JP4370562B2

JP4370562B2 - 車両用空気調和装置

Info

Publication number: JP4370562B2
Application number: JP2003328269A
Authority: JP
Inventors: 義彦桜井; 邦男水野
Original assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP2005088844A

Description

本発明は、外気導入口から導入される外気と内気導入口から導入される内気との導入割り合いを調節するインテークドアを駆動制御する制御ユニットを備えた車両用空気調和装置に関する。

この主の空気調和装置にあっては、外気のガス濃度が高まると、汚染された外気が車室内に侵入して車室内の環境が害されることから、外気のガス濃度を検出するガスセンサを設け、このガスセンサの出力値に基づきインテークドアの目標位置を演算し、この目標位置となるようにインテークドアを駆動制御する構成が考えられている。
実開平３−５７１１１号公報特開２００２−１２７７３３号公報特開２００２−３４７４２７号公報

しかしながら、上述したインテークドアの制御ロジック（制御プログラム）は、インテークドアや送風機などを駆動制御する制御ユニット（ＡＵＴＯＡ／ＣＥＣＵ）に組み込まれているので、ガスセンサを利用した内外気切換え機能を設計段階で削除又は追加する場合は、制御ユニットに組み込まれる制御プログラムを削除又は追加する作業に加え、プログラムのデバッグを要し、作業工数がかかるものであった。また、既存のオートエアコンシステムにガスセンサを利用した内外気切換え機能を後から追加することは、制御ユニットの交換を余儀なくされ、容易に追加することができなかった。

そこで、この発明においては、ガスセンサを利用した内外気切換え機能を後付けで追加する場合でも、新規にプログラムを作成する必要がなく、既存の制御ユニットに係る機能を容易に後付けすることができ、プログラムの開発工数や検査工数を低減して開発コストを低減することが可能な車両用空気調和装置を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、この発明にかかる車両用空気調和装置は、車室内と連通する内気導入口および外気導入口と、前記内気導入口から導入される内気と前記外気導入口から導入される外気との導入割合を調節するインテークドアと、前記インテークドアを駆動させるアクチュエータを駆動制御する制御ユニットとを備えた構成において、空気のガス濃度に応じて出力信号が変動するガスセンサを備えると共に、このガスセンサの出力信号に基づき前記インテークドアを制御する制御情報を形成する制御ロジックが組み込まれたガスセンサアセンブリを設け、前記制御ユニットは、前記ガスセンサアセンブリからの制御情報の入力の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により前記ガスセンサアセンブリからの制御情報の入力が判定された場合に、前記制御情報を加味して前記インテークドアを駆動制御する制御手段とを有し、前記ガスセンサアセンブリは、前記制御ユニットからの処理の要請に対して、対応した処理を実行する処理手段を備えていることを特徴としている（請求項１）。
ここで、制御情報は、インテークドアの目標位置としてもよく、また、制御ユニットからの処理の要請は、たとえば、制御ユニットからのガスセンサの感度を調整する要請（請求項３）や、制御ユニットからのガスセンサの自己診断の要請（請求項４）とし、前記処理手段を、制御ユニットからのガスセンサの感度調整要請に対して、ガスセンサアセンブリによりガスセンサの感度調整を行う構成としたり、制御ユニットからのガスセンサの自己診断要請に対して、ガスセンサアセンブリにより自己診断を行う構成としてもよい。

したがって、このような構成においては、ガスセンサを利用した内外気切換え機能を追加するためにガスセンサアセンブリを後付けすれば、ガスセンサアセンブリによってガスセンサの出力信号に基づきインテークドアを制御するための制御情報が形成され、制御ユニットにおいて、判定手段によってこの情報の入力の有無を判定し、ガスセンサアセンブリからの制御情報の入力が判定された場合には、制御手段によってガスセンサアセンブリで形成された制御情報を加味してインテークドアが制御されることになる。このため、制御ユニットでインテークドアを制御する制御情報を形成する必要がなくなるので、ガスセンサの有無で制御プログラムを変更する必要がなくなり、汎用性を高めることが可能となる。また、ガスセンサアセンブリは、制御ユニットからの処理の要請に対して、対応した処理を実行する手段を備えているので、制御ユニットによる演算負荷を低減することが可能となる。

