JPS62234712A - 自動車用空調機の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用空調機に係り、特に車室内温度を自動
的に制御するオートエアコンの制御装置に関する。

（従来の技術〕 例えば特願昭５７−１７９９４３号に示す如〈従来のオ
ートエアコンデショナは、第５図に示されるごとく、室
内設定温度Ｔｓ、日射量ＺＯ、外気温度Ｔ＆等に基づき
、これらの外気温度、日射量のもとで最適な室内温度で
ある室内目標温度Ｔｓｏを演算し、実際の室内温度ＴＲ
を室内目標温度１゛ＳＯに一致させる様、空気機からの
吹出空気温度の制御を行なっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このよ゛うな従来のオートニアコンディショナにあって
は、ビル空調のごとく広い空間の空調しニおいて非常に
快適な温度結果が得られるが、自動車の車室内空調にあ
っては必ずしも快適な温調結果が得られないという欠点
を有していた。これは、自動車の車室内独得の次の様な
条件によるものである。

■車室内は空間が非常に狭く、かつ、空調機の吹出口が
乗員の体に非常に近い位置にあるため、車室内全体が一
様な温度分布にならず、又、乗員は空調機からの吹出空
気温度を直接体に受ける割合が多い。

■夏期、あるいは冬期等、熱負荷の大きい条件では、ガ
ラス等を介した熱の侵入量、あるいは放熱量が非常に大
きく、車室内の温度勾配が大きい、（たとえば夏期の条
件では、乗員の体の窓側側面は暑いにもかかわらず、反
対側の側面は快適である等） ■乗員が窓ガラスから射し入む直接日光を直接上半身に
受け、部分的な暑さを感する機会が多い。

このような条件を考慮に入れて種々の条件で乗員の快適
感と車室内各部の温度変化について相関をとってみると
、＊ＸＸ湿温度安定し乗員が最も快適と感じたときの吹
出空気温度は、外気温度と［１射量に対応してほぼ一義
的に決定するが、この時の車室内の各代表点温度は必ず
しも一定しないことが明らかとなった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、種々の周囲条件に対し乗員が最も快適
と感じる吹出空気温度を常時維持・管理することのでき
る自動車用空調機の制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、次の３つ状態を満たすように制御される。

まず第１に、室温が安定した状態での快適性を確保する
ために。

■外気温度Ｔａを検知し、この外気温度Ｔ＆に対し、日
射なしの場合の快適な吹出「１標温度ＴｄＯ１を得る（
この値は実験的に決定される）。

■日射量ＺＣを検知し、その量に応じて前項のＴ　ｄｏ
　１　を低い側に補正し、補正吹出目標温度Ｔ　ａ　ｏ
　ｚを得る（この補正量も実験的に決定ぎれる。又、足
元吹出等、日射を直接受けない部位に関しては、本補正
は不要である。）ということを行う。

第２に、過渡状態の応答性改善及び、個々人の温度差補
正のために、室内設定温度Ｔａと検知された室内代表点
温度ＴＲの差へＴ、を計算しΔＴｒ＝Ｔｓ−Ｔｆｌ ΔＴｒの値に応じて、ΔＴｒが正であれば前記Ｔ　ｄｏ
ｔを高い側に、又、八Ｔ、が負であれば、Ｔａｏｘを低
い側に補正し、実際の吹出目標温度’ｒｔｏを得る。

第３に、実際の吹出温度Ｔ［）を検知し、このＴｏが前
項で得られたＴａｏに常に一致する様空調機の熱交換量
を調節、制御する。

外気温度Ｔａ１日射量Ｚｃの関数として得られた補正吹
出目標値Ｔｍｏｚは、室温が安定した状態すなおち、空
調開始後十分時間が経過し、室内が十分冷され（あるい
は暖められ）た時点での吹出温度に相当する。一般走行
においては、この状態で走行する割合が最も多く、又、
快適性が最も重要視される領域である。吹出温度が強制
管理されるため、室内代表点温度ＴＲは必ずしも設定温
度Ｔｓに一致しない、しかしながら、乗員に直接当たる
吹出風温が周囲条件に基づいたｉ＆適温度に常時制御さ
れているため１乗員は、非常に快適な環境を得ることが
できる。

