JPS6140568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車の車内温度を制御する自動車用
空調制御装置に関するものである。

従来この種の装置では、外気温センサ、室温セ
ンサ、温度設定器を備え、その温度設定器で設定
した目標温度になる様室内への吹出空気温度を調
整して車室内の空調制御を行なつている。

しかしながら、この空調制御は車室内の温度を
均一に調整しているので、この自動車の乗員が複
数になつた場合には、特定の乗員に対して快適な
空調制御を行なうことになり、他の乗員にとつて
快適感が減少してしまうことがある。また、乗員
が一人の場合に車室の全体を均一に空調制御する
ことになつて、余分な空調制御を行なうことにな
つてしまうという問題がある。

本発明は上記問題を鑑みたもので、車室内の温
度を目標温度に調整するとともに、車室内の温度
分布を定めるバランス設定器の設定信号に応じて
車室内の各部温度を偏温させることによつて、車
室内の各部の状況に応じて適切な温度調整を行な
つて快適な車室内空調を行なうことができる自動
車用空調制御装置を提供することを目的とするも
のである。

以下本考案を図に示す実施例について説明す
る。第１図はその実施例を示す全体構成図であ
り、予め定めたエアコン制御プログラムに従つた
ソフトウエアによるデイジタル演算処理を実行す
る車載マイクロコンピユータを使用している。こ
の第１図において、１は自動車に設置したカーエ
アコンの通風ダクトで、その内部に送風のための
ブロワ２と、その送風空気を冷却するエバポレー
タ３と、送風空気を加熱するヒータコア４と、こ
の加熱および冷却の割合を調整する４個のエアー
ミツクスダンパ５，６，７，８を備えている。こ
のエアーミツクスダンパ部は第２図に示す様にダ
ンパ５，６，７，８と各ダンパによつて決まつた
冷風と温風の割合が保たれる様に各ダンパ間を仕
切る仕切板９，１０，１１，を有しており、ダン
パ５の通風路が運転席から見て左上吹出口に通じ
ており、ダンパ６の通風路が左下吹出口に通じ、
ダンパ７の通風路が右下吹出口に通じ、ダンパ８
の通風路が右上吹出口に通じている。通常デフロ
スタ吹出、ヒータ吹出、ベント吹出の３モードの
吹出口を自由に切換えることができるが、本装置
では左右上下４個の吹出口から同時に吹出す以外
に、この３モードの吹出切替を第３図に示すダン
パ１２，１３，１４，１５で切替えており、この
第３図の切替部はダンパ５〜８、ヒータコア４の
後段に設けている。なお、１６が左上吹出口、１
７が左下吹出口、１８が右下吹出口、１９が右上
吹出口、２０ａ，２０ｂがデフロスタ吹出口であ
る。第１図において、２１，２２，２３，２４は
車室内各部の温度を検出して室温信号を発生する
室温センサで、車室内の平均温度を検出するため
のもので、例えば日射の直接当たらない車室内の
前席ダツシユパネル左右と、リアシート左右に取
付けられており、小型モータとフアン等を使用し
てその感温素子に車室内空気を当てる機構を有し
ている。２５は日射量を検出して日射信号を発生
する日射センサ、２６は外気の温度を検出して外
気信号を発生する外気温センサ、２７は希望の車
室温となる目標温度をマニユアル操作で定める室
温設定器、２８は吹出風量を決定する風量設定
器、２９，３０は上下、左右の温度分布を設定す
る上下、左右温度バランス設定器である。３１は
アナログ信号を順次デイジタル信号を変換する
Ａ／Ｄ変換器で、各センサ２１〜２６、および設
定器２７〜３０の信号を時分割にて順次デイジタ
ル信号に変換するものである。

３２は予め定められたエアコン制御プログラム
に従つてソフトウエアの演算処理を実行するシン
グルチツプのマイクロコンピユータで、数メガヘ
ルツ（ＭHz）の水晶振動子３３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
定した電圧を発生する安定化電源回路（図示せ
ず）の安定化電圧によつて作動状態になるもので
ある。そして、このマイクロコンピユータ３２は
ステツプ単位の演算手順を定めたエアコン制御プ
ログラムを記憶している読出専用メモリ
（ROM）と、このROMのエアコン制御プログラ
ムを順次読出してそれに対応する演算処理を実行
する中央処理部（CPU）と、このCPUの演算処
理に関連する各種データを一時記憶するととも
に、そのデータのCPUによる読出しが可能なメ
モリ（RAM）と、水晶振動子３３に従つて上記
各種演算のための基準クロツクパルスを発生する
クロツク発生部と、各種信号の入出力を調整する
入出力（Ｉ／０）回路部とを主要部に構成した１
チツプの大規模集積回路（LSI）によるものであ
る。

