JPS6228006B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば自動車用の空気調和制御装置に
係り、特に空調開始時のように実際温度が目標温
度より大きく離れている状態において、急速な冷
暖房効果を得ることができる空気調和制御装置に
関する。

従来、一般的な自動車用空気調和制御装置は、
被空調領域の実際温度の検出値と目標値とを含む
合成制御条件により、実際温度が目標値に漸近す
るように被空調領域への放出熱量を調節するよう
に構成されている。この制御方式によると、検出
値が目標値に近づくに従つて調節量が減少するた
め、実際温度の変化が徐々に遅くなる。そのため
急速な冷暖房効果を得たい場合は、熱交換器を通
つて被空調領域へ吹出される空気量（風量）を一
時的に減少させて熱交換器の近傍の温度を大幅に
低下または上昇させた後、風量を増して放出熱量
を急激に増加させる必要があつた。しかしなが
ら、この方法によると熱交換器の近傍に蓄積され
る熱量を正確に把握することができないので、常
に所望の冷暖房効果を得ることはできない。

本発明は、被空調領域の温度と目標値との温度
偏差が所定値より大きい時に、この温度偏差が所
定値になるまで、被空調領域の温度を急激に変化
せしめ、所定値に達した後は、前記目標値に滑ら
かに接近させることを目的とする。

そこで、本発明では、この目的を達成するた
め、 被空調領域への放出熱量を調節する調節手段
と、被空調領域の温度を検出する温度検出手段
と、被空調領域の温度の目標値を設定する設定手
段と、前記温度検出手段の検出値を前記設定手段
で設定された目標値を含む制御条件により前記調
節に接近させ維持させる前記調節手段の調節量を
決定する制御手段を備え、 前記制御手段は、前記温度検出手段の検出温度
と、前記設定手段にて設定された目標値との温度
偏差が所定値より大きい時に第１の判定信号を出
力し、前記温度偏差が前記所定値より小さい時に
第２の判定信号を出力する判定手段と、 この判定手段からの第１の判定信号を受け、前
記温度偏差に基づいて、前記調節手段の調節量を
増大させる方向に、前記目標値の補正量を決定す
る目標値補正手段と、 前記判定手段からの前記第２の判定信号を受
け、前記目標値補正手段にて決定された補正量
を、時間の経過とともに徐々に減少せしめる目標
値復帰手段と、 を具備するという技術手段を採用する。

以下本発明を添付図面に示す実施例について説
明する。この実施例は公知の冷風温風混合方式の
自動車用空気調和装置に本発明を適用したもの
で、全体システムを示す第１図において、車室前
部に設置される通風ダクト１の上流側には外気導
入のための外気吸込口１ａと内気循還のための内
気吸込口１ｂとが設けてあり、両吸込口は内外気
ダンパ２によつて開閉される。通風ダクト１内に
は下流側に向つて、ブロワモータ３、冷房サイク
ルCCの一部をなすエバポレータ４、エンジンEG
の冷却水サイクルHCの一部をなすヒータコア
５、およびこのヒータコア５を通る空気とそのバ
イバス通路６を通る空気との比を調節する温度調
節ダンパ（Ａ／Ｍダンパ）７が順に配置されてい
る。通風ダクト１の最下流部には、ダクト内で温
度調節された空気を車室内の上部、下部に吹出す
ための上、下吹出口１ｃ，１ｄが設けてあり、両
吹出口は吹出口ダンパ８によつて開閉される。

制御装置１０は温度制御および各種の運転モー
ド制御を行なうために、各種の情報信号を受けて
予め設定された制御プログラムに基いて処理を実
行し、前記符号１〜８の温度調節機能要素の作動
を電気的に指令するものである。

そして、制御装置１０に各種の情報信号を入力
する手段として、車室内の温度に応じたアナログ
電圧信号Tr′を生じる感熱抵抗を含む内気温セン
サ２１、車室外の温度に応じたアナログ電圧信号
Tam′を生じる感熱抵抗を含む外気温センサ２
２、設定温度（設定位置）に応じたアナログ電圧
信号Tset′を生じる可変抵抗を含む温度設定器２
３、温度調節ダンパ７の開度に応じたアナログ電
圧信号Ar′を生じるポテンシオメータを含む開度
センサ２４、および運転、停止、運転モード選定
等のスイツチ群の操作によつてオンオフ信号を生
じるスイツチパネル１１が設けてある。

