JPH06171352A

JPH06171352A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JPH06171352A
Application number: JP4351202A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Iida; 克己飯田
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】コンデンサファンを最適制御することによ
り、動力の無駄を省き、安定した冷却サイクルの運転を
実現できるようにする。【構成】エンジン冷却水を冷却するラジエータ１の近
傍に配置され走行風と共に冷却ファン２により冷却され
る冷媒凝縮用のコンデンサ１７と、エンジンにより駆動
される可変容量コンプレッサ１６と、空調ダクト内に配
置されたエバポレータ１３とを配管接続することで冷却
サイクルを構成した車両用空調装置において、エンジン
の冷却水の温度を検出する手段５７と、車両の走行車速
を検出する手段５８と、可変容量コンプレッサの容量を
検出する手段３と、これら検出手段からの冷却水温度、
走行車速、コンプレッサ容量、及び所定の制御ルールに
基づいてコンデンサ冷却ファン２の回転速度をファジィ
推論する手段４と、該推論した回転速度となるよう前記
コンデンサ冷却ファン２を駆動制御するファン制御手段
５と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却サイクル中に可変
容量コンプレッサと、冷却ファンにより冷却されるコン
デンサとを備えた車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空調装置の冷却サイクルを構成す
るコンデンサの冷却ファンの制御技術として、特開昭５
９−２０９９１２号公報に記載のものが知られている。

【０００３】この装置は、ラジエターファンとコンデン
サファンの２つのファンを有し、エンジンの冷却水温と
クーラーの使用状況とに応じて、選択的にどちらか一方
のファンのみを駆動したり、両方のファンを駆動したり
するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
クーラー（エアコン）の使用状況やエンジン冷却水温等
により所定以上の熱放散が必要であると判断した場合
に、コンデンサの冷却ファンをＯＮ−ＯＦＦ制御してい
るが、コンデンサの熱放散量は車速や可変容量コンプレ
ッサの制御状態等により微妙に変化することから、上記
従来技術のような大雑把な制御では、発熱量と放熱量の
両者を考慮した最適な放熱量制御をすることができず、
動力を無駄にしたり、冷却サイクルの安定性を低下させ
たりする等の問題があった。

【０００５】本発明は、上記事情を考慮し、コンデンサ
ファンを最適制御することにより、動力の無駄を省き、
安定した冷却サイクルの運転を実現できるようにする車
両用空調装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、図１に示すように、エンジン冷却水を冷却
するラジエータ１の近傍に配置され走行風と共に冷却フ
ァン２により冷却される冷媒凝縮用のコンデンサ１７
と、エンジンにより駆動される可変容量コンプレッサ１
６と、空調ダクト１０内に配置されたエバポレータ１３
とを配管接続することで冷却サイクルを構成した車両用
空調装置において、前記エンジンの「冷却水の温度」を
検出する手段５７と、車両の「走行車速」を検出する手
段５８と、前記可変容量コンプレッサ１６の「容量」を
検出する手段３と、これら検出手段からの冷却水温度、
走行車速、コンプレッサ容量、及び所定の制御ルールに
基づいてコンデンサ冷却ファン２の回転速度をファジィ
推論する手段４と、該推論した回転速度となるよう前記
コンデンサ冷却ファン２を駆動制御するファン制御手段
５と、を有することを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明の装置では、推論手段４が、エンジン冷
却水温検出値、車速検出値、コンプレッサ容量制御値を
入力変数として、コンデンサファンの回転速度をファジ
ィ推論している。つまり、ファジィ推論の前件部パラメ
ータ（入力）を水温、車速、コンプレッサ容量とし、後
件部パラメータ（出力）をコンデンサのファンの回転速
度としてファジィ推論を実行している。

【０００８】ファジイ推論は、経験則などに基づいて定
められたファジィルールに従って推論結果を出力するも
ので、そのやり方の手順は例えば次の通りである。但し
ここでは、前件部変数が３つあるので、それぞれ前件部
変数を「コンプレッサ容量」と「車速」とし、後件部変
数を「コンデンサファン回転速度」とした第１ファジィ
演算と、前件部変数を「車速」と「水温」とし、後件部
変数を「コンデンサファン回転速度」とした第２ファジ
ィ演算の２つを並行または順に行い、両者の結果に基づ
いて最終推論結果「コンデンサファン回転速度」を出力
する。

【０００９】第１ファジィ演算では、まず、各ファジィ
ルールに従って、予め与えられたメンバーシップ関数に
より、前件部の変数「コンプレッサ容量」のグレード
（ファジィラベルに対する所属度、あるいはメンバーシ
ップ値とも言う）を求め、次いで、もう一つの変数「車
速」のグレードを求め、両グレードの最小値をとる。こ
の処理を前件部処理と言う。次に、後件部処理として、
出力側の「コンデンサファン回転速度」のメンバーシッ
プ関数を上記のグレードの所で頭切り処理し、頭切り処
理して得た台形出力を論理和し、その重心を求める。

