JPH08507736A - 電気自動車用環境制御システム - Google Patents
電気自動車用環境制御システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
可変速コンプレッサ手段(8)を含む、閉じられた冷却システムを備えた、車両用環境制御システムであって、該制御システムは更に所望の室内温度を選択するための車両の運転手による入力手段(53)と、周辺空気の温度をモニタするための周辺空気センサ手段(30)と、車両の内部温度をモニタするための車内センサ手段(32)と、前記所望の温度に関連し、かつ所定の固定された最小温度値と周辺空気の温度に等しい可変最大温度値との間の値に制限された設定温度値を決定するようにプログラムされたプログラム可能なコンピュータ手段(50)とを備え、前記コンピュータ手段(50)は前記設定温度値と前記車内センサ手段によって得られる車両の内部温度との差に関連した空調値を決定し、該空調値に応じて前記コンプレッサ手段(8)の速度を制御するように更にプログラムされている、車両用環境制御システム。
Description
【発明の詳細な説明】
電気自動車用環境制御システム
本発明は、電気自動車用環境制御システムに関し、より詳細には電気エネルギ
ーの使用を最適化しながら自動車の室内環境をプリ(予め)調節し、かつ、快適
に維持するためのシステムに関する。
電気自動車において従来の暖房、換気および空調(HVAC)システムを維持
するには問題がある。その理由は、このようなHVACシステムを作動させる際
に消費されるパワーは、自動車の走行距離および性能に大きな影響を与え得るか
らである。自動車の暖房にヒートポンプサイクルを使用すること、および/また
は速度可変モータにより駆動されるコンプレッサを冷房に使用すること(いずれ
もパワー消費量を低減するためである)により、これら問題を解決しようとする
システムがこれまで提案されている。また、高速走行へ出発する前に予め冷房す
るよう、商用電源のコンセントからの電力を自動車が使用することも提案されて
いる。かかるシステムはHVACシステムによるパワー消費量を低減するが、電
気自動車が一般大衆に受け入れられるには、更にエネルギー管理を改善すること
が求められている。
上記に鑑み、本発明の目的は自動車の内部の最高温度および最低温度を制限す
ることにより、更にシステムのパワー消費部品のうちの1つ以上の作動速度を制
御することにより、パワー消費量を最小にしながら自動車駆動用バッテリーが正
常に作動している間、搭乗者を快適にさせる、電気自動車用環境制御システムを
提供することにある。
本発明を具現化した環境制御システムは、自動車がバッテリー充電用電源に接
続されており、駆動用バッテリーが完全に充電されている場合に所定の時間にわ
たって自動車の室内を予め空調して、乗車時の乗客の快適性を改善している。
本発明を具現化した環境制御システムでは、自動車の運転手により最大の冷房
が命令された際、および最大の暖房が命令された際、それぞれ自動車の室内の冷
房および暖房を所定の温度に制限することにより、エネルギーを節約する。
本発明によれば、自動車が220ボルトの交流電源に接続されている間、自動
車の室内を予め空調するためのプリ暖房/プリ冷房の特徴を有する環境制御シス
テムが提供される。これにより駆動バッテリーの電力で作動しながら環境制御シ
ステムのパワー条件を最小にすることにより、自動車のバッテリー電力と駆動レ
ンジが維持される。このシステムが正常に作動している間、運転手により命令で
きる最高温度および最低温度を制限することにより、適当な作動条件下でコンプ
レッサの速度を低下することにより、更に種々のファンすなわちブロアの速度を
制御することにより、バッテリーの電力が節約される。A/C作動モード中は空
気混合ドアは最大冷房位置にセットされる。ヒーター作動中は空気混合ドアの設
定点は周辺温度のみならず排出空気温度に応じて制御される。種々の自動車作動
条件、例えばバッテリー電圧が低い場合、またはスロットルが全開状態で作動し
ている条件下では、コンプレッサとヒーターは停止される。
以下、添付図面を参照して実施例により本発明をより詳細に更に説明する。
第1図は、本発明の環境制御システムの一部を形成する冷媒回路の略図であり
、
第2図は、本発明の環境制御システムにおける空気流の略図であり、
第3aおよび3b図は、本発明の環境制御システムのブロック図であり、
第4およびび5図は、本発明で使用される温度およびモード制御装置の電圧対
回転角の図であり、
第6図は、3つの所定の周辺温度に対するコンプレッサ作動モード中の温度制
御装置の設定温度対回転角の図であり、
第7図は、コンプレッサデューティサイクル対VALUE_ACの図であり、
VALUE_ACに対する外部空気導入/再循環ドアの位置を示す。
第8図は、3つの所定の周辺温度に対するヒーター作動モード中の温度制御装
置の設定温度対回転角の図であり、
第9図は、混合ドアの位置およびPTCヒーター素子の附勢対VALUE_H
Tの図であり、
第10図は、モード制御位置コマンド電圧により決定された種々の作動モード
に対する空気流レジスタの位置およびコンプレッサの状態を示し、
第11図は、、再循環される空気のパーセント対自動車の室内温度の図であり
、
第12a図および12b図は、本発明の環境制御システムの全フローチャート
であり、
第13a図および13b図は、VALUE_ACの計算および変更を示すフロ
ーチャートであり、
第14a図および14b図は、PANELおよびFLOORモード中のコンプ
レッサの作動を示すフローチャートであり、
第15a図および15b図は、VALUE_HTの計算および変更ならびにP
TCヒーターの作動を示すフローチャートであり、
第16図は、PTCヒーター回路ショートテストを示すフローチャートであり
、
第17a図および17b図はDEFROSTおよびFLR/DEFモード中の
コンプレッサの作動を示すフローチャートであり、
第18a〜18d図は、本発明の環境制御装置のプリ冷房/プリ作動モードを
示すフローチャートである。
次に添付図面、最初に第1図を参照する。本発明の環境制御システムは蒸発器
2と、凝縮器4と制限装置6と、エアコン用コンプレッサ8を含み、これらはい
ずれもハーメチックシールされた冷却回路を通して冷媒を循環させるように直列
に接続されている。コンプレッサ8は可変速モータ10により駆動され、その圧
力を上げるようにガス状冷媒を圧縮する。このコンプレッサ8および10は、シ
ャフトシール部における冷媒のリークの問題を解消するには単一のユニット12
、例えばサンデン社の半ハーメチックシールされたコンプレッサとすることが好
ましい。冷媒はコンプレッサから凝縮器4へ流れ、凝縮器において冷媒は熱を放
出し、液体に凝縮する。高圧の液状冷媒は制限装置6を通過する際に膨張し、蒸
発器2へ流れる。蒸発器2における低温の液状冷媒は、蒸発器を通過している空
気から熱を除き、蒸発器からの加熱された冷媒はガスとして圧縮機10へ戻るよ
うに流れ、このサイクルを繰り返す。蒸発器のファン14はモータ16によって
駆動され、外側の空気を蒸発器4の上を通過するように引き寄せて、その空気の
温度を低下させる。
次に第2図を参照する。蒸発器2は、全体が番号20で表示された空気送りア
センブリ内に設けられており、この空気送りアセンブリは自動車の内外に連通し
ている。このアセンブリ20内に設けられた外部空気導入/再循環(F/R)ド
ア22は自動車の外部からの未処理の空気と、自動車の内部からの再循環空気と
の混合を制御するようになっている。図では、ドア22は内側の空気を再循環さ
せる位置に示されている。点線1は外側空気が100%となる位置を示している
。ブロアモータ26により駆動されるブロアファン24は、混合機を蒸発器2の
上方に吸引する。第2図には示されていないが、自動車の外側には外側空気の温
度をモニタするための周辺温度センサ30が適当に取り付けられており、一方、
自動車の乗員コンパートメント内に適当に取り付けられた車内温度センサ32は
、車内温度をモニタするようになっている。蒸発器の温度センサ34は、蒸発器
2の温度をモニタする。
環境制御システムはコアを有するPTC(正の温度係数)ヒーター36を含み
コアは選択的に制御可能な2つの等しいセグメントAおよびBに分割されている
