JPH0325022A - 自動車用空調装置 - 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，外部制御型容量可変コンプレッサを使った自
動車用空気調和装置に係り．エバポレータ出口の空気温
度を安定に制御するに好適な容量制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の自動車用空調装置は、特開昭６２　−　９４７４
８号公報に記載のように、必要吹出空気温度を得るよう
に、エバポレータの出口温度の目標値と検出値によりエ
バポレータの目標蒸発圧力を求め，さらに，検出した蒸
発圧力が，前記目標蒸発圧力に近づくようにコンプレッ
サの容量を制御していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は自動車の運転条件により、導入空気の熱
負荷やコンプレッサの回転数が変わり、冷凍サイクルの
応答も変わってしまうので，エバポレータの出口空気温
度を安定に保つ最適な制御係数が１つに決まらない。そ
のためエバポレータ出口空気温度を安定に制御するため
には、制御のゲインを小さくするか、制御を行なうタイ
ミングを長くとる必要があり、快適な吹出温度になかな
かいたらないという問題があった。

本発明の目的は、エバポレータの出口空気温度を短時間
に、しかも、安定に、目標値に収束させ、快適な吹出温
度を保つことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために、自動車用エンジンより駆動
され、容量可変装置を備えたコンプレッサ、，車室内へ
導入する空気を冷却するエバポレータ，該エバポレータ
の出口空気温度に基づき、制御信号を演算し、該制御信
号により前記コンプレッサの容量を制御する容量制御手
段を有する自動車用空調装置において，前記容量制御手
段は、前記エバポレータ出口空気温度が前記目標値とな
る基準制御信号を前記エバポレータの入口空気の温度，
風量に基づき、予測演算し、該基準制御信号の上下に所
定の幅を設け、該幅内に前記制御信号を制限するように
したものである。

また，前記基準制御信号は，前記エバポレータ出口空気
の目標値と前記エバポレータの入口空気の温度、風量に
より、基準冷媒蒸発圧力を比例演算し、該基準冷媒蒸発
圧力より所定の関係にを基づき演算されるようにしたも
のである。

〔作用〕

容量制御手段は、前記エバポレータの出口空気温度が目
標値になる基準冷媒蒸発圧力、前記出口空気温度に主に
影響を及ぼす、エバポレータの入口空気の温度、風量に
よって、比例演算し、予測する．次に、該基準冷媒蒸発
圧力より、冷媒蒸発圧力と制御信号の所定の関係に基づ
き、基準制御信号を求める。さらに、該基準制御信号の
上下に，乗員の快適性を保てる許容変化幅だけ、所定の
幅を設けて、該幅内で前記エバポレータの出口空気温度
と、前記出口空気温度の目標値に基づき、制御信号を演
算し、該制御信号により、前記コンプレッサの容量を容
量可変装置で制御する。したがつて、エバポレータ出口
空気温度は，短時間に、しかも，安定に、目標値に収束
し、快適吹出し温度が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第８図により説明す
る。

第１図は，本発明の一実施例である自動車用空気調和装
置の構成図である。該装置は、温調装置部１と制御回路
部２からなる。

温調装置部１の機能を説明する．空気は、吸込手段であ
るインテークドア３により選択され、内気口４あるいは
外気口５から吸込まれる。該ドア３は、電動アクチュエ
ータ６により駆動される。

空気は、送風手段であるブロワ７で送られ、その送風量
は、モータ８に印加する電圧ＶＭ’で制御される。電力
（十Ｂ）は、図示していないバッテリから供給され，ブ
ロワ制御回路９で、前記モータ８の両端電圧と目標電圧
を比較し，トランジスタ１０により，前記両端電圧を目
標電圧に制御する。

エバポレータ１１にて、前記空気を冷却する。

なお、冷力の調節は、コンブレツサ１２に内蔵する容量
アクチュエータ１３で冷媒流量を制御することで行われ
る。該容量アクチュエータ１３は、電磁ソレノイドであ
り、印加電圧により、冷媒流量制御弁の開度が変えられ
る。また，前記コンプレッサ１２の動力源は、図示して
いないエンジンであり，該エンジンとＶベルトで接続さ
れるプーリ１４とコンプレッサｌ２の間にあるマグネッ
トクラッチ１５で、コンプレッサ１２への動力を断続す
る．該マグネットクラッチ１５への電力（＋Ａｃｃ）の
供給は、コンプレッサ制御回路１６の指示で作動するリ
レー１７で断続できる。

