JPS6368415A - 自動車用空調機の温度制御装置 - 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、カーエアコンなどと呼ばれる自動車用の空調
装置に係り、特忙リヒート・エアミクス方式のカーエア
コンに好適な温度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車用のエアコン装置としては、最初はクーラーとヒ
ータとを別々に用いたものが使用されていたが、やがて
これらを一体として制御し、外気温度の広い範囲にわた
って車室内の気温を充分に所定の一定値に制御出来るよ
うにした、いわゆるリヒートエアミクス方式のものが用
いられるようになり、温度制御の連続性に優ね、かつ除
湿機能も同時に与えられるという利点を有することなど
から、このリヒートエアミクスタイプのものが広く普及
するようになってきた。

ところで、このリヒートエアミクスタイプの自動車用エ
アコン装置としては、例えば特開昭５８−１３６５０９
号公報に開示があるが、この従来例のものでは、目標と
する吹出温度Ｔ　ｄｏ　　を得るため、実際の吹出温度
Ｔｄと前記Ｔ　ｄｏ　の差より、空調機の熱交換量を変
化するためのドアであるエアミクスドアの目標開度θａ
ｍを求め、エアミクスドアに連動したフィードバックポ
テンショメータの電圧値がθａｍに対応する機制御を行
なうことＫより、吹出温度の制御を行なっていた。

このように、従来技術では、フィードバックポテンショ
メータなどのエアミクスドア開度検出用のセンサを用い
ているが、その理由は以下のとおりである。すなわち、
このようなエアコンシステムでは、上記したように、吹
出目標温度Ｔ　ｄｏ　　と実際の吹出温度Ｔｄの直接比
較に基づいて、常にこれらの差Ｔｄｏ−ＴｄがＯＫ近ず
くよう、エアミクスドアの開度を制御することにより達
成される。

しかしながら、機械的な開度であるエアミクスドア開度
は比較的短時間（約１秒以下）で変化するが、吹出口の
空気温度は、通路壁（ダクト等）の熱容量の影響等によ
り応答が遅れ、かつ、吹出温度センサの応答遅れも加わ
って、その検知された吹出温度信号の応答は非常に遅れ
たもの（数秒〜数十秒）となる。

そこで、これら遅れを持った制御系を安定かつ、必要に
応じた高速応答させるためＫは、エアミク・ストアの開
度を検出し、この開度を常に適当な状態に制御する必要
があり、このため、従来例ではフィードバックポテンシ
ョメータなとのセンサを用いているのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では、エアミクスドアの開度センサを用いてい
るため、制御の過程でエアミクスドア目標開度θａｍの
計算、開度センサの信号電圧判断などの処理が必要であ
り、又、この開度センサとエアミクスドアの相対角度バ
ラツキに対する補正が必要であるなど制御仕様が複雑化
し、マイクロコンピュータ制御を実施する場合、プログ
ラムエリアが増大する問題があった。さらに、開度セン
サをエアミクスドアと連動させるためのリンク類の設定
、組立調整のための工数等、システムが複雑化、高コス
ト化するという問題があった。

本発明の目的は、最終制御対象物である吹出温度Ｔｄを
直接的に制御する方式を採用し、この制御系の応答性、
安定性を向上することによりエアミクスドアの開度セン
ナをなくし、構成が単純で信頼性及び制御精度が高く、
かつ安価な吹出温度制御装置を提供するＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、本発明によれば、以下のいくつかの方法の
少くともいずれかを採用することＫより達成される。

（ａ）エアミクスドア開度制御の直後数秒〜数十秒は、
実際の空気温度と吹出温度センサの認識値に応答遅れ忙
よる誤差があるため、一時的に制御出力を停止する。

（ｂ）同様に、吹出温度センサ出力信号の時間勾配が大
きい、すなわち、吹出温度センサの検知温度が刻々と変
化している状態は、機絨、空気系を含め過渡状態と判断
できるため、一時的に制御出力を停止する。

（ｃ）乗員の操作等により吹出目標温度Ｔ　ｄｏ　　が
変化した場合には、即時応答が必要であり、出力の一時
停止を解除する。

（ｄ）エアミクスドアの動作結果、実際の吹出温度Ｔｄ
が吹出目標温度Ｔ　ｄｏ　を超えて変化した場合には、
オーバーシュート量を最小に抑えるため、一時停止を解
除して即時応答する、（ｅ）エアミクスドアへの制御出
力結果吹出温度の応答が不十分な場合（例として、最大
冷房を得るため負圧アクチュエータに最大負圧が与えら
れている状態で、吹出温度を上昇させるため多少の大気
をアクチュエータ忙導入した場合、バネ力とのバランス
の関係でエアミクスドアがまったく動かず、吹出温度は
変化しない。・）、応答の不足分を即時解消するために
、一時停止を解除する。

