JPH0439120A - 車両用空調装置における可変容量コンプレッサ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

し産業上の利用分野］ 本発明は、車両用空調装置に用いられる可変容量コンプ
レッサの制御装置に関する。 「従来の技術］ 従来、可変容量コンプレッサを装備した車両用空調装置
においては、エバポレータ吹出温度を目標温度に近付け
るため、例えばデジタルコンピュータによって一定時間
（例えば０　、５５ｅｃ）毎に容量制御を行っている。 この場合、制御対象の特性を考慮して、容ｆｆ１Ｍ整機
構の人力を、次式に基づいてＰＩ（比例積分）制御して
いる。容量調整機構の入力（操作量）をＩとすると、 １　＝　Ｉ　ｐ＋　１　＋（ｔ　） という式である。 〔但し、ＩＰ　　−比例動作に対応する操作量で、エバ
ポレータ検出温度Ｔｅと エバポレータ目標温度Ｔｅ との偏差に応じて決まる。 ＋＋（１）−時刻ｔにおける積分動作に対応する操作量 ＝＋＋（１−Δｔ）＋ΔＩＩ（ｔ　） Δ１．（１）−積分動作に対応する増分であり、Ｔｅと
Ｔｅ’　　との偏差に 応じて決まる。 Δ［−制御の間隔 である。〕 したがって、エバポレータの目標温度Ｔｅ’　が決まれ
ば、エバポレータ検出温度Ｔｅと目標温度Ｔｅ’　　と
の偏差に基づいてＩＰ、Δ＋＋（１）の値が決まり、そ
の結果、」二人により理論上の操作量Ｉが演算され、そ
の演算結果に基づいてコンプレッサの容量調整機構か制
御される。 ところで、コンプレッサには、当然のことなから容量制
御範囲、言い換えると操作範囲か決められている。した
がって、理論上の目標操作量が実際の操作範囲を越えた
場合には、実際の操作量が上記範囲の上限値または下限
値に制限されることになる。 例えば、いま、強冷房の要求がなされ、エバポレータ目
標温度Ｔｅ”　が３°Ｃで、実際の工／　ｓ４ポレータ
温度すなわち検出温度Ｔｅが６°Ｃてあったとする。そ
の場合、両温度の偏差３°Ｃに応じてｌｐ、Δ＋＋（１
）が割り出され、それにより理論操作量Ｉか決まる。よ
って、操作範囲の制限がなければ、その値をそのまま実
際の操作量とすればよい。しかしながら、実際には操作
量の制限が存在することから、理論操作量Ｉが容量調整
機構の操作量の限界を越えた場合は、実際の操作量が必
然的にその上限値または下限値に固定される。 ［発明が解決しようとする課題］ 通常の条件であれば、このまま時間か推移することによ
りエバポレータ検出温度Ｔｅが目標温度Ｔｅ’　に近付
き、それにより、操作ｍが上限値または下限値から動く
。 しかし、高負荷時や外気温度条件が厳しい場合には、操
作量を上限値または下限値に固定しているにも拘わらず
、−向にエバポレータの温度偏差か縮まらないという現
象が起こることがある。その場合は、温度偏差が存在す
ることから上式における積分の増分Δ＋＋（１）が加算
され続けることになる。 通常、積分の増分Δ＋＋（１）は比例性１ｐに比して非
常に小さく設定されているが、上記の温度偏差が縮まら
ない状態が長時間続くと、積分操作量ｌ□（１）かどん
どん増えていってしまう。 そのような状態で、外的条件の変動によりエバポレータ
温度か目標温度以下（例えば１’Ｃ）に変化し、温度偏
差量が逆転（例えば今までプラスであったものがマイナ
スになる）すると、実際に要求する操作方向が今までの
操作方向と逆方向になる（例えば、今まで容量大の方向
であったら容量小の方向になる）。 しかし、比例操作量ＩＰは即座に現実の温度偏差を反映
した値となるものの、積分操作ｆｉｌ□（

【）は実際の
要求とは逆の方向に増大したままであるので、たとえ比
例操作ｍが大きい値をとっても積分操作量を短時間で相
殺し吸収することはできず、要求する操作内容か実際に
実行されるまでに大きな遅れが生じることになる。 具体的に述へると、冷房要求があってコンプレ、７す容
量を最大に制御していても、外的条件によりエバポレー
