JP3029569B2 - 車両用空調制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空調制御装
置に関し、とくに、車両エンジンの冷却水である温水を
熱源として用い、吹出空気温度調節手段が該温水の流量
を調節する手段からなる車両用空調制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エアミックス方式の吹出空気温
度調整手段を用いる車両用空調制御装置においては、少
なくとも内気センサ、外気センサ、設定温度からの情報
に基づいて目標吹出温度を定め、吹出温度がその目標値
となるように、エアミックスダンパの開度を調節するこ
とにより、車室内温度を制御している。言い換えれば、
この制御は、外気センサと設定温度によるフィードフォ
ワード制御に、内気センサと設定温度の差による比例制
御を加えた制御方法と考えることができる。このような
一般的な制御に追加して、熱交換器の能力を考慮した制
御方法が、特公昭５９−３９３３３号公報に開示されて
いる。

【０００３】また、特開昭５６−８２６２６号公報に
は、実際の吹出温度と目標吹出温度との差を最小にする
制御方法が記載されているが、温水流量調節式の空調装
置については触れられておらず、実施例は専らエアミッ
クス方式の空調装置となっている。この特開昭５６−８
２６２６号公報に開示されている制御は、外気センサと
設定温度によるフィードフォワード制御に、内気センサ
と設定温度の差による比例制御を加えた制御方法であっ
て、制御温度を最終的に検出される吹出温度に合わせる
ようにしたフィードバック制御と考えることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特公昭５９−３９
３３３号公報に開示の技術では、基本的に温水流量調節
式の車両用空調制御装置に適用することは考慮されてい
ない。したがって、これを温水流量調節式に採用する場
合、エンジン回転数による温水流量調節バルブ前後の差
圧変化を考慮する必要があるため、エンジン回転数を演
算式に加えたり、差圧変化をキャンセルするためのリリ
ーフ弁を設ける等の方法をとる必要があり、構造が複雑
で信頼性に欠け、かつコストが高くなるという問題があ
る（Ａ）。

【０００５】また、エアミックス式に比べ調節後の吹出
温度変化の応答が遅い温水流量調節式に採用する場合に
は、［内気センサと設定温度との差による比例制御］分
を大きくすることができない。この比例制御分を大きく
できないと、外気センサとその他の内気センサ以外のセ
ンサと、設定温度とによるフィードフォワード制御（想
定負荷に応じた目標吹出温度を予め決めておくことによ
る予測制御）による分が大きくなり、設定温度と実際の
車室内温度の差が大きくなるという問題がある（Ｂ）。

【０００６】さらに、空調の運転開始時や設定温度を変
更したときに、速やかに車室内温度を設定温度に近づけ
ることが困難になる。

【０００７】一方、特開昭５６−８２６２６号公報に開
示の技術では、上記のような問題Ａ、Ｂについてはある
程度補うことはできるものの、調節量の基本量を定めず
にフィードバック制御を行うため、やはり空調の運転開
始時や設定温度を変更したときに、速やかに車室内温度
を設定温度に近づけることは困難になる。