また、室温が上記安定状態に致るまでの過渡状態、例え
ば炎天下駐車後のエンジン始動直後等は、室温が極端に
高い（あるいは低い）ため、前記吹出口Ｓ温度Ｔａｏｔ
によらず、急速に冷房（あるいは暖房）することが重要
である。このために過渡時、すなわち、室内設定温度”
ｒｓと室内代表点温度Ｔ、の差ΔＴ「が大きい領域では
、実際の吹出目標値Ｔａｏを、一時的に低下（あるいは
上昇）させる必要がある。前述のごとく、補正吹出温度
Ｔｄｏ２を、正量の符号を含めた八Ｔ「の値によって連
続的に補正を行なうことによって、エアコン始動時の過
渡状態からの最終的な安定状態に敗るまで、なめらかに
実際の吹出温度Ｔ　４ｏを変化させることができる。

さらに個人、あるいは人種（１１本人、アメリカ人等）
の相違により快適温度の絶対値には多少の巾があること
が知られている。低めの吹出温度を好む人は設定温度Ｔ
ｓを低く設定することにより、ΔＴｒが負の方向に増加
し、吹出目標温度Ｔｄｏが低下するため実際の吹出温度
Ｔ−もこれに対応して低下する。この吹出目標温度Ｔｍ
ｏの変動は熱量のバランスから室温が安定した状態でも
、Ｔｓの変化量に対応した値だけ残る。従って、設定温
度Ｔｓを変化することによって、相対的な吹出温度応答
特性を変えずに、その絶対温度のみ調整することが可能
となる。

さらに、一般に自動軍用空調機は、熱交換の調節欧を一
定にしておいても、吹出温度は種々の要因によって大巾
に変動する。変動要因としては。

熱源であるエンジン冷却水温、コンプレッサの回転数に
比例するエンジン回転数、空調機の吸込空気温度、吹出
風量の変化等多岐に渡っているが。

常に前項で得られた実際の吹出温度Ｔａｏと維持する必
要がある。このため、空調機の吹出口に吹出温度センサ
ーを設け、その検知温度Ｔｏが堂にＴａｏに一致する様
空調機の熱交換量を調節すれば、変動要因のいかんにか
かわらず快適な吹出目標温度Ｔｄｏを維持、管理できろ
。

このようにして１本発明は従来行なわれていた室内温度
Ｔｎを室内目標温度Ｔｓｏに一致させようとする制御方
式を改ため、空調機からの吹出空気温度ＴＤを快適な吹
出目標温度Ｔｄｏに一致させる機制御するようにしたた
め、従来のオートエアコンにおいて問題であった下記の
様な条件を解消することができる。

■夏期に室温が十分低下した後も、室内代表点の温度を
維持するため低い吹出温度が継続し、乗員の吹出風が当
たる部分のみ、冷たさによる不快を感する。

■前記Ｏと逆に、冬期室温は快適であるにもかかわらず
、足先のみ直接温風により非常に暑い。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例について説明する。

本発明の詳細な説明するにあたり、第４図。

第２図により、本発明に使用される空調機（エアコン）
及び、その操作１表示パネルについて説明する。

第４図において、１は風を送り出すためのブロワモータ
、２は空気を冷却するためのエバポレータ、３は空気を
加熱するためのヒータコアである。

又、４は外気導入口、５は車内空気導入口、６はデフロ
スタ吹出口、７はベンチレーション吹出口８は足元（フ
ロア）吹出口、９はドライバー側に優先的に風を吹出す
ドライバ吹出口である。

一方、１０は内外気切換（インテーク）ドア。

］１はベンチレーション側（ＶＥＮＴ）エアミクスドア
、１２はフロア側（Ｆｌ、ＯＯＲ）エアミクスドア、１
３はデフロスタ側切換（デフ）ドア、１４はドライバー
優先ドアである。ここで、各ドア１０〜１４は、それぞ
れに接続された負圧アクチュエータ１５〜１９により開
閉制御される。従って、負圧アクチュエータ１５を制御
することにより、内外気の切換を行なうことができろ。

又、負圧アクチュエータ１６．１７を制御することによ
す吹出温度の制御が可能である。さらに、吹出口のデフ
ロスタ側への切換えドライバー優先吹出口への切換えは
、それぞれ、負圧アクチュエータ１８．１９の制御によ
り行なうことができる。