タ温度が冷えない場合かあることは先に述へた。この状
態で長い時間が経過すると、エバポレータ温度偏差が縮
まらないことにより積分ｍ　ＩＩ（ｔ　）は容量大側（
冷却側）にどんどん増え続ける。したがって、外的な条
件か反転して容量を減じる方向（冷却を緩める方向）に
操作したい要求が生じても、反転当初においては、増え
続けた積分子ｆｉ＋、（ｔ）の影響で比例性ＩＰか吸収
され、温度偏差を適正に反映した操作が実際に行われる
のに時間かかかる。つまり応答遅れかある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の自動車用空調装置における可変容量コンプレ、
す制御装置は、上記の問題を解消するものであり、第１
図に示すように、可変容量コンプレッサ１の容量調整機
構２の理論操作量■を、ＰＩ制御演算式（１＝　Ｉ　ｐ
＋　Ｉ　ｒ（ｔ　））に基づいて演算する演算部３と、
該演算部の出力した理論操作量に基づいて上記容量調整
機構２を制御する制御部４と、を備えたものにおいて、 上記演算部３が演算した理論操作量が」−記容量調整機
構２の実際の操作可能域の上限値あるいは下限値を越え
た場合、それぞれ理論操作量が上記上限値、上記下限値
となるように、上記積分操作ｆｉＩＩ（ｔ）を補正する
補正手段５を設けたことを特徴としている。 ［作用］ 上記構成の装置においては、演算部が算出した理論操作
量が実際の操作可能域の上限値あるいは下限値を越えた
場合、補正手段５により積分操作量が補正される。そし
て、理論操作量が実際の操作量の上限値、下限値に補正
される。言い換えると、コンプレッサの容量が上限値、
下限値に固定され、温度偏差が縮まらない場合には、積
分操作ｆｆ１１．（ｔ）が増え続けるのが防止される。 したがって、外的条件か変化しエバポレータの温度偏差
か逆転した場合に、比例骨ＩＰが即座に理論操作量に反
映され、容量制御の反応が速くなる。 ［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５図を参照しなが
ら説明する。 第２図は、実施例のコンプレッサ制御装置を含んだ自動
車用空調装置の概略構成を示す。この空調装置において
は、空調ダクトＩＯの最上流部に、内気人口１０Ａと外
気入口１０Ｂか２股に分れる形で形成され、その分かれ
た部分にインテークドア１１が設けられている。そして
、このインテークドア１１を開閉制御することにより、
空調タクト１０内に導入すべき内気と外気の割合を調節
することができるようになっている。 空調ダクト１０には、下流側に行くに従って順に、送風
ファンＩ２、エバポレータ１３、エアミックスドア１４
、ヒータ１５が設けられている。 エバポレータ１３は、コンプレッサ１６、コンデンサ１
７、レシーバタンク１８及びエキスパンションバルブ１
９と共に配管結合されて、冷凍サイクルを構成している
。 上記コンプレッサ１６としては、特開昭５２−９６４０
７号公報、特開昭６３−９６８２号公報等において示さ
れるものと同形式の、斜板式可変容量コンプレ、すが用
いられている。 このコンプレッサは、簡単に説明すると、容量が斜板（
揺動板）の傾斜角度で決まり、斜板の傾斜角度がクラン
ク室の圧力で決まり、クランク室の圧力がソレノイドバ
ルブの実質開度によって決まる。つまり、ソレノイドバ
ルブへの供給電流を大きくするとコンプレッサ容量か減
少し、ソレノイドバルブへの供給電流を小さくするとコ
ンプレッサ容量が増加する、というものである。したが
って、このコンプレッサでは、ソレノイドバルブ１６Ａ
が容量調整機構を構成しており、ソレノイドバルブ１６
Ａへ供給する電流値Ｉ　ＳＱＬが制御上の操作量（入力
）となる。 この可変容量コンプレッサ１６は、エンジンから伝達さ
れる力で駆動され、電磁クラッチ１６Ｂを断続すること
により駆動制御される。 エアミックスドア１４は、開度に応じて、ヒータ１５を
