JP6614847B2 - 車両用空調装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に用いる車両用空調装置の制御装置に関する。

従来、車両用空調装置において、特許文献１に記載の技術が知られている。すなわち、冷媒を凝縮器（コンデンサ）及び蒸発器（エバポレータ）等に循環させてなる主回路を有する冷凍サイクル中に、蓄冷熱交換器を並列的に設けた車両用空調装置において、蓄冷熱交換器へ冷媒を流して蓄冷する蓄冷モードと、蓄冷熱交換器に蓄えた熱を放冷させる放冷モードと、蓄冷熱交換器に冷媒を流すことなく主回路に冷媒を循環させる貯冷モードとの複数の運転モードを、圧縮機（コンプレッサ）を駆動させる車両のエンジンの熱費の大きさに基づいて制御するようにした構成を備える。

このような従来技術によれば、車両の走行状態に応じて冷凍サイクルの運転モードを適正に制御して、走行燃費の一層の向上を図ることが可能になる、とされている。

特開２００９−２９８３９０号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、かかる従来技術においては、冷凍サイクルに主回路の他に蓄冷熱交換器及びこれに冷媒を循環させるための流路を設ける必要があり、これは装置の構成を複雑、大型化するものであり、ひいては装置を含めた車両を高コスト化してしまうこととなっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易且つ低コストな構成で車両の走行状態に応じて空調の制御を行い、エンジンの燃料消費量を削減することが可能な車両用空調装置の制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の側面は、冷媒を気化させるエバポレータと、前記冷媒を凝縮するコンデンサと、車両のエンジンにより駆動され、前記冷媒を前記エバポレータと前記コンデンサとの間で循環させるコンプレッサとを備えた車両用空調装置の前記コンプレッサの動作の制御を、前記車両の車室内における乗員の快適性が確保されているか否かの判定と、快適性が確保されていると判定した場合に実行される前記エンジンの燃費率が良好であるか否かの判定とにより行い、燃費率が良好であると判定した場合は前記コンプレッサをＯＮ状態とする制御を行う、車両用空調装置の制御装置であって、 前記快適性が確保されているか否かの判定は、前記車室の内側の気温である内気温の高低の三値的な判定及び前記車室内の日照の有無の二値的な判定に基づくものであって、内気温が低いと判定した場合、又は内気温が標準であると判定し且つ日照が無いと判定した場合、のいずれかの場合は快適性が確保されていると判定し、内気温が高いと判定した場合、又は内気温が標準であると判定し且つ日照が有ると判定した場合、のいずれかの場合は快適性が確保されていないと判定する、車両用空調装置の制御装置である。

なお、本発明は、他の側面として、前記燃費に基づく判定は、前記エンジンにより駆動する車両の燃料カット走行に基づく判定と、前記エンジンの燃費率に基づく判定とを含むものとしてもよい。

以上のような本発明は、簡易且つ低コストな構成で車両の走行状態に応じて空調の制御を行い、エンジンの燃料消費量を削減することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の制御装置の動作を示すフローチャートを示す図 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の制御装置の動作に用いられる室内外環境と判定ステップとの関係の表を示す図 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置におけるエンジンの燃費率マップを示す図 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置におけるエンジンの燃費率マップとフローチャートとの対応のチャートを示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の構成を模式的に示すブロック図である。

図に示すように、ガソリンエンジン自動車の車両を例とする車両用空調装置１は、図中太実線により示す冷媒が循環する配管である冷凍サイクルＣに設けられた、図示しない空調室内に配置され、外部と熱交換して冷媒を気化させることにより空調室内の温度を低下させるエバポレータ１１と、空調室外にて外部と熱交換して冷媒を凝縮して液化させるコンデンサ１２と、冷凍サイクルＣ上にてエバポレータ１１及びコンデンサ１２に冷媒を循環させるコンプレッサ１３と、図示しない外部からの操作入力及び後述する情報に基づき、空調室内及び車室内外等の車両用空調装置に関する情報をエンジンＥＣＵ１５に伝えるエアコンＥＣＵ１０と、エアコンＥＣＵ１０からの情報に基づきコンプレッサ１３の動作を制御するエンジンＥＣＵ１５とを主要な構成として備える。