また、制御装置１０からの電気的指令によつて
機能要素を作動させる手段として、エンジンEG
から冷房サイクルCCへの駆動力を断、続する電
磁クラツチ３１、暖房サイクルHCにおけるヒー
タコア５への冷却水循還路を開閉する電磁弁３
２、および内外気ダンパ２、温度調節ダンパ７、
吹出口ダンパ８の開閉駆動力をエンジン負圧によ
つて与える電磁弁制御の負圧作動器３３，３４，
３５が設けてある。表示パネル１２は制御装置１
０の出力信号によつて空気調和装置および制御装
置の動作状態を表示するものである。

なお、制御装置１０は空気調和装置以外の自動
車システムの制御にも係わるもので自動車のイグ
ニツシヨンスイツチ１３の投入時に車載バツテリ
１４から電源供給を受け動作可能状態となる。

第２図に示すように制御装置１０は、予め設定
された制御プログラムに基いて情報処理を行なう
デジタルコンピユータ（マイクロコンピユータ）
１０ａ、信号入力手段２１，２２，２３，２４か
らのアナログ電圧信号を選択的にアナログ−デジ
タル変換してコンピユータ１０ａに入力するアナ
ログ入力用インターフエース１０ｂ、スイツチパ
ネル１１からの各スイツチのオンオフ信号を整形
してコンピユータ１０ａに入力するデジタル入力
用インターフエース１０ｃ、コンピユータ１０ａ
から出力される機能要素３，３１〜３５の作動指
令信号を増幅する増幅回路１０ｄ、情報処理用ク
ロツク発生回路１０ｅ、および定電圧回路、イグ
ニツシヨンスイツチ１３の投入直後にコンピユー
タ１０ａの作動を開始させるイニシヤライズ回路
（いずれも図示せず）から構成してある。

第３図はコンピユータ１０ａの制御プログラム
の流れを示すもので、以下この第３図に従つて装
置の作動を説明する。

イグニツシヨンスイツチ１３を投入するとコン
ピユータ１０ａはイニシヤライズ（初期設定）さ
れ、第３図の制御プログラムをスタートさせる。
はじめにスイツチパネル１１のスイツチの投入状
態をインターフエース１０ｃを介してくり返しチ
エツクする。このチエツク過程のステツプ１０１
にて空気調和装置の運転スイツチ（エアコンスイ
ツチ）が投入（オン）されているかどうかがチエ
ツクされる。投入されていない（NO）ときは停
止ステツプ124を経て他の自動車システムのスイ
ツチをチエツクしそのシステムの制御を実行す
る。

エアコンスイツチが投入されている（YES）
と、起動ステツプ102により増幅回路１０ｄを介
してブロワモータ３、電磁クラツチ３１、電磁弁
３２に通電して熱交換器４，５における熱交換を
開始する。またエアコンスイツチ投入後、起動ス
テツプ１０２を始めに通過するときは後に述べる
制御プログラムの判定項FL１，FL２，FL３，
FL４などが初期状態０に設定される。次にデー
タ入力ステツプ103において、信号入力手段２
１，２２，２３，２４からのアナログ電圧信号
Tr′、Tset′、Tam′、Ar′をインターフエース１０
ｂを介してデジタル信号Tr、Tset、Tam、Arと
して順次入力する。

判定ステツプ104では、過補正終了フラグFL１
が初期状態を示す０であるので、処理を過補正開
始判定ステツプ105に分岐する。判定ステツプ105
では、過補正開始フラグFL２が初期状態を示す
０であるので、処理を補正判定ステツプ106へ分
岐する。このステツプ106では内気温センサ２１
の検出値Trと設定器２３の目標値Tsetとの差が
２℃以上のとき、補正量計算ステツプ107へ進
み、差が２℃以内のときはステツプ108により過
補正終了フラグFL１を１にして、判定ステツプ
105以後の処理を停止する。補正量計算ステツプ
107では検出値Trと目標値Tsetとに応じて予め定
められた関数式により、補正量ΔTsetが算出さ
れる。本実施例においてこの補正量ΔTsetは、
放出熱量を決定する計算で使用する目標値項
TSETを増減させる値を示し、例えば第４図のご
とく図表化される。次の復帰補正量計算ステツプ
109では過補正終了に際して補正量ΔTsetを段階
的に消減するときの、１段階の消減量（復帰補正
量）ΔTset′を算出する。復帰補正量ΔTset′は例
えば補正量ΔTsetをＮ（例えば５）で除した値
でよい。次に目標値補正ステツプ110において、
後述する調節量計算で使用する目標値項TSETを
補正量ΔTsetだけ補正し、過補正開始フラグFL
２を１にする。

調節量計算ステツプ112では、内気温の検出値
Tr、外気温の検出値Tam、および設定されまた
は補正された目標値TSETに基ずき、予め定めら
れた計算式により放出熱量が計算される。この計
算は次式で与えられ、算出される項Taoは、ブロ
ワモータ３による風量が一定である場合のエアミ
ツクスダンパ７の開度を示す。