。暖房条件が低い場合、ヒーターコアのうちの一方のセグメントを附勢し、暖房
条件が高い場合、双方のセグメントを附勢するようになっている。加熱された空
気と冷却された空気との所望する混合気を得るよう、温度空気混合ドア38が附
勢され、一方、空気をフロア、1つ以上の計器パネルレジスタ、またはデフロス
トのため、フロントガラスヘ向けるよう、パネル/デフロストドア42を作動で
きる。
次に第3aおよび3b図を参照する。本発明の環境制御システムは全体が番号
50で表示されたプログラマブル電子制御モジュール(ECM)を更に含み、こ
の制御モジュールは上記センサ30、32および34からの入力でけでなく、制
御アセンブリ52からの入力も受信するようになっている。アセンブリ52は、
マークMODE、TEMPおよびFANと表示されたノブすなわちセレクタと、
マークA/CおよびPC/PHで識別されたプッシュボタンスイッチを含み、こ
れらすべてはECM50に入力コマンドを送るように自動車の運転手により作動
可能となっている。TEMPセレクタは第4図に示すチャートに従ってセレクタ
の回転度と共に変わる電圧入力コマンドをECM50に与えるように、ポテンシ
ョメータの摺動子を制御できる。このTEMPレクタはECM50に0.85ボ
ルトの電圧を入力する0度の回転度の最大COOL位置から、ECMへ4.15
ボルトの電圧を入力する180度の回転度の最大WARM位置へ回転可能となっ
ている。同様に、MODEセレクタまたはノブは、第5図に示すようにECM5
0に電圧入力コマンドを送り、異なる作動モード、例えばPANEL(0度)、
DEFROST(60度)、FLOOR/DEFROST(FLR/DEF)(
120度)およびFLOOR(180度)を選択するようにポテンショメータの
摺動子を制御できる。更にアセンブリ52は空調動作を命令するためのA/Cス
イッチ、プリ冷房/プリ暖房動作を命令するためのPC/PHスイッチ、および
LO、MEDおよびHIのブロア速度を命令するためのブロアセレクタから、E
CM50への離散入力信号を送る。OFFブロア速度位置はシステムのOFF状
態を命令する。
コンプレッサモータ10はコンプレッサドライブモジュール54を介して33
0ボルトの直流電源に接続されており、モジュール54はECM50からのパル
ス幅変調(PWM)コマンドのデューティサイクルに応じて可変電圧をコンプレ
ッサユニット12に送る。冷却システムの高圧側に設置されたデュアル機能の圧
力スイッチ56は、システムの冷媒圧力が所定の最小値より低くなるか、または
コンプレッサの排出圧が所定の最大値よりも高くなった場合に、コンプレッサの
作動を停止させる。コンプレッサの排出圧が通常の作動限度を越えると、スイッ
チはHIFANと表示される信号をECM50へ送り、ECM50はこの信号に
応答してモジュール57へPWM信号を加え、異常な圧力状態が発生しなくなる
まで凝縮器用ファンモータ18を高速度で駆動する。冷却システムの低圧側には
低圧カットOFFスイッチ58が設置されており、コンプレッサの吸引力が所定
の圧力よりも低くなった場合にコンプレッサ8の作動を停止させるようになって
いる。コンプレッサ80は過剰温度状態の間コンプレッサを不作動にするスイッ
チ60も含む。スイッチ56、58および60は、ECM50からモジュール5
4へ12ボルトの直流電源を直列に接続し、上記条件下で12ボルトの直流電源
を切ることにより、コンプレッサのモータ8を停止させる。モジュール54はコ
ンプレッサのモータ8の回転速度に比例した入力信号RPMをECM50へ与え
る。
ECM50からコンプレッサの駆動モジュール54へのPWMコマンド信号の
デューティサイクルは、下記の式(1)および(2)に従った計算に基づく。E
CM50内の環境制御用ソフトウェアは式(1)に基づき室内温度設定点(TS
ET)を計算する。式(1)に示すように、TSETはCOOLおよびWARM
の端の位置の間の温度セレクタ回転度およびセンサ30が供給する周辺温度の関
数である。式(1)は運転手による所望の温度入力をCOOL位置に割り当てら
た温度値、例えば75°F+COOL位置の温度とWARM位置の温度(ここで
WARM位置の温度は周辺温度(TAMB)に等しいものとする)との間の温度
差の%に変換する。従って、75°Fに増した値は回転角度および周辺温度によ
って決まる。ノブの回転度に応じた代表的なTSET値は3つの周辺温度、例え
ば75°F、90°Fおよび110°Fに対する第6図のチャートに示されてい
る。所望すれば第6図のチャートをルックアップテーブルとしてECM50のメ
モリに記憶し、当業者に周知のルックアップおよび補間ルーチンによりノブの回
転度に対する設定温度を決定できる。
(1) TSET={(TFBV−TFBVMIN)/(TFBVMAX−
TFBVMIN)}*(TSETMAX−TSETMIN)+TSETMIN
ここで、
TFBV=温度ポテンショメータのフィードバック電圧(第4図)。
TAMB=周辺温度
TFBVMIN=温度ポテンショメータからの最小フィードバック電圧。
TFBVMAX=温度ポテンショメータからの最大フィードバック電圧。
TSETMIN=最大COOL位置にある温度セレクタによる最低室内温度設
定点。コンプレッサモードに対してはTSETMIN=75°。
TSETMAX=最大WARM位置にある温度セレクタによる最高室内温度設
定点。コンプレッサモードに対してはTSETMAX=TAMB。
下記のTSETおよび式(2)を使用し、ECM50内のソフトウェアはPW
Mコマンド信号によりコンプレッサ速度を決定する空調値の数字VALUE_A
Cを計算する。VALUE_ACはアクチュエータ60を制御し、外部の未処理
空気を導入したり、または室内空気を再循環させる位置にFR/Rドア22を位
置決めするのにも使用される。
(2) VALUE_AC=OFFSETAC+K5*(TSET−TSE
TMIN)+K6*(TSETMIN−TAMB)+K7*(TSET−TIN
CAR)
ここで、
OFFSETAC=0〜255のHEX(16進)較正OFFセット定数。
K5、K6、K7=0.0〜10.0の較正定数。
TAMB=周辺温度。
TINCAR=車室内温度。
これらの較正定数、OFFSETAC、K5、K6、K7はシステムのテスト
中に決定する。
第7図は、コンプレッサのパーセントデューティサイクルとVALUE AC
との関係を示す。また、較正スイッチ位置C1およびC2におけるF/Rドアの
位置も示されている。F/Rドアは120以下の値に対しては閉じられ、140
以上の値に対しては開放される。120〜140の間の値に対しては、F/Rド
アはヒステリシスを与えるように値が増減しているかどうかに応じて、閉じられ
たり開放されたりする。較正スイッチ点C3およびC4は、コンプレッサをON
、OFFする時の値を決定する。換言すれば、VALUE_ACが165よりも
低下すると、35%の初期デューティサイクルによりコンプレッサがONにされ
、VALUE_ACが、コンプレッサがOFFされる値である180より大きく
なるまで、ON状態に維持される。A/Cモードが選択されると、ECM50は
最大冷房位置に空気混合ドアを位置決めする。
従ってコンプレッサの速度およびF/Rドアの位置は、車両内の実際の温度と
所望する温度との差によって決まるだけでなく、周辺温度(TSETMAX)の
みならずTSETで表されるような自動車内で許容される最低温度によっても決
まる。この結果、ゆるやかな周辺条件または最大の冷房より低い冷房が運転手に
より命令される場合、パワー消費量を減少するようにコンプレッサの速度が減少
される。
ECM50は、RPM入力によりコンプレッサ用モータ8の速度をモニタし、
速度が推奨限度、例えば7000RPMを越えると、式2Aの項を式2に加える
ことにより、VALUE_ACをインクリメントして、コンプレッサの速度を低
下させる。
(2A) K8*(RPM−RPMMAX)
ここで、
K8=0.0〜10.0の較正係数。
RPMMAX=最大コンプレッサRPM
ECM50は蒸発器の温度センサ34からの入力信号をモニタし、蒸発器の温
度(TEVAP)がある最高値TEVAPMAX、例えば50°Fよりも低下す
ると、式(2B)の項を式(2)に加えて、VALUE_ACを上方にインクリ
メントすることによりコンプレッサの速度を減少する。
(2B) K9*(TEVAPMAX−TEVAP)