通過する空気とヒータ１５を通過しない空気との割合を
調節する。そして、ヒータ１５を通過した空気と通過し
ない空気は、ヒータ】５の下流側で混合されて温度調節
され、吹出口から車内に吹き出される。 空調ダクトＩＯの後端部は、フロントガラスの内面に向
かって空気を吹き出すデフロス］・吹出口２１と、乗員
の顔面に向かって空気を吹き出すべ、ノド吹出口２２と
、乗員の足元に向かって空気を吹き出す吹出口２３と、
に分かれて車室内に開口しており、各吹出口２１．２２
．２３にはそれぞれモードドア２４．２５．２６か設け
られている。 そして、これらモードドア２４．２５．２６を選択的に
開閉することで、吹出モードを変えることができるよう
になっている。 上述したインテークドア１１、エアミックスドア１４、
モードドア２４〜２６はそれぞれ図示しないアクチュエ
ータにより開閉制御される。これう各アクチュエータ、
送風ファン１２、コンプレッサ１６のソレノイドバルブ
１６Ａ、電磁クラソチ１６Ｂは、それぞれコントロール
ユニｙ　ト５０により駆動制御される。 コントロールユニット５０は、上記各アクチュエータ、
送風ファン１２、ソレノイドバルブ１６Ａ、電磁クラッ
チ１６Ｂ等を駆動する駆動回路と、各駆動回路に制御信
号を供給するマイクロコンピュータと、マイクロコンピ
ュータに接続されたＡ／　Ｄ　変ｍ　器と、マルチプレ
クサとを含むものである。 そして、このコントロールユニット５０内のＡ／Ｄ変換
器には、エアミックスドア１４の開度を検出するポテン
ショメータ５１と、車室内に入る日射量を検出する日射
センサ５２と、外気温度を検出する外気温度センサ５３
と、車室内の代表温度を検出する内気温度センサ５４と
、車室内の温度を設定する温度設定器５５と、エバポレ
ータ１３の出口温度を検出するダクトセンサ５６と、が
接続され、各センサ類からのデータがマイクロコンピュ
ータに入力されるようになっている。 また、コントロールユニット５０１；！、１１作ユニッ
ト６０、エンジンコントロールユニット７０と接続され
ており、相互に信号の授受が行えるようになっている。 次に、上記空調装置のコントロールユニ１．ト５０によ
り行われるコンプレッサの容量制御の内容を説明する。 容量制御は一定周期（ここでは０　、５５ｅｃ）で実行
され、その制御の中に第３図に示すソレノイド電流値ｌ
５ｏＬ（理論操作量）の演算ルーチンの処理か含まれれ
ている。 この理論操作量Ｉ　ＳＱＬの演算に当たっては、次式が
与えられている。 Ｉ　５ＱＬ−１ｐ＋　Ｉ　Ｉ（ｔ　） Ｉ□（ｔ　）−１ｔ（ｔ−Δｔ）＋Δｒ　ｒ（ｔ　）〔
但し、ＩＰ　　−比例動作に対応する操作電流値で、エ
バポレータ検出温度 Ｔｅとエバポレータ目標温度 Ｔｅ’　　との偏差に応じて決ま る。この値は、第４図に示す 関数で与えられる。 ■、（１）−時刻【における積分動作に対応する操作電
流値 Δ１．（１）−積分の際の単位時間当たりの増分であり
、ＴｅとＴｅ’　　と の偏差に応じて決まる。この 値は、第５図に示す関数で与 えられる。 Δｔ　　−制御の周期（０、５５ｅｃ）である。〕 また、このコンプレッサ１６では、ソレノイドバルブ１
６Ａへ実際に供給し得る電流値１５ａｔ（実）の範囲が
、０（Ａ）≦Ｉ　、、Ｌ（実）≦０．６５（Ａ）に限定
されている。即ち、演算により得た理論上のソレノイド
電流値Ｉ　ＳＱＬがどんな値をとろうと、電流制限手段
によりソレノイドに流れる電流が上記の範囲に限定され
る。この点は従来のものと同様である。したがって、Ｉ
　５ｏｂ（実）−〇　（Ａ　）にすると容量が最大にな
り、Ｉ　５ＱＬ（実）−０，６５（Ａ）にすると容量が
最小になる。 さて、このような前提のもとに、ソレノイド電流値Ｉ　
ＳＱＬの演算ルーチンの処理がスタートすると、まず最
初のステップｌｏｔでは、ＩＰを演算する。すなわち、
エバポレータ検出温度Ｔｅとエバポレータ目標温度Ｔｅ
’　　との偏差に基づいて、第４図に示す関数からＩＰ
