JPH1024731A - 車両用空調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吹出温度の上昇を極力抑えつつ加速性能の向
上を図ることができる車両用空気調和装置を提供する。
これに加えて、熱負荷等の冷却サイクルの諸条件に応じ
て、コンプレッサのきめ細かい運転制御を行う。 【解決手段】 車両の走行負荷が所定負荷以上である場
合にカット信号を発生するアクセルスイッチ３７と、冷
却サイクル内の吐出側冷媒圧力を検出する冷媒圧力セン
サ３４とを有し、コンプレッサ停止直前の冷媒圧力Ｐｄ
とコンプレッサ停止後の圧力変化勾配ΔＰｄとからコン
プレッサの停止時間を演算する（Ｐｄ：ΔＰｄ演算部３
５、ＯＦＦ時間演算部３６）。アクセルスイッチがＯＮ
となった場合に先に演算された停止時間だけコンプレッ
サ１４を停止させる（加速カット制御部３８、駆動演算
部３１ｅ等）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用空調装置
等に用いられる制御装置、即ち、車両の運転負荷との関
係において冷却サイクルのコンプレッサをＯＮ／ＯＦＦ
制御するようにした制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の冷却制御装置として、実
公昭４７−２９３０７号公報には、アクセルスイッチと
冷却サイクルのコンプレッサの電磁クラッチとを連動さ
せ、アクセルが踏み込まれてアクセルスイッチが閉成さ
れると、コンプレッサを一定時間ＯＦＦさせるようにし
た技術が開示されている。

【０００３】また、実開昭６０−５７４１７号公報に
は、車両の発進、加速、登坂時にエンジン出力がコンプ
レッサの回転動力にも使われると加速性能や走行性能が
低下することに鑑み、コンプレッサの吸入冷媒圧力が所
定値以下となる場合に限ってコンプレッサをＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御するようにした技術が開示されている。

【０００４】この後者のコンプレッサ制御をフローチャ
ートを用いてより具体的に説明すると、スタータスイッ
チが投入された後の制御は、図４に示されるように、ク
ーラスイッチが投入され、コンプレッサの吸入冷媒圧力
（Ｐｓ）が所定値α以上になると、アクセルスイッチの
ＯＮ／ＯＦＦにかかわらずコンプレッサを稼働させ、コ
ンプレッサの吸入冷媒圧力（Ｐｓ）が所定値αより低い
場合には、アクセルスイッチがＯＦＦであればコンプレ
ッサをＯＮとし、アクセルスイッチがＯＮであればコン
プレッサをタイマで設定された所定時間Ｔ（例えば２０
秒間）だけＯＦＦとしてエンジン出力の全てを車両の加
速や走行に利用できるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、 前者の
装置においては、熱負荷条件とは無関係に一定時間だけ
コンプレッサをＯＦＦにするので、エバポレータの通過
空気をリヒートして吹出空気温度を調節する昨今の空調
制御においては、エバポレータでの冷却が熱負荷に係わ
らず一定時間行われなくなることから吹出空気温度が急
上昇して乗員に不快感を与える場合がある。

【０００６】また、熱負荷が小さく、コンプレッサのＯ
ＦＦ時間を長くしても車室内温調に大きな影響がでない
場合にまで一律にコンプレッサを一定時間ＯＦＦにする
と、加速時間が長い場合には、加速途中でコンプレッサ
がＯＮとなり、加速性能が悪くなることも予想される。

【０００７】これに対して、コンプレッサを吸入冷媒圧
力を加味して制御する後者の装置にあっては、熱負荷に
応じた制御をある程度可能にするものであるが、エンジ
ン始動直後はコンプレッサの吸入冷媒圧力が所定値以下
に下がりきっていないため、コンプレッサの加速カット
（アクセルスイッチＯＮ時のコンプレッサ停止制御）が
働かなくなってしまう。また、コンプレッサの制御自体
は、コンプレッサを一定時間停止させるか否かのみを選
択する制御であるので、熱負荷をある程度考慮したとこ
ろで冷却サイクルの諸条件に合致したきめ細かい制御が
できない不都合もある。