【０００８】本発明の課題は、温水流量調節式の空調制
御装置において、装置を複雑化することなく、信頼性、
低コストを確保しつつ、運転開始時、設定温度変更時の
応答速度を速め、かつ、制御精度を向上することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の車両用空調制御装置は、少なくとも、車両
エンジンの冷却水である温水を熱源とする熱交換器と、
該熱交換器に流入する前記温水の流量を調節して前記熱
交換器を通過する空気の加熱度合いを調節する吹出空気
温度調節手段と、車室内および／または車室外の空気を
吸入し、前記熱交換器を通過させた後に前記空気を車室
内に吹き出す送風手段と、車室内の空気温度を検出する
内気センサと、車室外の空気温度を検出する外気センサ
と、前記送風手段により車室内に吹き出す吹出空気の温
度を検出する吹出センサと、車室内目標温度を設定する
温度設定手段とを備えた車両用空調装置にあって、前記
各センサと前記温度設定手段の情報の入力により、前記
吹出空気温度調節手段の調節量を演算し出力するマイク
ロコンピュータを備えた車両用空調制御装置において、
前記マイクロコンピュータにより、少なくとも、前記温
度設定手段による設定温度と、前記外気センサによる検
出温度とに基づいて、前記吹出空気温度調節手段の調節
量の基本値に対応する基本吹出温度を演算する基本吹出
温度演算手段を備え、かつ、少なくとも、前記設定温度
と、前記外気センサによる検出温度と、前記内気センサ
による検出温度とに基づいて、目標吹出温度を演算し、
該目標吹出温度と前記吹出センサによる検出温度との差
が一定温度範囲内になるように、前記調節量の補正量を
演算する吹出温度補正量演算手段を備え、少なくとも、
前記基本吹出温度に対応する調節量の基本値と前記補正
量とに基づいて前記吹出空気温度調節手段の調節量を演
算し、該調節量による調節によって車室内の温度制御を
行うことを特徴とするものからなる。

【００１０】すなわち、まず少なくとも、外気センサに
よる検出温度と設定温度とを使用してフィードフォワー
ド制御量（基本吹出温度）を決定して、吹出空気温度調
整手段である温水流量調節バルブの基本開度量を決定す
る。これに少なくとも、内気センサと外気センサによる
検出温度と設定温度とを使用して目標吹出温度を決定
し、吹出センサの検出値との差を小さくするように補正
量を演算し、これを基本吹出温度に対応する調節量の基
本値に加えて、実際の温水流量調節バルブ開度を決定す
る。

【００１１】このような車両用空調制御装置において
は、温水流量調節バルブ開度は基本吹出温度を基本とし
たものであるため、空調の運転開始時や設定温度を変更
したときに、速やかに車室内温度を設定温度に近づける
ことが可能になる。

【００１２】また、補正量を、「目標吹出温度−前記吹
出センサ」による検出温度に定数を乗じた積算値とする
ことで、ハンチングが少なく、なめらかにかつ迅速に実
際の吹出温度を目標吹出温度に近づけられる。すなわ
ち、基本吹出温度に基づく制御により、迅速に目標値あ
るいはその近傍に制御し、細かい正確な制御を、特定の
補正量に基づいて行うものである。

【００１３】さらに、上記基本吹出温度には、内気セン
サの検出値を使用してもよいが、［内気センサと設定温
度の差による比例制御］分として大きな値はとれないの
で、目標吹出温度に使用する場合の値よりもかなり小さ
くする必要がある。実際には全く使用しない方が、その
機能を考えると、またプログラムの簡素化としても、有
効である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、
本発明の一実施態様に係る車両用空調制御装置を示して
おり、図１は、機器配置を、図２は制御ブロック図をそ
れぞれ示している。

【００１５】図において、１は車室内、２は車室外を示
しており、車室内１からの吸入空気３および／または車
室外２からの吸入空気４の量の割合がダンパ５で調整さ
れ、温調された吹出空気６が車室内１に吹き出される。
７は、吹出空気を加熱する熱交換器としてのヒータコア
を示しており、該ヒータコア７には、熱源としての温水
であるエンジン冷却水８が流入される。このエンジン冷
却水８の流量が、温水流量調節バルブ９によって調節さ
れる。

【００１６】ヒータコア７の上流側には、エバポレータ
１０が設けられており、コンプレッサ１１、コンデンサ
１２を有する冷媒回路１３を冷媒が循環される。

【００１７】吹出口１４の上流側には、送風手段として
のブロワ１５が設けられ、モータ１６によって駆動され
る。吹出口１４からの吹出空気６の温度は、吹出センサ
１７（たとえば、サーミスタ）によって検出される。

【００１８】車室内１には、車室内１の空気温度を検出
する内気センサ１８（たとえば、サーミスタ）が設けら
れており、本実施態様では、さらに日射センサ１９（た
とえば、フォトセンサ）が設けられている。また、車室
外２には、車室外２の空気温度を検出する外気センサ２
０（たとえば、サーミスタ）が設けられている。

