出手段の検出値の遅延時間を設定し、
前記イグニッションスイッチがオンされた後に、前記遅延時間が経過していない場合には、前記第２検出手段による検出値は除き、前記第１検出手段による検出値のみを入力して制御データの演算処理を実行し、その第１検出手段による制御データだけに基づいて前記各構成部品を駆動制御する一方、
前記遅延時間が経過した場合には、前記第１検出手段および第２検出手段による検出値を入力し、各検出値に基づいてそれぞれの制御データの演算処理を実行し、第１および第２検出手段の各制御データに基づいて前記各構成部品を駆動制御するようにしたことを特徴とする車両用空調装置。
前記第２検出手段は、エンジンを冷却する冷却水の水温を検出する温度センサと、車両のボンネット内に配設され車外の外気温度を検出する外気温検出センサとを備え、
前記中央処理装置は、前記遅延時間が経過した時の１回のみ、前記温度センサから入力したエンジン水温が所定温度以上である場合に、前記外気温検出センサの検出値が実際の外気温と温度差がなくなるように補正処理を実行した後、前記演算処理を実行するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。