JP6608302B2 - 空調装置の動作制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載用エアコンなどの空調装置の動作を制御する技術に関する。

空調装置の動作制御装置の従来例は、例えば特開平３−１４８３２２号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１に開示される空調装置の温度制御装置は、室内温度を検出する内気センサと、この内気センサによる検出信号に基づいて室温を調整する温度調整手段と、照明用光源からの熱発生時における内気センサの検出誤差による温度制御の誤差を補正する補正手段とを備えることにより、照明用光源による熱発生時にも室温を設定温度に保つことを可能にするというものである。

ところで、例えば空調装置が車載用エアコンの場合には、車両のバッテリから供給される電力によって得られる電源電圧が比較的大きく変動することから、照明用光源などの熱源から発生する熱量も電源電圧の増減に応じて変動する。このため、電源電圧が一定であることを前提とした補正手段によって補正を行っても、設定温度を保てない場合が生じ得る。

特開平３−１４８３２２号公報

本発明に係る具体的態様は、電源電圧が比較的大きく変動する場合においても室温を適切に保つことが可能な制御技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の空調装置の動作制御装置は、室内温度を設定された温度にする空調装置の動作制御を行うための装置であって、（ａ）温度センサと、（ｂ）電源電圧を検出する電圧検出部と、（ｃ）少なくとも１つの熱源によって生じる温度上昇値と前記電源電圧の大きさとの関係を示した補正用情報を格納する記憶部と、（ｄ）前記熱源が動作中である場合に、前記電圧検出部によって検出される前記電源電圧に応じた前記温度上昇値を前記記憶部に格納された補正用情報に基づいて求め、当該求めた温度上昇値を前記温度センサによる検出温度値から減じることによって補正温度値を求める温度補正部と、（ｅ）前記温度補正部によって求められた前記補正温度値に基づいて、前記空調装置の動作制御を行う空調制御部とを含む、空調装置の動作制御装置である。

上記構成によれば、電源電圧が比較的大きく変動する場合においても、そのときの電源電圧に応じて温度センサによる検出温度値が補正されるので、空調装置によって調整される室温を適切に保つことが可能となる。

上記の動作制御装置において、前記補正用情報としては、例えば、前記温度上昇値と前記電源電圧との関係を示したデータテーブル又は近似式を用いることが好ましい。

上記の動作制御装置は、前記電圧検出部によって検出される前記電源電圧を一定期間内で平均化する平均化処理部を更に含み、前記温度補正部は、前記平均化処理部によって平均化された後の前記電源電圧を用いて前記補正温度値を求める、ことも好ましい。

これにより、電源電圧の変動の速さに対して熱源による温度上昇が追随していない場合であってもより適切な補正温度値を求めることができる。

上記の動作制御装置において、前記熱源は、例えば前記空調装置の動作に用いられるモータを駆動するためのモータ駆動部であってもよい。

モータ駆動部は発熱量が比較的大きい場合が多いので、それを考慮した補正を行うことによって的確な補正温度値を求めることができる。

図１は、一実施形態のエアコン制御ユニットの構成を示すブロック図である。 図２は、エアコン制御ユニットにおける温度センサの設置状態の一例を示す部分的な分解斜視図である。 図３は、エアコン制御ユニットの各部が動作した際の温度上昇値と電源電圧との関係の具体例を示す図である。 図４は、温度上昇値と電源電圧との関係を示したグラフである。 図５は、温度センサによる計測値と温度上昇値との関係を示す図である。 図６は、エアコン制御ユニットの動作手順を示すフローチャートである。

図１は、一実施形態のエアコン制御ユニットの構成を示すブロック図である。図示のエアコン制御ユニット（動作制御装置）は、車載用エアコンの温度制御を行うものであり、制御部１０、不揮発性メモリ１１、電源電圧監視部１２、スイッチ入力部１３、スイッチ意匠照明部１４、温度センサ１５、液晶表示部１６、バックライト１７、動作表示用インジケータ部１８、モータ駆動部１９、複数（図示の例では３つ）のモータ２０、電源回路部２１を含んで構成されている。このエアコン制御ユニットは、車両に搭載されたバッテリ２２から電力供給を受けて動作する。