また、ガスセンサアセンブリは、前記処理手段で実行された処理の結果を制御ユニットに出力する結果出力手段を有するものであってもよい（請求項２）。

たとえば、前述した制御ユニットからのガスセンサの自己診断要請に対して行われるガスセンサアセンブリによる自己診断の結果を制御ユニットへ出力する構成としてもよい。

したがって、このような構成とすることで、制御ユニットによるガスセンサアセンブリの管理が容易となる。

以上述べたように、この発明によれば、インテークドアを制御ユニットによって駆動制御する車両用空気調和装置において、ガスセンサとこのガスセンサの出力信号に基づきインテークドアを制御する制御情報を形成する制御ロジックとが組み込まれたガスセンサアセンブリを設け、制御ユニットに、ガスセンサアセンブリからの制御情報の入力の有無を判定する判定手段と、ガスセンサアセンブリからの制御情報の入力が判定された場合に、その制御情報を加味してインテークドアを駆動制御する制御手段とを設けたので、ガスセンサを利用した内外気切換え機能を追加する場合でも、制御ユニットにおいてインテークドアを制御する制御情報を形成する必要がないので、制御ユニットのプログラムを新規に作り直す必要がなくなる。このため、従来必要であったプログラムの開発工数や検査工数がなくなり、開発コストが軽減でき、汎用性を高めることが可能となる。また、ガスセンサアセンブリはそれ自体独立して製品化することが可能となるので、後付けに適し、メンテナンスも容易となる。
さらに、ガスセンサアセンブリは、制御ユニットからの処理の要請に対して、対応した処理を実行する手段を備えているので、制御ユニットによる演算負荷を低減することが可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

以下、この発明の実施の形態を図面により説明する。図１において、車両に搭載される空調ユニット１の一部が示されており、この空調ユニット１は、空調ケース２の最上流側に外気導入口３と内気導入口４とを備えたインテーク装置５を有し、外気導入口３から導入される外気と内気導入口４から導入される内気との導入割り合いをインテークドア６によって調節するようになっている。空調ケース２には、モータ７によって回転する送風機８が前記インテーク装置５の外気導入口３及び内気導入口４に臨むように設けられており、送風機８の回転によって導入口から導入される空気を下流側のエバポレータ９へ圧送するようにしている。

エバポレータ９の下流側には、図示しないヒータコアやヒータコアの通気量を調節するエアミックスドア、最下流側に設けられたモードドアなどが配置され、エバポレータ９やヒータコアによって温調された空気は、空調ユニット１の最下流側に設けられた吹出口から車室へ供給されるようになっている。

前記インテークドア６は、空調ケース２に取り付けられたアクチュエータ１０によって内気導入口４を閉塞する位置から外気導入口３を閉塞する位置までの範囲で任意の位置に動かされるようになっており、アクチュエータ１０は、オートエアコンＥＣＵ（AUTO A/C ECU) １１からの制御信号によって制御されるようになっている。

２１は車室内温度を検出する室内温度センサ、２２は外気温を検出する外気温度センサ、２３は日射量を検出する日射センサ、２４はエバポレータを通過した空気温度を検出するエバ後温度センサであり、これら各センサからの検出信号はオートエアコンＥＣＵ１１に入力されるようになっている。また、下記するガスセンサアセンブリ２５からの信号もオートエアコンＥＣＵ１１に入力されるようになっている。

このオートエアコンＥＣＵ１１は、図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を備えると共に、インテークドア６を動かすアクチュエータ１０を駆動制御する制御回路等を有して構成され、メモリに与えられた所定のプログラムに従い各種入力信号を処理し、インテークドア６の位置や送風機８の送風能力（モータ７への印加電圧）、エアミックスドアを駆動するアクチュエータ１２、モードドアを駆動するアクチュエータ１３などを制御するようにしている。

