JPS6228008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両室内へ吹出する空気の温度および
風量を統合的に制御する車両用空調制御装置に関
し、さらに詳言すれば電動送風手段への供給電力
を他の大容量の電気負荷と関係をもたせて制御す
ることにより、車両における電源消費の配分を効
率的に実施し、さらに温度制御の安定を維持しよ
うとするものである。

従来この種の装置においては、前照灯、ワイパ
ー等の自動車走行上優先すべき電気負荷の作動時
に電動送風機への電源供給を減少させることによ
つてバツテリ電源の過放電を防止するようにした
装置が提案されている。ところがこの信号による
と、送風量が減少したときに車室内へ供給される
正または負の熱量が減少するので、車室内温度が
変化するという欠点を有している。

本発明は、電動送風手段への供給電力と温度調
節手段の温度調節量とを統合的に制御するととも
に、電動送風手段の能力低下時には、車両室内へ
供給される熱量を温度調節手段の温度調節量でも
つて可能な限り補正することによつて、前記の欠
点を解消し、車両における電源消費の配分を効率
化するとともに温度制御の安定を維持し得る車両
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。この実施例は一般的に知られている冷風
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、車室前方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
空気とそのバイパス通路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づいて処理を
実行し、前記符号１〜８の空調機能部の作動を電
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′を生じるポテンシヨメータを含む温度
設定器２３、温度調節ダンパ７の開度に応じたア
ナログ電圧信号Ar′を生じるポテンシヨメータを
含む開度センサ２４、図示しない前照灯の点消を
切換えるとともにその点消を示すオンオフ信号を
生じる前照灯スイツチ２５、図示しないワイパの
作動、非作動を切換えるとともにその状態を示す
オンオフ信号を生じるワイパスイツチ２６、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３２、
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１０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。

制御装置１０は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
に基づ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−デジタル変換にしてコン
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２５，２６およびス
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３１〜３５の作
動指令信号を増幅する電力増幅回路１０ｄ、ブロ
ワ情報処理用クロツク発生回路１０ｆ、モータ３
の回転速度制御用インターフエース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。

回転速度制御用インターフエース１０ｅは、第
３図に示すように、回転速度データを表わす２進
信号４１ａをタイミング信号４１ｂに同期してラ
ツチするラツチ回路４１と、ラツチされた２進信
号４１ｃをアナログ電圧信号４２ａに変換するデ
ジタル−アナログ変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）４
２と、一定周波数で一定振幅の三角波電圧信号４
３ａを発生する発振回路４３と、両電圧信号４２
ａ，４３ａを比較して一定周波数でかつアナログ
電圧信号４２ａの大きさに比例したデユーテイ比
のパルス列４４ａを得る比較回路４４と、このパ
ルス列４４ａを増幅してブロワモータ３に印加す
る増幅回路４５とから構成され、ブロワモータ３
の通電電流をデユーテイ比制御することによつて
供給電力を制御し回転速度を制御する。

そして制御装置１０はコンピユータ１０ａの制
御プログラムに基づいた演算処理により、後述す
るように空調機能部から車室内へ吹出する空気の
温度および風量を決定しブロワモータ３の回転速
度およびエアミツクスダンパ７の開度を指令制御
する。さらに詳細な説明はしないが内外気切替ダ
ンパ２、吹出口切替ダンパ８の切替制御や表示パ
ネル１２による内気温度の表示制御なども行な
う。

第４図はコンピユータ１０ａの制御プログラム
の流れを示しており、装置は数10ｍｓ周期でくり
返されるこの制御プログラムに従つて運転され
る。

イグニツシヨンスイツチ１３の投入より第２図
の電気制御系に電源供給が開始され、コンピユー
タ１０ａはイニシヤライズ回路（図示せず）から
のタイミング信号によりステツプ101において演
算処理を初期状態に設定する。このときブロワモ
ータ３の回転速度が０となるようインターフエー
ス１０ｅに回転速度０を示すデータが与えられ
る。次にスイツチパネル１１の各種スイツチの投
入状態をインターフエース１０ｃを介して入力す
る。まず空気調和装置の運転スイツチが投入（オ
ン）されているかどうかが判定ステツプ102で判
定され、YESのときは演算処理が起動ステツプ
103へ分岐される。起動ステツプ103において、増
幅回路１０ｄを介して電磁クラツチ３１と電磁弁
３２に作動指令（通電電流）が与えられ、熱交換
器（エバポレータ４、ヒータコア５）は熱交換を
開始する。

次にデータ入力ステツプ104において、前記ア
ナログ電圧信号Tr′，Tam′，Tset′，Ar′がインタ
ーフエース１０ｂを介してそれぞれデジタルデー
タTr，Tam，Tset，Arとして入力される。ま
た、前照灯の点消およびワイパの作動状態を示す
オンオフ信号がインターフエース１０ｃを介して
入力される。