制御部１０は、エアコン制御ユニットの全体動作を制御する。この制御部１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることで実現されるものである。

不揮発性メモリ１１は、制御部１０と接続されており、温度センサ１５による温度検出値の補正に必要なデータ（補正用情報）等、制御部１０による動作に必要なデータを記憶している。

電源電圧監視部１２は、制御部１０と接続されており、バッテリ２２から供給される電力を受けて電源回路部２１によって生成される電源電圧の大きさを検出する。

ここで、本実施形態では、制御部１０は、電源電圧監視部１２によって検出される電源電圧を一定期間内に複数回サンプリングして区間平均処理を行う。これは、電源電圧の変動する速さに対して、スイッチ意匠照明部１４など各部によって発生する熱による温度の上昇／下降が必ずしも追随しないので、ある程度の期間における平均的な電源電圧の値を用いたほうが温度検出値の補正精度を高められるためである。

スイッチ入力部１３は、制御部１０と接続されており、ユーザが温度や風量の設定、エアコン風の吹き出し口の設定などの操作を行うために用いられる。

スイッチ意匠照明部１４は、スイッチ入力部１３の意匠部分、例えば温度の上昇／下降を設定するためのスイッチに対応付けられた三角形の絵柄などが見やすくなるようにスイッチ入力部１３の裏側から照明光を与えるものである。

温度センサ１５は、制御部１０と接続されており、車室内の温度を検出してその温度に応じた検出信号を制御部１０へ出力する。

液晶表示部１６は、制御部１０と接続されており、エアコン制御ユニットの動作状態を表す画像を表示する。動作状態を示す画像とは、例えば現在設定されている温度を示す数字、風量を示す絵柄、吹き出し口の設定を示す絵柄などである。

バックライト１７は、制御部１０と接続されており、液晶表示部１６の背面側から液晶表示部１６に対して光を照射する。このバックライト１７により照射される光が液晶表示部１６を透過することで液晶表示部１６による画像表示が行われる。

動作表示用インジケータ部１８は、制御部１０と接続されており、エアコン制御ユニットの動作状態（例えば、動作オン／動作オフ）を示す表示を行う。この動作表示用インジケータ部１８は、例えばＬＥＤなどの発光素子を備えており、この発光素子の点灯／消灯によって動作状態を表す。

モータ駆動部１９は、エアコン制御ユニットによる室温制御に必要なアクチュエータを動作させるためのモータ２０を駆動する。各モータ２０は、例えば、内外気の切り替え、吹き出し口の選択、温度調節用ダンパの開度の設定などの各種動作におけるアクチュエータを動作させるものである。

電源回路部２１は、車両に搭載されたバッテリ２２から電力供給を受けて、エアコン制御ユニットの各所へ供給する電源電圧を生成する。

図２は、エアコン制御ユニットにおける温度センサの設置状態の一例を示す部分的な分解斜視図である。本実施形態では、温度センサ１５は、上記した制御部１０等とともに制御基板３１に実装されている。図示の例では、制御基板３１は、温度センサ１５の実装される領域の周囲に開口が設けられており、温度センサ１５を周囲から熱的に遮断できる構造となっている。この制御基板３１は、車室内側に配置される意匠パネル３０と、ダッシュボード内に配置されるリヤカバー３２によって挟まれて固定されている。リヤカバー３２には、車室内気を吸気口３３から吸引して温度センサ１５へ導くための吸気用ファン２３が設けられている。