【０００８】そこで、 この発明においては、 車室内の空
調状態の悪化、特に吹出温度の上昇を極力抑えつつ加速
性能の向上を図ることができる車両用空気調和装置を提
供することを課題としている。また、これに加えて、熱
負荷等の冷却サイクルの諸条件に応じて、コンプレッサ
のきめ細かい運転制御を行うことができる車両用空気調
和装置を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本出願人は、 加速カット
そのものはありきたりの制御であるが、車室内の熱負荷
と走行負荷との両面を考慮してその都度加速カット時の
条件に最も合った制御を行うには、コンプレッサの停止
時間を冷却サイクルの冷媒圧力に関する信号に基づいて
可変させる必要があることを見いだし、これを実現する
空調制御装置について鋭意研究を重ねた結果、本発明を
完成するに至った。

【００１０】即ち、 本発明にかかる車両用空調制御装置
は、 コンプレッサ、コンデンサ、エクスパンションバル
ブ、及びエバポレータを含むように冷媒管路にて結合
し、前記コンプレッサの動力をクラッチ手段を介してエ
ンジンから得るようにした冷却サイクルと、車両の走行
負荷が所定負荷以上である場合にカット信号を出力する
カット信号発生手段と、前記冷却サイクル内の吐出側冷
媒圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の
出力に関する信号に基づいて前記コンプレッサの停止時
間を演算し、前記吐出側冷媒圧力に関する信号が大きく
なるほど前記コンプレッサの停止時間を短く設定する停
止時間演算手段と、前記カット信号発生手段により前記
カット信号が出力された場合に、前記停止時間演算手段
によって演算された停止時間だけ前記クラッチ手段を離
脱して前記コンプレッサを停止させる駆動制御手段とを
具備することを特徴としている（請求項１）。

【００１１】カット信号発生手段としては、アクセルペ
ダルと連動するアクセルスイッチを用い、アクセルペダ
ルを所定量以上踏み込むとアクセルスイッチを閉成して
カット信号を発生させるようにしても、車両の加速状態
を他の手段によって自動検知して所定加速以上の運転状
態にある場合にカット信号を出力するようなものであっ
てもよい。また、圧力検出手段は、コンプレッサから膨
張弁に至る高圧側管路の途中、例えば、コンプレッサと
コンデンサとの間の冷媒管路の途中に設けても、コンプ
レッサの吐出口に設けてもよい。

【００１２】吐出側冷媒圧力に関する信号は、冷却サイ
クル内の圧力の変化勾配を示す信号であっても（請求項
２）、冷却サイクル内の圧力を示す圧力信号そのもので
あってもよい（請求項３）。例えば、エンジン回転数の
影響を受けずに熱負荷をできるだけ正確に判定するため
には、コンプレッサ停止後の圧力変化勾配を示す信号を
用いることが望ましく、エンジン回転数やコンプレッサ
トルク等と相関を持たせてコンプレッサを制御するため
にはコンプレッサ駆動中の冷媒圧力信号を用いることが
望ましい。あるいは、コンプレッサ停止直前の冷媒圧力
を示す圧力信号とコンプレッサ停止後の圧力変化勾配を
示す信号の両方を用いるようにしてもよい（請求項
４）。

【００１３】したがって、圧力検出手段によって冷却サ
イクル内の高圧側冷媒圧力が検出され、この圧力に関す
る信号によって車室の熱負荷や車両の走行負荷に見合っ
たコンプレッサ停止時間が随時演算される。車両の走行
負荷が所定負荷以上とならない通常走行時にあっては、
カット信号発生手段からカット信号が発生しないのでコ
ンプレッサは停止されることがないが、車両の走行負荷
が所定負荷以上となる車両始動直後や、加速時、上り坂
の走行時等においてはカットオフ信号が発生し、このカ
ットオフ信号が発生した段階での熱負荷や走行負荷に見
合った時間だけ駆動制御手段によってコンプレッサを一
時的に停止させる。このため、走行負荷や熱負荷等に伴
う冷却サイクルの状態に応じてコンプレッサのＯＦＦ時
間が変化するため、吹出温度の上昇等による車室内空調
状態の悪化を抑えつつ加速性能、走行性能を維持するこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。