一方、第２図において、２０はエアコンの運転状態であ
るモードを切換えろための押ボタンスイッチ（２ケ）、
２１は各種切換えを行なうための押ボタンスイッチ（４
ケ）、２６は設定温度を選択するための押ボタンスイッ
チ（２ケ）である。

また、２２は各々の動作を表示するインジゲータランプ
である。２３は表示部であり、左側の温度表示部２５（
設定温度、外気温度）と右側に示すエアフローインジゲ
ータ部２４より構成されろ。

各押ボタンは操作されることにより表示されているエア
コンの機能が選定され、各種切換スイッチの機能はスイ
ッチ２１が左より、エアコン停止。

低風量固定、高風量固定、内気＠環、スイッチ２６が上
より設定温度上昇、設定温度下降に設定されている。一
方、エアフローインジゲータ２４は、空気吸入口、吹出
口、コンプレッサ、ウオータコツク等の動作を各機器の
状態に応じランプ表示するものである。

次に、以上説明したエアコンシステムの制御を行なうた
めの本発明による一実施例を第３図により説明する。第
３図において、３０はマイクロコンピュータを含む制御
回路、３１．３２はそれぞれ、１チツプマイクロコンピ
ユータでＣＰｔＪ。

ＲＯＭ、ＲＡＭ、　■１０ポート、タイマ、カウンタ等
より構成される。３３はマルチプレクサで、信号線４４
を介して指定された入力アナログ信号電圧を選択的にＡ
／Ｄコンバータ３４に伝達する。

Ａ／ｒ）コンバータ３４は、上記マルチプレクサ３３か
らの信号あるいは信号線７１を介して入力されろ他のア
ナログ信号をデジタルデータに変換して、マイクロコン
ピュータ３１に伝達する。本実施例では分解能８Ｂｉｔ
のＡ／Ｄコンバータを使用している。又、３５はＤ／Ａ
コンバータで、風量制御電圧（０，６Ｖ〜４．Ｏｖのア
ナログ信号）を作るため、マイクロコンピュータ３１よ
り出力されろ４Ｂｉ　ｔのデジタル信号を段階的なアナ
ログ信号に変換する。３６は出力ドライバで、マイクロ
コンピュータ３１からの出力制御信号を、負圧バルブあ
るいはリレーを駆動可能な電流にまで増巾する機能をも
つ。３７は、リセット信号発生回路で、電源投入時、あ
るいは、電源電圧異常低下時、マイクロコンピュータ３
２にリセットをかけるための信号を発生する。又、３８
，３９゜４０は７セグメントドライバー、ダイナミック
点燈ドライバー、Ｔ、　Ｅ　Ｄドライバーで、これらド
ライバーに接続される温度表示部２５、インジケータラ
ンプ２２を３分割のダイナミック点燈する。

各ドライバーの動作としてはダイナミック点燈ドライバ
ー３９により、３分割した表示機能中どのブロックを表
示するかが選択され、その瞬間選択されたブロックに対
する表示信号が、７セグメントドライバー３８を介して
温度表示部２５に、又同時にＴ、　Ｅ　Ｄドライバー４
０を介してインジケータランプ２２に伝達される。以上
の動作が時系列的にくり返され各表示を行なう。一方、
信号伝達線については、４４はマルチプレクサのアドレ
ス選定用で；３本使用、４５はＡ／Ｄコンバータの入出
力用として１１本使用、４６はＤ／Ａコンバータ出力用
として４本使用、４７は制御出力用で。

負圧バルブ用として９本、リレー用として４本。

インジケータランプ用として４本の計１７本使用する。

４１．４２はリセット信号用として各１本使用、４３は
データ通信用として１０本使用する。

又、４８は温度表示用として１４本、４９はダイナミッ
ク点燈用として３本、５０はインジケータランプ用とし
て４本、さらに５１は、押ボタンスイッチ２０．２１よ
り、スイッチマトリックスを介して９個の０Ｎ１０ＦＦ
を入力するため３本の信号線を使用する。又、同図にお
いて制御回路３０の外部に接線されろ機器として、車室
内外の温度を検知するための温度センサ６０（８ケ）、
エアミクスドアの開度制御を行なうためのフィードバッ
クポテンショメータ６１　（２ケ）ブロワ−モータ１の
回転数を制御するためのファンコントロール回路６３、
電圧信号を負圧信号に変換するための負圧バルブ６４、
外部機器の電源０Ｎ１０　Ｆ　Ｆ等のためのリレー６５
、エアフローインジグ−２２４人力設定用押ボタンスイ
ッチ２０゜２１．２６温度表示部２５、インジケータラ
ンプ２２等がある。