（ｆ）吹出目標温度Ｔ　ｄｏ　　と吹出温度Ｔｄの差が
あらかじめ設定された温度差ΔＴより小さい場合は、目
的とする吹出温度が得られている状態であり、制御出力
を出さない。

（ｇ）ｌＴｄｏ−ｒａｔ＞ΔＴの場合、制御量を連続的
に（なめらかＶＣ）増減するため、下記値に応じ制御量
を決定する。

Ｔｄｏ−Ｔｄ＞００場合、Ｔｄｏ−Ｔｄ−ΔＴＴｄｏ−
Ｔｄ＜Ｏの場合、Ｔｄｏ−Ｔｄ＋ΔＴ（ｈ）エアコンユ
ニットの制御量変化に対する吹出温度変化量の非直線性
を解消できる様、（ｇ）項で得られた値を基に実際の制
御量を補正する。

（ｉ）負圧アクチュエータに大気を導入する場合と負圧
を導入する場合の空気流量差（圧力差が相互に異なるこ
とＫよる）を補正する。

（ｊ）吹出目標温度ＴｄｏＫ変化があった場合、体感上
の応答感を良くする目的で、−に、のみ制御量を大きく
変化させる。

すなわち、以上（ａ）〜（ｊ）に示した働きＫより、エ
アミクスドアの開度センサを使用しなくとも安定でかつ
応答性の高い制御系とすることができる。

〔作　用〕

吹出口での空気温度検出の遅れに合わせて熱交換能力の
調整を行なうエアミクスドアなどの手段の制御が間欠的
に行なわれてゆくため、開度センサなどにより制御しな
くても安定に動作させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による自動車用空調機の温度制御量ｆｔＶ
ｃついて、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、エアコンユ
ニット１０．エバポレータ１１、ヒータコア１２は一般
に用いられているものである。−１本発明による吹出温
度制御に直接関係するものとしてエアミクスドア１、負
圧アクチュエータ２、ＯＮ１０　Ｆ　Ｆ　弁３、三方切
換弁４、吹出温度センサ５、制御量ｅ６がある。また、
本発明と直接の関連はないが、一般的な構成として車室
内温度設定器７、外気温度センサ８、車室内温度センサ
９等が制御装置６に接続されている。

次に、この実施９例の一般的な動作について説明する。

制御装置６はマイコン（マイクロコンピュータ）を含み
、車室内温度設定器７からの信号Ｔｓ、外気温度センサ
８からの信号Ｔａ、それに車室内温度センサ９からの信
号Ｔｒ　　などを取り込み、吹出目標温度Ｔｄｏ　の演
算や、この第１図には表わされていない、エアコンの制
御に必要な各種機器の制御を遂行する。そして、この中
で、エアミクスドア１の制御については、以下のように
して行なわれる。すなわち、制御装置６は信号ＶｓとＶ
ｓを出力し、これＫよりａｙｌｏｖｖ　弁３と三方切換
弁４を制御して負圧アクチュエータ２を動作させ、エア
ミクスドア１の開閉位置制御を行なう。

まず、信号ＶＩＫより三方切換弁４を負圧源側に接続し
、その後、Ｖｓの信号によりＯＮ１０　Ｆ　Ｆ　弁３を
一定時間ＯＮ　　させると、負圧アクチュエータ２内に
負圧が導入され、０Ｎ１０ＦＦ　弁３の動作時間に対応
した角度だけエアミクスドア１が冷房側に移動し、吹出
温度が低下する。逆に三方切換弁４を大気側に接続し、
０Ｎ１０ＦＦ　　弁３を動作させると、負圧アクチュエ
ータ２に大気が導入され、エアミクスドア１が暖房側に
移動し、吹出温度が上昇する。そして、この結果として
エアコンユニットの吹出口ＯＵＴに得られる空気の吸出
温度Ｔｄは吹出温度センサ５によって検知され、制御量
Ｒ６に取り込まれて吹出口目標温度Ｔ　ｄｏ　の演算に
使用され、さら忙、この結果としての信号ＶＳ、Ｖ３の
出力が行なわれることＫなる。