このうち、インテークドアの制御についてみると、図２に示されるように、オートエアコンＥＣＵ１１には、予め記憶された所定のプログラムに従い、前述した各センサからの入力信号に基づき車室内の熱負荷に応じた目標インテークドア開度（空調用目標インテークドア開度）を演算するオートエアコン制御ロジック（ブロック３０）が組み込まれている。また、オートエアコンＥＣＵ１１は、ガスセンサアセンブリ２５によって演算された空気のガス濃度との関係で決定される目標インテークドア開度（清浄用目標インテークドア開度）の信号を入力回路（ブロック３２）を介して入力し、これら目標インテークドア開度から諸条件に合致した開度を決定し（ブロック３３）、決定された目標インテークドア開度となるよう駆動制御部（ブロック３４）にてインテークドア６のアクチュエータ１０をフィードバック制御するようにしている。

前記ガスセンサアセンブリ２５は、ガスセンサ４０と、このガスセンサ４０の出力信号に基づきインテークドア６を制御する制御情報（この例では、清浄用目標インテークドア開度）を形成するための内外気制御ロジック（ブロック３５）が組み込まれており、内外気制御ロジック（ブロック３５）で形成された制御情報は、出力回路（ブロック３６）を介してオートエアコンＥＣＵ１１へ出力される。

ここで、ガスセンサ４０は、例えば、特開２０００−２４７１３４号公報に示されるガスセンサを利用しているもので、エンジンルームのコンデンサ付近等の通気性のいい車両前端部などに配置され、ＨＣやＣＯなどの還元性ガスを検出する還元性ガス検知素子４１と、ＮＯx などの酸化性ガスを検出する酸化性ガス検知素子４２とを直列に接続して構成されている。直列に接続されたこれらの検知素子４１，４２には、定電圧回路３７からの電圧が供給され、還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２との間の分圧Ｖout を内外気制御ロジックに入力し、この内外気制御ロジックにおいて、定電圧回路３７からの入力電圧Ｖinとの比（Ｖout ／Ｖin）をガスセンサ４０の分圧比（Ｐmint）として読み取るようにしている。このガスセンサ４０の分圧比（Ｐmint）は外気の汚れ度合いに相関しているもので、Ｐmintは外気の汚れ度合いが大きいほど小さくなり、外気の汚れ度合いが小さいほど大きくなる特性を有している。尚、４３は各検知素子の周囲を加熱するためのヒータである。

図３に、上記オートエアコンＥＣＵ１１によるインテークドアの制御動作例がフローチャートとして示されており、以下、このフローチャートに基づいて説明すると、オートエアコンＥＣＵ１１は、空調ユニット１による空調制御が開始された後に、図示しない初期化処理などを経てこの制御ルーチンに入り、ステップ５０において送風機がＯＦＦ（停止）しているか否かを、ステップ５２において、エアコンスイッチ（Ａ／ＣＳＷ）がＯＦＦであるか否かを、ステップ５４において、ＤＥＦスイッチが押されてオフからオンへ切り替わった状態か否かをそれぞれ判定し、送風機８がＯＦＦ、エアコンスイッチがＯＦＦ、又はＤＥＦスイッチがＯＮであると判定された場合には、インテークドア６を外気導入口３を開放し、内気導入口４を閉塞する外気導入モード（ＦＲＥＳＨ）に設定する（ステップ５６）。

これに対して、送風機がＯＮ（稼動）しており、エアコンスイッチがＯＮ、ＤＥＦスイッチがＯＦＦであると判定された場合には、図示しないインテーク切替スイッチ（REC SW, FRESH SW) により吸入モードが内気循環モードにマニュアル設定されたか外気導入モードにマニュアル設定されたかを判定し（ステップ５８，６０）、内気循環モードに設定されたと判定された場合には、インテークドア６を内気導入口４を開放し、外気導入口３を閉塞する内気導入モード（ＲＥＣ）に設定し（ステップ６２）、外気導入モードに設定されたと判定された場合には、インテークドア６を外気導入口３を開放し、内気導入口４を閉塞する外気導入モード（ＦＲＥＳＨ）に設定する（ステップ５６）。