を算出する。第４図の関数は、温度偏差（Ｔｅ−Ｔｅ’
　）をアドレスとするマツプとして、メモリ内に格納さ
れており、アドレスデータとして温度偏差を人力するこ
とにより、メモリからＩｐの値か出力される。 ついで、ステップ１０２で初回の処理か否かを判断する
。初回の処理の場合は、判断がＹＥＳとなってステップ
１０３に進み、ここでｔ、（ｔ）を０．５（Ａ）に初期
設定する。２回目の処理からは、ステップ１０２からス
テップ１０４に進む。 ここで、一般の空調制御装置においては、コンプレッサ
ＯＮの要求が発生してから、実際にコンプレッサがＯＮ
するまでには若干の時間遅れが設けられている。それは
、コンプレッサＯＮの要求が発生してから、まずエンジ
ンのアイドル回転数をアップさせ、エンジン回転数がア
ップした時点で、エアコンリレーをＯＮしてコンプレッ
サヲ駆動するからである。 したがって、ステップ１０４ではコンプレッサが実際に
ＯＮされたか否か、つまりエアコンリレーがＯＮされた
か否かを判断する。コンプレッサがＯＮされていないと
きは、ステップ１０５に進んでＩ　ｓａｔ、を最大値０
．６５（Ａ）に固定する。つまり、容量を最小に制御し
、コンプレッサＯＮに備える。そして、ステップ１０６
に進んでＬ（ｔ）を現在値に固定して処理を終える。 コンプレッサがＯＮされている場合は、ステップ１０４
からステップ１０７に進み、加速に伴って容量を最小に
する指示があるか否かを判断する。 この指示信号は、エンジンコントロールユニットから加
速動作が行われたことを示す信号が入力されたとき、そ
れに基づいて出力される。この指示がある場合は、容量
を最小にすべく上記同様にステップ１０５．１０６に進
んで処理を終える。 コンプレッサＯＮであり、しかも加速に伴う最小指示が
ない場合は、ステップ１０８に進む。そして、このステ
ップ１０８で△＋＋（１）を演算する。すなわち、エバ
ポレータ検出温度Ｔｅとエバポレータ目標温度Ｔｅ’　
　との偏差に基づいて、第５図に示す関数からΔＩＩ（
１）を算出する。 この場合も、第５図の関数は、温度偏差（Ｔｅ−Ｔｅ’
　）をアドレスとするマツプとして、メモリ内に格納さ
れ、アドレスデータとして温度偏差を入力することによ
り、メモリからΔ■＋（ｔ　）の値が出力される。 ついで、ステップ１０９で、前回の積分電流値ＩＩ（を
−Δｔ）と今回の増分Δ１．（１）の和をとり、今回の
＋、（ｔ）を求める。そして、ステップ１１０．１１１
で、先のステップ１０１で演算した比例操作量ＩＰと、
ステップ１０９で演算した積分操作量ＩＩ（１）との和
がｒｏ、６５Ｊ以上か否か、また「０」以下か否かを比
較し、和がｒｏ、６５Ｊ以上のときはＩｔ（ｔ）−０，
６５−ｒＰとする（ステップ１１２）。また、和がｒＯ
Ｊ以下のときはＩ、（ｔ　）−−１ｐとする（ステップ
１１３）。 また、Ｏ＜ＩＰ＋１．（ｔ）＜０．６５の場合は、ステ
ップ１１０．１１１の判断がいずれもＮｏとなって、次
のステップ１１４に進む。ステ・ノブ１０３．１１２、
＋１３からも、ステップ１１４に進む。そして、このス
テップ１１４で、ＩＰと１１（１）の和をとって、これ
を理論操作量（ソレノイド電流値）＋５ＯＬとする。 このような処理をすることにより、工９゜、が０゜６５
以上のときには、Ｉ　ＳＯ＋−が０６５（上限値）に固
定され、０以下のときにはＯ（下限値）に固定されるこ
とになる。そして、この演算処理では、ステップ１１２
の処理とステップ１１３の処理とが、積分操作ｆｆ！＋
＋（ｔ）の補正ステップとなっている。 以上の処理により、理論上の電流値も上限値、下限値に
制限され、積分値も無制限に増大することがなくなる。 このことにより次のような作用効果が得られる。以下具
体的に説明する。 いま、高負荷、クールダウン条件でコンプレッサが最大
容量（操作電流値ＯＡ）で駆動されており、エバポレー
タ検出温度が３°Ｃ１実際のエバポレータ検出温度か６