前記エバポレータ１１を通過した空気は、電動アクチュ
エータ１８で駆動されるエアミックスドア１９により，
ヒータ２０を通過する空気とバイパスする空気に分けら
れる。該ヒータ２０は、前記エンジンの冷却水（約８０
℃）を熱源とする加熱手段である。

空気の吹出手段であるデフドア２１とベルトドア２２は
、リンク２３で連動し、電動アクチュエータ２４で駆動
される。前記デフトア２１及びベントドア２２の位置に
より，デフ吹出口２５、ベント吹出口２６及びフロワ吹
出口２７の各吹出口から車内へ吹出す，風量配分を制御
する。吹出の組合せは３通りあり、すべてベント吹出口
２６から吹出すアッパーモード（ＵＰＲ）．ベント吹出
口２６とフロワ吹出口２７から吹出すパイレベルモード
（Ｂ／Ｌ）．そして、デフ吹出口２５とフロワ吹出口２
７から吹出すロワーモード（ＬＷＲ）である。

次に、制御回路部２について説明する。制ｆｊＲ回路部
２は、制御を司る機能を有し、制御手段、判断手段、そ
して、演算手段であるマイクロコンピュータ２８を内蔵
する。本実施例のマイクロコンピュータ２８は、中央制
御装置（ＣＰＵ）．処理手順（プログラム５定数）を記
憶するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）．データを記憶す
るランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）　、入出力端子（
Ｉ／Ｏ）、アナログ・デイジタル変換機能（Ａ／Ｄ＞．
任意幅パルス出力端子、任意周波数パルス出力端子，パ
ルス周期計数端子、及び、一定時間割込機能を内蔵する
。

前記マイクロコンピュータ２８の発振用端子には、水晶
発振子２９を接続し，ＩＭＨｚの発振器を構成し，プロ
グラムは，１サイクル＝１マイクロ秒で進行する。

制御回路部２には，図示していないバツテリから常時供
給される十Ｂ電源と、図示していないキースイッチ位置
が，「ＡＣＣ」と「○Ｎ」で偶給される＋Ａｃｅ電源が
与えられる。それらの電源が電源回路３０に与えられる
と，内蔵する定電圧素子により．５Ｖ定電圧に変換され
、＋５Ｖ電源になる。

さらに，制御回路部２には、システムのオンオフを指示
するスイッチ３２、及び，該スイッチ３工のインジケー
タランプ３２がある。該スイッチ３１のオフ信号が、前
記ブロワ制御回路９及びコンプレッサ制御回路１６に与
えられると、各回路は，モータ８を停止させ、マグネッ
トクラッチｌ５を遮断する。

電動アクチュエータ６，１８．２４は、ドライブＩＣ［
たとえば，（株）東芝製のＴＡＢ０５０Ｐ］を内蔵する
ドア駆動回路３３，３４．，３５を介して制御される． 本実施例では、７つの温度センサ、日射センサ３６、及
び、温度設定ボリューム３７を設けており，それらの電
圧信号は、独立に、前記マイクロコンピュータ２８のＡ
／Ｄの端子に接続され、ディジタル２進データに変換後
，演算に使われる。

以下、温調装置部１の制御内容について、前記マイクロ
コンピュータ２８のＲＯＭに記憶させてある処理手順、
すなわち，第２図から第５図のフローを使って説明する
。

プログラムは、約１００ミリ秒周期で繰返し実行される
、第２図のごとき背景処理（ＢＧＪ）と、前記マイクロ
コンピュータ２８の時間割込み機能を使い，所定時間間
隔（本実施例では、５ミリ秒）で，前記ＢＧＪを休止さ
せ．実行される，第３図のごときタイマ処理（ＴＩＭＥ
Ｒ）に分けられる．なお，該ＴＩＭＥＲが終了すると、
前記ＢＧＪは、休止した次から処理を再開する。また、
各フローの図中の番号は、ステップ番号を示す。