【００１０】第２ファジィ演算でも同様に、まず、各フ
ァジィルールに従って、予め与えられたメンバーシップ
関数により、前件部の変数「車速」のグレードを求め、
次いで、もう一つの変数「水温」のグレードを求め、両
グレードの最小値をとる。次に、出力側の「コンデンサ
ファン回転速度」のメンバーシップ関数を上記のグレー
ドの所で頭切り処理し、頭切り処理して得た台形出力を
論理和し、重心を求める。

【００１１】次いで、上記両ファジィ演算出力を比較し
て、大きい方の値を最終出力である「コンデンサファン
回転速度」とする。

【００１２】この推論手法は、例えば特開平２−９２７
６３号公報等において公知の手法を応用したものであ
る。推論手法は別に他の方法を採用しても構わない。

【００１３】本装置では、コンプレッサ容量、走行車
速、エンジン冷却水温に応じてコンデンサファンの回転
速度が決まるので、最適な条件の元でコンデンサファン
が運転される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は実施例の車両用空調装置の概略構成を示
す。この装置においては、空調ダクト１０の最上流部
に、内気入口１０Ａと外気入口１０Ｂが２股に分れる形
で形成され、その分かれた部分にインテークドア１１が
設けられている。そして、このインテークドア１１を開
閉制御することにより、空調ダクト１０内に導入すべき
内気と外気の割合を調節することができるようになって
いる。

【００１５】空調ダクト１０には、下流側に行くに従っ
て順に、送風ファン１２、エバポレータ１３、エアミッ
クスドア１４、ヒータ１５が設けられている。エバポレ
ータ１３は、コンプレッサ１６、コンデンサ１７、レシ
ーバタンク１８及びエキスパンションバルブ１９と共に
配管結合されて、冷却サイクルを構成している。

【００１６】上記コンプレッサ１６として、ここでは斜
板式可変容量コンプレッサが用いられている。このコン
プレッサ１６は、簡単に説明すると、容量が斜板（揺動
板）の傾斜角度で決まり、斜板の傾斜角度がクランク室
の圧力で決まり、クランク室の圧力がソレノイドバルブ
１６Ａの実質開度によって決まる。

【００１７】つまり、ソレノイドバルブ１６Ａへの供給
電流（容量制御信号）Ｉｓｏｌを大きくすると、コンプ
レッサ容量が減少し、ソレノイドバルブ１６Ａへの供給
電流Ｉｓｏｌを小さくすると、コンプレッサ容量が増加
するというものである。ここでは、ソレノイドバルブ１
６Ａへの供給電流Ｉｓｏｌが最大のとき容量が０％とな
り、供給電流Ｉｓｏｌが最小のとき容量が１００％とな
るようになっている。この外部可変容量式のコンプレッ
サ１６は、エンジン７０から伝達される力で駆動され、
電磁クラッチ１６Ｂを断続することにより駆動制御され
る。

【００１８】また、エアミックスドア１４は、開度に応
じてヒータ１５を通過する空気とヒータ１５を通過しな
い空気との割合を調節する。そして、ヒータ１５を通過
した空気と通過しない空気は、ヒータ１５の下流側で混
合されて温度調節され、吹出口から車内に吹き出され
る。

【００１９】空調ダクト１０の後端部は、フロントガラ
スの内面に向かって空気を吹き出すデフロスト吹出口２
１と、乗員の顔面に向かって空気を吹き出すベント吹出
口２２と、乗員の足元に向かって空気を吹き出す吹出口
２３と、に分かれて車室内に開口しており、各吹出口２
１、２２、２３にはそれぞれモードドア２４、２５、２
６が設けられている。そして、これらモードドア２４、
２５、２６を選択的に開閉することで、吹出モードを変
えることができるようになっている。

【００２０】上述したインテークドア１１、エアミック
スドア１４、モードドア２４〜２６はそれぞれ図示しな
いアクチュエータにより開閉制御される。これら各アク
チュエータ、送風ファン１２、コンプレッサ１６のソレ
ノイドバルブ１６Ａ、電磁クラッチ１６Ｂは、それぞれ
コントロールユニット５０により駆動制御される。

【００２１】また、コンデンサ１７は、エンジンの冷却
水を冷却するラジエータ１の近傍に配置されており、走
行風とともに、電動式の冷却ファン（「コンデンサファ
ン」とも言う）２によって冷却されるようになってい
る。この冷却ファン２もコントロールユニット５０によ
って駆動制御される。