°Ｃて、温度偏差が縮まらない状態か続いているとする
。そうすると、温度偏差は＋３°Ｃであるから、第４図
、第５図より、Ｉｐ−−０，０５（Ａ） ΔＩ　１（Ｌ）−０，００１（Ａ）１０．５ｓｅｃとな
る。 ここでステップ１１３の処理を行わない場合、つまり従
来の場合を考えてみる。 その場合は、時間の経過に従い１００秒経過した時点で
、＋＋（１）は０．２（Ａ）マイナスされた値となる。 時間が経てば経つ程、１．（１）の値はさらにマイナス
側に増えていく。一方実際の操作電流値はｒＯＪのまま
である。 この状態から、何らかの外的条件の変動により、エバポ
レータ検出温度が１　’Ｃになったとする。そうすると
、温度偏差は一２°Ｃになるから、ＩＰ＝０．０４（Ａ
） ΔＩＩ（ｔ）−０，０００８（Ａ）１０．５ｓｅｃとな
る。 ところが、」二連のよう′に、積分操作量■、（ｔ　）
か大きなマイナス値となっているので、Ｉｐ＋ＩＩ（１
）の値がなかなかｒＯＪ以上にならず、その間実際の操
作電流値がｒＯＪに張り付いたままの状態となってしま
う。したがって、本来の要求は、コンプレッサ容量減少
の方向（操作電流値大の方向）にあるのに拘わらず、実
際の動作に遅れか生じ、空調フィーリングを低下させる
おそれがある。 それに対して、上記実施例の処理を行うと、ステップ１
１３にて、ＩＩ（ｔ）−−＋　ｐとされるので、Ｉ、＋
１．（ｔ）が「０」より大きくなる寸前において、Ｉ　
Ｉ（ｔ　）がほとんど「０」となる。 したがって、外的条件が逆転したときに、積分操作量の
影響が出ずに即座に比例操作量に基づいた操作が行われ
る。 操作量の上限値側でも同じように、ステップ１１２にて
、Ｔ、（ｔ）−０，６５−＋Ｐとされるので、Ｉ　ｐ＋
　［ｒ（ｔ　）が「Ｑ、６５Ｊより小さくなる寸前にお
いて、＋＋（１）がほとんど「０」となり、それにより
、外的条件が逆転したときにも即座に比例操作量に基づ
いた操作が行われる。 したがって、顕著な応答遅れが生じず、良好な空調フィ
ーリングを維持することができる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のコンプレッサ制御装置に
よれば、外的条件に関係なく、応答性の良い制御を行う
ことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図は同実施
例において行われるコンプレッサ容量制御のための操作
電流値の演算フローチャートを示す図、第４図は比例操
作！　ｉｐとエバポレータ温度偏差の関係を示す図、第
５図は積分増分Δ＋＋（１）とエバポレータ温度偏差の
関係を示す図である。 ｌ、１６・・・・・・可変容量コンプレッサ、２・・・
・・容量調整機構、３・・・・・・理論操作量演算部、
４・・・・・・制御部、５・・・・・・理論操作量補正
手段、１６Ａ・・・・・・ソレノイドバルブ（容量調整
機構）、５０・・・・・・コントロールユニット、１１
２，１１３・・・・・・積分操作量＋＋（１）の補正ス
テップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　可変容量コンプレッサの容量調整機構の理論操作量を
   、ＰＩ制御演算式に基づいて、比例動作に対応する操作
   量Ｉ＿Ｐと積分動作に対応する操作量Ｉ＿Ｉ（ｔ）との
   和として演算する理論操作量演算部と、該演算部の出力
   した理論操作量に基づいて上記容量調整機構を制御する
   制御部と、を備えた車両用空調装置における可変容量コ
   ンプレッサ制御装置において、 上記演算部が演算した理論操作量が、上記容量調整機構
   の実際の操作可能域の上限値あるいは下限値を越えた場
   合、それぞれ理論操作量が上記上限値、上記下限値とな
   るように、上記積分操作量Ｉ＿Ｉ（ｔ）を補正する補正
   手段を設けたことを特徴とする車両用空調装置における
   可変容量コンプレッサ制御装置。