【００１５】図１において、車両用空調制御装置は、空
調ダクト１の最上流側に内気導入口２と外気導入口３と
を有するインテーク切替装置４が設けられ、内気と外気
との導入割合がインテークドア５によって調節されるよ
うになっている。空調ダクト１には、モータ６によって
回転する送風機７が前記導入口に臨むように設けられ、
送風機７の回転によって導入口から空気を吸引し、下流
側へ圧送するようになっている。

【００１６】送風機７の下流側には、エバポレータ８が
配され、このエバポレータ８は、コンプレッサ９、コン
デンサ１０、リキッドタンク１１、エクスパンションバ
ルブ１２と共に配管結合されて冷房サイクルを構成して
おり、コンプレッサ９の稼動によりエバポレータ８へ冷
媒を供給してこのエバポレータ８を通過する空気を冷却
するようになっている。また、コンプレッサ９は、電磁
クラッチ１３を介してエンジン１４から動力を受けるよ
うになっており、電磁クラッチ１３をＯＮ／ＯＦＦ制御
することでコンプレッサ１４をＯＮ／ＯＦＦするように
なっている。

【００１７】エバポレータ８の下流側には、エンジン冷
却水を熱源とするヒータコア１５が配置されており、こ
のヒータコア１５の手前にエアミックスドア１６が配さ
れている。エバポレータ８を通過した空気は、このエア
ミックスドア１６によってヒータコア１５を通過する空
気とこれをバイパスする空気との割合が調節されるよう
になっている。

【００１８】そして、エバポレータ８及びヒータコア１
５によって温調された空気は、 空調ダクト１の最下流側
に設けられる吹出口（デフ吹出口１７ａ、ベント吹出口
１７ｂ、フット吹出口１７ｃ）から車室１８へ送風され
るようになっている。

【００１９】上述した各空調機器は、コントロールユニ
ット２０からの制御信号によって駆動制御されるように
なっており、このコントロールユニット２０は、ＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータや
信号の入出力ポート等を備え、各種信号を入力して所定
のプログラムに基づいて命令信号に変換し、各種アクチ
ュエータへ出力する周知のハード構成であり、制御処理
の流れは、同図に示すダイヤグラムのようになってい
る。

【００２０】即ち、車室内の温度を検出する車室内温度
センサ２５、外気温を検出する外気温度センサ２６、日
射量を検出する日射センサ２７、車室内の目標温度を設
定する温度設定器２８、空調ダクト内のエバポレータ８
のフィン又はその下流近傍に配されてエバポレータ８の
温度又はエバポレータ８を通過した空気温度を検出する
ダクトセンサ２９からの信号を目標吹出温度演算部３０
に入力し、ここで入力された各種信号に基づいて車室内
に吹き出す空気の目標温度を演算し、その演算結果を各
種ドア５、１６、１７ａ〜１７ｃや送風機７を駆動制御
する駆動演算部３１ａ〜３１ｄに出力する。各駆動演算
部３１ａ〜３１ｄは、車室内を目標温度に一致させるド
ア位置や送風能力を演算し、各種ドア５、１６、１７ａ
〜１７ｃのアクチュエータ２１、２２、２３や送風機７
の駆動用パワートランジスタ３２に制御信号を出力する
ようになっている。

【００２１】また、ダクトセンサ２９からの出力信号
は、コンプレッサＯＮ／ＯＦＦ制御部３３に入力され、
ここで、入力された信号をエバポレータ８の凍結を防止
できる閾値と比較して、この閾値を境にコンプレッサの
ＯＮ／ＯＦＦを決定するようになっている。

