JPH0258126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車室内に配設された複数の空調装置
を制御して、広い車室内の温度をムラなく目標温
度に制御することができるカーエアコン制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、車両の空調装置（カーエアコン）として
車室の前方部に暖房装置（ヒータ）のみを搭載す
るもの、冷房装置（コーラ）のみを搭載するも
の、あるいは冷房と暖房とが可能な冷暖房装置を
搭載するものが一般的に知られていた。

また、大きな車室空間を有する車両では、車室
内に複数の空調装置を備えるものも知られてお
り、例えば車室前方の空調装置としてエアミツク
ス方式の冷暖房装置を備え、車室後部の空調装置
として冷房専用の冷房装置を備えるもの、あるい
は車室後部の空調装置として冷房装置と暖房装置
とを備え、これらを冷暖房装置として作動させる
もの、さらには車室後部にも空調装置としてエア
ミツクス方式の冷暖房装置を備えるものなどが知
られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように車室に多数の空調装置を備えたカ
ーエアコンにおいて、各空調装置はそれぞれ独立
した調節器を設けて独立して温度調節を行うた
め、全室内各部に温度差を与えるのは容易である
が、全室内を一度温度にしようとすると調節が難
しく、車室内に温度ムラが生じるという問題点が
あつた。

本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたも
のであり、車室内全体の必要熱量を演算し、この
車室内全体の必要熱量を複数の空調装置の各々に
配合して各空調装置を作動させることにより、車
室内全体に温度ムラのない快適な空調環境を提供
できるカーエアコン制御装置を提供すること目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、上記目的を達成するために第
６図に示すごとく、 車室内の空調条件が異なる第１および第２の空
調領域にそれぞれ配設され、それぞれの空調領域
に温度調節された吹出空気を供給する第１および
第２の空調装置と、 車室内の温度を検出する温度検出器と、 車室内の目標温度を設定する温度設定器と、 前記第１および第２の空調装置の作動要求を入
力する入力装置と、 前記温度検出器、前記温度設定器、および前記
入力装置からの入力に応じて前記第１および第２
の空調装置を制御する制御装置とを備え、 前記制御装置は、 前記温度検出器により検出される車室内温度を
前記目標温度に接近維持させるのに必要な車室内
全体に供給すべき必要熱量を演算する演算手段
と、 前記第１および第２の空調装置の両方に作動要
求があるとき、予め設定される所定の配分比に基
づいて、前記演算手段により演算された必要熱量
を前記第１および第２の空調装置の各々に配分
し、前記第１および第２の空調装置のいずれか一
方にのみ作動要求があるとき、前記配分比を修正
して作動要求のある空調装置に与える必要熱量を
増加させる配分手段と、 前記第１の空調装置に作動要求があるとき前記
第１の空調装置から吹出される空気の熱量を前記
配分手段により前記第１の空調装置に配分された
必要熱量に調節する第１の調節手段と、 前記第２の空調装置に作動要求があるとき前記
第２の空調装置から吹出される空気の熱量を前記
配合手段により前記第２の空調装置に配分された
必要熱量に調節する第２の調節手段とを備えると
いう技術的手段を採用する。

〔作用および効果〕

上記の本発明によると、車室内の第１の空調領
域に第１の空調装置から温度調節された空気が供
給され、第２の空調領域に第２の空調装置から温
度調節された空気が供給される。そして第１およ
び第２の空調領域の全体にわたる必要熱量が演算
され、この車室内の全体の必要熱量を各々の空調
装置に配分し、この配分された必要熱量に応じて
各々の空調装置の作動が制御される。従つて、第
１および第２の空調装置を車室全体の熱量に基づ
いて一括して制御するため、空調装置から供給さ
れる風量にかかわらず、車室内全体の温度を日標
温度に接近させ維持させることができ、車室内の
温度ムラも抑制される。

例えば、車室内全体の必要熱量を配分して第１
および第２の空調装置を制御するため、一方の空
調装置の風量を手動操作で増減しても、車室全体
への供給熱量は一定にされるため、車室内温度は
一定にすることができ、空調装置相互の干渉がな
く、効率的な空調を行なうことができる。