次にステツプ105において、風量を外気温度
Tamに応じて変化させるための変化分Wkが計算
によつて求められる。一般に高温環境においては
風量を増して涼風感を与えるのが好ましいとされ
ており、この実施例では第５図図示のように、20
〜35（℃）の範囲で０〜80（m²／ｈ）の風量増加
が得られるように設定している。ステツプ106、
107においては、車室温度を安定的に制御するた
めに、内気温度Trと設定温度Tsetとの差ΔＴに
応じた風量傾斜をもつ基本風量Wbが計算され
る。本実施例では、この基本風量Wbは第６図の
風量曲線Ａに表わされるように、差ΔＴが±２
（℃）以内のとき160（m³／ｈ）、±５（℃）を越え
るとき最大風量Ｗ_M＝350（m³／ｈ）とし、±２
（℃）ないし±５（℃）の範囲で直線傾斜をもた
せてある。

次にステツプ108において、計算された基本風
量Wbと風量増加分Wkとを加算して吹出風量Ｗ
（ブロワモータ３の回転速度、供給電力に相当）
が決定される。いま、外気温度Tamがほぼ30
（℃）であり、風量増加分Wkが50（m³／ｈ）で
あると、風量Ｗは第６図の風量曲線Ｂに示す値と
なる。

次にステツプ109〜115において、実際に吹出さ
れる風量Ｗの最大値Wmaxが車両電気負荷に応じ
て決定される。本実施例では前照灯が点灯してい
るときは70（m³／ｈ）、またはワイパ作動中は30
（m³／ｈ）だけ最大風量Ｗ_Mを下方修正する。例え
ば、夜間走行中でかつ雨天時には前照灯が点灯、
ワイパが作動となるので、風量Ｗの最大値Wmax
は第６図Ｃに示す250（m³／ｈ）のレベルまで低
下する。計算で求められた風量Ｗが最大値Wmax
より大きいかどうかステツプ116でチエツクさ
れ、大きいときは、ステツプ117により最大値
Wmaxに制限される。

次にステツプ118、119において、吹出空気の温
度Tao（エアミツクスダンパ７の開度に相当）が
決定される。まず、ステツプ118において、内気
温度Tr、設定温度Tset、および外気温度Tamな
どの制御パラメータに応じて、車室に吹出する必
要な熱量Ｑを計算する。この計算は風量ＷをWo
に仮定して次式によつて行なわれる。

Taoo＝Kset・Tset−Kam・Tam−Kr・Tr＋CQ＝Kq・Wo（Taoo−Tr） ただし、Kset、Kam、Kr、Kq、Ｃは定数、
Taooは仮の風量Woに対する吹出空気温度であ
る。つづいてステツプ119において、熱量Ｑを決
定風量Ｗによつて得るために必要な吹出空気温度
Taoが、Tao＝Ｑ／（Kq・Ｗ）＋Tr（Kqは定数）
の比例計算によつて計算される。ステツプ120〜
123において、計算された温度Taoが熱交換器の
能力の範囲内にあるかどうかがチエツクされ、ヒ
ータコア５の最大暖房能力例えば70（℃）より高
いときは70（℃）に固定され、エバポレータ４の
冷房能力例えば３（℃）より低いときは３（℃）
に固定される。

次のステツプ124において、計算され決定され
た温度Taoの吹出空気が通風ダクト１の下流側に
生じるように、ダンパ開度Arを参照しながらエ
アミツクスダンパ７の移動方向が決定され、増幅
回路１０ｄを介して負圧作動器３４に作動指令
（通電電流）が与えられる。次のステツプ125で
は、風量Ｗを示すデータがインターフエース１０
ｅに送られ、インターフエース１０ｅの出力パル
スによりブロワモータ３は風量Ｗを生ずるべく回
転速度が調節される。

ステツプ125に続き、他の空調機能部の作動制
御や温度表示などが、スイツチパネル１１のスイ
ツチ投入に基き制御プログラムに従つて処理さ
れ、再び判定ステツプ102に到来して上述の演算
処理をくり返す。運転スイツチの投入が解除され
ると、停止ステツプ126にすすみ電磁クラツチ３
１、電磁弁３２を停止すべく増幅回路１０ｄに指
令信号を送る。また、インターフエース１０ｅに
回転速度を０とするとデータが送られブロワモー
タ３が停止される。なお、イグニツシヨンスイツ
チ１３が開放されると、コンピユータ１０ａを含
め電気制御系は全ての制御機能を失つて空気調和
制御を停止する。

以上述べた演算処理がくり返し実行されること
によつて、車室温度（内気温度Tr）を設定温度
Tsetに近ずけるべく吹出空気の熱量Ｑが調節さ
れる。熱量Ｑは吹出空気の風量Ｗおよび温度Tao
によつて規定され、特に風量Ｗは外気温度Taoお
よび電気負荷の作動状態を含む制御パラメータに
応じて優先的に決定され、これに従つて熱量Ｑが
得られる範囲で温度Taoが決定される。風量Ｗ
は、外気温度Taoが20（℃）を越えるときはこれ
に応じて増加され第６図Ｂに示すごとき風量曲線
に従つて決定される。さらに前照灯、ワイパが作
動しているときはこれに応じて風量Ｗの最大値
Wmaxが減少される。これに対して吹出空気温度
Taoは必要熱量Ｑが得られるように、熱交換能力
３〜70（℃）の範囲において補正され、できる限
り熱量Ｑの値を維持させる。