ステップ５８，６０において、吸入モードがマニュアル設定されていないと判定された場合には、前記各センサからの信号に基づいて演算された目標吹出温度ＴAOから、インテーク装置５を自動内外気制御モード（AUTO) に設定するか内気循環モードに設定する状態Ａであるかが選択され（ステップ６４）、状態Ａが選択された場合には、インテーク装置５を内気導入モード（ＲＥＣ）に設定し（ステップ６６．６２）、自動内外気制御モードが選択された場合には、ＤＥＦスイッチが押されて外気導入モードに設定されない限り（ステップ６８，５６）、ステップ７０において、ガスセンサアセンブリ２５から信号入力があったか否かを判定し、ガスセンサアセンブリ２５からの入力信号がないと判定された場合には現状を維持し、入力信号があると判定された場合には、ステップ７２において、ガスセンサアセンブリ２５からの目標インテークドア開度によりインテークドア６を目標開度となるようにフィードバック制御する。

このステップ７２のガスセンサアセンブリ２５による目標インテークドア開度は、図４に示されるように、ガスセンサ４０の分圧比（Ｐmint）に応じて車室外空気と車室内空気との導入割り合い（インテークドアの開度）を調節するもので、ステップ８０に示されるように、分圧比（Ｐmint）の大きさに応じて車室外空気の汚染状態を状態１〜状態５までの５段階に振り分け、ステップ８２〜８８において、ステップ８０で振り分けられた状態を判定し、この状態に応じて設定される。

即ち、ステップ８２において、外気の汚染度が最も大きい状態５であると判定された場合には、ステップ９０へ進み、インテークドア６の位置を車室内空気の導入割り合いを１００％とする内気導入（ＲＥＣ）モード位置に設定し、ステップ８４において、状態５よりも汚染度が小さい状態４であると判定された場合には、ステップ９２へ進み、インテークドア６の位置を車室内空気の導入割り合いを９０％とする１０％ＦＲＥＳＨモード位置に設定し、ステップ８６において、状態４よりも汚染度が小さい状態３であると判定された場合には、ステップ９４へ進み、インテークドア６の位置を車室内空気の導入割り合いを７０％とする３０％ＦＲＥＳＨモード位置に設定し、ステップ８８において、状態３よりも汚染度が小さい状態２であると判定された場合には、ステップ９６へ進み、インテークドア６の位置を車室内空気の導入割り合いを５０％とする５０％ＦＲＥＳＨモード位置に設定し、ステップ８８において、状態２でないと判定された場合、即ち、汚染度が最も小さい状態１であると判定された場合には、ステップ９８へ進み、車室内空気の導入割り合いを０％とする外気導入（ＦＲＥＳＨ）モードに設定するようにしている。

したがって、上述の構成においては、ガスセンサアセンブリ２５によって、ガスセンサ４０の出力信号に基づきインテークドア６を制御する制御情報（清浄用目標インテークドア開度）が形成され、この制御情報がオートエアコンＥＣＵ１１へ送信され、オートエアコンＥＣＵ１１によってこの制御情報を加味してインテークドア６が制御されるので、オートエアコンＥＣＵ１１においてガスセンサ４０からの出力に基づきインテークドアを制御する制御情報を形成する必要がなくなる。このため、ガスセンサアセンブリ２５の追加によって、オートエアコンＥＣＵ１１のプログラムを書き直す必要がなくなるので（制御情報を形成するためのプログラムを追加する必要がなくなるので）、ガスセンサ４０によるインテークドア切換え機能を追加したことに伴うプログラムの開発工数や検査工数を削減することが可能となり、開発コストの軽減を図れ、汎用性を高めることが可能となる。また、ガスセンサアセンブリはオートエアコンＥＣＵ１１自体とは独立して製品化することが可能となるので、後付けに適し、メンテナンスが容易となる。