このマイクロコンピユータ３２は、センサ２１
〜２６、設定器２７〜３０の各種信号をＡ／Ｄ変
換器３１にて順次変換したデイジタル信号を入力
して各種の計算判定を処理し、必要な熱負荷に相
当する熱量を算出し、設定された風量の平均吹出
空気温度を求め、次に説明するブロワ駆動回路と
４個のダンパ駆動回路に指令信号を送つている。

３４はブロワ駆動回路で、風量設定器２８で設
定した風量に対応してブロワ２が作動する様にそ
の送風用モータに電力を供給する回路である。３
５，３６，３７，３８はダンパ駆動回路で、ダン
パ５〜８それぞれの開度をかえるモータとリンク
機構、あるいはエンジン負圧と大気の切替を行な
う電磁弁とダイヤフラムで構成されたダンパ駆動
部３９，４０，４１，４２に、吹出空気温度がマ
イクロコンピユータ３２にて算出した吹出空気温
度と同じになる様に信号を加えるものであり、ダ
ンパ５〜８の開度を検出する機構を有している。

ここで、上下、左右温度バランス設定器２９，
３０について詳しく説明する。これらの設定器２
９，３０は第４図ａ，ｂに示すごとく、スライド
レバーで設定値を入力することができ、中点より
レバーを動した方向の吹出空気平均温度（２個の
吹出口の平均温度）がマイクロコンピユータが算
出した４個の吹出口空気平均温度より高い温度と
なる様にできている。例えば、上下温度バランス
設定器２９で説明する。第４図ｂにおいて、レバ
ーを中点より上方吹出口側へαｂ℃動かすと、こ
の設定器２９のＡ／Ｄ変換器３１への設定信号は
正の値を持つたαｂとなり、上方の２個の吹出口
空気平均温度が４個の吹出口空気平均温度よりα
ｂ℃高い温度となる。またレバーが中点の時には
αｂ＝０となり、下方吹出口側へ動かすと、αｂ
は負の値を持つ様になつている。この時、下方吹
出口空気平均温度が４個の吹出口空気平均温度よ
り｜αｂ｜℃高くなるわけである。左右温度バラ
ンス設定器３０においてもその作動は設定器２９
と同じであるが、この場合にはレバーを左吹出口
側へαｂ℃動かすとαｂが正の値となり、逆に右
吹出口側に動かすと負の値になる。

そしてエアーミツクスダンパ５〜８を有する温
調部にて調整手段を構成している。

次に、上記構成においてその作動を第５図に示
す演算流れ図とともに説明する。この第５図はマ
イクロコンピユータ３２の演算処理のうちエアコ
ン制御プログラムによる演算処理を示す図であ
る。

まず、このマイクロコンピユータの演算処理に
ついて説明する。今、この装置を備えた自動車に
おいて、その運転開始により安定化電源回路を通
して安定化電源の供給を受け、マイクロコンピユ
ータ３２が作動状態になり、数十ミリ秒程度の周
期にて数ミリ秒程度のエアコン制御プログラムの
演算処理を繰返す。すなわち、マイクロコンピユ
ータ３２の演算処理がエアコン制御プログラムに
到来すると第５図の信号入力ステツプ１０１より
その演算処理を開始する。この信号入力ステツプ
１０１では室温センサ２１〜２４、日射センサ２
５外気温センサ２６、室温設定器２７、風量設定
器２８、上下、左右温度バランス設定器２９，３
０の各信号をＡ／Ｄ変換器３１でデイジタル信号
に変換し、室温データTr₁，Tr₂，Tr₃，Tr₄、外
気温データTam、日射データTs、室温設定デー
タTset、風量設定データＷ、上下、左右温度バ
ランス設定データαａ，αｂを順次入力して
RAM内に記憶する。そして、次の設定ステツプ
１０２ではエアコン制御プログラム内で使用する
カウンタをリセツトする部分で、ｎ＝１にリセツ
トして平均値ステツプ１０３に進す。この平均値
ステツプ１０３では室温データTr₁〜Tr₄の平均
値Trを算出して次の吹出計算ステツプ１０４に
進む。この計算ステツプ１０４では車両熱負過に
等しい車室内に放出すべき熱量Ｑを算出し、風量
Ｗに対応してその熱量Ｑを得るのに必要な平均吹
出温Ta₀を求めており、本実施例ではその一手法
として仮の風量W₀を求め、その時の必要熱量Ｑ
を得るのに必要な平均吹出温Ta₀₀を次の(1)式に
よつて求める。

