JP7363721B2 - 車両用空調制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車室内空調用の空調装置を制御する車両用空調制御装置に関する。
特開2018-099937号公報は、粉塵除去モード時に、車室内の粉塵を低減するため、ブロアを制御して車室内に吹き出される風量を最大値に上昇させる技術を開示している。
上記公報開示の技術によれば、風量を大にするほうがエアコンフィルタで単位時間あたりに捕集できる粉塵量が多くなるため、粉塵を効果的に低減できる。
しかし、上記公報開示の技術には、つぎの問題点がある。
風量が多くなると、単位時間あたりに車室内に吹き出される空気の熱容量が増加するため、冷房又は暖房の使用中に吹出温が変動してしまう。具体的には、冷房使用中は吹出温が上昇し、暖房使用中は吹出温が低下してしまう。その結果、空調装置による快適性が悪化するおそれがある。
上記問題点を詳しく説明する。
熱容量は、「物体(この場合は風)の温度を1℃上げる/下げるために与え/奪わなければいけない熱量」であり、物性値である比熱と質量の積で決まる。そのため、風量が増加するということは、質量が増加するので、熱容量も増加する。よって、冷房の場合には、風量が増加すると、風の温度を下げるために奪わなければいけない熱量が増加するため、風から奪う熱量が一定だと吹出温が上がってしまう。また、暖房の場合には、風量が増加すると、風の温度を上げるために与えなければいけない熱量が増加するため、風に与える熱量が一定だと吹出温が下がってしまう。
特開2018-099937号公報
本発明の目的は、冷房又は暖房の使用中における粉塵除去モード時(車室内に吹き出される風量を上昇させる時)に吹出温が変動してしまうことを抑制できる、車両用空調制御装置を提供することにある。
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 空調ユニットケース、該空調ユニットケース内を流れる空気に含まれる粉塵を捕集するエアコンフィルタ、前記空調ユニットケース内から車室内に吹き出される風量を調整するブロア、前記空調ユニットケース内を流れる空気を冷却するエバポレータ、前記空調ユニットケース内を流れる空気を加熱する室内コンデンサまたはヒータコアからなる加熱部、を有する車室内空調用の空調装置を制御する、車両用空調制御装置であって、
粉塵除去モード時に車室内に吹き出される風量を増加するように前記ブロアを制御しており、
前記粉塵除去モードが実行されると、車室内に吹き出される風量の増加に応じて、冷房時は前記エバポレータの目標温度を下げ、暖房時は前記加熱部にて前記空調ユニットケース内を流れる空気と熱交換する媒体の目標温度を上げることを特徴とする、車両用空調制御装置。
(2) 前記粉塵除去モードが実行されると、車室内に吹き出される風量の増加に応じて、冷房時は前記エバポレータの目標温度を線形的に下げ、暖房時は前記加熱部にて前記空調ユニットケース内を流れる空気と熱交換する媒体の目標温度を線形的に上げる、(1)記載の車両用空調制御装置。
上記(1)の車両用空調制御装置によれば、つぎの効果を得ることができる。
(a)冷房時、粉塵除去モードが実行されて風量が増加すると、風の温度を下げるために奪わなければいけない熱量が増加する。ここで、本発明では、風量の増加に応じてエバポレータの目標温度を下げるため、風量の増加に応じて風から奪う熱量を増加させることができる。よって、吹出温の上昇を抑制することができる。
(b)一方、暖房時には、粉塵除去モードが実行されて風量が増加すると、風の温度を上げるために与えなければいけない熱量が増加する。ここで、本発明では、風量の増加に応じて加熱部にて熱交換する媒体の目標温度を上げるため、風量の増加に応じて風に与える熱量を増加させることができる。よって、吹出温の低下を抑制することができる。
以上(a)、(b)より、冷房又は暖房の使用中における粉塵除去モード時に、風量の増加に応じて吹出温が変動してしまうことを抑制できる。よって、空調装置による乗員の快適性を良好に保つことができる。