第２図のステップ１００では、前記マイクロコンピュー
タ２８のＩ／Ｏの出力端子を外部機器が停止するように
セットし、ＲＡＭに設けた、Ｏ，ｌを記憶するフラグ（
Ｆｈ，Ｆｍ）．及び，数字を記憶するカウンタ（Ｃｈ，
Ｃｍ）をすべてＯにする．つまり、制御を開始する前に
、マイクロコンピュータ２８を初期状態にする。

ステップ１５０では、外気温度センサ４０、内気温度セ
ンサ４１，デフダクト温度センサ４２、ベントダクトセ
ンサ４３、フロワダクト温度センサ４４、エバポレータ
出口空気温度センサ４５．エバポレータ入口空気温度セ
ンサ４６、日射センサ３６、及び、温度設定ボリューム
３７の各信号電圧をデ不ジタル量に変換して、入力する
。さらに，前記マイクロコンピュータ２８にあらかじめ
記憶させてある．信号電圧と温度、日射量の変換特性を
使い、制御に用いる、外気温度Ｔａ．内気？度Ｔｒ、デ
フダクト温度Ｔｄｄ、ベントダクト温度Ｔｄｕ、フロワ
ダクト温度Ｔａｘ、エハホレータ出口空気温度Ｔｃ．エ
バポレータ入口空気温度Ｔ１，日射量Ｚ，、及び、設定
温度Ｔｓを得る。

ステップ２００では，以下の計算を行う。

車室目標温度Ｔｓｏは、 Ｔｓｏ＝　　Ｋａｓ−Ｔａ＋　Ｋｓｓ−Ｔｓ　　Ｋｏｓ
　　−（１）で算出し、Ｋａｓ＊　Ｋｓｓ，　Ｋｏｓは
定数である。

内気温度Ｔ，の目標値からのずれ量ΔＴｒは、ΔＴｒ＝
Ｋｓｒ−Ｔｓｏ　　Ｋ，ｒ−Ｔ，＋Ｋｏｒ　　・＝（２
）で算出し、Ｋ■ｅ　Ｋｒ、Ｋｏｒは定数である。

各吹出口毎の目標吹出温度Ｔａｏａ（デフ吹出口２５）
　，　Ｔ．＋ｏｕ　（ベント吹出口２　６）　．　’ｒ
．＋ｏｎ　（フロワ吹出口２７）、総称してＴ　ｄＯＸ
は、Ｔａｏｘ＝Ｋｂｘ−Ｔａｂｘ　　Ｋｚ１Ｚ−＋Ｋｓ
ｘ−ＴＳ　　ＫＦ１Ｔｒ＋Ｋｏｘ　−（３）で算出し、
Ｋ　ｂ　ｘ　＋　Ｋ　ｚ　ｘ　Ｈ　Ｋ　ｓ　ｘ　＊　Ｋ
　ｐ　ｘ　＠　Ｋ　ｏ　ｘは定数、基準吹出温度Ｔａｂ
ｉ（デフ吹出口２５）、Ｔｄｂｕ（ベント吹出口２６）
．Ｔａｂ處　（フロワ吹出口２７）、総称してＴ　ａ　
ｂ　ｘは、第６図に示す、安定状態における快適吹出温
度特性である。

各吹出口毎の目標吹出温度Ｔ　ａ　ｏ　ｘは検出吹出温
度Ｔ’ａｘの温度差ΔＴｄｘは、 ΔＴｏ＝　Ｋｂｕ−Ｔａａｘ　　Ｋｕｕ−Ｔｍｘ＋　Ｋ
．ｕ・＝（４）で算出し、Ｋ　ｂ　ｕ　Ｈ　Ｋ　ｕ　ｕ
　，　Ｋ　ａ　ｕは定数である。また，前記アッパーモ
ード（ＵＰＲ）時は， ΔＴａｔ＝Δ”ｒ　ｍｕ　　　　　　　　　　　　−（
５）とし、前記ロワーモード（ＬＷＲ）時は、ΔＴ　ｄ
ｕ　＝Δ’ｒ　ａｔ　　　　　　　　　　　　・（６）
との置き換えを行い、風が出ていない吹出口の温度を使
用しないようにする。