以−１−の構成により、温度センサ６０からの各部温度
信号、フィードバックポテンショメータ６１からのエア
ミ・クスドア開度信号、押ボタンスイッチ２０．２１か
らの設定信号に基づいてあらかじめ決められた演算を行
なう。出力としては、負圧弁６４を介して各ドアの開度
制御やウォータコック（７）ＯＮｌｏＦＦ、ＩＪＬ／−
６５を介シテ、コンプレッサやデフロスタの０Ｎ１０Ｆ
Ｆ、ファンコントロール回路６３を介して吹出風量の制
御等により車室内の快適制御を行ない、又同時に各部の
温度や空調機の運転状態を表示パネル部２３に表示する
。

以上の構成に基づいて、本発明の一実施例を第１図によ
り説明する。第１図において、１０１は室内温度設定装
置で第２図、第３図の２６に相当する。又、第１図にお
ける室内代表点温度検出装置１０２、吹出温度検出装置
ｆ！１１０３Ｕ、１０３Ｌ、外気温検出装置１０４は温
度センサ６０の一部に相当する。一方、日射量検知袋ｆ
ｆ１１０５はフォトダイオードにより日射の照度を検知
する装置で、同じく第３図の入力端子７ｏの一部を介し
てその信号がマイクロコンピュータ３１に入力される。

吹出目標温度演算装置１０６Ｕ、１０６Ｌは、マイクロ
コンピュータ３１内のプログラムがその機能を果たし、
吹出温度制御装置Ｉ１１０７Ｕ、　１０７Ｔ。

はプログラム制御のもとで動作する負圧バルブ６４の一
部がその機能を果たす、１０８は第４図に示したエアコ
ンユニットであり、１０９は車室内の等側熱容量である
。吹出温度検知袋ｆｉｔ！１０３゜吹出目標温度演算装
置１０６．吹出温度制御装置１、０７が各々２組、又エ
アコンユニット１０８が２分割されているのは、車室内
を上（Ｕｐｐθｒ）下（Ｌ　ｏｖｅｒ）に２分し、頭寒
足熱を維持するため、各々が独立に動作できろ様にする
ためである。

ここで第１図に示したブロック図の各演算制御処理の数
式例を欣に示す。

ΔＴｒ＝Ｔｓ　　Ｔｒ　　　　　　　　　　　　　　　
　−（１）ΔＴ　ｄｘ＝Ｔａｏｘ　　Ｔ　ｄｘ　　　　
　　　　　　　　　　−（４）Ｏｘ　＝　Ｋ　ａ　ＸΔ
Ｔｄｘ＋ＫｔｆΔＴｔｘｄｔ＋Ｋａ・・・（５） ここで、Ｋ１−にδは定数 ｔは時間 ＸはｔＪ又はＴ、を表わす。

（２）式ｆυ（）、（３）式のｆＬ（）は、前述の外気
温度Ｔ＆に対する日射なしの場合の快適な吹出目標温度
Ｔａｏｚを得る関数である。この関数は実験的に求めら
れるもので、車両、男女等によらずほぼ同様の曲線が得
られる。本実施例では、頭寒足熱とするためｆｕ（）＜
ｆＬ（）であり、外気温度が上昇するとともに低くなる
。一般には外気温度’ｒａ＝２０℃にて ｆｕ（Ｔ、ｔ）＝１５℃ ｆＬ（Ｔａ）＝３０℃ 程度の値を取る。