上記(2)の車両用空調制御装置によれば、つぎの効果を得ることができる。
冷房時、風量の増加に応じてエバポレータの目標温度を線形的に下げるため、風量が徐々に増加していくときにエバポレータの目標温度を徐々に下げることができる。よって、風量が徐々に増加していくときに吹出温が上昇することを抑制できる。
一方、暖房時、風量の増加に応じて加熱部にて熱交換する媒体の目標温度を線形的に上げるため、風量が徐々に増加していくときに加熱部にて熱交換する媒体の目標温度を徐々に上げることができる。よって、風量が徐々に増加していくときに吹出温が低下することを抑制できる。
以上より、冷房又は暖房の使用中における粉塵除去モード時に、風量が徐々に増加していくときに吹出温が変動してしまうことを抑制できる。よって、空調装置による乗員の快適性を良好に保つことができる。
本発明実施例1の車両用空調制御装置と該制御装置によって制御される空調装置を示すブロック図である。ただし、本図は、本発明実施例2にも適用可能である。 本発明実施例1の車両用空調制御装置によって制御される空調装置の概略構成図である。 本発明実施例1の車両用空調制御装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明実施例1の車両用空調制御装置における、冷房時の制御を示す図である。ただし、本図は、本発明実施例2にも適用可能である。 本発明実施例1の車両用空調制御装置における、暖房時の制御を示す図である。ただし、本図は、本発明実施例2にも適用可能である。 本発明実施例2の車両用空調制御装置によって制御される空調装置の概略構成図である。 本発明実施例2の車両用空調制御装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。
図1~図5は、本発明実施例1の車両用空調制御装置と該制御装置によって制御される空調装置を示しており、図6、図7は、本発明実施例2の車両用空調制御装置と該制御装置によって制御される空調装置を示している。ただし、図1、図4、図5は、本発明実施例2にも適用可能である。本発明全実施例に共通する部分には、本発明全実施例にわたって同じ符号を付してある。
まず、本発明全実施例にわたって共通する部分を説明する。
本発明実施例の車両用空調制御装置(以下、単に制御装置ともいう)10によって制御される空調装置20は、車室内空調用の空調装置である。空調装置20は、図2または図6に示すように、空調ユニットケース21と、エアコンフィルタ22と、ブロア23と、エバポレータ24と、加熱部25と、エアミックスドア26と、を有する。
空調ユニットケース21は、空調ダクトといってもよい。空調ユニットケース21は、内部に、車室内を空調するための空調用空気が流れる通風路21aを有する。空調ユニットケース21は、ケース21の外部から通風路21aに車室外の空気を取り込む外気吸込口(図示略)と車室内の空気を取り込む内気吸込口(図示略)を有するとともに、通風路21aの空気を車室内に吹き出す吹出口21bを有する。
外気吸込口と内気吸込口は、空調ユニットケース21に設けられる切替ドア21cにて開閉可能とされている。切替ドア21cが内気吸込口を閉塞する際には、外気吸込口が開放されて外気吸込口から空気が通風路21aに取り込まれる。切替ドア21cが外気吸込口を閉塞する際には、内気吸込口が開放されて内気吸込口から空気が通風路21aに取り込まれる。
エアコンフィルタ22は、空調ユニットケース21内で切替ドア21cの空気流れ方向下流側に配置されている。通風路21aに取り込まれる空気がエアコンフィルタ22を通過する。これにより、通風路21aに取り込まれる空気に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matters)等の粉塵が除去される。