次に、この実施例における演算制御の手順忙ついて、第
２図により説明する。

この第２図は、いわゆるＰＡＤ（プログラム・アナリシ
ス・ダイヤグラム）ＩＣよる説明図で、図において、ま
ず２．１のステップにおいて、前述の車室内設定温度Ｔ
ｓ、外気温度Ｔａ、車室内温度Ｔｒ等の条件に基づき、
最適な吹出目標温度Ｔ　ｄｏ　　を演算決定するつ次に
ステップ２．２にて吹出温度センサ５からの信号Ｔｄｌ
Ｃより実際の吹出温度を検知する。ここまでのステップ
は一般のエアコンと同一である。

次にステップ２，３にて、制御出力を出すタイミングを
決定する。実際には前述の（ａｔ〜（ｅ）Ｋ示した各条
件を判断し、出力を一時停止すべきタイミングでは５ｔ
ｏｐ　　フラグＫＹｅｓの値を設定し【もどってくる動
作をするサブルーチンである。

次の２，４のステップにＣ５ｔｏｐ　　フラグの内容を
チェックし、Ｙｅｓであれば出力を一時停止するため、
何の処理もせずにステップ２．ＩＶｃもどる。

逆ＫＳｔｏｐ　　フラグの内容がＮｏであれば、一時停
止解除するため次の２，５のステップに制御を移す。

２．５のステップでは、吹出目標温度Ｔ　ｄｏ、吹出温
度Ｔｄ、及び前述の（ｆ）〜（ｊ）等の条件に基づきエ
アミクスドア１の変位量に相当する制御出力量（Ｃｏｎ
ｔｒｏｌ値）を演算決定する。

次のステップ２．６１ＣてＣｏｎｔｒｏｌ値が００場合
には制御出力を出す必要はないため何もせず。

Ｃｏｎｔｒｏｌ値が０でない場合のみＣｏｎｔｒｏｌ値
に対応する制御信号を出力し、エアミクスドア１を変位
制御する。

以上の各ステップが、ステップ２．０で表現されている
ように、無限に繰返され、吹出温度が制御される。

次にステップ２．３に示した制御比カ一時停止判断の詳
細について第３図により説明する。

まずステップ３．ＩＫより吹出目標温度Ｔ　ｄｏの変化
をチェックする。このステップは前述の（Ｃ）の判断に
相当する。本実施例では前回の演算時のＴ　ｄｏ　　の
値との変化の有無を想定している。このＴ　ｄｏ　　に
変化が生じた場合、安定度よりも早急な応答性が重要視
されるためＫＳｔｏｐ　　７ラグＫＮ６を設定し、制御
信号の出力を可能とする。

以下同様にステップ３，３は（ｄ）の判断に、ステップ
３，５は（ａ）の判断にステップ３，６は（ｂ）の判断
に、ステップ３，９は（ｅ）の判断にそれぞれ相当して
いる。

以上、制御出力の一時停止が必要な場合には５ｔｏｐ　
＝　Ｙｅｓ、早急な応答が必要な場合には５ｔｏｐ＝Ｎ
１）ｌのフラグが設定され、このサブルーチンを終了す
る。

次に第２図ステップ２，５に示した制御出力量の演算、
決定について第４図、第５図により説明する。

第４図のステップ４，１において吹出目標温度Ｔ　ｄｏ
　　と吹出温度Ｔｄがほぼ等しいかどうか判断する。本
ステップは前述の（ｆ）の判断に相当するが。

現実的ＶｃＴｄｏ　　とＴｄがまったく等しいという条
件はほとんどありえないため、Ｔｄｏ　　とＴｄの差が
あらかじめ決められた温度差ΔＴよりも小さい場合には
、吹出温度Ｔｄが吹出目標温度Ｔ　ｄｏ　に一致したも
のと見なし制御出力量であるＣｏｎ　ｔ　ｒｏ　ｌ値を
ＯＫ段設定る。

ここでΔＴは０．３〜５℃程度の値をとるが、ΔＴが小
さい場合は、しばしば制御出力が出るため、敏感な制御
系となり、逆にΔＴが大きい場合には制御精度が低下す
る。以上により本実施例ではΔＴとして１℃を設定した
。