Ta₀₀＝Kset・Tset−Kam・Tam
−Kr・Tr−Ks・Ts＋Ｃ ……(1) さらに、次の(2)式によつて熱量Ｑを求める。

Ｑ＝Kq・W₀（Ta₀₀−Tr） ……(2) この(1)式、(2)式は一般に車両熱負荷を求める場
合に使用する式で、(1)式におけるKset，Kam，
Kr，Ks，Ｃは風量に関係する値で、今回は風量
W₀を仮に固定しているため、全て定数として扱
つている。また、(2)式におけるKqは空気の物性
により決める定数である。そして、次に風量が
W₀ではなくＷの時の熱量Ｑを得る平均吹出量Ta₀
を次の(3)式の比例計算にて求める。

Ta₀＝Ｑ／Kq・Ｗ＋Tr ……(3) その後、次の配分修正ステツプ１０５にて左上
吹出口１６、左下吹出口１７、右下吹出口１８、
右上吹出口１９の各吹出温を得るために、(3)式に
より求めた平均吹出温Ta₀にどれだけ修正を加え
れば良いかを求めており、左上吹出口１６への修
正量α_１をα_１＝αａ＋αｂ、左下吹出口１７へ
の修正量をα_２をα_２＝αａ−αｂ、右下吹出口
１８への修正量α_３をα_３＝−α_３−αｂ、右下
吹出口１９への修正量α_４をα_４＝−αａ＋αｂ
によつて求めている。そして、次の吹出温ステツ
プ１０６では各吹出口温度Taon（ｎ＝１，２，
３，４）をTaon＝Ta₀＋αｎによつて求め、ｎ判
定ステツプ１０７およびカウントステツプ１０８
を通してｎ＝１からｎ＝４まで順次カウントし、
Ta₀₁〜Ta₀₄まで算出し、次の設定ステツプ１０
９に進む。この設定ステツプ１０９ではカウント
値ｎをｎ＝１にリセツトし、次の下限判定ステツ
プ１１０に進む。この下限判定ステツプ１１０で
は各吹出口温度Taonがエバポレータ３の冷房能
力を超えているか否かを判定しており、一般にエ
バポレータ冷却温が３℃になつているため、
Taonが３℃より高いは低いかを判定し、低い
（yes）場合は次の修正計算ステツプ１１１に進
み、また高い（no）場合は上限判定ステツプ１
１３に進むようになつている。その修正計算ステ
ツプ１１１では他の吹出口温度の修正量αｐをα
ｐ＝（Taon−３℃）／（４−ｎ）の計算式にて算
出し、次の下限値ステツプ１１２にて下限値より
低いTaonの計算値をTaon＝３℃の下限値に固定
し、修正ステツプ１１６に進んでTaon＋１＝
Taon＋１＋αｐの如くｎ＋１に対応する吹出口
の吹出口温度を修正する。