このようにして風量Ｗが、基本風量Wbを基に
して、外気温度Tamに応じて変化せられること
により、高温環境において涼風感を与え冷房感を
補うとともに、低温環境においては暖房感を損う
ような風量の増加を防止して、全季節、昼夜を通
じてより快適な空気調和制御を行なうことができ
る。

さらに、夜間走行中や雨天走行中のように他の
電気負荷での電源消費が増加するときは、ブロワ
モータ３による多大な電源消費を抑えることによ
つて車載バツテリの過負荷を防止することができ
る。ここにおいて、ブロワモータ３による送風量
の低下分だけ温度調節ダンパ７の開度が補正され
るので、車室内に供給される（正または負の）熱
量Ｑが急変動することがなく、車室内温度Trは
比較的安定に維持される。なお、温度調節ダンパ
７の開度を調節するための電源消費はブロワモー
タ３に比べてきわめて少ない。

以上本発明の一実施例について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば以
下に述べる変形例のごとく実施してもよい。

例えば第４図は本発明を第１図ないし第３図の
空気調和制御装置にて実施する制御プログラムの
一例を示すものであり、この制御プログラムは必
要に応じて変形することができる。ステツプ
105、107における開数計算はプログラムされた計
算式に従うほか、マトリクス形式でメモリ
（ROM）に記録されたデータWk、Wbを外気温度
データTam、温度偏差データΔＴをアドレスと
して読出すようにしてもよい。

風量決定、熱量決定、温度決定は前記の計算式
に代わる適当な計算式を採用して行なつてもよ
い。ここで、計算における制御パラメータとして
日射量、外気風量等を加えてもよい。また、風量
傾斜、最大風量、その下方修正値等は装置に応じ
て選択されることは言うまでもない。

ソフトウエアにて設定した制御プログラムを用
いたデジタルコンピユータのほか、ハードウエア
でアナログ計算またはデジタル計算を行なう装置
としてもよい。

ブロワモータ３の回転速度（供給電力）を決め
る上で参照する車両電気負荷は、車両走行上優先
されるものであり、ワイパの電気負荷が比較的小
さいときは前照灯の点消状態のみ参照してもよ
い。また、ワイパが連続作動か間欠作動かに応じ
て、送風量を段階的に変化させてもよい。

温度調節量（ダンパ７の開度）を決定する場合
において、上記実施例のごとくコンピユータ１０
ｄで決定された風量Ｗを吹出風量とするほか、ダ
クト１内に風量検出器を設けてその検出信号を吹
出風量としてステツプ119の計算をするようにし
てもよい。

温度調節が温度調節ダンパ７によつてなされる
場合のほか、熱交換器を通る媒体の量または温度
を加減する場合においても本発明を適用すること
ができる。

以上述べたように本発明においては、車両電気
負荷の作動状態を含む各種制御パラメータに応じ
て吹出空気の風量と温度の配分が変わる空調制御
を実現して、電源消費の効率化と車室内温度の安
定維持とを可能にするという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図に示す装置の電気制御系を示すブ
ロツク線図、第３図は第２図中のインターフエー
ス１０ｅの詳細を示すブロツク線図、第４図は第
２図中のマイクロコンピユータ１０ａの制御プロ
グラムの流れを示すフローチヤート、第５図およ
び第６図は作動説明、特に風量の決定を説明する
ための外気温（Tam）−風量増加分（Wk）特性
図ならびに温度差（△Ｔ）−基本風量（Wb）特性
図である。 ３……電動送風手段をなすブロワモータ、４，
５，６……温度調節手段をなす熱交換器４，５と
ダンパ６、１０……制御手段の要部をなす制御装
置、２１……内気温センサ、２２……外気温セン
サ、２３……温度設定器、２５……前照灯スイツ
チ、２６……ワイパスイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 受給電力の大きさに応じて車室空調のための
   送風量を調節する電動送風手段と、この電動送風
   手段を含む送風系に配置され、車両原動機関の運
   転に基き熱交換作用を生じて前記電動送風手段に
   よつて送風される空気の温度を調節する温度調節
   手段と、空調制御のための各種入力信号および少
   なくとも車両前照灯の点消状態を含む電気負荷の
   作動状態信号を入力して前記電動送風手段への供
   給電力と前記温度調節手段の温度調節量とを制御
   するとともに、前記電気負荷が作動しているとき
   は前記電動送風手段への供給電力を下方修正し、
   前記送風系の送風量に応じて前記温度調節手段の
   温度調節量を補正する制御手段とを備えたことを
   特徴とする車両用空調制御装置。