また、第１および第２の空調装置のいずれか一
方のみが作動するときには、上記の配分比が修正
され、作動要求のある空調装置が負担する熱量が
増加される。このため、その作動要求のある空調
装置が配置された空調領域は、他方の空調領域へ
の熱量の逃げにもかかわらず、目標とする温度に
制御することができる。

このため第１および第２の空調装置の両方が作
動するときと同じ制御装置を用いて一方の空調装
置のみを適切に作動させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例にて説明する。
第１図はその一実施例の空調装置の配置図であ
り、１は車室前部に配置された冷暖房装置であ
り、２は車室後部に配置された冷房装置、３は同
じく後部に設置された暖房装置である。第２図に
示すように冷暖房装置１の内部には、送風のため
のブロワ４、送風空気を冷却するエバポレータ
６、加熱するヒータコア６、この冷却、加熱空気
の割合を調整するエアーミツクスダンパ７を備え
ている。冷房装置２の内部には、送風のためのブ
ロワ８、送風空気を冷却するリアエバポレータ９
を有している。暖房装置３の内部には送風のため
のブロワ１０、送風空気を暖房するリアヒータコ
ア１１を有している。第２図において１２は図示
しない冷凍サイクルの高圧配管で、エバポレータ
５への冷媒の流れを制御するフロント冷媒バルブ
（電磁弁）１３と膨張弁１４、およびリアエバポ
レータ９への冷媒の流れを制御する冷媒バルブ
（電磁弁）１５とウオータポンプにより送られる
エンジン冷却水の配管で、ヒータコア６、リアヒ
ータコア１１への温水の流れを制御するウオータ
バルブ（電磁弁）１８，１９を有している。２０
は冷凍サイクルのコンプレツサのクラツチであ
る。

２１，２２は車室内の複数点の温度TrF、TrR
を検出して室温信号を発生するフロントとリアの
内気温サンサで、２１は車室前部の日射の当らな
い位置、２２は車室後部の目射の当らない位置に
取付けられている。２３は外気温度Tamを検出
する外気温サンサ、２４，２５は車室前部と後部
の日射量SF、SRを検出する日射センサで、第１
図にそれぞれの空調装置１〜３、センサ２１〜２
５の位置を示す。

２６はフロントエバポレータ５の吹出空気温度
TEF、２７はリアエバポレータ９の吹出空気温
度TER、２８はリアヒータコア１１の吹出空気
温度THRを各々検出し信号を発生する温度セン
サである。２９は設定室温Tsetを入力する設定
器、および手動にてフロント側（冷暖房装置１）
とリア側（冷房装置２と暖房装置３）の両者ある
いはフロント側のみ、リア側のみによる空調を選
択するときに使用する選択スイツチを含み、さら
に必要によりブロワスイツチ、吸込、吹出切替ス
イツチ等を含むコントロールパネルである。

３０は上記のセンサ、コントロールパネル信号
をデジタル処理できる様に変更、保持するＡ／Ｄ
変換器を含む入力回路部で、各データをコンピユ
ータ３１を送る。

デジタルコンピユータ３１は予め定められた制
御プログラムに従つて演算処理するシングルチツ
プのマイクロコンピユータで、該メガヘルツ（Ｍ
Hz）の水晶振動子３２を接続するとともに、車載
バツテリより電源供給を受けて一定の安定化電圧
を発生する図示しない安定化電源の電圧により作
動状態になる。

マイクロコンピユータ３１は、制御プログラム
を記憶しているROM、このRONの内容に従い演
算処理するCPU、各種データを一時記憶する
RAM及び各種信号の入出力を調整するＩ／０回
路部、各処理の基準パルスを発生するクロツク発
生部を主要部に構成した１チツプのLSIによるも
のである。そして、このマイクロコンピユータ３
１は各種センサ、コントロールパネル等の信号に
ついて演算、判定等の処理を制御プログラムによ
つて行ない、次に説明する各駆動回路部に指令信
号を送る。