他方、上限判定ステツプ１１３では下限値より
大きいと判定された計算上の吹出口温度Taonが
ヒータコア４の暖房能力の70℃を超えているか否
かを判定し、その判定がnoであればｎ判定ステ
ツプ１１７に進むが、yesになつたときには修正
計算ステツプ１１４に進む。この修正量計算ステ
ツプ１１４では他の吹出口温度の修正量αｐをα
ｐ＝（Taon−70℃）／（４−ｎ）の計算式にて算
出し、次の上限値ステツプ１１５にて上限値より
高いTaonの計算値をTaon＝70℃の上限値に固定
し、修正ステツプ１１６に進んで上記と同様に修
正を行なう。このように各ステツプ１１１，１１
２，１１４，１１５，１１６でTaon＋１＝Taon
＋１＋αｐの如く他の吹出口温度の修正を加えて
いるのは、熱交換器をなすクーラコア３、ヒータ
コア４の能力不足によつて吹出温ステツプ１０６
で算出した吹出口温度Taonを得ることができな
いため、その最大能力の吹出口温度３℃あるいは
70℃に固定し、他の吹出口からの吹出口温度に修
正を加え、全体として吹出温計算ステツプ１０４
で算出した熱量Ｑを得ている。さらに、ステツプ
１１７，１１８によりカウント値ｎを１から４ま
で順に変化させ、各吹出口温度Tao₁からTao₄ま
で求め、次の出力ステツプ１１９に進む。この出
力ステツプ１１９ではブロワ駆動回路３４、ダン
パ駆動回路３５，３６，３７，３８に対して風量
Ｗ、吹出口温度Ta₀₁〜Ta₀₄の各指令信号を出力
する。この出力ステツプ１１９以後は第３図に示
すモードダンパの切替制御、コンプレツサ制御、
内外気切替ダンパ制御等の他の制御システムの演
算処理を実行する。

次に、一例として春，秋等の車両熱負荷の少な
い、つまり熱交換器の能力が十分ににある場合の
作動について説明する。

今、上下温度バランス設定器２９のレバーを中
点より下方へ２℃、左右温度バランス設定器３０
のレバーを中点より左方向へ２℃操作し、かつ室
温設定器２７を25℃、風量設定器２８を200m³／
ｈに設定する。これにより、第５図の信号入力ス
テツプ１０１で各設定器、センサの値を読込み、
平均値ステツプ１０３で車室温の平均値を算出
し、吹出温計算ステツプ１０４で風量200m³／ｈ
時に車室温を25℃に調整するのに必要な吹出温
Taoを算出する。今、Tao＝30℃と算出された場
合には次の配分修正ステツプ１０５で各吹出口温
度の修正量が算出される。今回は温度バランス設
定器２９，３０のレバーが左方向へ２℃、下方へ
２℃であり、αａ＝２℃、αｂ＝−２℃となるた
め、α_１＝０，α_２＝４℃，α_３＝０℃，α_４＝
−４℃となり、ステツプ１０６から１０８で各吹
出口温度が次の様に決まる。すわなわち、左上吹
出口Tao₁＝30℃＋０℃＝30℃、左下吹出口Tao₂
＝30℃＋４℃＝34℃、右下吹出口Tao₃＝30℃＋
０℃＝30℃、右上吹出口Tao₄＝30℃−４℃＝26
℃となる。そして、以上のTao₁からTao₄の吹出
空気温度をヒータコア４およびエバポレータ３で
得ることができるかどうかを、ステツプ１０９か
ら１１８の演算処理にて判定することになるが、
Tao₁からTao₄のいずれも３℃より高く、70℃よ
り低いため、十分に得ることができると判定し、
ステツプ１１９で、ブロワ、ブロワ駆動回路３４
から３８に各指令信号を送り、空調制御を行な
う。以上が実際の作動であるが、この説明におい
て、第３図に示すモードダンパはダンパ１２，１
３がｂ点、ダンパ１４，１５がデフロスタ吹出口
を閉じる位置ｄ点、つまり第３図に図示のダンパ
位置である。その他のモードとしては、この第３
図においてデフモードの時はダンパ１２，１３を
ａ点、ダンパ１４，１５をｅ点に切替え、またヒ
ータモード時はダンパ１２，１３を少し風がデフ
吹出口へ行くＣ点、ダンパ１４，１５をｅ点に切
替え、さらにベントモード時にはダンパ１２，１
３をａ点、ダンパ１４，１５をｄ点に切替える。
これらダンパ制御は、ワイヤー駆動、バキユーム
駆動、モータ駆動で手動あるいは自動で行なわれ
る。

なお、本考案は上述した一実施例を限定するこ
となく、次の様に実施しても良い。

１ 計算によつて求めた各部吹出口温度で、実際
に空調装置が作動しているかどうかを検出し、
もしコンプレツサがオフの時、あるいは水温が
70℃まで上昇していない時などに空調装置が計
算値通り作動していない場合には、これを修正
する機構を新たに設けても良い。この場合には
第５図に示すステツプ１１０，１１１，１１２
において３℃に固定したエバポレータ冷却温度
を、冷凍サイクルの作動状態に応じて吸込空気
温度、あるいはエバポレータ冷却温度で修正を
加え、かつ、ステツプ１１３，１１４，１１５
において70℃に固定したヒータ出口空気温度を
ヒータ出口空気温度、あるいはエンジン水温に
よつて修正を加える必要がある。