次に、車両用空調装置１においては、エバポレータ１１の温度を測定するエバポレータ温度センサ１６、並びに空調室内にてエバポレータ１１及び図示しないヒータコアにより空調された空気が送出される車内の温度を測定する車内温度センサ１７ａ、車両外部の気温を測定する車外温度センサ１７ｂ及び車内の日照の有無を測定する車内照度センサ１７ｃを有する車室環境センサ１７が設けられ、エアコンＥＣＵ１０は、これらセンサが測定した諸量を情報として取得してエンジンＥＣＵ１５に伝え、エンジンＥＣＵ１５はコンプレッサ１３の動作を制御する。なお、エアコンＥＣＵ１０及びエンジンＥＣＵ１５の信号配線は、図中破線により示す。

更に、コンプレッサ１３は、図中細実線により示すエンジン１４からの駆動力の伝達を受けて動作し、エンジンＥＣＵ１５は、エンジン１４の各部状態をモニタし、当該モニタに基づきエンジン１４の動作を制御する。エンジンＥＣＵ１５は、上述したエアコンＥＣＵ１０からの情報に加えて、エンジン１４に関する情報を取得して、コンプレッサ１３の動作を制御する。ここでエンジンＥＣＵ１５がモニタし取得するエンジン１４に関する情報としては、エンジン１４におけるインジェクタから燃焼室への燃料の噴射量、エンジン１４のエンジン回転数、エンジン１４のエンジントルク等の諸量が例示される。なお、エンジン１４におけるこれら諸量を測定するための構成は、エンジン１４が慣用的に備える技術的手段を用いることができ、詳細は省略する。

以上の構成において、エアコンＥＣＵ１０及びエンジンＥＣＵ１５は本発明の車両用空調装置の制御装置に相当し、車両用空調装置１は本発明の車両用空調装置に相当する。また、エバポレータ１１は本発明のエバポレータに相当し、コンデンサ１２は本発明のコンデンサに相当し、コンプレッサ１３は本発明のコンプレッサに相当する。

以上の構成を有する本実施の形態の車両用空調装置１は、エンジンＥＣＵ１５が、エアコンＥＣＵ１０から伝えられるエバポレータ温度センサ１６及び車室環境センサ１７により取得された情報に加えて、エンジン１４の燃費に基づいて、コンプレッサ１３の動作状態を制御するようにしたことを特徴とする。

以下、図２のフローチャートを参照して、車両用空調装置１における、エアコンＥＣＵ１０及びエンジンＥＣＵ１５によるコンプレッサ１３の制御動作を詳しく説明する。

エアコンＥＣＵ１０の制御動作は、車両の走行時における車両用空調装置１の自動運転の始動として開始され、ステップＳ１０として、エバポレータ温度センサ１６よりエバポレータ１１の温度を取得し、エバポレータ１１の温度が、自らのメモリに記憶した設定値以上かどうかを判定する。ここで設定値は、例として、エバポレータ１１の温度と車室内の気温との相関の統計に基づく、車室内の気温が充分に低下していると推定される温度として定められる。

エバポレータ１１の温度が設定値以上であれば、ステップＳ１１に移行し、エンジンＥＣＵ１５は、車両が、エンジンブレーキ中その他の燃料カット走行中であるか否かを判定する。一方、エバポレータ１１の温度が設定値未満であれば、エアコンＥＣＵ１０は、車室内の気温が充分に低下しているとして、他の条件を判定することなくステップＳ１２に移行し、エンジンＥＣＵ１５がコンプレッサ１３をＯＦＦにして動作を停止した状態を保つ。

次に、ステップＳ１１における燃料カット走行中であるか否かの判定は、具体的には以下のように行われる。すなわち、エンジンＥＣＵ１５がモニタするエンジン１４の回転数が予め定めた所定値以上であって、且つアクセルペダルに入力がなされていない場合、エンジンＥＣＵ１５は自らに燃料カットフラグを設定するとともに、エンジン１４においてインジェクタからの燃料供給を停止する制御を行う。

エンジンＥＣＵ１５は、更に燃料カットフラグの有無に基づき車両が燃料カット中であるか否かを判定し、燃料カットフラグが設定されていれば、燃料カット走行中と見なしてステップＳ１３に移行し、他の条件を判定することなく、コンプレッサ１３の動作をＯＮ状態とする。一方、燃料カットフラグが設定されていれば、燃料カット走行中ではないと見なしてステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４は、車室内における乗員の快適性が確保されているか否かの判定であって、具体的には以下のように行われる。すなわち、エアコンＥＣＵ１０は、車室環境センサ１７を構成する車内温度センサ１７ａ、車外温度センサ１７ｂ及び車内照度センサ１７ｃの各センサに関し、それぞれの測定値に基づき二値的又は三値的に判定基準を設け、各センサの判定結果の組合せから、乗員の快適性が確保されているか否かを判定する。各センサの判定及びその組合せの例を、図３の表に示す。