ここで、
K9=0.0〜10.0の較正係数。
TEVAP=蒸発器の温度。
TEVAPMAX=蒸発器の温度の上限。
PTCヒーターコアセグメントAおよびBは、制御信号(図示せず)によりE
CM50により決定されるようにONされる。制御信号は330ボルトの直流電
源をPTCヒーターコア36の適当なセグメントに接続するPTC制御モジュー
ル64に印加される。先に述べたように、暖房条件が低い場合にはヒーターコア
のうちの一方のセグメントだけをONにし、暖房条件が高い場合には双方のセグ
メントをONにする。
モジュール64は内蔵のショート保護回路を含む。この回路はセグメントによ
り吸い込まれる電流が約30アンペアを越えると、ヒーターコア36の適当なセ
グメントを330ボルトの直流電源から切り離すようになっている。一旦、過電
流条件が発生すると、モジュール64がPCM50からリセットされるまで、3
30ボルトの直流電源は切られたままである。回路ショート条件がPTCコア上
の湿気によって生じた過渡条件であるかどうかを判断するため、ECM50はP
TCコアを5回ONにし、そのONサイクルの間、50秒のOFFの待機時間を
設ける。温度リミター65はコアの制御をモニタし、過剰温度条件が生じた場
合、ECM50に入力信号を送る。
PTCヒーター36の一方のセグメントを附勢するか、または双方のセグメン
トを附勢するかを制御するほかに、PCM50は空気混合ドアアクチュエータ6
6により空気混合ドア38の位置を制御する。ECM50は式(1)を使って温
度設定点を計算する。PTC暖房モードではTSETMAXでは75°Fに等し
い。計算されたTSETが75°Fよりも高ければ、TSETを75°Fに等し
くなるようにセットする。第8図には、3つの周辺温度0°F、30°Fおよび
75°Fに対するTSET値と、温度ノブの回転度の関係が示されている。これ
ら値は第6図を参照して説明したように、ルックアップテーブルに記憶してもよ
い。
ECM50はTSETおよび式(4)を使用してVALUE_HTを計算し、
第9図に示すようなTSETを得るのに必要な空気混合ドア位置およびPTCヒ
ーターパワーレベルを決定する。
(4) VALUE HT=OFFSETHT+K1*(TSET−TSE
TMAX)+K2*(TSETMAX−TAMB+K3*(TSET−TINC
AR)
ここで、
OFFSETHT=0から255までの較正定数
K1、K2、K3=0.0から10.0の較正定数
TAMB=周辺温度
TINCAR=車内温度
スイッチ点C5およびC6はPTCヒーターのセグメントAをそれぞれOFF
したりONする際のVALUE_HTを決定し、一方スイッチ点C7およびC8
はPTCヒーターのセグメントBをそれぞれOFFしたりONする際のVALU
E_HTを決定する。150以上のVALUE_HTではセグメントAおよびB
の双方を附勢する。VALUE_HTが125まで低下するとセグメントAを除
勢し、VALUE_HTが25まで低下するとセグメントBを除勢する。
排出温度センサ68はヒーターのプレナブ部から室内に排出される空気の温度
(DAT)に関連した入力信号をECM50に与える。DATが推奨限度、例え
ば200°F(DATMAX)を越えると、VALUE_HTをデクリメントす
るように、式(4)から次の項を除く。
K4*(DAT−DATMAX)
ここで、
K4=0.0〜10.0の較正定数である。
DAT=排出空気の温度
DATMAX=最高排出空気温度
モードMODEセレクタからのコマンド電圧入力(MFBV)は、ECM50
に信号を送り、いつパネルレジスタを開閉するか、A/Cコンプレッサをいつ作
動させるか、更にヒーターをいつ附勢するかを決定する。自動車のダッシュボー
ドレジスタはアクチュエータ76により制御される。第10図は運転手により選
択可能な作動モードの各々に関連したMODEコマンド電圧を示している。第1
0図は更に、種々の作動モードに対するコンプレッサのON・OFFステータス
および計器パネルレジスタの開閉ステータスも示している。C10、C11、C
12およびC13はコンプレッサ用のスイッチ点を決定するが、C14およびC
15はパネルレジスタ用のスイッチ点を決定する。
第10図を参照すると、PANELモードはモード選択ノブをPANEL位置
に位置させ、ECM50によりPANELレジスタから加熱空気を排出させるよ
うにするブロア速度設定点を選択することにより、PANELモードを選択する
。A/Cボタンを作動させると、コンプレッサが作動する。DEFROSTモー
ドまたはFLR/DEFモードは、モードノブにより適当な位置を選択すること
によって得られる。これらモードのいずれかにおいて、ECM50は加熱空気を
フロントガラスに送り、パネルレジスタは閉じられ、コンプレッサは低速で作動
し、フロントガラスの曇り止め効果が改善される。FLOORモードはモードノ
ブによりFLOOR位置を選択することによって得られる。このモードでは、E
CM50はほとんどの空気をフロアの出口に送り、パネルレジスタは閉じられる
。A/Cボタンを作動させるとコンプレッサが作動する。PANEL A/Cモ
ードまたはFLOOR A/Cモードは、モードノブがPANEL位置またはF
LOOR位置にある時に自動車の運転手がA/Cボタンを作動させることによ
り、制御アセンブリ52を通して選択できる。ブロア速度がMEDまたはHIに
セットされている場合、ECM50はF/Rドアを位置決めし、第11図に示さ
れるように再循環空気のすべてまたは一部を使用する。ブロアがLOにセットさ
れていれば、100%未処理の外部空気が供給される。
ECM50は運転手により制御アセンブリ50から入力されるOFF、LO、
MEDおよびHIのブロアスイッチコマンドに応答し、ブロアのモータ駆動モジ
ュール70によりブロアモータ26を制御する。OFFモードではECM50は
F/Rドアを閉じて自動車への有害な臭いが侵入するのを最小にするよう、アク
チュエータ62に命令し、環境制御部品のすべてを完全にOFFにする。制御ア
センブリ52から選択される時は、ECM50はデューティサイクル変調パルス
出力信号をモジュール70へ送り、ブロアモータ26の速度を制御する。使用す
べきブロア速度の組は選択される作動モードによって決まり、ECM50のメモ
リ内のルックアップテーブルに記憶できる。モジュール70は12ボルト直流ラ
インに接続されており、ブロアモータ26内に回路ショート条件またはオープン
条件が存在しているかを表示する入力をECM50に与える。
スロットル位置センサ72は自動車のスロットルの位置をモニタし、全開スロ
ットル状態が存在している場合、ECM50に信号を送る。全開スロットル状態
が発生するとECMは後述するように所定の時間の間、ヒーターまたはコンプレ
ッサをOFFにする。
商用電源ソケットまたは建物電源ソケットからの充電は、制御およびモニタ7
4により制御され、更にこの充電状態がモニタされる。モニタ74からECM5
0へ2つの入力信号が与えられる。第1の入力信号はバッテリーのパワーがフル
容量のうちの所定レベル、例えば10%まで低下した際にこれをECMに伝える
。かかる状況下では、安全上の理由により継続動作が必要である場合、例えばフ
ロントガラスの曇り止めのためDEFモードまたはFLR/DEFモードを命令
する状況を除けば、環境制御システムの作動を続けることは好ましくない。他方
の入力信号は、駆動用バッテリーが完全に充電されたかどうかをECMに伝える
。
全体が番号78で表示されたソーラー換気ダクトアセンブリは、アクチュエー
タモータと、ドアと、ソーラー換気モジュールと、換気ファンモータと、リミッ
トスイッチと、温度スイッチとを含む。アセンブリ78は通常の自動車作動状態
またはプリ冷房/プリ暖房動作が進行中の際には、ECM50によって不作動に
される。それ以外の場合で、車内温度が所定の上限温度を越えると、アクチュエ
ータモータはドアを開け、アセンブリ内の温度スイッチによって換気用ファンの
作動が許可され、この作動は車内温度が所定の、より低い温度に低下するまで続
けられる。所定の温度に達すると換気用ファンは停止され、ドアは閉じられる。
プリ冷房/プリ暖房スイッチ(PC/TH)はE作動時にECM50を起動す
る信号を発生し、プリ冷房/プリ暖房プロセスを開始する。室内温度が75°F