図３は、エアコン制御ユニットの各部が動作した際の温度上昇値と電源電圧との関係の具体例を示す図である。エアコン制御ユニットの各部が動作するとそれに伴って熱が発生する。例えば、スイッチ意匠照明部１４が動作する際には、このスイッチ意匠照明部１４に含まれる発光素子や抵抗素子から熱が発生する。同様に、電源回路部２１が動作する際には、例えばこの電源回路部２１がレギュレータＩＣを含んでいるとすればそのレギュレータＩＣから熱が発生する。また、バックライト１７が動作する際には、このバックライト１７に含まれるトランジスタ、抵抗素子、発光素子などから熱が発生する。また、動作表示用インジケータ部１８が動作する際には、この動作表示用インジケータ部１８に含まれる抵抗素子や発光素子などから熱が発生する。また、モータ駆動部１９が動作する際には、このモータ駆動部１９に含まれるモータドライバＩＣなどから熱が発生する。すなわち、エアコン制御ユニットの各部分は、それぞれ、動作することによって熱を発生する熱源となる。

このとき、各部の動作に伴って発生する熱による温度上昇の大きさ（温度上昇値）は、電源電圧の大きさによって異なる。図示のように、例えばスイッチ意匠照明部１４の動作（発光素子の点灯）による温度上昇値は、電源電圧が１０Ｖのときは＋０．１０℃、電源電圧が１３．５Ｖのときは＋０．３０℃、電源電圧が１６．０Ｖのときは＋０．５０℃というように、電源電圧の大きさによって温度上昇値が異なる。他の部分の動作についても同様である。このため、本実施形態では、予め電源電圧の値を種々に設定して各部を動作させ、そのときの温度上昇値を計測しておくことにより、図３に示すようなデータテーブルを得ておく。この計測を行う際には、温度センサ１５の取り付け位置に熱電対等の計測機器を設置して高精度に温度を検出する。エアコン制御ユニットの周囲の雰囲気温度は変動が少なくなるように管理する。そして、電源電圧の値を任意に設定し、発熱を伴う部分を１つずつ動作させてその機能を発揮させ、その際の雰囲気温度からの上昇分である温度上昇値を計測する。

図４は、温度上昇値と電源電圧との関係を示したグラフである。温度上昇値Ｔｐｒｅ（℃）と電源電圧（Ｖ）との関係は、例えば図示のような直線に近似できる。このため、図３に示したような計測値を用いて近似式を求める。この近似式を用いれば、その後は、動作した部分（機能）とそのときの電源電圧の値に基づいて温度上昇値を推定できる。本実施形態では、このような近似式を用いて、温度センサ１５による検出値の補正を行う。なお、近似式については不揮発性メモリ１１に予め格納しておくか、あるいは動作プログラムに組み込んでおけばよい。また、別な方法として、電源電圧をより細かく（例えば０．１Ｖ刻みで）設定してそれぞれの温度上昇値を計測し、その計測値に基づいて図３に示したようなデータテーブルを作成して不揮発性メモリ１１に格納しておいてもよい。この場合には、都度、データテーブルを参照することで温度上昇値を推定できる。

図５は、温度センサによる計測値と温度上昇値との関係を示す図である。温度センサ１５により検出される温度検出値Ｔｓｅｎｓには、上記した各部の動作による温度上昇値Ｔｐｒｅが含まれている。ここで、動作した部分が複数ある場合にはそれらの各々による温度上昇値を合計したものが図示の温度上昇値Ｔｐｒｅとなる。したがって、温度センサ１５による温度検出値Ｔｓｅｎｓｅから、電源電圧に応じて推定される温度上昇値Ｔｐｒｅを減じた値が補正後の温度検出値（補正温度値）Ｔｓｅｎｓｅ＿ａｄｊとなる。この補正後の温度検出値Ｔｓｅｎｓｅ＿ａｄｊに基づいて温度制御を行うことで、車室内をより的確に設定温度に保つことができる。

図６は、エアコン制御ユニットの動作手順を示すフローチャートである。ここでは、図３または図４に示したような温度補正用データがすでに用意され、不揮発性メモリ１１に格納されているものとする。一例として、快適な車室内温度が２５℃に設定されており、この車室内温度に対応した温度補正用データが用意されているものとする。