【００１９】本発明に係る制御装置には、図２に示すよ
うに、マイクロコンピュータを有するコントローラ（マ
イコン搭載コントローラ）２１が設けられる。該コント
ローラ２１には、車室内目標温度を設定する温度設定手
段２２からの設定温度信号がＴset として入力され、吹
出センサ１７による検出温度信号がＴor、内気センサ１
８による検出温度信号がＴi 、外気センサ２０による検
出温度信号がＴam、日射センサ１９による日射補正信号
がＴlcとして入力される。各センサの入力はＡＤ（アナ
ログ／デジタル）変換され、それぞれ温度データとして
マイコン内ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）にストッ
クされる。また、設定温度データもマイコン内のＲＡＭ
にストックされる。

【００２０】マイコン内では、基本吹出温度演算手段２
３により、吹出空気温度調節手段（温水流量調整バルブ
９）の調節量の基本値に対応する基本吹出温度Ｔocが演
算される。

【００２１】この基本吹出温度Ｔocの演算は、たとえば
次式により行われる。 Ｔoc＝ａ×Ｔset −ｂ×Ｔam＋ｃ−Ｔlc ここで、ａ、ｂ、ｃは定数である。つまり、本実施態様
では、設定温度Ｔset と外気温度Ｔamと日射量Ｔlcに基
づいて基本吹出温度Ｔocが演算される。

【００２２】この基本吹出温度Ｔocは、たとえば図３に
示すような特性として予め設定可能なものである。図３
に示すように、たとえば設定温度２０℃、２５℃、３０
℃のそれぞれに対して、外気温度Ｔamと関係する特性線
として設定できる。

【００２３】またマイコン内では、吹出温度補正量演算
手段２４により、目標吹出温度Ｔoc2 と、該目標吹出温
度Ｔoc2 と吹出センサ１７による検出温度Ｔorとの差Ｐ
d0と、該Ｐd0が一定温度範囲内になるように、温水流量
調節バルブ９の開度補正量Ｐd1とが演算される。

【００２４】目標吹出温度Ｔoc2 は、たとえば次式によ
り演算される。 Ｔoc2 ＝Ｔoc＋ｐ×（Ｔset −Ｔi ） ここで、ｐは定数である。また、ｐ×（Ｔset −Ｔi ）
項は比例制御項であり、内気センサ１８からの入力を加
味した、目標吹出温度の最終的な補正項である。つま
り、車室内の空気温度（内気温度）とその制御目標温度
（設定温度）およびその他の負荷を考慮して、目標吹出
温度が演算される。

【００２５】上記目標吹出温度Ｔoc2 と吹出センサ１７
からの入力値Ｔorとの差Ｐd0は、次式により演算され
る。 Ｐd0＝Ｔoc2 −Ｔor つまり、測定した実際の吹出温度Ｔorと上記目標吹出温
度Ｔoc2 との偏差が求められる。

【００２６】上記Ｐd0に基づいて、温水流量調節バルブ
９の開度補正量Ｐd1が、たとえば次式により、Ｐd0に定
数ｃｐを乗じた値の積算値として演算される。 新Ｐd1＝旧Ｐd1＋ｃｐ×Ｐd0 すなわち、Ｐd1の値が、ある条件の下に刻々更新され
る。この演算を行う条件は、たとえば、Ｐd0＜−ｃｄま
たはｃｄ＜Ｐd0になったとき、つまり、｜Ｐd0｜＞ｃｄ
となって、前記の偏差の絶対値がある一定値を超えた場
合に、前記偏差に定数を乗じた値として、一定時間毎
に、積算して所定の補正量を求める。

【００２７】そして、以上の演算により求められた、基
本吹出温度Ｔocと、温水流量調節バルブ開度補正量Ｐd1
とに基づいて、吹出空気温度調節手段の調節量演算手段
２５（温水流量調節バルブ開度演算手段）により、次式
によって調節量Ｐocf が演算される。 Ｐocf ＝ｃｑ×Ｔoc＋ｃｒ＋Ｐd1 ここで、ｃｑは定数、ｃｒは補正定数である。