３３，３４，３５はコンピユータ３１の指令信
号に従つ、ブロワモータ４，８，１０に電力を供
給する回路部で、例えばコンピユータ３１が出力
するデジタルコード信号をアナログ電圧に変換
し、パワートランジスタのベースバイアスを変化
させて、コレクタ負荷としてのブロワモータの回
転速度を無段に変化させるものである。３６〜３
９はコンピユータ３１の指令に従い冷媒バルブ１
３，１５、ウオータバルブ１８，１９の各常閉型
電磁弁の開閉を行なう駆動回路部である。４０は
モータとリンク機構、あるいはエンジン負圧と大
気圧を切替える電磁バルブとダイヤフラムアクチ
ユエータで構成されたダンパ駆動部４を制御して
エアミツクスダンパ７の開度を変化させる回路
で、コンピユータ３１からのデジタル信号をアナ
ログ電圧に変帰し、ダンパ７のポテンシヨメータ
７ａの信号と比較して駆動部４１を制御して、エ
アミツクスダンパ７の開度をコンピユータ３１か
らの指令開度に駆動させる。４２はコンピユータ
３１からの指令信号に従いコンプレツサ２０の電
磁クラツチ２０の連結、遮断を制御する回路であ
る。

以上が本発明に関する主要構成で、この他図示
しないが空調装置の吸込、吹出切換機構などが手
動作動機構として設けられるが、それ自体は本発
明の要点でなく、かつ公知技術を採用し得る。

次に上記構成において、その作動を第３図ない
し第５図に示すフローチヤートとともに説明す
る。この第３図はマイクロコンピユータ３１の演
算処理のうち、本発明に関連するエアコン制御プ
ログラムの概要流れを示す図である。今この実施
例のカーエアコンを作動させると制御プログラム
の演算処理が実行される。すなわち、マイクロコ
ンピユータ３１の図示せぬ演算処理によりイニシ
ヤルセツト等が行なわれ、第３図の信号入力ステ
ツプ100より順次処理が行なわれる。

信号入力ステツプ100では各センサ及びコント
ロールパネルの信号を入力回路３０を介して順次
入力し、RAM内に記憶する。次のステツプ101
では、前、後席の日射データSF、SRよりどちら
か大きな値のものを選択し、制御に使用する日射
量Ｓとする。一般にワツボツクスタイプの車両は
窓ガラスがあまり傾斜しておらず、１つのセンサ
では全方向の日射を検出できないため、後方にも
センサを設け、前方と後方のどちらか大きな値を
真の日射量として採用するためである。

次のステツプ102では２つの内気センサ２１，
２２から平均室温を求める。つまりその取付位
置、カバーする空間の広さにより各センサの重み
付を行ない平均室温を求める。ここでは前席１、
後席２の重み付けとした。次のステツプ103では、
室温を設定室温にするための必要熱量を求める。
算出に当つては、ステツプ102、103で求めた室
温、日射量を使用する。必要熱量Ｑは Ｑ＝Kq・Wo（Kset・Tset−Kr・Tra −Ks・Ｓ−Kam・Tam＋Ｃ−Tra） ……(1) にて求めることができる。この(1)式において、
Kq、Wo、Kset、Kr、Ks、Kam、Ｃは空気の物
性および対象車のボデイ構造等により決まる定数
である。

次のステツプ104では、フロント側の空調装置
である冷暖房装置１が放出すべき熱量QFとリア
側の空調装置である冷房装置２と暖房装置３と
（リア側とは冷房装置２と暖房装置３とを示し、
後述のごとく必要熱量が正であるか負であるかに
より、冷房装置２か暖房装置３かのどちらかを自
動的に選択使用する。）が放出すべき熱量QRを
算出する。

ここではQF＋QR＝Ｑの関係を満たすように
し、QF＝Ｑ／３、QR＝２／3Qとしたが、この
比率は対象車のボデイー形状、空調装置の取付位
置等により決定されるもので、具体的には実車試
験の結果も含めて決定される値である。なお、必
要により空調装置の作動状態（吹出モード、風速
等）により比率を変化させてももちろん良いが本
実施例では固定して処理する。