制御部１０は、温度センサ１５の検出信号に基づいて車室内の温度を検出する（ステップＳ１１）。ここで検出される温度は補正前の温度検出値Ｔｓｅｎｓである。

次に制御部１０は、電源電圧監視部１２によって検出される電源電圧を一定期間内に複数回サンプリングして区間平均処理を行い（ステップＳ１２）、電源電圧の値を確定する（ステップＳ１３）。

次に制御部１０は、自身による各部の制御状態、車両から得られる各種信号に基づいて得られる制御状態を取り込み（ステップＳ１４）、各部分の機能の動作状態を確定する（ステップＳ１５）。

次に制御部１０は、各部分の動作状態について以前の処理機会から変化があったか否かを判定する（ステップＳ１６）。変化がない場合には（ステップＳ１６；ＮＯ）、補正処理を行うことなく処理を終了する。

他方、動作状態について変化があった場合には（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、制御部１０は、各部分の動作状態に応じて温度上昇値Ｔｐｒｅを推定し（ステップＳ１７）、この推定した温度上昇値Ｔｐｒｅを用いてステップＳ１１で求めた温度検出値Ｔｓｅｎｓを補正する（ステップＳ１８）。具体的には、温度検出値Ｔｓｅｎｓから温度上昇値Ｔｐｒｅを減じることにより、補正後の温度検出値Ｔｓｅｎｓｅ＿ａｄｊが求められる。この補正後の温度検出値Ｔｓｅｎｓｅ＿ａｄｊに基づいて、制御部１０によりモータ駆動部１９による各モータ２０の駆動状態が制御されることで、車室内の室温が適切に制御される。

以上のような実施形態によれば、電源電圧が比較的大きく変動する場合においても車室内の室温を適切に保つことが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では説明を簡単にするために車室内の快適温度が２５℃に設定されており、それに対応して用意されたデータテーブルを用いる場合について説明していたが、車室内の温度設定値に応じて、例えば、２０℃の場合、２１℃の場合・・・２８℃の場合というように複数のデータテーブル又は近似式を用意しておき、スイッチ入力部１３を用いて設定された車室内温度に応じてデータテーブル等を使い分けて温度補正を行ってもよい。

また、上記した実施形態では車載用エアコンに対して本発明を適用した例を説明していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、一般的な空調装置に対しても適用することができる。

１０：制御部
１１：不揮発性メモリ
１２：電源電圧監視部
１３：スイッチ入力部
１４：スイッチ意匠照明部
１５：温度センサ
１６：液晶表示部
１７：バックライト
１８：動作表示用インジケータ部
１９：モータ駆動部
２０：モータ
２１：電源回路部
２２：バッテリ

Claims (4)

1. 室内温度を設定された温度にする空調装置の動作制御を行うための装置であって、
   温度センサと、
   電源電圧を検出する電圧検出部と、
   少なくとも１つの熱源によって生じる温度上昇値と前記電源電圧の大きさとの関係を示した補正用情報を格納する記憶部と、
   前記熱源が動作中である場合に、前記電圧検出部によって検出される前記電源電圧に応じた前記温度上昇値を前記記憶部に格納された補正用情報に基づいて求め、当該求めた温度上昇値を前記温度センサによる検出温度値から減じることによって補正温度値を求める温度補正部と、
   前記温度補正部によって求められた前記補正温度値に基づいて、前記空調装置の動作制御を行う空調制御部と、
   を含む、空調装置の動作制御装置。
2. 前記補正用情報は、前記温度上昇値と前記電源電圧との関係を示したデータテーブル又は近似式である、
   請求項１に記載の空調装置の動作制御装置。
3. 前記電圧検出部によって検出される前記電源電圧を一定期間内で平均化する平均化処理部を更に含み、
   前記温度補正部は、前記平均化処理部によって平均化された後の前記電源電圧を用いて前記補正温度値を求める、
   請求項１又は２に記載の空調装置の動作制御装置。
4. 前記熱源は、前記空調装置の動作に用いられるモータを駆動するためのモータ駆動部である、
   請求項１に記載の動作制御装置。

Images