【００２２】コントロールユニット５０は、上記各アク
チュエータ、送風ファン１２、ソレノイドバルブ１６
Ａ、電磁クラッチ１６Ｂ、冷却ファン２等を駆動する駆
動回路と、各駆動回路に制御信号を供給するマイクロコ
ンピュータと、マイクロコンピュータに接続されたＡ／
Ｄ変換器と、マルチプレクサとを含むものである。

【００２３】そして、このコントロールユニット５０内
のＡ／Ｄ変換器には、車室内に入る日射量Ｑsun を検出
する日射センサ５２と、外気温度Ｔａを検出する外気温
度センサ５３と、車室内の代表温度（車内温度）Ｔｒを
検出する内気温度センサ５４と、車室内の温度（設定温
度）Ｔset を設定する温度設定器５５と、エバポレータ
１３の通過した直後の空気温度（エバポレータ温度）Ｔ
ｅを検出するダクトセンサ５６と、エンジンの冷却水の
温度Ｔｗを検出する水温センサ５７と、車両の走行車速
Ｖを検出する車速センサ５８とが接続され、各センサ類
からのデータがマイクロコンピュータに入力されるよう
になっている。なお、この実施例では、外気温度センサ
５３と内気温度センサ５４と温度設定器５５と日射セン
サ５２とが、図１に示した熱負荷検出手段２に相当して
いる。

【００２４】次に、上記空調装置のコントロールユニッ
ト５０により行われる制御の内容を図３のフローチャー
トを参照しながら説明する。

【００２５】図３に示す制御ルーチンがスタートする
と、まずステップ１０１において各種センサ類の検出信
号（Ｔset 、Ｔｒ、Ｔａ、Ｑsun 、Ｔｅ、Ｔｗ，Ｖ）を
入力する。次にステップ１０２で、車内温度センサの検
出した車内温度Ｔｒと、外気温度センサの検出した外気
温度Ｔａと、温度設定器による設定温度Ｔset と、日射
センサの検出した日射量Ｑsun とに基づいて目標吹出温
度Ｘｍを、次式Ｘｍ＝Ａ・Ｔset −Ｂ・Ｔｒ−Ｃ・Ｔａ−Ｄ・Ｑsun ＋
Ｅにより演算する。但し、Ａ〜Ｄは定数、Ｅは補正項であ
る。

【００２６】次に、ステップ１０３に進んで、目標吹出
温度Ｘｍに基づいてエバポレータ目標温度Ｔｅ’を算出
し、ステップ１０４でダクトセンサにより検出したエバ
ポレータ吹出空気温度Ｔｅと前記エバポレータ目標温度
Ｔｅ’の偏差（Ｔｅ−Ｔｅ’）に基づいて、コンプレッ
サ容量制御量ＩｓｏｌをＰＩ演算し、容量制御信号を出
力してコンプレッサの容量を制御する。

【００２７】例えば、操作電流の算出は、次式に基づい
て行う。Ｉｓｏｌ＝ＩＰ＋ＩＩ（ｔ）但し、比例項「ＩＰ」＝比例動作に対応する操作量であ
り、エバポレータの実温度Ｔｅと目標温度Ｔｅ’の偏差
ΔＴに応じて決まる。積分項「ＩＩ（ｔ）」＝時刻ｔにおける積分動作に対応
する操作量＝ＩＩ（ｔ−Δｔ）＋ΔＩＩ（ｔ） ΔＩＩ（ｔ）＝積分動作に対応する増分であ
り、ＴｅとＴｅ’との偏差ΔＴに応じて決まる。 Δｔ＝制御の間隔（ここでは、０．５
ｓｅｃ）である。

【００２８】その後、コンデンサファン２の回転速度を
決める駆動電圧信号Ｂｖのファジィ演算のステップに入
る。このファジィ演算に当たっては、予め図４に示す第
１ファジィルールと、図６に示す第２ファジィルール
（これらは経験則あるいは実験などで得られた実績によ
り決められている）が与えられている。

【００２９】第１ファジィルールは、「コンプレッサ容
量制御値Ｉｓｏｌ」と「車速Ｖ」を前件部変数とし、
「コンデンサファン電圧Ｂｖ」を後件部変数とした場合
の関係を規定するルールであり、ＩＦ（前件部）〜ＴＨ
ＥＮ（後件部）形式で規定されている。また、これら前
件部変数及び後件部変数については、図５（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すメンバーシップ関数が与えられて
いる。

【００３０】また、第２ファジィルールは、「車速Ｖ」
と「水温Ｔｗ」を前件部変数とし、「コンデンサファン
電圧Ｂｖ」を後件部変数とした場合の関係を規定するル
ールであり、ＩＦ（前件部）〜ＴＨＥＮ（後件部）形式
で規定されている。また、これら前件部変数及び後件部
変数については、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すメ
ンバーシップ関数が与えられている。