ブロア(送風機)23は、空調ユニットケース21内でエアコンフィルタ22の空気流れ方向下流側に配置されている。ブロア23は、電力の供給を受けて作動し、通風路21aの空気流れを発生させる。ブロア23の作動量により、通風路21aを流れる空気量(風量)を調整可能である。
エバポレータ(蒸発器)24は、空調ユニットケース21内でブロア23の空気流れ方向下流側に配置されている。エバポレータ24は、その内部を流れる媒体(冷媒)と通風路21aの空気との間で熱交換することによって通風路21aの空気から熱を奪う(冷却する)。エバポレータ24の内部および/または出口等には、温度センサT1が設けられており、エバポレータ24の温度を検知可能となっている。
加熱部25は、空調ユニットケース21内でエバポレータ24の空気流れ方向下流側に配置されている。加熱部25は、その内部を流れる媒体(冷媒またはエンジン冷却水)と通風路21aの空気との間で熱交換することによって、通風路21aの空気に熱を与える(加熱する)。加熱部25の内部および/または出口等には、温度センサT2が設けられており、加熱部25を流れる媒体の温度を検知可能となっている。
エアミックスドア26は、空調ユニットケース21内でエバポレータ24の空気流れ方向下流側で加熱部25の空気流れ方向上流側に配置されている。エアミックスドア26は、冷房時の位置である全閉位置26aと、暖房時の位置である全開位置26bとの間で移動可能である。エアミックスドア26により、加熱部25を流れる空気量(風量)と、加熱部25を迂回する空気量(風量)との割合を変更可能である。
図1に示すように、制御装置(エアコンECU)10は、空調装置20を制御する。制御装置10は、空調装置20、粉塵センサ60および粉塵除去指示ボタン61と電気的に接続されている。
粉塵センサ60は、空調ユニットケース21内に配置されており、空調ユニットケース21内の粉塵濃度を検知可能である。粉塵センサ60からの信号(情報)は、制御装置10に入力される。また、粉塵センサ60に基づく粉塵濃度は、車両のインストルメントパネル部位等に設けられる粉塵濃度計62に表示されるようになっている。
粉塵除去指示ボタン61は、車両の乗員により操作される。このボタン61が操作されると、その信号(情報)が制御装置10に入力される。
制御装置10は、粉塵除去指示ボタン61が操作されたとき、粉塵除去モードが実行されたと判断し、空調装置20から車室内に吹き出される風量を増加するようにブロア23を制御する(ブロア23のレベルを嵩上げする)。
制御装置10は、粉塵除去モードが実行されると、車室内に吹き出される風量の増加に応じて、冷房時はエバポレータ24の目標温度を下げ、暖房時は加熱部25にて通風路21aの空気と熱交換する媒体の目標温度を上げる。より詳しくは、冷房時に粉塵除去モードが実行されると、制御装置10は、図4に示すように、風量を増加させるために嵩上げされたブロア23のレベルに応じて、エバポレータ24の目標温度を線形的に下げるように制御する。なお、図4では、ブロア23のレベルがXAからXBに嵩上げされるときに、エバポレータ24の目標温度を線形的にYAからYBに下げる場合を示している。また、暖房時に粉塵除去モードが実行されると、制御装置10は、図5に示すように、風量を増加させるために嵩上げされたブロア23のレベルに応じて、加熱部25を流れる媒体の目標温度を線形的に上げるように制御する。なお、図5では、ブロア23のレベルがXAからXBに嵩上げされるときに、加熱部25を流れる媒体の目標温度を線形的にYCからYDに上げる場合を示している。
つぎに、本発明全実施例にわたって共通する部分の作用、効果を説明する。
(A)(a)冷房時、粉塵除去モードが実行されて風量が増加すると、風の温度を下げるために奪わなければいけない熱量が増加する。ここで、本発明実施例では、風量の増加に応じてエバポレータ24の目標温度を下げるため、風量の増加に応じて風から奪う熱量を増加させることができる。よって、吹出温の上昇を抑制することができる。