よりも低いとプリ暖房機能が開始される。室内温度が75°Fよりも高ければプ
リ冷房機能を開始する。これらのプリ冷房/プリ暖房機能は最大8時間作動する
。プリ冷房機能が開始される場合、ECM50は設定温度(TSET)がTEM
PセレクタのCOOL位置に対応していると見なし、ブロアをMEDにセットし
、パネルレジスタを開け、通常のA/C作動モードを開始する。プリ暖房機能が
開始されるとECM50は設定温度(TSET)がTEMPセレクタのWARM
位置に対応しているものと見なし、ブロアをMEDにセットし、パネルレジスタ
を閉じ、通常のヒーター作動モードを開始する。
次に、第12a図および12b図を参照する。これら図にはECM50の作動
を制御するプログラムのフローチャートが示されている。フローチャート内のス
テップは、〈〉括弧内の数字で表示する。点火スイッチがONの際〈100〉、
ECMはブロアスイッチがONであれば、すなわちLO、MEDまたはHI位置
にあるかどうかを判別するように〈102〉、ブロアファンコマンド入力を読み
出す。ブロアスイッチがOFF位置にあれば、システムはブロアOFFモードに
入り〈104〉、このモードでF/Rドアは再循環位置にセットされる。LO、
MEDまたはHIブロア速度コマンドが検出されると、モードフィードバック電
圧が読み出され〈108〉、運転手により命令されたモードを判断する。
PANELモードが選択されている場合、計器パネルレジスタの位置はOPEN
位置にセットされ〈110〉、パネルレジスタから空気が排出され、それ以外の
場合はレジスタはCLOSED位置にセットされ、TEMPセレクタコマンド電
圧が読み出される〈112〉。
FLR/DEFモードまたはDEFROSTモードが命令されると〈114〉
、第15a図内のフローチャートで示されるルーチンが実行され、VALUE_
HTを計算し、PTCヒーターを制御する。その後、第17a図および第17b
図内のフローチャートによって示されるルーチンが実行され、後により詳細に説
明するように、コンプレッサモード8および凝縮器ファンモータ16の速度を制
御する。
PANELまたはFLOORモードが命令されている場合〈114〉、A/C
スイッチの位置が読み出される〈116〉。A/CスイッチがONであれば〈1
18〉、第13a図内のフローチャートによって示されるルーチンに入り、TS
ETおよびVALUE_ACを計算し、コンプレッサモータ8および凝縮器ファ
ンモータ16のデューティサイクルを制御する。A/CスイッチがOFFであれ
ば〈118〉、第14a図のフローチャートによって示されるルーチンが実行さ
れ、VALUE HTを計算し、かつヒーター36を制御する。
空調動作
PANELモードまたはFLOORモードにおいて、A/CスイッチがONで
あれば〈118〉、第13a図に示すように、周辺温度が読み出され〈128〉
、TEMPコマンド電圧が読み出され〈130〉、式1に基づき設定温度TSE
Tが計算される〈132〉。TSETがTSETMIN、例えば75°Fよりも
低ければ〈133〉、TSETを75°Fに制限する〈134〉。車内温度が読
み出され〈135〉、式2に従って〈136〉にてVALUE_A/Cが計算さ
れる。コンプレッサのRPMが読み出される〈138〉。このRPMが最大RP
M、例えば7000RPMよりも大きければ、コンプレッサのRPMと最大値と
の差に関連した値だけVALUE_A/Cを増加する〈142〉。コンプレッサ
の速度と無関係に、蒸発器の温度が読み出され〈144〉、最大温度、例えば5
0°Fと比較される。蒸発器の温度がこの最大値よりも低ければ、最大値と蒸発
器の実際の温度との差に関連した値だけVALUE_A/Cを増加する〈147
〉。
コンプレッサのRPMおよび蒸発器の温度スレッショルドに必要な程度、VA
LUE_ACを変更した後、空気混合ドアを最大冷房位置にセットし〈148〉
、ブロック〈149〉から第14a図のフローチャートに示されたルーチン
に入る。このルーチンではコンプレッサモータのデューティサイクルおよび凝縮
器のファンモータデューティサイクルは作動条件、例えば周辺温度、スロットル
位置、蒸発器温度および冷媒圧力に応じて決定される。
次に第14a図を参照する。周辺温度を最小値、例えば50°Fと比較し〈1
50〉、最小値よりも低ければコンプレッサモータをOFFにし〈151〉、凝
縮器のファンモータをOFFにし〈152〉、プログラム制御は〈153〉から
第13b図のブロック〈149〉へ戻り、〈154〉から第12b図に戻る。周
辺温度は最低周辺温度50°F以上であれば、環境制御作動に利用できるパワー
をチェックし〈155〉、バッテリーの電圧が所定の充電状態(ここでは乗客を
最適にするために電力を使用することは好ましくない)よりも低く低下している
場合、コンプレッサモータおよび凝縮器のファンモータをOFFにする。
環境制御動作に十分な電力が利用できる場合、全開スロットル状態が生じてい
ることを表示するフラグがセットされているかどうかをチェックする〈156〉
。〈157〉から〈163〉にて、最初に全開スロットル状態が検出されると、
20秒タイマーをスタートする。全開スロットルを最初に検出してから20秒の
間、コンプレッサおよび凝縮器のファンをOFF状態に維持する。20秒後、タ
イマーおよび全開スロットル状態フラグをリセットする。
全開スロットル状態が存在しない場合、または全開スロットル状態を検出した
後にタイマーが終了すると、蒸発器温度を読み出し〈164〉、蒸発器最低温度
、例えば45°Fと比較する〈166〉。蒸発器温度が最低値以下であればコン
プレッサモータおよび凝縮器ファンモータをONにし〈168〉、HIFAN信
号を読み出す〈170〉。HIFAN信号がONであり、コンプレッサ排出圧が
通常の作動限度を越えていることを表示している場合〈172〉、凝縮器ファン
モータを100%のデューティサイクル〈174〉にセットし、〈175〉にて
凝縮器ファンモータフィードバック信号を読み出す。凝縮器ファンモータモジュ
ールからの入力信号が故障であることを表示すれば〈176〉、〈178〉にて
警告をディスプレイし、〈151〉および〈152〉にてコンプレッサモータお
よび凝縮器ファンモータをOFFにする。
凝縮器ファンモータが故障していなければ、VALUE_A/Cを第7図に表
示されたコンプレッサスイッチ点C3と比較し〈180〉、この値がC3以下で
あればコンプレッサモータの速度を〈182〉で読み出し、コンプレッサが作動
中であるかの判断をする〈184〉。コンプレッサが作動中でなければ〈186
〉にてコンプレッサ速度をC3スイッチに対応するデューティサイクルにセット
する。コンプレッサのモータ速度が安定できるように2秒待機した〈188〉後
、計算されたVALUE_ACに対応するデューティサイクルが得られるまで、
〈192〉に示されるように、例えば毎秒10%のデューティサイクルに等しい
所定のレートでデューティサイクルをインクリメントする。〈184〉で判断さ
れたように、コンプレッサのモータが既に作動中であれば、必要なだけ〈190
〉にてデューティサイクルをインクリメントするだけである。一旦VALUE_
A/Cに関連した速度までコンプレッサモータをインクリメントすると、ルーチ
ンは〈192〉にて第13b図の〈149〉へ戻り、次にこれから第12b図の
〈119〉へ戻る。
F/RドアはVALUE_ACに応じて、第12b図の〈120〉では第7図
に示すように位置している。〈122〉にてブロア駆動モジュール入力信号を読
み出し、ブロアモータが回路開状態にも、また、回路ショート状態のいずれでも
なければ〈124〉、ブロアモータデューティサイクルを命令されたMODEお
よび命令されたブロア速度入力に応じて〈126〉に示された値にセットする。
ここで、A=FLOORモードであり、B=DEFROSTまたはDEF/FL
Rモードであり、D=PANELモードである。それ以外の場合ブロアモード故
障の警告をディスプレイし〈127〉、〈104〉にてブロアOFFモードに入
る。
ヒーターの作動
A/CスイッチがONでなければ、プログラムは第12b図の〈118〉から
ブロック〈196〉に表示されるように、第15a図のフローチャートに表示さ
れたルーチンへ続く。第15a図のフローチャートを参照する。周辺温度を読み
出し〈198〉、TAMBに等しいTSETMINおよび所定温度、例えば75