【００２２】前記冷房サイクルには、コンプレッサ９と
コンデンサ１０との間の高圧管路の途中に冷媒圧力セン
サ３４が設けられ、コンプレッサ９から吐出した高圧冷
媒の圧力を検出するようになっている。この冷媒圧力セ
ンサ３４によって圧力検出手段が構成されており、この
冷媒圧力センサ３４の出力は、Ｐｄ：ΔＰｄ演算部３５
に入力され、ここでコンプレッサ停止直前の冷媒圧力Ｐ
ｄとコンプレッサ停止後の圧力変化勾配ΔＰｄとが演算
される。

【００２３】演算されたＰｄ及びΔＰｄは、ＯＦＦ時間
演算部３６において、現時点で最も適切なコンプレッサ
停止時間を双方の入力信号（ＰｄとΔＰｄ）から別々に
割り出し、それらを比較して長い方を最終的なコンプレ
ッサ９の停止時間とする。このＰｄ：ΔＰｄ演算部３５
とＯＦＦ時間演算部３６とによって停止時間演算手段が
構成されている。

【００２４】コントロールユニット２０には、アクセル
開度に連動して所定以上の踏み込み量で閉成するアクセ
ルスイッチ３７からの信号も入力される。このアクセル
スイッチ３７によってカット信号発生部が構成され、こ
の信号は、ＯＦＦ時間演算部の出力と共に加速カット制
御部３８へ入力され、この加速カット制御部３８は、ア
クセルスイッチ３７が閉成された時点でＯＦＦ時間演算
部３６によって演算された停止時間だけコンプレッサ９
を停止する信号を出力する。

【００２５】コンプレッサＯＮ／ＯＦＦ制御部３３又は
加速カット制御部３８で得られた信号は、駆動演算部３
１ｅに入力され、いずれの信号もコンプレッサをＯＮと
する指令信号が出力された場合にのみ電磁クラッチ１３
の通電用リレー３９を駆動させ、いずれか一方でもコン
プレッサ９をＯＦＦとする指令信号が出力されれば、通
電用リレー３９を切って電磁クラッチ１３への通電を解
除するようになっている。前記加速カット制御部３８、
駆動演算部３１ｅ、及び通電用リレー３９によって、駆
動制御手段が構成されている。

【００２６】図２に上記制御処理のうち、コンプレッサ
９の経時的な制御動作例がフローチャートとして示さ
れ、コントロールユニット２０は、イグニッションスイ
ッチ投入後にこのコンプレッサ制御ルーチンに随時入
り、ステップ５０において、Ａ／Ｃスイッチが投入され
て空調装置が駆動しているか否かを判定し、Ａ／Ｃスイ
ッチが投入されていなければ、電磁クラッチ１３を離脱
させてコンプレッサ９の停止状態を維持し（ステップ５
２）、投入されていれば、ステップ５４、５６において
冷媒圧力センサ３４の出力、即ち、コンプレッサ吐出側
の冷媒圧力Ｐｄを読み込む。

【００２７】ステップ５４でのＰｄの読み込み処理は、
コンプレッサ稼働中（ＯＮ時）での呼び込みであり、こ
のステップを通過する都度、新しい入力データに随時更
新され、コンプレッサの停止時にはこのステップでの読
み込みは行われず、したがって、コンプレッサを停止さ
せる時点ではその直前の冷媒圧力Ｐｄが保持されるよう
になっている。これに対して、ステップ５６におけるＰ
ｄの読み込み処理は、後述するエバポレータ凍結防止の
ためにコンプレッサが停止した際の冷媒圧力の呼び込み
であり、コンプレッサ稼働中はこのステップでの読み込
みは行われず、停止中の入力データのみを保持するよう
になっている。