【００２８】この演算値Ｐocf がコントローラ２１から
出力され、実際の吹出温度制御に供される。つまり、上
記調節量Ｐocf の指令に基づいて、吹出温度制御装置２
６（つまり、温水流量調節バルブ９とモータアクチュエ
ータ（図示略）による制御装置）により、温水（エンジ
ン冷却水）の流量が調節され、吹出温度、ひいては車室
内温度が制御される。

【００２９】すなわち、上記制御は、要約すると、目標
吹出温度（Ｔoc2 ）＝吹出温度（Ｔor）となるように、
その差に応じたＰd0×ｃｐの積算値であるＰd1をパラメ
ータとして、基本吹出温度（Ｔoc）に加算して、温水流
量調節バルブ開度（Ｐocf ）を決定し、それによって温
水流量調節バルブ９の制御を行うものである。

【００３０】上記の如き演算は、たとえば図４に示すよ
うなフローに従って、一定時間毎に行うことができる。
図４においては、ステップＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３にお
いて、Ｔoc、Ｔoc2 、Ｐd0をそれぞれ演算し、一定時間
毎の演算実行フローであるステップＳＴ４、ＳＴ５、Ｓ
Ｔ６を経て、ステップＳＴ７にて−ｃｄ≦Ｐd0≦ｃｄで
あるか否かを判定し、Ｐd0＜−ｃｄまたはｃｄ＜Ｐd0の
場合のみ、ステップＳＴ８でＰd1の積算値を演算し、ス
テップＳＴ９でタイマをスタートさせる。演算されたＴ
ocとＰd1に基づいて、ステップＳＴ１０でＰocf を演算
する。

【００３１】なお、このフローにおいては、たとえば温
水流量調節バルブ９の開度に制限値がある場合には、た
とえば開度が０°未満、あるいは９０°を超え、現実に
は制御不能の開度となる条件が存在する場合には、その
ときの演算を省略あるいは制限して、無駄な演算を行わ
せないようにすることもできる。

【００３２】上記のような本発明に係る車両用空調制御
装置においては、基本吹出温度Ｔocと、特定の補正量Ｐ
d1とに基づいて温水流量調節バルブ９の開度制御信号Ｐ
ocfを演算、出力するようにしたので、従来方式に比べ
以下のように制御特性が改良される。

【００３３】まず、図５に示すように吹出温度制御特性
についてみるに、従来例１（内気センサと設定温度の差
による比例制御項が大の場合、つまり、フィードフォワ
ードによるエアミックス方式の制御を単に温水流量調節
方式の制御に置き換えたもの）の場合に比べ、本発明で
は、迅速に、かつ、ハンチングを生じさせずに、最終目
標値に制御される。

【００３４】また、従来例１（内気センサと設定温度の
差による比例制御項が小の場合）に比べ、本発明では、
時間遅れを生じさせることなく迅速に、かつ、最終目標
値とのズレを生じさせることなく精度よく、最終目標値
に制御される。

【００３５】さらに、従来例２（基本量［基本吹出温
度］を用いない場合、つまり吹出センサによるフィード
バック制御のみの場合）に比べ、本発明では、時間遅れ
を生じさせることなく（この従来例２では制御速度を速
めるとハンチングが生じる）安定して、最終目標値に精
度よく制御される。

【００３６】また、図６に示すように車室内温度制御特
性についてみるに、従来例１（内気センサと設定温度の
差による比例制御項が大の場合）に比べ、本発明では、
大きなオーバシュートやハンチングを生じさせることな
く、迅速にかつ精度よく目標とする設定温度に制御され
る。

【００３７】また、従来例１（内気センサと設定温度の
差による比例制御項が小の場合）に比べ、本発明では、
迅速に、かつ、設定温度とのズレを生じさせることなく
精度よく、目標とする設定温度に制御される。