【００３１】但し、ここで用いている各符号（ファジィ
ラベル）は、次の意味で用いられている。ＰＬ … 正方向に大ＰＭ … 正方向に中ＰＳ … 正方向に小ＺＲ … ほとんど「０」

【００３２】ファジィ演算の最初のステップ１０５で
は、コンデンサファン回転速度制御に関する各ルール毎
にメンバーシップ関数に従い、前件部変数「コンプレッ
サ容量制御値Ｉｓｏｌ」、「水温Ｔｗ」、「車速Ｖ」の
各グレードｗｉ１を求める。第１ファジィ演算について
は、図４の第１ファジィルールと、図５の第１ファジィ
演算用のメンバーシップ関数を用いる。また、第２ファ
ジィ演算については、図６の第２ファジィルールと、図
７の第２ファジィ演算用のメンバーシップ関数を用い
る。

【００３３】次に、ステップ１０６にて、図５（ｃ）の
第１ファジィ演算用の出力側メンバーシップ関数より、
各ルールのグレード毎にコンデンサファン電圧Ｂｖｉを
算出し、ステップ１０７にて重心を演算し、重心位置を
第１ファジィ演算出力値Ｂｖ１とする。

【００３４】次に、ステップ１０８にて、図７（ｃ）の
第２ファジィ演算用の出力側メンバーシップ関数より、
各ルールのグレード毎にコンデンサファン電圧Ｂｖｉを
算出し、ステップ１０９にて重心を演算し、重心位置を
第２ファジィ演算出力値Ｂｖ２とする。

【００３５】そして、ステップ１１０にて、先のステッ
プ１０７で演算した第１ファジィ演算の出力値Ｂｖ１
と、ステップ１０９で演算した第２ファジィ演算の出力
値Ｂｖ２とを比較して、大きい方の値を最終的な制御電
圧値Ｂｖとして確定し、該電圧Ｂｖにてコンデンサファ
ン２を駆動する。

【００３６】その後は、ステップ１１１にて他の制御を
行って、最初のステップに戻る。

【００３７】このように、コンデンサファン電圧を、コ
ンプレッサ容量、水温、車速に応じて決定するので、無
駄のない最適な条件でファンを駆動することができる
上、冷却サイクルの動作を安定させることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空調装置
によれば、コンプレッサ容量と車速とエンジン冷却水温
度とを入力因子としてコンデンサファンの回転速度を制
御するので、電力の無駄の無い最適な条件で、冷却サイ
クルの安定を維持しながらコンデンサファンをきめ細か
く運転することができる。しかも、複数の入力因子があ
るものの、簡単なファジィルールを作成するだけで、最
適な制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の構成を示す概略図である。

【図３】同実施例の制御内容を示すフローチャートであ
る。

【図４】同制御の中のファジィ演算に用いる第１ファジ
ィルールを示す表である。

【図５】上記第１ファジィ演算に用いるメンバーシップ
関数を示し、（ａ）は前件部パラメータであるコンプレ
ッサ容量制御値Ｉｓｏｌのメンバーシップ関数、（ｂ）
は前件部パラメータである車速Ｖのメンバーシップ関
数、（ｃ）は後件部パラメータであるコンデンサファン
電圧Ｂｖのメンバーシップ関数である。

【図６】上記ファジィ演算に用いる第２ファジィルール
を示す表である。

【図７】上記第２ファジィ演算に用いるメンバーシップ
関数を示し、（ａ）は前件部パラメータである水温Ｔｗ
のメンバーシップ関数、（ｂ）は前件部パラメータであ
る車速Ｖのメンバーシップ関数、（ｃ）は後件部パラメ
ータであるコンデンサファン電圧Ｂｖのメンバーシップ
関数である。

【符号の説明】

１ラジエータ２冷却ファン（コンデンサファン）３コンプレッサ容量検出手段１０空調ダクト１３エバポレータ１６可変容量コンプレッサ１６Ａソレノイドバルブ（容量制御手段）１７コンデンサ５０コントロールユニット５７水温センサ（エンジン冷却水温検出手段）５８車速センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン冷却水を冷却するラジエータの近
傍に配置され走行風と共に冷却ファンにより冷却される
冷媒凝縮用のコンデンサと、エンジンにより駆動される
可変容量コンプレッサと、空調ダクト内に配置されたエ
バポレータとを配管接続することで冷却サイクルを構成
した車両用空調装置において、前記エンジンの冷却水の温度を検出する手段と、車両の走行車速を検出する手段と、前記可変容量コンプレッサの容量を検出する手段と、これら検出手段からの冷却水温度、走行車速、コンプレ
ッサ容量、及び所定の制御ルールに基づいてコンデンサ
冷却ファンの回転速度をファジィ推論する手段と、該推論した回転速度となるよう前記コンデンサ冷却ファ
ンを駆動制御するファン制御手段と、を有することを特徴とする車両用空調装置。