又、（２）、（３）式を比較して、（２）式にのみ−Ｋ
　Ｉ　Ｘ　Ｚ　ｃの項が含まれるが、（２）式で表わさ
れる上半身は、日射量Ｚｃの影響を受けるため、日射量
Ｚｃの量に応じて目標吹出温度Ｔｎｏを低下させること
により、快適な条件が得られるが、足元側は日射の影響
を考慮する必要がないことによる。以上（２）式は、上
部側の吹出目標温度演算装置１．０６　ＴＩ、（３）式
は下側（足元側）の吹出目標温度演算袋ＷＲ，１０６Ｌ
の演算過程にそれぞれが対応する。

次に（５）式は吹出温度制御袋＠１０７Ｕ。

１０７丁、の演算過程に相当するが、本実施例において
は吹出１’：ｌ′ｊｌＲ温度Ｔｍｏｕと実際の吹出温度
Ｔ。

との定常誤差をＯとし、快適性を完全なものとするため
（５）式かられかる通り自動制御におけるＰＩ（比例、
積分）制御方式を採用している。

以上の説明かられかる通り、特に快適性が重要視されろ
車室温が安定した状態では外気温度Ｔａと１」射にＺｃ
により快適な吹出温度状態が決定し、室内代表点温度１
゛Ｒの信号は主にエアコンの応答性を高めるために補助
的に使用しているのみであるため検知温度の精度、応等
性が低くてもよい。

なお、本実施例においては、頭寒足熱の上下独立温肩を
しているにもかかわらず、上記の条件より１つの室内代
表点温度センサが上下共通に利用でき、従来方式による
上下独立温潤と比較して。

室内温度センサが１つ省略できるという効果がある。

〔発明の効果〕

以と説明したように、本発明によれば、室温安定時には
、外気温度と日射量で決定される快適な吹出温度が常に
得られ、夏期に冷たすぎる風が乗員に継続的に当たるこ
とによって生ずる不快感や、冬期に足元のみ極部的に暑
いという不具合が解消される。又、設定温度と室内代表
点温度の差の大きさに応じて吹出温度を補正するため、
エアコン始動直後の過渡状態においては、空調機の最大
冷暖房能力が有効に使われ、車室内の快適状態への応等
性が早くなり、かつ、個々人の快適吹出温度の相違に対
しても、設定温度を変化させろことにより自由に対応で
きる。

また、本発明によれば、 ■室内代表点温度センサの設定位置の自由度が大きくな
る。

■応等性を改善するためのアスピレータが不要になる。

等の副次的な効果がある。

このように、本発明によれば種々の周囲条件に対し乗員
が最も快適と感する吹出空気温度を常に維持、管理する
ことができ、あらゆる条件で乗員に快適感を与えられる
オートエアコンを提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御系のブロックダイ
ヤグラム、第２図〜第４図は本発明を適用したニジコン
ユニットの説明図で、第２図はオートエアコンの操作パ
ネルの外観図、第３図はマイクロコンピュータ方式制御
回路のブロック図。 第４−口よエアコンユニットの断面模式図、第５図は従
来のオートエアコンの制御系のブロックダイヤグラ１１
である。 １０．１・・・室内温度設定装置、１０２・・・室内代
表点温度検知装置、１０３　Ｕ、　Ｌ・・・吹出温度検
知装置、］０４・・・外気温度検知装置、１０５・・・
口射歓検知装置、１０６ＴＪ、Ｌ・・・吹出目標温度演
算装置、１０７Ｕ、Ｌ・・・吹出温度制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．温度設定装置と、外気温検知装置と、室内代表点温
   度検知装置と、吹出温度検知装置と、日射量検知装置を
   備えた自動車用空調機の制御装置において、上記温度設
   定装置からの設定温度信号と上記室内代表点温度検知装
   置からの室内温度信号とを比較し室内温度偏差信号を演
   算する第１の手段と、上記外気温度検知装置からの外気
   温度信号に基づき基準吹出温度を演算する第２の手段と
   、前記第１の手段において演算された室内温度偏差信号
   あるいは該室内温度偏差信号及び日射量検知装置からの
   日射量信号に基づき、前記基準吹出温度を補正し目標吹
   出温度を演算する第３の手段と、前記目標吹出温度と上
   記吹出温度検知装置からの吹出温度信号を比較し誤差が
   零に近づくように空調機の熱交換能力を変化させる第４
   の手段を設けたことを特徴とする自動車用空調機の制御
   装置。