【００３８】さらに、従来例２（基本量を用いない場
合）に比べ、本発明では、時間遅れを生じさせることな
く迅速に、目標とする設定温度に精度よく制御される。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車両
用空調制御装置によれば、リリーフ弁等の温水流量調節
バルブの差圧を制御する手段は不要であり、装置を複雑
化することなく、信頼性が高く、かつ、安価な車両用空
調制御装置を提供できる。

【００４０】そして、本発明に係る車両用空調制御装置
は、大きなオーバシュートやハンチングを生じさせるこ
となく、目標値への制御精度が極めて高い。

【００４１】また、空調の運転開始時や設定温度を変更
したときに、車室内温度を速やかにかつ正確に目標値に
近づけることができ、制御速度が速く、制御精度も極め
て高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用空調制御装置の概略構成図であ
る。

【図２】図１の装置における制御ブロック図である。

【図３】図２の制御における基本吹出温度（Ｔoc）の特
性例を示す特性図である。

【図４】図２の制御におけるフローの一例を示すフロー
チャートである。

【図５】本発明の車両用空調制御装置の吹出温度特性の
例を従来例と比較して示す特性図である。

【図６】本発明の車両用空調制御装置の車室内温度特性
の例を従来例と比較して示す特性図である。

【符号の説明】

１ 車室内 ２ 車室外 ３、４ 吸入空気 ５ ダンパ ６ 吹出空気 ７ 熱交換器としてのヒータコア ８ エンジン冷却水（温水） ９ 温水流量調節バルブ １０ エバポレータ １１ コンプレッサ １２ コンデンサ １３ 冷媒回路 １４ 吹出口 １５ ブロワ １６ ブロワモータ １７ 吹出センサ １８ 内気センサ １９ 日射センサ ２０ 外気センサ ２１ マイコン（マイクロコンピュータ）搭載コントロ
ーラ ２２ 車室内温度設定手段 ２３ 基本吹出温度演算手段 ２４ 補正量演算手段 ２５ 温水流量調節バルブ開度演算手段 ２６ 吹出温度制御装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、車両エンジンの冷却水であ
   る温水を熱源とする熱交換器と、該熱交換器に流入する
   前記温水の流量を調節して前記熱交換器を通過する空気
   の加熱度合いを調節する吹出空気温度調節手段と、車室
   内および／または車室外の空気を吸入し、前記熱交換器
   を通過させた後に前記空気を車室内に吹き出す送風手段
   と、車室内の空気温度を検出する内気センサと、車室外
   の空気温度を検出する外気センサと、前記送風手段によ
   り車室内に吹き出す吹出空気の温度を検出する吹出セン
   サと、車室内目標温度を設定する温度設定手段とを備え
   た車両用空調装置にあって、前記各センサと前記温度設
   定手段の情報の入力により、前記吹出空気温度調節手段
   の調節量を演算し出力するマイクロコンピュータを備え
   た車両用空調制御装置において、 前記マイクロコンピュータにより、少なくとも、前記温
   度設定手段による設定温度と、前記外気センサによる検
   出温度とに基づいて、前記吹出空気温度調節手段の調節
   量の基本値に対応する基本吹出温度を演算する基本吹出
   温度演算手段を備え、 かつ、少なくとも、前記設定温度と、前記外気センサに
   よる検出温度と、前記内気センサによる検出温度とに基
   づいて、目標吹出温度を演算し、該目標吹出温度と前記
   吹出センサによる検出温度との差が一定温度範囲内にな
   るように、前記調節量の補正量を演算する吹出温度補正
   量演算手段を備え、 少なくとも、前記基本吹出温度に対応する調節量の基本
   値と前記補正量とに基づいて前記吹出空気温度調節手段
   の調節量を演算し、該調節量による調節によって車室内
   の温度制御を行うことを特徴とする車両用空調制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記補正量が、前記目標吹出温度と前記
   吹出センサによる検出温度との差に定数を乗じた値の積
   算値として演算される、請求項１の車両用空調制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記内気センサによる検出温度が、前記
   基本吹出温度演算手段には入力されない、請求項１また
   は２の車両用空調制御装置。