【００２８】読み込まれたＰｄに基づき、ステップ５８
では、コンプレッサの加速カットによる停止時間（アク
セルスイッチがＯＮとなりコンプレッサを一時的に停止
する時間）Ｔ１を演算する。この演算ルーチンは、図３
に示されるように、ステップ５４で読み込まれたコンプ
レッサ停止直前の冷媒圧力Ｐｄから停止時間Ｔ1Aを演算
すると共に（ステップ７２）、ステップ５６で読み込ま
れた停止後の冷媒圧力からその圧力変化勾配ΔＰｄを算
出し、このΔＰｄに基づいて停止時間Ｔ1Bを演算するよ
うになっている（ステップ７４）。

【００２９】走行負荷が大きい場合には、エンジン動力
を走行のために集中的に用いることが望ましく、また、
車室内の空調状態を維持するためには、コンプレッサの
停止をできるだけ避けることが望ましい。しかも、Ｐｄ
又はΔＰｄが大きい場合には熱負荷も大きいと考えられ
るので、このような場合にコンプレッサの停止時間をあ
まり長くすると車室内の空調に大きな影響がでる。これ
らを総合的に考慮した上で、各ステップ中の図示した特
性が予め実験等によって求められており、この特性が得
られるように停止時間が演算され、Ｐｄ又はΔＰｄが大
きくなるにつれて停止時間が短くなるようにしている。

【００３０】ステップ７２及び７４において算出された
停止時間は、ステップ７６において比較され、停止直前
のＰｄから得られたＴ1Aが停止後のΔＰｄから算出され
たＴ1B以上であれば、停止時間が長いＴ1Aをコンプレッ
サの停止時間Ｔ１として決定し（ステップ７８）、Ｔ1A
がＴ1Bより小さい場合には、停止時間が長いＴ1Bをコン
プレッサの停止時間Ｔ１として決定する（ステップ８
０）。

【００３１】このように、停止直前のＰｄに見合う停止
時間と、停止後の圧力変化勾配ΔＰｄに見合う停止時間
とのいずれか長い方をＴ１としたのは、コンプレッサ稼
働時（ＯＮ時）のＰｄはコンプレッサ回転数（エンジン
回転数）によっても変動するため、この値だけでコンプ
レッサの停止時間を決定すると、制御精度が悪くなるか
らである。つまり、コンプレッサ稼働時のＰｄは、コン
プレッサトルクとも相関があるため、本来Ｐｄのみで停
止時間を決定してもよいわけであるが、ΔＰｄはエンジ
ン回転数の影響を受けないコンプレッサ停止時（ＯＦＦ
時）のＰｄに基づいて得られることから熱負荷を正確に
判定でき、このΔＰｄに基づいて算出された最適停止時
間をも考慮していずれか長い方を選択すれば、車室内の
熱負荷と駆動トルクの両面を考慮した適切な停止時間が
算出できるからである。

【００３２】上述のようにしてコンプレッサの停止時間
が決定された後は、ステップ６０においてアクセルが踏
み込まれてアクセルスイッチがＯＮとなり、加速カット
信号がＯＮとなったか否かが判定され、加速カット信号
がＯＮとなった場合には、タイマ（Ｔ）をスタートさせ
て計時を開始し（ステップ６２）、コンプレッサをステ
ップ５８で決定された停止時間（Ｔ１）だけ停止する
（ステップ６４、６６）。そして、Ｔ１経過後には、ス
テップ６８において、ダクトセンサ２９によって検出さ
れた温度を凍結防止温度（γ１：例えば２°Ｃ、γ２：
例えば３°Ｃ）と比較し、凍結防止温度より低い場合に
コンプレッサを停止し（ステップ５２）、高い場合に駆
動させる（ステップ７０）。

【００３３】これに対し、ステップ６０において、加速
カット信号がＯＦＦであると判定された場合には、ステ
ップ６２〜６６をバイパスしてステップ６８へ移行し、
エバポレータ８の凍結防止を図る観点からのみコンプレ
ッサ９のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