図５及び図６において、他の構成例が示されており、以下、前記構成例と異なる点を中心に説明すると、この構成例においては、オートエアコンＥＣＵ１１とガスセンサアセンブリ２５との間で送受信が可能な構成となっている。具体的には、図６に示されるように、前記入力回路３２と出力回路３６の代わりに通信回路４５，４６が設けられ、この通信回路を介して、ガスセンサアセンブリ２５からオートエアコンＥＣＵ１１に対して、前記清浄用目標インテークドア開度や下記する自己診断結果に相当する信号が送信され、オートエアコンＥＣＵ１１からガスセンサアセンブリ２５に対して、自己診断を要求する信号やガスセンサ４０のセンサ感度を調節する調整値に相当する信号が送信される。即ち、ガスセンサアセンブリ２５は、オートエアコンＥＣＵ１１からの処理の要請に対して、対応した処理を実行する機能を備えており、また、ガスセンサ４０からの出力信号に基づきインテークドア６を制御する制御情報（清浄用目標インテークドアドア開度）を形成すると共に、この制御情報や前記オートエアコンＥＣＵ１１からの要請で行われた処理の結果を送信するようになっている。

図７乃び図８において、その具体的な制御動作例がフローチャートとして示されており、以下これについて説明すると、図７で示されるフローチャートは、オートエアコンＥＣＵ１１で実行される動作例である。まず、図示しない操作パネルなどの操作によって所定の自己診断導入操作がなされた否かが判定され（ステップ１００）、導入操作がなされたと判定された場合には、ガスセンサアセンブリ２５に対して自己診断要求信号を送信する（ステップ１０２）。これを受けてガスセンサアセンブリ２５で自己診断がなされた後に、ガスセンサアセンブリ２５から自己診断結果信号を受信する（ステップ１０４）。そして、ガスセンサアセンブリ２５からの自己診断結果信号を受信した後に、診断者の所定の操作によって、表示機能チェック、センサ入力チェック、アクチュエータ故障チェック、出力信号チェック、認識信号チェック、ユーザ対応調整機能などのオートエアコンＥＣＵ１１の診断を可能とする自己診断制御モードに入る（ステップ１０６）。その後、所定の終了操作がなされて自己診断の終了要求があるか否かが判定され（ステップ１０８）、終了操作がなされるまでは、上述したステップ１０２〜１０６の処理を行い、終了要求が判定されれば、ガスセンサアセンブリ２５へ自己診断終了信号を送信し（ステップ１１０）、通常制御へ移行する（ステップ１１２）。尚、自己診断導入操作がなされていないと判定された場合には、通常制御が維持される。

これに対して、ガスセンサアセンブリ２５においては、オートエアコンＥＣＵ１１から自己診断要求信号を受信したか否かを判定し（ステップ１５０）、受信していなければ、通常制御を維持し（ステップ１５８）、受信したことが判定されれば、ガスセンサ４０の断線や短絡の有無の診断を可能とする自己診断制御へ移行し（ステップ１５２）、自己診断した結果をオートエアコンＥＣＵ１１へ送信する（ステップ１５４）。そして、所定の終了操作がなされて自己診断の終了要求があるか否かが判定され（ステップ１５６）、終了操作がなされるまでは、上述したステップ１５２〜１５４の処理を行い、終了要求が判定されれば、通常制御へ移行する（ステップ１５８）。

前記ステップ１２２の通常制御は、図９に示されるようなもので、前記図３の処理と異なる点は、ガスセンサアセンブリ２５からの信号入力があると判定された場合には、ガスセンサアセンブリ２５に対してガスセンサの感度調整値を送信する処理がなされ（ステップ１２０）、ガスセンサアセンブリから目標開度を受信し（ステップ１２２）、この目標インテーク開度となるようにインテークドア６をフィードバック制御する（ステップ１２４）。