°Fに等しいTSETMAXによりTSETを計算する〈200〉。〈202〉
〈204〉に表示されるように、TSETは運転手が最大熱量を命令する際には
、
75°Fの最高温度設定点にセットされている。〈206〉にて室内温度を読み
出し、式(4)に従ってVALUE_HTを計算する〈208〉。〈210〉に
て排出温度を読み出し、排出温度が最大値、例えば200°Fよりも大であれば
〈212〉、〈214〉に表示するように、排出温度と最高排出温度との差に較
正定数K4をかけた値をVALUE_H/Tから減算する〈214〉。
判断ブロック〈216〉によって判断されるように環境制御作動に利用可能な
電力が不十分であり、判断ブロック〈218〉によって判断されるようにシステ
ムがDEFROSTモードまたはFLR/DEFモードになければ(これはこの
シナリオのケースである)、〈220〉にてPTCヒーターをOFFにし、〈2
22〉にて第12b図のフローチャート内の〈196〉へ戻る。
十分な電力が利用でき、全開スロットル状態フラグがセットされていなければ
〈230〉、PTCの要素をONにし〈226〉、第9図に従って空気混合ドア
位置をセットし〈228〉、プログラムは第16図のフローチャートに表示され
たルーチンへ進む〈229〉。VALUE_HTがスイッチ点C6以下であれば
、PTCヒーターをOFFにし〈220〉、プログラム制御は第12b図へ戻る
〈222〉。
ブロック〈230〉によって決定されるように、全開スロットル状態フラグが
セットされていれば、ブロック〈232〉、〈234〉および〈236〉によっ
て判断されるように、全開スロットル状態の検出の後の所定時間の間、PTCヒ
ーターをOFFにする〈239〉。全開スロットルタイマーの期間が終了すると
、タイマーおよびフラグをリセットし〈237〉、プログラムはブロック〈22
4−229〉を含むパスに戻る。
次に第16図のフローチャートに示されたルーチンを参照する。PTCパワー
モジュールからのPTC_PWRフィードバック信号を読み出す〈240〉こと
により、PTCヒーターショート回路のチェックを実行する。ブロック〈242
〉にて回路ショート状態が存在していると判断されれば、ヒーターコアをONに
することを3回試み、その後5秒の待機期間を設けて5回ONにした後、ブロッ
ク〈244−252〉に表示されるようにPTCヒーターをOFFにする。その
後、またはPTC PWRフローチャート信号が〈242〉にて回路ショート状
態を表示しなければ、プログラムは、〈254〉から第15b図のルーチンのブ
ロック〈220〉へ戻り、更にこれからブロック〈222〉を通って第12b図
のブロック〈196〉へ戻る。〈120〉ではF/Rドアは第11図に示される
ようなブロア速度コマンド入力およびTINCARに応じて位置決めされ、ブロ
アファンモータが作動可能であれば〈122〉、〈124〉、第12b図のブロ
ック〈126〉に表示するように、ブロアファンモータの速度をセットする。
デフロスト作動
上記のように第12a図のブロック〈114〉により判別されるように、FL
R/DEFモードまたはDEFROSTモードが選択されている場合、第15a
図、15b図および16図に示し、先に説明したようなヒーター制御ルーチンに
入る〈262〉。VALUE_HTを計算した〈208〉後、利用可能な電力が
フロントガラスの曇り取りを可能とするよう、10%のレベルを下回っていても
〈216〉、VALUE_HTがC6よりも大きければ〈224〉、第15b図
のブロック〈226〉でPTCヒーターをONにする。電力が利用できる場合〈
216〉。全開スロットル状態をチェックし、先に述べたように適当な措置をと
る。ヒーターを適当にセットし、第16図の回路ショートテストが完了〈229
〉した後、プログラムは〈222〉から第12a図のブロック〈262〉へ戻り
、これより〈264〉から第17a図に示されたフローチャートに表示されるル
ーチンへ進み、DEFROSTおよびFLR/DEFモードでコンプレッサモー
タ作動をセットする。
次に第17a図におけるフローチャートを参照する。周辺温度を読み出し〈2
66〉、最小周辺温度(TAMBMIN)と比較する〈268〉。周辺温度がT
AMBMINより低ければコンプレッサをOFFにし〈270〉、プログラムは
第12a図のブロック〈264〉へ戻る。周辺温度がTAMBMIN以上であれ
ば、蒸発器の温度を読み出し〈272〉、コンプレッサのRPMを読み出す〈2
74〉。蒸発器の温度が所定の最小温度TEVAPMINより大でなければ〈2
76−278〉、コンプレッサをOFFにし〈270〉、制御プログラムは第1
2a図のブロック〈264〉へ戻る。蒸発器の温度がTEVAPMINより大で
蒸発器の所定の最高温度(TEVAPMAX)以下であれば、第17b図の
〈280〉にてコンプレッサのRPMと最大コンプレッサのRPMとを比較し、
このコンプレッサのRPMが最大RPMよりも大きければ、コンプレッサをOF
Fにし〈282〉、凝縮器のファンをOFFにする〈284〉。いずれかの場合
、ルーチンは〈286〉から第12a図のブロック〈264〉へ戻る。
次に再度第17a図のブロック〈276〉へ戻る。蒸発器の温度はTEVAP
MAXよりも大であれば、50%のデューティサイクルで凝縮器のファンをON
にする〈286〉。〈288−292〉にてデュアル圧力スイッチ信号(HIF
AN)を読み出し、この信号が存在していればファンを50%のデューティサイ
クルから100%のデューティサイクルヘ変更する。いずれの場合にせよ、凝縮
器ファンモジュールからの入力信号を〈294〉で読み出し、ブロック〈296
〉によって判断されるように、モータが故障していれば〈298〉で警告を発し
、コンプレッサおよび凝縮器のファンモータをOFFにし、プログラムは〈28
5〉から第12a図のブロック〈264〉へ戻る。故障がなく、コンプレッサが
ブロック〈300〉で判断した用に既に作動していれば、ブロック〈280〉で
先に説明したようにコンプレッサのRPMを最大RPMと比較する。コンプレッ
サが作動していなければ、ブロック〈302〉でコンプレッサのデューティサイ
クルを例えば35%のデューティサイクルの固定された低速にセットし、プログ
ラム制御はブロック〈280〉および〈285〉により、第12a図のブロック
〈264〉へ戻る。
プリ冷房/プリ暖房作動
プリ冷房/プリ暖房(PC/PH)作動は、第18a−18d図の”フローチ
ャートにより制御され、8時間の間、必要な車室内温度を予め調節するようにな
っており、この8時間の間、点火スイッチをOFFにし、PC/PHスイッチを
附勢し、自動車を外部の220ボルト交流電源に接続し、駆動用バッテリーを完
全に充電する。これら条件のいずれかがなくなればPC/PH作動が終了する。
〈310〉で判断されるように、点火スイッチがOFFであり、プリ冷房/プ
リ暖房スイッチが附勢されていれば〈312〉、〈314〉、〈316〉で8時
間タイマーをスタートさせ、〈318〉、〈320〉でそれぞれ車内温度および
周辺温度を読み出す。ブロック〈322〉で判断されるように、車内温度が所定
の最低温度(TPCPHMIN)よりも低ければプリ暖房操作が行われる。
TSETはTSETMAXに等しくなるようにセットされ〈330〉、VALU
E_HTが計算される。次に排出温度が最高排出温度、例えば200°Fよりも
高ければ、ブロック〈334−338〉でVALUE_HTを減少する。排出温
度が最高値よりも低いか、またはVALUE_HTを減少した後は、第12b図
におけるブロック〈120〉および〈126〉の説明の際に先に述べたように、
〈340〉におけるブロアモータのデューティサイクルのようにF/Rドアをセ
ットする。PTCヒーターをONにし〈344〉、〈346〉にて、第16図を
参照してこれまで説明したPTC回路ショートテストに入る。
車内温度が第18a図のブロック〈322〉によって判断されたTPCPHM
IN以上であり、かつブロック〈350〉によって判断されるように、所定の最
高温度(TPCPHMAX)、例えば80°Fよりも高ければ、室内の冷房を行
う。〈352〉においてTSETをTSETMIN(75°F)にセットし、第
18c図における〈354〉にてVALUE_ACを計算する。ブロック〈35
6−360〉に表示されているように、コンプレッサのRPMが最大RPM、例