次のステツプ105と106はコントロールバルブ２
９に設けられた選択スイツチ、つまり、フロン
ト、リアを同時空調するかフロント側のみかリア
側のみかを選択する。つまり、コントロールパネ
ル２９から入力し、ステツプ100で記憶したデー
タを判定し、フロント、リア同時の場合はステツ
プ107のフロントＡ／Ｃ制御サブルーチンヘ、フ
ロント側のみ空調する時はステツプ108へ、リア
側のみの時はステツプ１−９へすすむ。まず、フ
ロント、リア同時の場合の処理を説明する。

ステツプ107のサブルーチンの内容を第４図に
示す。第３図においてステツプ107、つまりサブ
ルーチンに処理が移ると第４図のステツプ200か
ら処理を開始する。ステツプ200では、フロント
ブロワ４の風量を決定する。ここでは設定室温
Tsetとフロント室温TrFの差により所定の関数
式で風量WFを算出するもので、その差がおとき
いほど大風量となる。そして次のステツプ201で
は決定された風量WFの下で、要求されている熱
量QFを得るのに必要な吹出温度TaoFを算出す
る。なお、Kqは予め定めた定数である。ステツ
プ202では必要吹出温度TaoFを得るのに必要な
エアミツクスダンパ７の開度ツSWを求める。

次のステツプ203〜205はフロントウオータバル
ブ１８の制御に関するもので、エアミツクスダン
パ７がヒータコア６を塞ぐ開度、つまりSW＝０
％の時、ウオータバルブ１８を閉に、０％以上の
時バルブ１８を開にするべくフロントウオータバ
ルブ指令信号の内容を決定する。

そして次のステツプ206〜208はフロント冷媒バ
ルブ１３の制御に関するもので、エバポレータ５
のフロスト防止の働きを行なうためエバポレータ
５の吹出空気温度TEFが０℃以下の時には、バ
ルブ１３を閉に、０℃以上の時には開にするよう
フロント冷媒バルブ指令信号の内容を決定する。

以上の処理を行なうとサブルーチンを抜け出
し、第３図のリアＡ／Ｃ制御サブルーチンのステ
ツプ110へ進む。このサブルーチンの内容を第５
図に示す。

第５図において、ステツプ300からサブルーチ
ン処理を開始する。このステツプは車室後部を空
調するのに必要な熱量QRが正か負か、つまり冷
房が要求されているか暖房が要求されているか判
別するステツプで、冷房が要求されている時には
ステツプ301へ進み、暖房が要求されている時に
はステツプ309へ進む。

ステツプ301では、リアの冷房装置２（クーラ）
のブロワ風量WHCを指令値として決定すると同
時に、りあの暖房装置３の作動を停止、つまりブ
ロワ風量WRHの指令値を０にする。風量WRC
は設定温度Tsetとリア室温TrRの差により予め
定められた関数式により決められ、差が大きいほ
ど風量は多くなる。次のステツプ302では、冷房
装置２の必要吹出温度TaoRを、つまりリアの室
内空間を設定室温にするために必要な熱量QRを
風量WRCの下で得るのに必要な羅吹出温度を算
出する。次のステツプ304〜307では、リアエバポ
レータ９をフロストさせることなく目的の必要吹
出温度TaoRを得るように、リア冷媒バルブ１５
を制御するための指令信号を決定する。つまりリ
アエバポレータ９の吹出空気温度TERが必要吹
出温度TaoRより低温の時は、リア冷媒バルブ１
５を閉に、逆に場合にはリアエバポレータ９がフ
ロストするかどうか、つまりTERが０℃以下か
どうかを判別し、０℃以下の時はバルブを閉に、
そうでない時はバルブ１５を開にするよう指令信
号の内容を決定する。つまり、冷媒バルブ１５は
エバポレータ９の現実の吹出空気温度TERが０
℃以上で必要吹出温度TaoRと平均的に一致する
ように断続開閉される。次にステツプ308に進み、
冷房に不用な温水の供給を停止するため、リアウ
オータバルブ１９を閉にするよう指令信号を決定
する。そしてこのサブルーチンを抜け出す。