吹出口制御信号αは、 ａ−Ｋａｍ　・Ｔｔ＋Ｋｚ１Ｚｍ　　Ｋｓｍ　・Ｔｓ十
Ｋａｍ　　−（７）で算出し、Ｋ　＆ｍｌ　Ｋｚａ，　
Ｋｓｍ＋　Ｋｏａは定数である．エバポレータ１１の出
口目標空気温度Ｔｃｏは、Ｔ１の関数として、第７図に
よって決定される。

すなわち、Ｔ８が低温時は，窓曇り防止のため、除湿を
行うよう、Ｔｃｏを決める。高温時は、Ｔｃｏを一定に
し、吹出温度への影響をないようにする。

ステップ２５０では、ステップ２００の（７）式で求め
るαにより吹出口を決定し，ドア駆動回路３５に信号を
出力する。

ステップ３００では、ステップ２００の（２）式で求め
るΔＴ，によりモータ８への印加電圧ＶＭを決定し、ブ
ロワ制御回路９に信号を出力する。

ステップ３５０では、ステップ２００の（４），（６）
式で求めるΔＴ　ｄｕにより吸込口を決定し、ドア駆動
回路３３に信号を出力する。

ステップ４００では、温度調節の実行許可を示すフラグ
Ｆ１がセットされているか判定し、真の時は，該Ｆ．を
クリア後、ステップ４５０へ進み、偽の時はステップ１
５０へ戻る。

ステップ４５０の容量制御手段であるコンプレッサ制御
の詳細フローを第４図に示す。ステップ４５１で、Ｔｃ
ｏとＴｃの差ΔＴｃ　（　＝　Ｔｃｏ　　Ｔｃ）の絶対
値が所定値αＣより小さいか判断する。真の時は、ステ
ップ４５２で．容量変化の必要無しとして、エバポレー
タ１１により容量変化量ΔＶｃをＯにし、偽の時は、ス
テップ４５３で，ΔＶｃをＫｃ・ΔＴｃ（Ｋｃは、定数
。）とする。ステップ４５４では、現在出力中の容量ア
クチュエータｌ３への印加電圧Ｖｃに、前記ΔＶｃ　を
加えて，新たなＶｃ　とする。

ステップ４５５では、ブロワ電圧ＶＭ、エバポレータ入
口空気温度Ｔｔ．及び目標出口空気温度Ｔｃｏより、Ｔ
ｃがＴｃｏ　と一致すると予測される。

基準冷媒蒸発圧力Ｐｓｏを演算する。（ＫＰＭＩ　ＫＰ
ｌＰＫ　ｐｃ　，　Ｋ　ｐｓは定数。）ステップ４５６
では、前記Ｐｓｏより基準印加電圧Ｖ　ｃ　ｂを求める
。ここで関数ｆ，は、第８図に示す特性である。ステッ
プ４５７では、前記Ｖｃｂより印加電圧の上限値Ｖ　ｃ
　ｘ　．及び下限値Ｖ　ｃ　ｎを求める。（Ｋｖｘ，Ｋ
ｖｎは定数。）本実施例では、Ｖｃｘ，　Ｖｃｎとも、
０．５ｖ程度とし，Ｐｓｏで０．５ｋｇ／ｄの幅になる
ようコンプレッサ１２の容量を制御する。したがって、
この範囲での出口空気温度変化は、５　ｄａｇ程度であ
り快適性を保てる許容内である。ステップ４５８では，
ＶｃがＶＣ！より大きいか判断し、真の時は，ステップ
４５９でＶｃをＶ　ｃ　ｘとする。ステップ４６０では
、ＶｃがＶｃｎより小さいか判断し、為の時は、Ｖｃ　
をそのまま出力し，真の時は，ステップ４６１でＶｃを
ＶｃｎとしてＶｃを出力する。