【００３４】したがって、 加速カット信号がＯＦＦで
ある通常の走行時であれば、コンプレッサ９はエバポレ
ータ８の凍結防止を図る点からのみＯＮ／ＯＦＦされる
のみで、エンジン１４の動力は車両の走行と車室内の空
調に利用されるが、車両の走行初期や走行中の加速時、
あるいは上り坂の走行時等のようにアクセルペダルを踏
み込み、アクセルスイッチ３７がＯＮになると、走行負
荷や車室内外の熱負荷を考慮して決定されたＴ１時間だ
けコンプレッサ９を停止し、エンジン１４の動力を車両
の走行に集中して利用し、加速性能や走行性能の向上を
図ることができる。そして、Ｔ１後には再びコンプレッ
サ１４が駆動され、車室内の空調状態の悪化を防ぐよう
にしている。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
圧力検出手段の出力に関する信号に基づいてコンプレッ
サの停止時間を演算し、吐出側冷媒圧力に関する信号が
大きくなるほどコンプレッサの停止時間を短く設定し、
カット信号発生手段によりカット信号が出力された際に
停止時間演算手段によって演算された停止時間だけコン
プレッサを停止させるようにしたので、車両の走行負荷
が所定負荷以上である場合にその段階での熱負荷や走行
負荷を加味した停止時間だけコンプレッサを一時的に停
止することができる。

【００３６】このように、冷媒圧力に関する信号を用い
て停止時間を決定することから、車室内外の熱負荷や走
行負荷に見合ったコンプレッサ制御を実現でき、カット
信号発生時に車室内の空調状態の悪化を抑えつつエンジ
ンの動力を走行に集中して用いることができる。つま
り、吹出温度の上昇を極力抑えると同時に加速性能や走
行性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明にかかる車両用空調制御装置
の具体例を示す図である。

【図２】図２は、図１に示すコントロールユニットの制
御作動例を示すフローチャートである。

【図３】図３は、図２で示す制御フローのステップ５８
で示すＯＦＦ時間演算処理のサブルーチンを示すフロー
チャートである。

【図４】図４は、従来の空調装置におけるコンプレッサ
制御例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

８ エバポレータ ９ コンプレッサ １０ コンデンサ １２ エクスパンションバルブ １３ 電磁クラッチ ３１ａ〜３１ｅ 駆動演算部 ３４ 冷媒圧力センサ ３５ Ｐｄ：ΔＰｄ演算部 ３６ ＯＦＦ時間演算部 ３７ アクセルスイッチ ３８ 加速カット制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサ、コンデンサ、エクスパン
   ションバルブ、及びエバポレータを含むように冷媒管路
   にて結合し、前記コンプレッサの動力をクラッチ手段を
   介してエンジンから得るようにした冷却サイクルと、 車両の走行負荷が所定負荷以上である場合にカット信号
   を出力するカット信号発生手段と、 前記冷却サイクル内の吐出側冷媒圧力を検出する圧力検
   出手段と、 前記圧力検出手段の出力に関する信号に基づいて前記コ
   ンプレッサの停止時間を演算し、前記吐出側冷媒圧力に
   関する信号が大きくなるほど前記コンプレッサの停止時
   間を短く設定する停止時間演算手段と、 前記カット信号発生手段により前記カット信号が出力さ
   れた場合に、前記停止時間演算手段によって演算された
   停止時間だけ前記クラッチ手段を離脱して前記コンプレ
   ッサを停止させる駆動制御手段とを具備することを特徴
   とする車両用空調制御装置。
2. 【請求項２】 前記冷媒圧力に関する信号は、前記冷却
   サイクル内の圧力の変化勾配を示す信号である請求項１
   記載の車両用空調制御装置。
3. 【請求項３】 前記冷媒圧力に関する信号は、前記冷却
   サイクル内の圧力を示す圧力信号である請求項１記載の
   車両用空調制御装置。
4. 【請求項４】 前記冷媒圧力に関する信号は、コンプレ
   ッサ停止直前の冷媒圧力を示す圧力信号とコンプレッサ
   停止後の圧力変化勾配を示す信号である請求項１記載の
   車両用空調制御装置。