Tao＝Kset・TSET−Kr・Tr−Kam・Tam＋Ｃ
……(1) ただし、Kset、Kr、Kam、Ｃは定数である。
次に出力制御ステツプ113において、ダンパ開度
の検出値Arを計算値Taoと比較し、増幅回路１０
ｄを介して負圧作動器３４へ制御指令信号を送
る。ステツプ110で補正された目標値TSETは、
判定ステツプ114において検出値Trと設定された
目標値Tsetとの差が２℃以内と判定されるまで
同じ値である。この結果第５図に示すように、t₁
の時点で運転開始され検出値Tsetより十分大で
あるときは、実際の設定値（Tset）よりΔTset
だけ小さい目標値TSETに向つて室温（Tr）を
低下させるべくエアミツクスダンパ７の開度が調
節される。これにより検出値Trはダンパ７が最
大冷房位置にあるときに得ることができる最大冷
房能力に沿う温度傾斜で急速に低下する。そして
目標値TSETに近づくに従つて温度傾斜はゆるや
かになるが、実際の設定値（Tset）に達する付
近までは十分に大きい傾斜で室温は低下する。

判定ステツプ114において、検出値Trが目標値
±２℃の範囲に入つているかどうかが判定され、
入つているときはステツプ115へ進んで補正量Δ
Tsetを段階的に消滅される処理を開始する。ま
ず、タイマ作動判定ステツプ115からタイマ作動
ステツプ116へ進み復帰補正量ΔTset′の一段階を
加えるための単位時間（本実施例では30秒間とす
る）が経過しているかどうかを判定する基礎とな
るタイマ処理をスタートさせる。このタイマ処理
はコンピユータ１０ａがある一定の周期で内部割
込処理を行なつて、この割込処理の回数が定めら
れた時間に相当する回数に達したとき前記単位時
間の経過を示す時間判定フラグFL３を１にする
処理で、例えば富士通製の４ビツトの１チツプマ
イクロコンピユータMB8841はこのタイマ処理機
能を具備している。これにより時間判定ステツプ
116により、単位時間が経過したかどうかを判定
する。この過程は第５図の時点t₂ないしt₃に表わ
され、時点t₂は検出値Trが目標値Tset＋２℃の
温度まで低下した時点、t₃はそれからさらに30秒
間が経過した時点を示す。なお、ステツプ114に
おける検出値Trの判定領域は系の応答性に応じ
て適当に変えてもよく目標値Tsetまたはその付
近であればよい。

t₃の時点において、制御プログラムは目標値補
正ステツプ119に分岐され、目標値TSETを復帰
補正量ΔTset′だけ、すなわち一段階だけ増加さ
せて実際の目標値Tsetに近づける。この復帰補
正は単位時間に一段階ずつ行なわれるように、計
数ステツプ120、判定ステツプ121を径て、タイマ
作動フラグFL３がＮ回に達するまでくり返し実
行される。これにより、制御の対象となる計算上
の目標値TSETは時点T₃，T₄，T₅，T₆，T₇を経
過するごとに一段階ずつ実際の目標値Tsetに近
づき、T₇時点でついに一致する。この間調節量
計算ステツプ１１２はくり返し実行され検出値
Trは熱伝幡の遅れにより若干量オーバーシユー
トしながら目標値Tsetに近づいていく。本実施
例においてT₂時点からT₇時点までは150秒間を要
する。これは通常の調節系が有する、エアミツク
スダンパ７の移動に対する検出値Trの変化の応
答遅れをさらに助長することによつて車室内温度
をゆつくりと目標値Tsetに収束させるためであ
る。調節系の応答遅れまたは必要に応じ、この時
間傾斜は任意に設定することができる。計算上の
目標値TSETが実際の目標値Tsetに一致すると、
補正終了フラグFL１を１にしてステツプ105以下
の全ての過補正処理を停止する。

出力制御ステツプ113の後、特に図示しないが
内外気ダンパ２の切替処理、吹出口ダンパ８の切
替処理、検出値Trの表示パネル１２による表示
処理等の空気調和装置のための処理制御が実行さ
れ、さらに必要に応じ他の自動車システムの制御
を行ない、再びステツプ101に到来して空気調和
制御がくり返し行なわれる。エアコンスイツチが
オフになると、停止ステツプ124によりブロワモ
ータ３、電磁クラツチ３１、電磁弁３２への通電
を遮断して温度調節を停止する。