また、前記ステップ１５８のガスセンサアセンブリ２５の通常制御は、図１０に示されるように、オートエアコンＥＣＵ１１からガスセンサの感度調整値を受信し（ステップ１６０）、この感度調整値に基づき汚染状態の判定基準を調整し、この調整された判定基準に基づき、分圧比（Ｐmint）の大きさに応じて車室外空気の汚染状態を状態１〜状態５までの５段階に振り分ける（ステップ１６２）。そして、以下において、図４と同様に、ステップ８２〜８８において、ステップ１６２で振り分けられた状態がいずれの状態であるのかを判定し、車室外空気の汚染状態に応じた目標開度にインテークドア６の位置をフィードバック制御する。

よって、このような構成においては、オートエアコンＥＣＵ１１からガスセンサアセンブリ２５のガスセンサ４０のセンサ感度を調整でき、また、オートエアコンＥＣＵ１１からガスセンサアセンブリ２５へ自己診断要求がなされると、これを受けてガスセンサアセンブリによって自己診断がなされ、その結果がオートエアコンＥＣＵ１１に送信されるので、オートエアコンＥＣＵ１１による演算負荷を低減できると共に、オートエアコンＥＣＵ１１によってガスセンサアセンブリ２５を管理することが可能となる。

本発明は、ガスセンサアセンブリにセンサ素子と制御対象を制御する制御情報を形成する制御ロジックを組み込んだので、ガスセンサアセンブリにインテリジェント機能を持たせることが可能となり、種々の装置にガスセンサを利用した新たな機能を後付けする場合に利用可能である。

図１は、車両用空気調和装置の概略構成を示す図である。図２は、図１のオートエアコンＥＣＵ１１とガスセンサアセンブリとの関係を示すブロックダイヤグラムである。図３は、オートエアコンＥＣＵ１１による制御動作例を示すフローチャートである。図４は、ガスセンサアセンブリの制御動作例を示すフローチャートである。図５は、車両用空気調和装置の他の概略構成を示す図である。図６は、図５のオートエアコンＥＣＵ１１とガスセンサアセンブリとの関係を示すブロックダイヤグラムである。図７は、オートエアコンＥＣＵ１１による制御動作例を示すフローチャートである。図８は、ガスセンサアセンブリの制御動作例を示すフローチャートである。図９は、図７のステップ１１２の通常制御例を示すフローチャートである。図１０は、図８のステップ１５８の通常制御例を示すフローチャートである。

符号の説明

３外気導入口
４内気導入口
６インテークドア
１０アクチュエータ
１１オートエアコンＥＣＵ
２５ガスセンサアセンブリ
４０ガスセンサ

Claims

車室内と連通する内気導入口および外気導入口と、前記内気導入口から導入される内気と前記外気導入口から導入される外気との導入割合を調節するインテークドアと、前記インテークドアを駆動させるアクチュエータを駆動制御する制御ユニットとを備えた車両用空気調和装置において、
空気のガス濃度に応じて出力信号が変動するガスセンサを備えると共に、このガスセンサの出力信号に基づき前記インテークドアを制御する制御情報を形成する制御ロジックが組み込まれたガスセンサアセンブリを設け、
前記制御ユニットは、前記ガスセンサアセンブリからの制御情報の入力の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により前記ガスセンサアセンブリからの制御情報の入力が判定された場合に、前記制御情報を加味して前記インテークドアを駆動制御する制御手段とを有し、
前記ガスセンサアセンブリは、前記制御ユニットからの処理の要請に対して、対応した処理を実行する処理手段を備えていることを特徴とする車両用空気調和装置。
前記ガスセンサアセンブリは、前記処理手段で実行された処理の結果を前記制御ユニットに出力する結果出力手段を有することを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
前記制御ユニットからの処理の要請は、前記ガスセンサの感度を調整する要請であることを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
前記制御ユニットからの処理の要請は、前記ガスセンサの自己診断の要請であることを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。