えば7000RPMよりも大である場合、VALUE_ACを増加する。ブロッ
ク〈362−366〉に表示されるように、蒸発器の温度がTEVAPMAX(
50°F)よりも低ければVALUE_ACを増加し、〈367〉にて第18d
図のルーチンに入る。第18d図を参照すると、ブロック〈370〉にて凝縮器
ファンを70%のデューティサイクルにセットし、〈372〉にてデュアル圧力
スイッチを読み出す。HIFAN信号が存在していれば〈374〉、〈376〉
に表示するようにファンを100%デューティサイクルにセットし、〈378〉
にて凝縮器ファンモジュール入力信号を読み出し、凝縮器のファンの故障が存在
しているかどうかを判断する。ブロック〈380〉に判断されるように、故障が
なければブロック〈383〉に表示されるようにコンプレッサを65%のデュー
ティサイクルでONにし、更にF/Rドアを再循環位置にセットするような値に
VALUE_ACをセットし〈382〉、プログラムは〈384〉から第18c
図のブロック〈367〉へ戻る。ブロック〈380〉に判断されるように、凝縮
器のファンの故障していれば、自動車の運転手に警告を
ディスプレイ〈385〉し、〈386〉および〈388〉にてそれぞれコンプレ
ッサファンおよび凝縮器ファンをOFFにし、プログラムを〈384〉から第1
8c図のブロック〈367〉に戻り、次に第18b図のブロック〈390〉に戻
る。〈390〉にて判断されるように、8時間タイマーが終了すれば〈328〉
にてシステムをOFFにする。8時間タイマーが終了していなければ、〈329
〉にてPH/PCディスエーブル判別ブロックをチェックし、プリ暖房またはプ
リ冷房作動の条件がまだ存在しているかどうかを判断し、存在していればルーチ
ンは第18a図のブロック〈318〉に続く。PH/PC作動がディスエーブル
されていれば、〈328〉にてシステムをOFFにする。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1994年12月20日
【補正内容】
明細書
電気自動車用環境制御システム
本発明は、電気自動車用環境制御システムに関し、より詳細には電気エネルギ
ーの使用を最適化しながら自動車の室内環境をプリ(予め)調節し、かつ、快適
に維持するためのシステムに関する。
電気自動車において従来の暖房、換気および空調(HVAC)システムを維持
するには問題がある。その理由は、このようなHVACシステムを作動させる際
に消費されるパワーは、自動車の走行距離および性能に大きな影響を与え得るか
らである。自動車の暖房にヒートポンプサイクルを使用すること、および/また
は速度可変モータにより駆動されるコンプレッサを冷房に使用すること(いずれ
もパワー消費量を低減するためである)により、これら問題を解決しようとする
システムがこれまで提案されている。また、高速走行へ出発する前に予め冷房す
るよう、商用電源のコンセントからの電力を自動車が使用することも提案されて
いる。かかるシステムはHVACシステムによるパワー消費量を低減するが、電
気自動車が一般大衆に受け入れられるには、更にエネルギー管理を改善すること
が求められている。
HVACシステムを制御するのにプログラマブルコンピュータを使用すること
は、例えば米国特許第5,172,563号および英国特許第2,196,759号から知られてい
る。これら引用例のうちの前者は、排出量可変コンプレッサを含む自動車用空調
システムのための制御システムを開示しており、このシステムでは車両のコンパ
ートメントの温度、周辺温度および太陽放射量をモニタするためのセンサからの
信号および所望の車両のコンパートメントの温度を表示する運転手が入力する設
定信号に応答して、コンピュータにより制御される。このコンピュータは急速な
冷房が必要な際に所定時間の間変位量が最大となるようにコンプレッサを調節す
るようプログラムされている。
英国特許第2,196,759号は、車両のエンジンで駆動される発電機により供給さ
れる電力により駆動されるコンプレッサを含む、車両用空調システムを開示して
おり、このシステムでは、乗客用コンパートメント内の温度センサからの信号に
応答して車両の温度を設定値に調節するよう、コンピュータによりコントローラ
の速度を調節できるようになっている。
これらシステムのいずれも電気自動車またはエネルギーの節約とは無関係であ
るが、本発明の目的は、パワー消費量を最小にしながら自動車駆動バッテリーで
正常に作動している間、乗客を快適にさせる電気自動車用環境制御システムを提
供することにある。
本発明によれば、この目的は自動車の室内最高温度および最低温度を制限し、
特に請求項1に記載したシステムのパワー消費部品のうちの1つ以上の作動速度
を制御することにより達成される。
本発明を具体化した環境制御システムでは、自動車の運転手により最大の冷房
および最大の暖房が命令された際に、それぞれ自動車の室内の冷房および好まし
くは暖房を所定の温度に制限し、適当な作動条件下でコンプレッサの速度を低下
し、種々のファンまたはブロアの速度を制御することによりエネルギーを節約し
ている。A/C作動モード中は空気混合ドアは最大冷房位置にセットする。暖房
操作中はヒーターおよび空気混合ドアの設定点は、周辺温度のみならず排出空気
温度にも応じて制御される。更に種々の車両作動条件例えば低いバッテリー電圧
または全開スロットル条件では、コンプレッサおよびヒーターの作動を停止して
もよい。
請求項15〜17に記載した本発明にかかわる環境制御システムの一実施例は
、車両がバッテリー充電電源に接続されており、駆動バッテリーが十分に充電さ
れている場合に、所定の時間にわたって車室を予め空調し、搭乗時の搭乗者の快
適さを改善するためのプリ暖房/プリ冷房の特徴を有する。これにより、駆動バ
ッテリー電力で作動している間、環境制御システムの動力条件を最小にすること
により、バッテリー電力および駆動電力を維持できるようになっている。
以下、添付図面を参照して実施例により本発明をより詳細に更に説明する。
第1図は、本発明の環境制御システムの一部を形成する冷媒回路の略図であり
、
第2図は、本発明の環境制御システムにおける空気流の略図であり、
第3aおよび3b図は、本発明の環境制御システムのブロック図であり、
第4およびび5図は、本発明で使用される温度およびモード制御装置の電圧対
回転角の図であり、
第6図は、3つの所定の周辺温度に対するコンプレッサ作動モード中の温度制
御装置の設定温度対回転角の図であり、
第7図は、コンプレッサデューティサイクル対VALUE_ACの図であり、
VALUE_ACに対する外部空気導入/再循環ドアの位置を示す。
加熱された空気と冷却された空気との所望する混合気を得るよう、温度空気混合
ドア38が附勢され、一方、空気をフロア、1つ以上の計器パネルレジスタ、ま
たはデフロストのため、フロントガラスヘ向けるよう、パネル/デフロストドア
42を作動できる。
次に第3aおよび3b図を参照する。本発明の環境制御システムは全体が番号
50で表示されたプログラマブル電子制御モジュール(ECM)を更に含み、こ
の制御モジュールは上記センサ30、32および34からの入力でけでなく、制
御アセンブリ52からの入力も受信するようになっている。アセンブリ52は、
マークMODE、TEMPおよびFANと表示されたノブすなわちセレクタと、
マークA/CおよびPC/PHで識別されたプッシュボタンスイッチを含み、こ
れらすべてはECM50に入力コマンドを送るように自動車の運転手により作動
可能となっている。TEMPセレクタは第4図に示すチャートに従ってセレクタ
の回転度と共に変わる電圧入力コマンドをECM50に与えるように、ポテンシ
ョメータの摺動子を制御できる。このTEMPレクタはECM50に0.85ボ
ルトの電圧を入力する0度の回転度の最大COOL位置から、ECMへ4.15
ボルトの電圧を入力する180度の回転度の最大WARM位置へ回転可能となっ
ている。同様に、MODEセレクタまたはノブは、第5図に示すようにECM5
0に電圧入力コマンドを送り、異なる作動モード、例えばPANEL(0度)、
DEFROST(60度)、FLOOR/DEFROST(FLR/DEF)(
120度)およびFLOOR(180度)を選択するようにポテンショメータの
摺動子を制御できる。更にアセンブリ52は空調動作を命令するためのA/Cス