以上冷房用の温度調節（車室内に冷風を吹出す
こと、つまり負の放出熱量を供給することによつ
て車室内温度が目標値より上昇しないようにす
る）について説明したが、暖房用の温度調節も同
様にして室温（Tr）が目標値Tsetより高く設定
される計算上の目標値に向つてオーバーシユート
するごとく制御がなされる。

なお上述の実施例は本発明の一実施例であつて
以下に述べるごとき種々の変形のもとに実施する
こともできる。

(1) ステツプ105ないし111、およびステツプ114
ないしステツプ123で示される過補正制御のタ
イミングとしては、エアコンスイツチの投入時
のほか、目標値Tsetを変更したとき（改めて
空調制御を開始するとき）、あるいはエアコン
スイツチを投入または目標値Tsetを変更しか
つ別に設けた過補正スイツチが投入されたとき
などに行なわれるようにしてもよい。

(2) エアコンスイツチの投入時に若干時間だけブ
ロワモータ３の回転速度を低下させる制御と組
合せしかる後に本発明の過補正制御に移行する
ようにしてもよい。

(3) 過補正制御を行なうに際し、目標値Tsetに
関する計算上の目標値TSETを過補正するほ
か、前記の(1)式における定数項Ｃを過補正する
ことにより、車室温が実質的に目標値Tsetを
越えて変化するようにしてももちろんよい。

(4) 放出熱量を調節するに際し、ブロワモータ３
の回転速度を固定するとエアミツクスダンパ７
の開度が主な熱量調節要因となるが、ブロワモ
ータ３の回転速度を変化することによる放出熱
量の調節を組合せて熱量調節を行なつてもよ
い。また熱交換器４，５の能力調整を行なつて
もよい。

(5) 例えば前記の(1)式に熱交換器の熱交換能力を
表わす項、被空調領域の日射量を表わす項を付
加してより高精度の温度調節が行なわれるよう
にしてもよい。

(6) 冷房用または暖房用のいずれか一方にのみ使
用される空気調和制御装置として使用し得る。

(7) デジタルコンピユータ以外のアナログ制御回
路またはアナログ制御回路とデジタル制御回路
との組合せにより制御装置を構成してもよい。

以上述べたように本発明においては、温度制御
系に一時的に過補正を加えて被空調領域の温度を
目標値に向つて急速に変化させるとともに目標値
またはその付近で過補正を時間の経過とともに減
少させるから、適切な急冷房、または急暖房効果
を自動的に生じることができるという優れた効果
がある。

また、本発明によれば、空調制御の目標値を目
標値と検出温度との偏差に基づいて空調能力を増
大させる方向に補正するため、上記偏差が比較的
小さい時は、放出熱量は、最大能力より若干小さ
い能力で調節され、偏差が大きい時は放出熱量は
最大能力で調節され、より細かい空調制御が可能
になり、空調フイーリングおよび省動力性を向上
させることができるという効果が得られる。

しかし、本願発明では、上記空調制御の目標値
を元の状態に復帰させる際に、目標値の補正量を
時間経過とともに徐々に減少させているため、室
温を滑らかに目標値に接近させることができ、空
調フイーリングを向上させることができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は全体構成図、第２図は電気系のブロツク線
図、第３図は装置の作動を統合するコンピユータ
１０ａの処理を示す流れ図、第４図は補正量計算
を図表化して示す特性図、第５図は作動説明に供
する経時図であり、第６図は本発明の構成を示す
ブロツク図である。 ７……調節手段をなすエアミツクスダンパ、１
０……制御手段をなす制御装置、２１……温度検
出手段をなす内気温センサ、２３……設定手段を
なす温度設定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被空調領域への放出熱量を調節する調節手段
   と、被空調領域の温度を検出する温度検出手段
   と、被空調領域の温度の目標値を設定する設定手
   段と、前記温度検出手段の検出値を前記設定手段
   で設定された目標値を含む制御条件により前記調
   節に接近させ維持させる前調節手段の調節量を決
   定する制御手段を備え、 前記制御手段は、前記温度検出手段の検出温度
   と、前記設定手段にて設定された目標値との温度
   偏差が所定値より大きい時に第１の判定信号を出
   力し、前記温度偏差が前記所定値より小さい時に
   第２の判定信号を出力する判定手段と、 この判定手段からの第１の判定信号を受け、前
   記温度偏差に基づいて、前記調節手段の調節量を
   増大させる方向に、前記目標値の補正量を決定す
   る目標値補正手段と、 前記判定手段からの前記第２の判定信号を受
   け、前記目標値補正手段にて決定された補正量
   を、時間の経過とともに徐々に減少せしめる目標
   値復帰手段と、 を具備することを特徴とする空気調和制御装置。