(b)一方、暖房時には、粉塵除去モードが実行されて風量が増加すると、風の温度を上げるために与えなければいけない熱量が増加する。ここで、本発明実施例では、風量の増加に応じて加熱部25にて空気と熱交換する媒体の目標温度を上げるため、風量の増加に応じて風に与える熱量を増加させることができる。よって、吹出温の低下を抑制することができる。
以上(a)、(b)より、冷房又は暖房の使用中における粉塵除去モード時に、風量の増加に応じて吹出温が変動してしまうことを抑制できる。よって、空調装置20による乗員の快適性を良好に保つことができる。
(B)冷房時、風量の増加に応じてエバポレータ24の目標温度を線形的に下げるため、風量が徐々に増加していくときにエバポレータ24の目標温度を徐々に下げることができる。よって、風量が徐々に増加していくときに吹出温が上昇することを抑制できる。
一方、暖房時、風量の増加に応じて加熱部25にて空気と熱交換する媒体の目標温度を線形的に上げるため、風量が徐々に増加していくときに加熱部25にて空気と熱交換する媒体の目標温度を徐々に上げることができる。よって、風量が徐々に増加していくときに吹出温が低下することを抑制できる。
以上より、冷房又は暖房の使用中における粉塵除去モード時に、風量が徐々に増加していくときに吹出温が変動してしまうことを抑制できる。よって、空調装置20による乗員の快適性を良好に保つことができる。
つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を説明する。
〔実施例1〕(図1~図5)
本発明実施例1では、図2に示すように、空調装置20のエバポレータ24と加熱部25が、ヒートポンプエアコンシステム(ヒートポンプエアコンサイクル)30の一部を構成している。そして、加熱部25が室内コンデンサ25aからなっている。ヒートポンプエアコンシステム30は、空調装置20の構成要素である。
ヒートポンプエアコンシステム30は、特に限定されるものではないが、エンジン(内燃機関)を搭載していない車両、すなわち、EV(Electric Vehicle),FCV(Fuel Cell Vehicle)をはじめとする電動車両(電動車)に主に搭載される。
ヒートポンプエアコンシステム30は、エバポレータ24と加熱部25(室内コンデンサ25a)の他に、冷媒(媒体)を圧縮するコンプレッサ31と、室外コンデンサ32と、第1、第2の電磁弁33、34と、第1、第2の膨張弁35,36と、を有する。
コンプレッサ31は、冷媒を圧縮させる。室外コンデンサ32は、冷媒と、車室外空気(外気)との間で熱交換する。室外コンデンサ32において、冷媒の温度が車室外空気温度よりも高い場合、冷媒は室外コンデンサ32にて車室外へ放熱し、冷媒の温度が車室外空気温度よりも低い場合、冷媒は室外コンデンサ32にて車室外から吸熱する。
第1の電磁弁33は、冷媒の流れ方向でコンプレッサ31より下流側で室外コンデンサ32より上流側に配置される。より具体的には、第1の電磁弁33は、加熱部25(室内コンデンサ25a)より下流側で室外コンデンサ32より上流側に配置される。第1の電磁弁33は、冷房運転時に開状態にあり、暖房運転時に閉状態にある。
第2の電磁弁34は、冷媒の流れ方向で室外コンデンサ32より下流側でコンプレッサ31より上流側に配置される。第2の電磁弁34は、冷房運転時に閉状態にあり、暖房運転時に開状態にある。
第1の膨張弁35は、冷媒の流れ方向で加熱部25(室内コンデンサ25a)より下流側で室外コンデンサ32より上流側に配置される。第1の膨張弁35には、第1の電磁弁33が開状態にあるとき(冷房運転時)には冷媒が通過せず、第1の電磁弁33が閉状態にあるとき(暖房運転時)に冷媒が通過する。
第2の膨張弁36は、冷媒の流れ方向で室外コンデンサ32より下流側でエバポレータ24より上流側に配置される。第2の膨張弁36には、第2の電磁弁34が開状態にあるとき(暖房運転時)には冷媒が通過せず、第2の電磁弁34が閉状態にあるとき(冷房運転時)に冷媒が通過する。