イッチ、プリ冷房/プリ暖房動作を命令するためのPC/PHスイッチ、および
LO、MEDおよびHIのブロア速度を命令するためのブロアセレクタから、E
CM50への離散入力信号を送る。OFFブロア速度位置はシステムのOFF状
態を命令する。
コンプレッサモータ10はコンプレッサドライブモジュール54を介して33
0ボルトの直流電源に接続されており、モジュール54はECM50からのパル
ス幅変調(PWM)コマンドのデューティサイクルに応じて可変電圧をコンプレ
ッサユニット12に送る。冷却システムの高圧側に設置されたデュアル機能の圧
力スイッチ56は、システムの冷媒圧力が所定の最小値より低くなるか、または
コンプレッサの排出圧が所定の最大値よりも高くなった場合に、コンプレッサの
作動を停止させる。コンプレッサの排出圧が通常の作動限度を越えると、スイッ
チはHIFANと表示される信号をECM50へ送り、ECM50はこの信号に
応答してモジュール57へPWM信号を加え、異常な圧力状態が発生しなくなる
まで凝縮器用ファンモータ18を高速度で駆動する。冷却システムの低圧側には
低圧カットOFFスイッチ58が設置されており、コンプレッサの吸引力が所定
の圧力よりも低くなった場合にコンプレッサ8の作動を停止させるようになって
いる。コンプレッサ80は過剰温度状態の間コンプレッサを不作動にするスイッ
チ60も含む。スイッチ56、58および60は、ECM50からモジュール5
4へ12ボルトの直流電源を直列に接続し、上記条件下で12ボルトの直流電源
を切ることにより、コンプレッサのモータ8を停止させる。モジュール54はコ
ンプレッサのモータ8の回転速度に比例した入力信号RPMをECM50へ与え
る。
ECM50からコンプレッサの駆動モジュール54へのPWMコマンド信号の
デューティサイクルは、下記の式(1)および(2)に従った計算に基づく。
ECM50内の環境制御用ソフトウェアは式(1)に基づき室内温度設定点(T
SET)を計算する。式(1)に示すように、TSETはCOOLおよびWAR
Mの端の位置の間の温度セレクタ回転度およびセンサ30が供給する周辺温度の
関数である。式(1)は運転手による所望の温度入力をCOOL位置に割り当て
らた温度値、例えば24℃(75°F)+COOL位置の温度とWARM位置の
温度(ここでWARM位置の温度は周辺温度(TAMB)に等しいものとする)
との間の温度差の%に変換する。従って、24℃(75°F)に増した値は回転
角度および周辺温度によって決まる。ノブの回転度に応じた代表的なTSET値
は3つの周辺温度、例えば24℃(75°F)、32℃(90°F)および43
℃(110°F)に対する第6図のチャートに示されている。所望すれば第6図
のチャートをルックアップテーブルとしてECM50のメモリに記憶し、当業者
に周知のルックアップおよび補間ルーチンによりノブの回転度に対する設定温度
を決定できる。
(1) TSET={(TFBV−TFBVMIN)/(TFBVMAX−
TFBVMIN)}*(TSETMAX−TSETMIN)+TSETMIN
ここで、
TFBV=温度ポテンショメータのフィードバック電圧(第4図)。
TAMB=周辺温度
TFBVMIN=温度ポテンショメータからの最小フィードバック電圧。
TFBVMAX=温度ポテンショメータからの最大フィードバック電圧。
TSETMIN=最大COOL位置にある温度セレクタによる最低室内温度設
定点。コンプレッサモードに対してはTSETMIN=75°。
TSETMAX=最大WARM位置にある温度セレクタによる最高室内温度設
定点。コンプレッサモードに対してはTSETMAX=TAMB。
下記のTSETおよび式(2)を使用し、ECM50内のソフトウェアはPW
Mコマンド信号によりコンプレッサ速度を決定する空調値の数字VALUE_A
Cを計算する。VALUE_ACはアクチュエータ60を制御し、外部の未処理
空気を導入したり、または室内空気を再循環させる位置にFR/Rドア22を位
置決めするのにも使用される。
(2A) K8*(RPM−RPMMAX)
ここで、
K8=0.0〜10.0の較正係数。
RPMMAX=最大コンプレッサRPM
ECM50は蒸発器の温度センサ34からの入力信号をモニタし、蒸発器の温
度(TEVAP)がある最高値TEVAPMAX、例えば(10℃)50°Fよ
りも低下すると、式(2B)の項を式(2)に加えて、VALUE_ACを上方
にインクリメントすることによりコンプレッサの速度を減少する。
(2B) K9*(TEVAPMAX−TEVAP)
ここで、
K9=0.0〜10.0の較正係数。
TEVAP=蒸発器の温度。
TEVAPMAX=蒸発器の温度の上限。
PTCヒーターコアセグメントAおよびBは、制御信号(図示せず)によりE
CM50により決定されるようにONされる。制御信号は330ボルトの直流電
源をPTCヒーターコア36の適当なセグメントに接続するPTC制御モジュー
ル64に印加される。先に述べたように、暖房条件が低い場合にはヒーターコア
のうちの一方のセグメントだけをONにし、暖房条件が高い場合には双方のセグ
メントをONにする。
モジュール64は内蔵のショート保護回路を含む。この回路はセグメントによ
り吸い込まれる電流が約30アンペアを越えると、ヒーターコア36の適当なセ
グメントを330ボルトの直流電源から切り離すようになっている。一旦、過電
流条件が発生すると、モジュール64がPCM50からリセットされるまで、3
30ボルトの直流電源は切られたままである。回路ショート条件がPTCコア上
の湿気によって生じた過渡条件であるかどうかを判断するため、ECM50はP
TCコアを5回ONにし、そのONサイクルの間、50秒のOFFの待機時間を
設ける。温度リミター65はコアの制御をモニタし、過剰温度条件が生じた場合
、ECM50に入力信号を送る。
PTCヒーター36の一方のセグメントを附勢するか、または双方のセグメン
トを附勢するかを制御するほかに、PCM50は空気混合ドアアクチュエータ6
6により空気混合ドア38の位置を制御する。ECM50は式(1)を使って温
度設定点を計算する。PTC暖房モードではTSETMAXでは24℃(75°
F)に等しい。計算されたTSETが24℃(75°F)よりも高ければ、TS
ETを24℃(75°F)に等しくなるようにセットする。第8図には、3つの
周辺温度−18℃(0°F)、−10℃(30°F)および24℃(75°F)
に対するTSET値と、温度ノブの回転度の関係が示されている。これら値は第
6図を参照して説明したように、ルックアップテーブルに記憶してもよい。
ECM50はTSETおよび式(4)を使用してVALUE_HTを計算し、
第9図に示すようなTSETを得るのに必要な空気混合ドア位置およびPTCヒ
ーターパワーレベルを決定する。
(4) VALUE HT=OFFSETHT+K1*(TSET−TSE
TMAX)+K2*(TSETMAX−TAMB+K3*(TSET−TINC
AR)
ここで、
OFFSETHT=0から255までの較正定数
K1、K2、K3=0.0から10.0の較正定数
TAMB=周辺温度
TINCAR=車内温度
スイッチ点C5およびC6はPTCヒーターのセグメントAをそれぞれOFF
したりONする際のVALUE_HTを決定し、一方スイッチ点C7およびC8
はPTCヒーターのセグメントBをそれぞれOFFしたりONする際のVALU
E_HTを決定する。150以上のVALUE_HTではセグメントAおよびB
の双方を附勢する。VALUE_HTが125まで低下するとセグメントAを除
勢し、VALUE_HTが25まで低下するとセグメントBを除勢する。
排出温度センサ68はヒーターのプレナブ部から室内に排出される空気の温度
(DAT)に関連した入力信号をECM50に与える。DATが推奨限度、例え
ば93℃(200°F)(DATMAX)を越えると、VALUE_HTをデク
リメントするように、式(4)から次の項を除く。
K4*(DAT−DATMAX)
ここで、
K4=0.0〜10.0の較正定数である。
DAT=排出空気の温度
DATMAX=最高排出空気温度
モードMODEセレクタからのコマンド電圧入力(MFBV)は、ECM50
に信号を送り、いつパネルレジスタを開閉するか、A/Cコンプレッサをいつ作
動させるか、更にヒーターをいつ附勢するかを決定する。自動車のダッシュボー