次のステップ４．３で負圧アクチュエータの動作条件が
負圧導入か、大気開放かを判断する。本ステップは前述
の（ｉ）の判断に相当するが、一般に負圧導入時は負圧
アクチュエー、夕２内の圧力と負圧源との圧力差が大き
いため、わずかな制御出力でエアミクスドア１が大きく
動くが、大気開放時はその圧力差が小さいため、同一の
エアミクスドア操作量に対して大きな制御出力が必要で
ある。

そこで、この判断をステップ４，３にて実施するのであ
る。

次にステップ４，４又はステップ４，５にてエアコンユ
ニットの吹出温度特性の非直線性を補正する。本ステッ
プは前述の（ｈ）の判断忙相当する。

一般にエアコンユニットの吹出温度特性は第５図に示す
通りエアミクスドア１の開度に対して非直線性をもって
いる。系の安定化のためには、吹出目標温度Ｔ　ｄｏ　
　と吹出温度Ｔｄとの差に比例的に吹出温度を修正する
ことが重要であり、本ステップによりその非直線性を補
正する。同時に、ＩＴｄ。

−Ｔｄｌ＜ΔＴが成立する場合と成立しない場合の制御
出力量（Ｃｏｎｔｒｏｌ値）を連続的に結びつけるため
、ステップ４，４、ステップ４．５に示した横軸のΔＴ
補正、すなわち前述の（ｇ）の判断を実施する。本補正
を行なわない場合、１Ｔｄｏ−Ｔｄｌの値がΔＴを超え
た瞬間に、急にΔＴに相当するＣｏｎｔｒｏｌ値が出力
されるために系が安定しない。

次にステップ４，６にて目標吹出温度Ｔ　ｄｏの変化を
チェックする。本ステップは前述の（ｊ）の判断に対応
するが、この実施例では、通常、時には安定度を重視し
て制御出力量（Ｃｏｎｔｒｏｌ値）を小さめに設定して
おき、目標吹出温度Ｔ　ｄｏ　　が変化した直稜のみ一
時的に制御出力量を大きく設定することＫより、安定度
と応答性の両立を計ることができる。

従って、この実施例によれば、？イードバックポテンシ
ョメータ等を用いずとも安定でかつ応答性の高い吹出温
度制御が実現でき、構成が単純で安価な吹出温度制御装
置を提供できる効果がある。

又、従来のフィードバックポテンショメータを用いた吹
出温度制御方式では、系の安定度の点から誤差信号Ｔ　
ｄｏ　−Ｔｄ　Ｋ対する増中度があまり大きく設定でき
ないため、最大冷房側及び最大暖房側近辺での温度制御
偏差が大きく（５〜１０°Ｃ）高精度吹出温度制御がで
きなかったが、この実施例によれば、Ｔ　ｄｏ　　とＴ
ｄを直接比較して、その差が０に近づく機制御するため
、温度制御偏差は与えられたΔＴ以下に押えることが可
能であり、制御精度が高い吹出温度を提供できるという
効果もある。

次に本発明の変形例、応用例について説明する。

ｖ４１に、第３図ステップ３，１及び第４図ステップ４
，６にて行なっているＴ　ｄｏ　が変化したか否かの判
断を変形例について説明する。

前述の実施例では、応答性を重視するため、前回の演算
時のＴｄｏＫ対する変化の有無を判断したが、Ｔ　ｄｏ
　の変化があらかじめ決められたＩＴｄ。

以上に変化した場合くだけ初めてＴ　ｄｏ　　の変化が
あったと判断する方式も可能である。又、車室内目標温
度の変更、吹出口の切換等、乗員の操作や、エアコンの
運転モードの切換等が同時に起こった時のみ、ＴｄｏＫ
変化があったとする方式も可能である。これらの点に関
して、より早い応答が必要なのは、乗員の操作や、モー
ドの変更が生じた場合だけであり、それ以外の条件では
むしろ安定度が必要とされる。従って、これらの変形例
によれば、重要でない領域での応答性を多少低下させる
だけで制御系の安定度をさらに高めることができる。