一方、ステツプ300で暖房が必要と判断されス
テツプ309へ進むと、ステツプ309で、冷房装置２
の風量WRCの指令値を０とし、ステツプ301で説
明した方法と同様にして暖房装置３（ヒータ）の
風量WRHの指令値を決定する。そして次のステ
ツプ310で暖房装置３の必要吹出温度TaoRを算
出し次のステツプ311へ進む。ステツプ311〜313
は、暖房装置３の吹出温度THRをTaoRにする
ように、ウオータバルブ１９を制御する。つまり
THR＜TaoRの時には、バルブ１９を開に、逆
の時には閉に制御するよう指令信号を決定し、ヒ
ータコア１１の現実の吹出温度THRが平均的に
必要吹出温度TaoRに維持されるようにバルブ１
９を断続する。次にステツプ314で不用な冷房を
行なわないためにリア冷媒バルブ１５を閉にする
よう指令信号を決定し、サブルーチンを抜け出
す。

以上のステツプ110のサブルーチン処理後は第
３図のステツプ111〜113のクラツチ制御ルーチン
へ進む。ここでは、フロント、リアの冷媒バルブ
１３，１５の指令がともに閉か否かを判定し、肯
定ならばコンプレツサを作動させる必要がないた
め、クラツチ２０を遮断し、またバルブ１３，１
５のどちらか一方の指令が開の時にはクラツチ２
０を連結するよう指令信号を決定する。

次のステツプ114はここまでの各処理で決めら
れたエアミツクス（Ａ／Ｍ）ダンパ開度や各ブロ
ワ風量、バルブの開閉等の指令信号を各駆動回路
３３〜４０，４２に出力する。

以上がフロント、リア同時に空調装置を作動さ
せる場合の制御の内容である。次にフロントのみ
を空調する場合、つまりステツプ105、106の判定
でステツプ108へ進む場合を説明する。この場合
はリアの空調装置である冷房装置２と暖房装置３
との作動を停止させる。つまり、風量WRH＝
WRC＝０とし、リア冷媒バルブ１５とリアウオ
ータバルブ１９を閉にするよう指令信号を決定す
る処理を行なう。そして、ステツプ107で前述の
フロントＡ／Ｃ制御のサブルーチン処理を行な
い、前記ステツプ111へ進む。

リアのみ空調する場合はステツプ109へ進み、
フロントの空調装置である冷暖房装置１の作動を
停止、つまり、風量WF＝０、フロント冷媒バル
ブ１３、ウオータバルブ１８を閉にするように指
令信号を決定する。また同時にエアミツクスダン
パ７の開度を50％に固定する処理を行なう。そし
てステツプ110で前述のリアＡ／Ｃ制御サブルー
チンへ行き、ステツプ111へ進む。以上の処理に
つづき出力ステツプ114処理ごは、再びステツプ
100からの処理をくり返す。

以上の処理手順の説明からわかる様に、フロン
ト、リア同時に空調する時には、設定室温にする
ために必要な熱量を求め、この熱量をフロントと
リアに配分し、リア側については、配分された熱
量により冷房が必要か暖房が必要か自動的に判断
し冷房が必要な時にはリアの暖房装置３を停止し
設定室温となるよう各モータやバルブ等のアクチ
ユエータを総合的に制御する。また暖房が必要な
時には冷房装置２を自動的に停止し室温制御を行
なう。この場合において、リアのいずれの空調装
置が作動するにしても、その温度調節量は、フロ
ントの冷暖房装置１の温度調節量と上記の熱量配
分の配分比に基づく関連をもつて連続的に変化さ
れる。そして、コントロールパネル２９の選定ス
イツチによりフロントのみあるいはリアのみ自動
室温制御する場合、温度の設定ずれを少なくする
ため、ステツプ108、109において、QF＝Ｑある
いはQR＝Ｑの処理を行ない、ステツプ107、110
での温度計算を補正する。