ステップ５００のエアミックスドア制御の詳細を第５図
に示す。ステップ５０１では、前記ΔＴａｇと、前記Δ
Ｔ　ａ　ｕの重み付けをした値の絶対値が所定値α旧よ
り小さいか判断する。（Ｋｏは，定数。）偽の時は、吹
出温度が目標に達していないとして、ステップ５０２で
、ドア駆動回路３４への電圧印加時間ｃｈ（Ａ，，は、
定数。）を求め，電圧を加える．真の時は、各吹出口は
、目標吹出温度に制御されているとして、ステップ５０
３でＱｈ　をＯにする。ステップ５０４では、ドア駆動
回路３４へ電圧を加え、電圧印加中を示すフラグＦ，を
セットする。

ステップ５００終了後、ステップ１５０へ戻ることを繰
り返す。

以上の処理を繰り返し実行する間に，所定時間毎に実行
する、前記ＴＩＭＥＲの処理内容を第３図により、説明
する。

ステップ６０１では、前記Ｆｈがセットされ，前記電動
アクチュエータ１８が駆動中であるか判断し、真の時は
、ステップ６０２で、前記Ｃｈ　をカウントダウンする
。ステップ６０３では、前記ＣｈがＯ以下になり，前記
電動アクチュエータ１８を停止させるべき時になったか
判断する。真の時は、ステップ６０４で、前記Ｆ　１＋
　をクリアし、前記電動アクチュエータ１８の停止信号
を、ドア駆動回路３４へ出力する。

ステップ６０５では、温度調節の実行周期を作るカウン
タＣ．をカウントダウンし、ステップ６０６では，該Ｃ
ＩＩがＯ以下になり、実行許可すべき時になったか、判
断する。真の時は、ステップ６０７で前記Ｆ．をセット
し、前記Ｃ，に実行周期Ｃａｏを与える。

本実施例によれば，エバポレータ出口空気温度Ｔｃが目
標値Ｔｅａになる基準冷媒圧力Ｐｓｏをブロワ電圧ｖＭ
、エバポレータ入口空気温度Ｔｔ．により、を比例演算
し、予測する。さらに第８図の特性で、前記Ｐｓｏより
基準印加電圧Ｖｃｂが求められ、該Ｖ　ｃ　ｂの上下に
乗員の快適性を保てる許容の温度変化幅が得られるよう
に設けた所定値内で、印加電圧Ｖｃ　が制御されるので
、エバポレータ出口空気温度Ｔｃは、目標値Ｔｅａ付近
に安定に制御され快適な吹出温度が保てる。

〔発明の効果〕

本発明によれば，エバポレータの出口空気温度が、短時
間に、しかも、安定に、目標値に収束するので、快適な
吹出温度を保つことが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である自動車用空調装置の構
成図、第２図から第５図は第１図のマイクロコンピュー
タに記憶している処理フロー図、第６図から第８図はそ
れぞれ第工図のマイクロコンピュータに記憶している基
準吹出温度、エバポレータ出口空気目標温度および印加
電圧の特性図である。 １ｌ・・・エバポレータ、１２・・・コンプレッサ、４
５・・・エバポレータ出口空気温度センサ、４６・・・
エバポレータ入口空気温度センサ，４５０・・・コンブ
レ＾　１　図 粥 ２ 図 弓 ４ 図 角÷ ３ 図 気） ５ 図 ゲ； ２ラ ６ 図 渚 ｆ 図 （゜こ）１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自動車用エンジンより駆動され、容量可変装置を備
   えたコンプレッサ、車室内へ導入する空気を冷却するエ
   バポレータ、該エバポレータの出口空気温度と、該出口
   空気温度の目標値に基づき、制御信号を演算し、該制御
   信号により前記コンプレッサの容量を制御する容量制御
   手段を有する自動車用空調装置において、前記容量制御
   手段は、前記エバポレータ出口空気温度が前記目標値と
   なる基準制御信号を、前記エバポレータの入口空気の温
   度、風量に基づき、予測演算し、該基準制御信号の上下
   に所定の幅を設け、該幅内に前記制御信号を制限するよ
   うにしたことを特徴とする自動車用空調装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記基準制御信号
   は、前記エバポレータ出口空気の目標値と前記エバポレ
   ータの入口空気の温度、風量により、基準冷媒蒸発圧力
   を比例演算し、該基準冷媒蒸発圧力より所定の関係に基
   づき演算されるようにしたことを特徴とした容量制御装
   置。