表においては、エアコンＥＣＵ１０は、原則として、車室外の気温（外気温）が高いと判定された場合に、加重要件として車室内の気温（内気温）を三値に分類することにより快適性の判定を行っている。更に、室内気温が標準的で有る場合は、車内における日照の程度に基づき、快適性の有無を判定しているようにしている。

乗員の快適性が確保されていない場合は、他の条件を判定することなくステップＳ１３に移行し、コンプレッサ１３をＯＮ状態とする。

一方、乗員の快適性が確保されている場合は、ステップＳ１５に移行し、エアコンＥＣＵ１０は、エンジンの燃費率が良好であるか否かを判定する。

判定は具体的には以下のように行われる。すなわち、本実施の形態において、燃費率は、エンジンの単位仕事当りに必要な燃料質量（ｇ／ｋＷｈ）として定義され、値が小さいほどエンジンの燃費が優れていることを示す。

エアコンＥＣＵ１０においては、図４に示すように、エンジン１４のエンジン回転数及びエンジントルクの測定値によりプロットされる燃費率マップが予め格納されており、エンジンＥＣＵ１５は、取得したエンジン１４のエンジン回転数及びエンジントルクの測定値を座標として燃費率マップ上にプロットし、当該座標が図４中に示す「（Ｃ)燃費率が良好な領域）」にある場合は、ステップＳ１３に移行し、コンプレッサ１３の動作をＯＮ状態とする。一方、当該座標が図４中に示す「（Ａ)燃費率が悪い領域）」又は「（Ｂ)燃費率が標準の領域）」にある場合は、ステップＳ１２に移行し、コンプレッサ１３をＯＦＦにして動作を停止させる。

なお、上記の一連の動作において、ステップＳ１２又はステップＳ１３が完了した後は、再びステップＳ１０に帰還して、各ステップの動作を繰り返す。

なお、ステップＳ１５において、燃費率が良好であるか否かの判定は、図４に示す矢印及び図５に示すエンジン１４の燃費率の推移を示すチャートに基づき、動的に行うようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１０がＹＥＳ、ステップＳ１１がＮＯ、及びステップＳ１４がＹＥＳを充足する場合であって、一旦測定した燃費率が「（Ｃ)燃費率が良好な領域）」に達した場合は、その後、ステップＳ１０に帰還して一連のステップを繰り返した場合のステップＳ１５において、測定した燃費率が「（Ｂ)燃費率が標準の領域）」に遷移した場合は、燃費率は良好であると判定して、ステップＳ１３に移行して、コンプレッサ１３を継続してＯＮにするようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態の車両用空調装置１においては、エアコンＥＣＵ１０及びエンジンＥＣＵ１５が、エバポレータ温度センサ１６及び車室環境センサ１７から取得した情報に加えて、エンジン１４の燃費としての、減速燃料カット走行の有無及びエンジンの燃費率に基づいて、コンプレッサ１３の動作状態を制御するようにしたことにより、車両用空調装置の運転中に常時コンプレッサ１３が動作することを抑制して、エンジン１４のエンジンの燃料消費量を削減することが可能となる。

更に、エンジンＥＣＵ１５によるコンプレッサ１３の制御は、冷凍サイクルＣ上に従来の構成に蓄冷熱交換器や配管といったハードウェア的な構成を付加することなく、従来の車両用空調装置のソフトウェアにより実行できる。

したがって、簡易且つ低コストな構成で車両の走行状態に応じて空調の制御を行い、エンジンの燃料消費量を削減することが可能になる。特に、エバポレータ１１が蓄冷材を有する蓄冷エバポレータの場合は、エンジン１４の燃費が良好な領域で積極的にコンプレッサ１３を稼動させることができるとともに、エバポレータ１１が冷気を蓄えた場合はエンジン１４の燃費が悪い状態におけるコンプレッサ１３の稼動時間をより低減することができ、エンジンの燃料消費量を削減することが可能になる。

しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。

上記の説明においては、エンジンＥＣＵ１５は、ステップＳ１３及びステップＳ１５にて減速燃料カット走行の有無及びエンジンの燃費率にそれぞれ基づいて、コンプレッサ１３の動作の判定を行うものとしたが、本発明のエンジンの燃費としては、これら条件のいずれか一方を用いるものとしてもよい。また、フローチャートにおいて、ステップＳ１３又はステップＳ１５を含めた各ステップの順序は、上記に限定されず、任意に設定するようにしてもよい。