本発明は以下に述べる実施形態により実施する
ことができる。

各制御の判断例えばステツプ203、206、300、
304、305、311においてハンチング防止、制御
を安定させるために適当なヒステリシスを設け
て実施することは当然である。

各ブロワは全て自動制御の場合につき説明し
たが限定するものではなく、手動で風量を選定
しても良い。また自動の場合にも各風量を設定
室温と室温の差により決定したが、フロントま
たはリアの必要吹出温度（TaoF、TaoR）等
の値を使用しても良い。

冷房装置の吹出空気温度を冷媒バルブ２７の
開閉で制御する代わりに設定圧力を変化できる
EPR等を使用しても良い。また、暖房装置の
吹出空気温度を温水バルブ２８の開閉で制御す
る代わりに流量可変のバルブを使用して制御し
ても、もちろん良い。

複数の室温センサ２１，２２から平均室温を
算出する時の各センサの重みは実施例に限定す
るものではなく、空調装置の作動状態に応じて
変化させても良い。また各空調装置の放出すべ
き必要熱量の配分（フロントとリア）も実施例
に限定するものではなく空調装置あるいは車両
の状態に応じて配分を変化させてももちろん良
い。車両の状態とは例えはフロントとリアを仕
切るカーテンを使用した場合としない場合等
で、別に設ける検出器によりカーテンの状態を
検出し配分を変化させることができる。

冷房装置２と暖房装置３とを自動的に作動、
停止するために前記の例のように必要熱量Ｑの
値が正か負かを判定するほかに、平均室温Tra
が設定室温Tsetより低いか高いかを判定して
もよい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明を適用したカーエアコン制御
装置の一実施例を示し、第１図は車室内における
空調装置の配置を示す車両断面の模式図、第２図
は全体構成図、第３図はコンピユータの制御プロ
グラムを示す流れ図、第４図および第５図は第３
図の要部の流れ図、第６図は本発明のブロツク構
成図である。 １……冷暖房装置、２……冷房装置、３……暖
房装置、２１〜２８……センサ、２９……温度設
定器を含むコントロールパネル、３１……デジタ
ルコンピユータ、３３〜４０，４２……駆動回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車室内の空調条件が異なる第１および第２の
   空調領域にそれぞれ配設され、それぞれの空調領
   域に温度調節された吹出空気を供給する第１およ
   び第２の空調装置と、 車室内の温度を検出する温度検出器と、 車室内の目標温度を設定する温度設定器と、 前記第１および第２の空調装置の作動要求を入
   力する入力装置と、 前記温度検出器、前記温度設定器、および前記
   入力装置からの入力に応じて前記第１および第２
   の空調装置を制御する制御装置とを備え、 前記制御装置は、 前記温度検出器により検出される車室内温度を
   前記目標温度に接近維持させるのに必要な車室内
   全体に供給すべき必要熱量を演算する演算手段
   と、 前記第１および第２の空調装置の両方に作動要
   求があるとき、予め設定される所定の配分比に基
   づいて、前記演算手段により演算された必要熱量
   を前記第１および第２の空調装置の各々に配分
   し、前記第１および第２の空調装置のいずれか一
   方にのみ作動要求があるとき、前記配分比を修正
   して作動要求のある空調装置に与える必要熱量を
   増加させる配分手段と、 前記第１の空調装置に作動要求があるとき前記
   第１の空調装置から吹出される空気の熱量を前記
   配分手段により前記第１の空調装置に配分された
   必要熱量に調節する第１の調節手段と、 前記第２の空調装置に作動要求があるとき前記
   第２の空調装置から吹出される空気の熱量を前記
   配分手段により前記第２の空調装置に配分された
   必要熱量に調節する第２の調節手段と を備えることを特徴とするカーエアコン制御装
   置。 ２ 前記第１および第２の空調装置は、 前記第１の空調装置が 冷暖房能力が調節可能な冷暖房装置を備え、 前記第２の空調装置が 冷房能力が調節可能な冷房装置と、 暖房能力が調節可能な暖房装置とを備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のカー
   エアコン制御装置。