冷房運転時、第1の電磁弁33が開状態にあり第2の電磁弁34が閉状態にある。そのため、図2の黒矢印にて示すように、冷媒は、コンプレッサ31、加熱部25(室内コンデンサ25a)、第1の電磁弁33、室外コンデンサ32、第2の膨張弁36、エバポレータ24の順に流れ、コンプレッサ31に戻る。一方、暖房運転時、第1の電磁弁33が閉状態にあり第2の電磁弁34が開状態にある。そのため、図2の白矢印にて示すように、冷媒は、コンプレッサ31、加熱部25(室内コンデンサ25a)、第1の膨張弁35、室外コンデンサ32、第2の電磁弁34の順に流れ、コンプレッサ31に戻る。
図3は、本発明実施例1の制御装置10の制御ルーチンを示すフローチャートである。図3に示す制御ルーチンは、空調装置20の作動中(冷房又は暖房の使用中)に所定時間間隔で行われる。
まず、ステップS11で粉塵除去指示ボタン61の操作が行われたか否かを判定する。ステップS11で粉塵除去指示ボタン61の操作が行われていないと判定した場合には、そのままエンドステップに進む。一方、ステップS11で粉塵除去指示ボタン61の操作が行われたと判定した場合には、粉塵除去モードが実行されたと判定してステップS12に進み、車室内に吹き出される風量を増加するようにブロア23を制御する信号を空調装置20に出力してステップS13に進む。
ステップS13では、空調装置20が冷房運転中であるのか暖房運転中であるのか、が判定される。ステップS13で空調装置20が冷房運転中であると判定すると、ステップS14に進み、嵩上げされたブロア23のレベル、すなわち車室内に吹き出される風量の増加に応じて、エバポレータ24の目標温度を下げるように制御する信号を空調装置20に出力してエンドステップに進む。なお、エバポレータ24の目標温度の変更は、たとえばコンプレッサ31の出力を上げることにより実行可能である。
一方、ステップS13で空調装置20が暖房運転中であると判定すると、ステップS15に進み、嵩上げされたブロア23のレベル、すなわち車室内に吹き出される風量の増加に応じて、加熱部25(室内コンデンサ25a)を流れる冷媒(媒体)の目標温度を上げるように制御する信号を空調装置20に出力してエンドステップに進む。なお、室内コンデンサ25aを流れる冷媒(媒体)の目標温度の変更は、たとえばコンプレッサ31の出力を上げることにより実行可能である。
本発明実施例1によれば、空調装置20のエバポレータ24と加熱部25がヒートポンプエアコンシステム30の一部を構成している場合であっても、本発明全実施例にわたって共通する部分の作用、効果を得ることができる。
〔実施例2〕(図6、図7)
本発明実施例2では、図6に示すように、空調装置20のエバポレータ24と加熱部25は、ヒートポンプエアコンシステムの一部を構成していない。そして、加熱部25がヒータコア25bからなっている。
ヒートポンプエアコンシステムを搭載していない車両は、特に限定されるものではないが、エンジン(内燃機関)を搭載している車両、すなわち、ガソリン車やHV(Hybrid Vehicle)車である。
エバポレータ24は、冷凍サイクル40の構成要素である。冷凍サイクル40は、空調装置20の構成要素である。冷凍サイクル40は、エバポレータ24に加えて、冷媒(媒体)を圧縮するコンプレッサ41と、コンデンサ42と、膨張弁43と、を有する。
コンデンサ42は、冷媒(媒体)の流れ方向で、コンプレッサ41の下流側に配置されている。コンデンサ42は、コンプレッサ41で高温、高圧になった冷媒と車室外空気(外気)との間で熱交換し、冷媒を冷却させる。膨張弁43は、冷媒の流れ方向で、コンデンサ42の下流側でエバポレータ24の上流側に配置されている。冷房運転時、図6の黒矢印にて示すように、冷媒は、コンプレッサ41、コンデンサ42、膨張弁43、エバポレータ24の順に流れ、コンプレッサ41に戻る。
加熱部25は、エンジン冷却水経路50の一部に配置されるヒータコア25bからなる。エンジン冷却水経路50は、空調装置20の構成要素である。エンジン冷却水経路50を流れるエンジン冷却水(媒体)は、エンジン51と加熱部25(ヒータコア25b)との間を循環している。加熱部25(ヒータコア25b)は、内部を流れるエンジン冷却水を熱源として、通風路21aを流れる空気を加熱する。