また、上記の説明においては、コンプレッサ１３の制御はエンジンＥＣＵ１５により行われるものとしたが、エアコンＥＣＵ１０がコンプレッサ１３を制御するものとしてもよい。更に、エアコンＥＣＵ１０及びエンジンＥＣＵ１５は同一のハードウェア上に一体化して実現してもよいし、既存のＥＣＵ上で実行されるソフトウェアとして実現してもよい。

更に、上記の説明においては、エアコンＥＣＵ１０は、エバポレータ温度センサ１６によるエバポレータ１１の温度及び車室環境センサ１７に基づく乗員の快適性が確保の有無に基づく判定を含むものとしたが、これら判定のいずれか一方のみ実行するようにしてもよい。又は他の判定を更に付加する、若しくは置き換えるようにしてもよい。

要するに、本発明の車両用空調装置の制御装置は、コンプレッサの動作の制御を、少なくともエンジンの燃費に基づく判定により行うことができればよく、その他の具体的なハードウェア的又はソフトウェア的な構成によって限定されるものではない。

更に、本発明は、例えば、ガソリンエンジン自動車の他、ハイブリッド自動車、二輪車、エンジンにより動作する任意の車両において実施してもよい。ただし、特に軽自動車等の小型自動車に本発明を用いることは、従来の車両用空調装置と同一のハードウェア構成にて実施できるため、車体の小型化、低燃費化、低コスト化を実現することができ、より好適である。

以上のように、本発明は、冷媒を気化させるエバポレータと、前記冷媒を凝縮するコンデンサと、車両のエンジンにより駆動され、前記冷媒を前記エバポレータと前記コンデンサとの間で循環させるコンプレッサとを備えた車両用空調装置の前記コンプレッサの動作の制御を、前記車両の車室内における乗員の快適性が確保されているか否かの判定と、快適性が確保されていると判定した場合に実行される前記エンジンの燃費率が良好であるか否かの判定とにより行い、燃費率が良好であると判定した場合は前記コンプレッサをＯＮ状態とする制御を行う、車両用空調装置の制御装置であって、前記快適性が確保されているか否かの判定は、前記車室の内側の気温である内気温の高低の三値的な判定及び前記車室内の日照の有無の二値的な判定に基づくものであって、内気温が低いと判定した場合、又は内気温が標準であると判定し且つ日照が無いと判定した場合、のいずれかの場合は快適性が確保されていると判定し、内気温が高いと判定した場合、又は内気温が標準であると判定し且つ日照が有ると判定した場合、のいずれかの場合は快適性が確保されていないと判定するものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、簡易且つ低コストな構成で車両の走行状態に応じて空調の制御を行い、エンジンの燃料消費量を削減するという効果を有し、例えば軽自動車のようなガソリン自動車等への適用において有用である。

１ 車両用空調装置
１０ エアコンＥＣＵ
１１ エバポレータ
１２ コンデンサ
１３ コンプレッサ
１４ エンジン
１５ エンジンＥＣＵ
１６ エバポレータ温度センサ
１７ 車室環境センサ
１７ａ 車内温度センサ
１７ｂ 車外温度センサ
１７ｃ 車内照度センサ

Claims (1)

1. 冷媒を気化させるエバポレータと、前記冷媒を凝縮するコンデンサと、車両のエンジンにより駆動され、前記冷媒を前記エバポレータと前記コンデンサとの間で循環させるコンプレッサとを備えた車両用空調装置の前記コンプレッサの動作の制御を、前記車両の車室内における乗員の快適性が確保されているか否かの判定と、快適性が確保されていると判定した場合に実行される前記エンジンの燃費率が良好であるか否かの判定とにより行い、燃費率が良好であると判定した場合は前記コンプレッサをＯＮ状態とする制御を行う、車両用空調装置の制御装置であって、
   前記快適性が確保されているか否かの判定は、前記車室の内側の気温である内気温の高低の三値的な判定及び前記車室内の日照の有無の二値的な判定に基づくものであって、
   内気温が低いと判定した場合、又は内気温が標準であると判定し且つ日照が無いと判定した場合、のいずれかの場合は快適性が確保されていると判定し、
   内気温が高いと判定した場合、又は内気温が標準であると判定し且つ日照が有ると判定した場合、のいずれかの場合は快適性が確保されていないと判定する、
   車両用空調装置の制御装置。

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