２ 本実施例において室温センサを４個使用した
が、どこか車室内一点で代表室温が得られれば
センサ数は１個でも良いし、より多数を使用し
ても良い。

３ 本実施例において第３図に示すダンパ１２，
１３をｂ点位置から少しずらすことにより上下
吹出口風量を車室内平均温度を変化することな
く自由に選択することが可能となる。また、第
６図に示す様なダンパ１３０を追加する構成に
より、上方の左右風量も自由に選択することが
できる。上下、左右４箇所から吹出すモード時
にはダンパ１２，１３，１３０をｂ点、ダンパ
１４，１５をｄ点に切替え、デフモード時には
ダンパ１２，１３をａ点、ダンパ１４，１５を
ｅ点に切替えてダンパ１３０を任意の位置に定
めればよく、次にヒータモード時にはダンパ１
２，１３をａ点、ダンパ１３０を任意の位置に
定め、ダンパ１４，１５を少しデフ吹出へ風が
行くようにｆ点に切替える。ベントモード時は
ダンパ１２，１３をＣ点、ダンパ１３０をｂ
点、ダンパ１４，１５を任意の位置に定める。

４ 本実施例において日射センサを有しているが
室温センサを日射の当る位置に取付け、日射セ
ンサを無くしても良い。

５ 本実施例においては４個のエアーミツクスダ
ンパ５〜８を有しているが、４個に限定するも
のではなく２個でも、３個でも、またいくつで
も良い。さらに吹出口に関しても上下、左右に
限られず後席に数個設けても良い。

６ 左右、上下、温度バランス設定器は現在４チ
ヤンネルステレオコントロールによく使用され
ている１本レバーにて２個のボリユームを同時
に作動させるタイプのものを使用しても良い。

７ 車室内の各部温度を偏温させる調整手段とし
て４個のエアーミツクスダンパ５〜８およびそ
の各ダンパ５に連通する上下、左右吹出口を備
えるものを示したが、風向の自動調整が可能な
風向変更グリルを備え、バランス設定器２９，
３０よりの設定信号に応じて風向調整の時間制
御を行なつて車室内を偏温させてもよい。

８ 暖房能力或は冷房能力を超えた場合の修正演
算として、能力を超えた計算による吹出口温度
になる吹出口を先に判別し、その吹出口温度を
上限領或は下限値に固定して先の吹出口温度の
修正を均等に行なう演算処理を用いてもよい。

以上述べたように本発明においては、車室内の
温度を室温設定器に定めた目標温度に調整すると
ともに、車室内の温度分布を定めるバランス設定
器の設定信号に応じて車室内の各部温度を偏温さ
せる調整手段を備えているから、車室内の各部の
状況に応じて前記バランス設定器の調整をするの
みにより適切な温度調整を行なうことができ、効
率的でしかも快適な車室内空調を行なうことがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す全体構成
図、第２図は第１図中のエアーミツクスダンパに
よる温調部の詳細構成を示す斜視図、第３図は本
発明装置における吹出口の分岐部構造説明図、第
４図は第１図中の左右、上下温度バランス設定器
の説明図、第５図は第１図中のマイクロコンピユ
ータの演算処理を示す演算流れ図、第６図は本発
明の他の実施例における吹出口分岐部構造説明図
である。 １……通風ダクト、２……ブロワ、３……エバ
ポレータ、４……ヒータコア、５〜８……調整手
段をなすエアーミツクスダンパ、２１，２２，２
３，２４……室温センサ、２７……室温設定器、
２９，３０……上下、左右温度バランス設定器、
３１……Ａ／Ｄ変換器、３２……マイクロコンピ
ユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車室内の温度を検出する室温センサと、車室
   内の目標温度を定める室温設定器とを備え、車室
   内空調の温度制御能力を変化させて前記室温セン
   サにて検出する車室温を前記目標温度に制御する
   自動車用空調制御装置において、 車室内の温度分布を定めるバランス設定器およ
   び、 このバランス設定器の設定信号に応じて車室内
   の各部温度を偏温させる調整手段 を備えることを特徴とする自動車用空調制御装
   置。