エンジン冷却水経路50には、加熱部25(ヒータコア25b)、エンジン51の他に、ウォータポンプ52と、エンジン冷却水の熱を放熱するラジエータ53と、サーモスタット54と、が配置されている。
サーモスタット54は、エンジン冷却水経路50を流れるエンジン冷却水の温度に応じて、エンジン冷却水の経路を切り替える。具体的には、エンジン冷却水の温度が比較的高い場合、サーモスタット54が開となり、エンジン冷却水がラジエータ53を通る。一方、エンジン冷却水の温度が比較的低い場合、サーモスタット54が閉となり、エンジン冷却水がラジエータ53を通らないようになる。
図7は、本発明実施例2の制御装置10の制御ルーチンを示すフローチャートである。図7に示す制御ルーチンは、空調装置20の作動中(冷房又は暖房の使用中)に所定時間間隔で行われる。
まず、ステップS21で粉塵除去指示ボタン61の操作が行われたか否かを判定する。ステップS21で粉塵除去指示ボタン61の操作が行われていないと判定した場合には、そのままエンドステップに進む。一方、ステップS21で粉塵除去指示ボタン61の操作が行われたと判定した場合には、粉塵除去モードが実行されたと判定してステップS22に進み、車室内に吹き出される風量を増加するようにブロア23を制御する信号を空調装置20に出力してステップS23に進む。
ステップS23では、空調装置20が冷房運転中であるのか暖房運転中であるのか、が判定される。ステップS23で空調装置20が冷房運転中であると判定すると、ステップS24に進み、嵩上げされたブロア23のレベル、すなわち車室内に吹き出される風量の増加に応じて、エバポレータ24の目標温度を下げるように制御する信号を空調装置20に出力してエンドステップに進む。なお、エバポレータ24の目標温度の変更は、たとえばコンプレッサ31の出力を上げることにより実行可能である。
一方、ステップS23で空調装置20が暖房運転中であると判定すると、ステップS25に進み、嵩上げされたブロア23のレベル、すなわち車室内に吹き出される風量の増加に応じて、加熱部(ヒータコア25b)を流れるエンジン冷却水(媒体)の目標温度を上げるように制御する信号を空調装置20に出力してエンドステップに進む。なお、ヒータコア25bを流れるエンジン冷却水(冷媒)の目標温度の変更は、たとえばサーモスタット54の開閉の温度閾値を変更することにより実行可能である。
本発明実施例2によれば、空調装置20のエバポレータ24と加熱部25がヒートポンプエアコンシステムの一部を構成していない場合であっても、本発明全実施例にわたって共通する部分の作用、効果を得ることができる。
10 車両用空調制御装置
20 空調装置
21 空調ユニットケース
21a 通風路
22 エアコンフィルタ
23 ブロア
24 エバポレータ
25 加熱部
25a 室内コンデンサ
25b ヒータコア
26 エアミックスドア
30 ヒートポンプエアコンシステム
40 冷凍サイクル
50 エンジン冷却水経路
60 粉塵センサ
61 粉塵除去指示ボタン
62 粉塵濃度計
T1,T2 温度センサ

Claims (1)

  1. 空調ユニットケース、該空調ユニットケース内を流れる空気に含まれる粉塵を捕集するエアコンフィルタ、前記空調ユニットケース内から車室内に吹き出される風量を調整するブロア、前記空調ユニットケース内を流れる空気を冷却するエバポレータ、前記空調ユニットケース内を流れる空気を加熱する室内コンデンサまたはヒータコアからなる加熱部、を有する車室内空調用の空調装置を制御する、車両用空調制御装置であって、
    粉塵除去モード時に車室内に吹き出される風量を増加するように前記ブロアを制御しており、
    前記粉塵除去モードが実行されると、車室内に吹き出される風量の増加に応じて、冷房時は前記エバポレータの目標温度を線形的にげることを特徴とする、車両用空調制御装置
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