一方、他の応用例として、第３図のステップ、１′３．
９の判断の応用が可能である。エアコンユニットあるい
は制御系、Ｋ不具合が生じた場合、又はエアミクスドア
１がフルストロークに違している状態では、制御出力に
対する吹田温度の変化応答は生じない。従って、ステッ
プ３，９にて、吹出温度の応答が不十分な状態が数度以
上継続した場合には、通常の温調状態ではないと判断で
きるため、次の様な特別の処理を行なう。すなわち、吹
出温度を上げようとしており、かつ吹出温度が十分高い
場合は、エプミクスドア１が最大暖房位置に移動してお
り、逆に吹出温度を下げようとしていて、かつ吹出温度
が十分に低い場合はエアミクスドアｌが最大冷房位置に
移動している筈である。

従って、このときＫは、余分な負圧弁等の動きを抑制す
るために、一定時間、出力制御を中止する。

一方、上記条件が成立しない場合は、システム中に不具
合があると判断できるので、乗員に警告を発するなどの
処置をする。

本応用例によれば、余分な動作が生じないため、可動部
品の耐久性の向上、動作音の減少の効果や。

自己診断警告表示による信頼変向上の効果が得られる。

最後圧、他の変形例として１本実施例ではエアミクスド
ア１の駆動のため負圧弁、負圧アクチュエータを用いた
が、モータ等を利用した電磁気的なアクチュエータ、あ
るいは、ピエゾ効果を利用したアクチュエータ、熱変形
を応用したアクチュエータ等、エアミクスドアを連続的
に駆動可能なアクチュエータであれば、いずれのアクチ
ュエータを用いても同様な効果が得られる。これらのア
クチュエータを用いた場合に第２図〜第４図に示すステ
ップにより同様に制御を行なうことができるが、第４図
におけるステップ４，３の判断が不要となるため、制御
ステップが多少単純になるという効果も得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、吹出目標温度と実際の吹出温度を直接
比較して、この差が０に近づく機制御するため、フィー
ドバックポテンショメータが不要となり、構成が単純で
信頼性及び制御精度が高くかつ安価な吹出温度制御装置
を提供できる。

又、条件に応じ制御出力の一時停止、その解除を実施す
るため、制御系の早い応答性と高い安定度を同時に得ら
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動車用空調機の温度制御装置が
適用されたエアコン′システムの一例を示すブロック図
、第２図は本発明の一実施例の動作を示す説明図、第３
図及び第４図はそれぞれ第２図における一部のステップ
における動作を詳細に示した説明図、第５図はエアコン
ユニットの吹出温度制御特性を示す説明図である。 １１．１．・、エアミクスドア、２・・・・・・負圧ア
クチュエータ、３・・・・・・ｏｗ１０ｒｖ弁、４・・
・・・・三方切換弁、５・・・・・・吹出温度センサ、
６・・・・・・制御装置、７・・・・・・車室内温度設
定器、８・・・・・・外気温度センサ、９・・・・・・
車室内温ｖセンサ、１０・・・・・・エアコンユニット
、ｉ／　口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．熱交換能力の調整により、吹出空気温度の検出値を
   目標値に収斂制御する方式の自動車用空調機の温度制御
   装置において、上記目標値からの上記検出値の偏差に応
   じて上記熱交換能力の現在値と必要値との偏差値を逐次
   算出更新してゆく演算手段と、この偏差値に基づいて上
   記熱交換能力の調整を行なう制御手段と、所定の条件が
   成立するごとに上記制御手段による上記偏差値の取り込
   みを許可する判断手段とを設け、間欠的に実行される熱
   交換能力の変更によつて上記収斂制御が得られるように
   構成したことを特徴とする自動車用空調機の温度制御装
   置。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、上記所定の条件が
   、予め定められた一定時間が経過したこととなるように
   構成したことを特徴とする自動車用空調機の温度制御装
   置。
3. ３．特許請求の範囲第２項において、上記吹出空気温度
   の変化率が所定値以上のときには、上記所定の条件の成
   立が打消されるように構成したことを特徴とする自動車
   用空調機の温度制御装置。
4. ４．特許請求の範囲第２項において、上記所定の条件と
   して、上記目標値に変化が与えられた場合、上記検出値
   が上記目標値を横切つて変化した場合、及び直前に行な
   われた熱交換能力の変更に対する上記検出値の変化が所
   定の割合に達しなかつた場合の少くともいずれかが追加
   されるように構成したことを特徴とする自動車用空調機
   の温度制御装置。
5. ５．特許請求の範囲第１項において、上記演算手段に、
   上記目標値が変更されたときには、それにひき続いて上
   記偏差値を一時的に大きく補正する機能を付加したこと
   を特徴とする自動車用空調機の温度制御装置。