ドレジスタはアクチュエータ76により制御される。第10図は運転手により選
択可能な作動モードの各々に関連したMODEコマンド電圧を示している。
使用すべきブロア速度の組は選択される作動モードによって決まり、ECM50
のメモリ内のルックアップテーブルに記憶できる。モジュール70は12ボルト
直流ラインに接続されており、ブロアモータ26内に回路ショート条件またはオ
ープン条件が存在しているかを表示する入力をECM50に与える。
スロットル位置センサ72は自動車のスロットルの位置をモニタし、全開スロ
ットル状態が存在している場合、ECM50に信号を送る。全開スロットル状態
が発生するとECMは後述するように所定の時間の間、ヒーターまたはコンプレ
ッサをOFFにする。
商用電源ソケットまたは建物電源ソケットからの充電は、制御およびモニタ7
4により制御され、更にこの充電状態がモニタされる。モニタ74からECM5
0へ2つの入力信号が与えられる。第1の入力信号はバッテリーのパワーがフル
容量のうちの所定レベル、例えば10%まで低下した際にこれをECMに伝える
。かかる状況下では、安全上の理由により継続動作が必要である場合、例えばフ
ロントガラスの曇り止めのためDEFモードまたはFLR/DEFモードを命令
する状況を除けば、環境制御システムの作動を続けることは好ましくない。他方
の入力信号は、駆動用バッテリーが完全に充電されたかどうかをECMに伝える
。
全体が番号78で表示されたソーラー換気ダクトアセンブリは、アクチュエー
タモータと、ドアと、ソーラー換気モジュールと、換気ファンモータと、リミッ
トスイッチと、温度スイッチとを含む。アセンブリ78は通常の自動車作動状態
またはプリ冷房/プリ暖房動作が進行中の際には、ECM50によって不作動に
される。それ以外の場合で、車内温度が所定の上限温度を越えると、アクチュエ
ータモータはドアを開け、アセンブリ内の温度スイッチによって換気用ファンの
作動が許可され、この作動は車内温度が所定の、より低い温度に低下するまで続
けられる。所定の温度に達すると換気用ファンは停止され、ドアは閉じられる。
プリ冷房/プリ暖房スイッチ(PC/TH)はE作動時にECM50を起動す
る信号を発生し、プリ冷房/プリ暖房プロセスを開始する。室内温度が24℃(
75°F)よりも低いとプリ暖房機能が開始される。室内温度が24℃(75°
F)よりも高ければプリ冷房機能を開始する。これらのプリ冷房/プリ暖房機能
は最大8時間作動する。プリ冷房機能が開始される場合、ECM50は設定温
度(TSET)がTEMPセレクタのCOOL位置に対応していると見なし、ブ
ロアをMEDにセットし、パネルレジスタを開け、通常のA/C作動モードを開
始する。プリ暖房機能が開始されるとECM50は設定温度(TSET)がTE
MPセレクタのWARM位置に対応しているものと見なし、ブロアをMEDにセ
ットし、パネルレジスタを閉じ、通常のヒーター作動モードを開始する。
次に、第12a図および12b図を参照する。これら図にはECM50の作動
を制御するプログラムのフローチャートが示されている。フローチャート内のス
テップは、〈〉括弧内の数字で表示する。点火スイッチがONの際〈100〉、
ECMはブロアスイッチがONであれば、すなわちLO、MEDまたはHI位置
にあるかどうかを判別するように〈102〉、ブロアファンコマンド入力を読み
出す。ブロアスイッチがOFF位置にあれば、システムはブロアOFFモードに
入り〈104〉、このモードでF/Rドアは再循環位置にセットされる。LO、
MEDまたはHIブロア速度コマンドが検出されると、モードフィードバック電
圧が読み出され〈108〉、運転手により命令されたモードを判断する。
PANELモードが選択されている場合、計器パネルレジスタの位置はOPEN
位置にセットされ〈110〉、パネルレジスタから空気が排出され、それ以外の
場合はレジスタはCLOSED位置にセットされ、TEMPセレクタコマンド電
圧が読み出される〈112〉。
FLR/DEFモードまたはDEFROSTモードが命令されると〈114〉
、第15a図内のフローチャートで示されるルーチンが実行され、VALUE_
HTを計算し、PTCヒーターを制御する。その後、第17a図および第17b
図内のフローチャートによって示されるルーチンが実行され、後により詳細に説
明するように、コンプレッサモード8および凝縮器ファンモータ16の速度を制
御する。
PANELまたはFLOORモードが命令されている場合〈114〉、A/C
スイッチの位置が読み出される〈116〉。A/CスイッチがONであれば〈1
18〉、第13a図内のフローチャートによって示されるルーチンに入り、TS
ETおよびVALUE_ACを計算し、コンプレッサモータ8および凝縮器ファ
ンモータ16のデューティサイクルを制御する。A/CスイッチがOFFで
あれば〈118〉、第14a図のフローチャートによって示されるルーチンが実
行され、VALUE HTを計算し、かつヒーター36を制御する。
空調動作
PANELモードまたはFLOORモードにおいて、A/CスイッチがONで
あれば〈118〉、第13a図に示すように、周辺温度が読み出され〈128〉
、TEMPコマンド電圧が読み出され〈130〉、式1に基づき設定温度TSE
Tが計算される〈132〉。TSETがTSETMIN、例えば24℃(75°
F)よりも低ければ〈133〉、TSETを24℃(75°F)に制限する〈1
34〉。車内温度が読み出され〈135〉、式2に従って〈136〉にてVAL
UE A/Cが計算される。コンプレッサのRPMが読み出される〈138〉。
このRPMが最大RPM、例えば7000RPMよりも大きければ、コンプレッ
サのRPMと最大値との差に関連した値だけVALUE_ACを増加する〈14
2〉。コンプレッサの速度と無関係に、蒸発器の温度が読み出され〈144〉、
最大温度、例えば10℃(50°F)と比較される。蒸発器の温度がこの最大値
よりも低ければ、最大値と蒸発器の実際の温度との差に関連した値だけVALU
E_ACを増加する〈147〉。
コンプレッサのRPMおよび蒸発器の温度スレッショルドに必要な程度、VA
LUE_ACを変更した後、空気混合ドアを最大冷房位置にセットし〈148〉
、ブロック〈149〉から第14a図のフローチャートに示されたルーチンに入
る。このルーチンではコンプレッサモータのデューティサイクルおよび凝縮器の
ファンモータデューティサイクルは作動条件、例えば周辺温度、スロットル位置
、蒸発器温度および冷媒圧力に応じて決定される。
次に第14a図を参照する。周辺温度を最小値、例えば10℃(50°F)と
比較し〈150〉、最小値よりも低ければコンプレッサモータをOFFにし〈1
51〉、凝縮器のファンモータをOFFにし〈152〉、プログラム制御は〈1
53〉から第13b図のブロック〈149〉へ戻り、〈154〉から第12b図
に戻る。周辺温度は最低周辺温度10℃(50°F)以上であれば、環境制御作
動に利用できるパワーをチェックし〈155〉、バッテリーの電圧が所定の充電
状態(ここでは乗客を最適にするために電力を使用することは好ましくない)よ
りも低く低下している場合、コンプレッサモータおよび凝縮器のファンモータを
OFFにする。
環境制御動作に十分な電力が利用できる場合、全開スロットル状態が生じてい
ることを表示するフラグがセットされているかどうかをチェックする〈156〉
。〈157〉から〈163〉にて、最初に全開スロットル状態が検出されると、
20秒タイマーをスタートする。全開スロットルを最初に検出してから20秒の
間、コンプレッサおよび凝縮器のファンをOFF状態に維持する。20秒後、タ
イマーおよび全開スロットル状態フラグをリセットする。
全開スロットル状態が存在しない場合、または全開スロットル状態を検出した
後にタイマーが終了すると、蒸発器温度を読み出し〈164〉、蒸発器最低温度
、例えば7℃(45°F)と比較する〈166〉。蒸発器温度が最低値以下であ
ればコンプレッサモータおよび凝縮器ファンモータをONにし〈168〉、HI
FAN信号を読み出す〈170〉。HIFAN信号がONであり、コンプレッサ
排出圧が通常の作動限度を越えていることを表示している場合〈172〉、凝縮
器ファンモータを100%のデューティサイクル〈174〉にセットし、〈17
5〉にて凝縮器ファンモータフィードバック信号を読み出す。凝縮器ファンモー
タモジュールからの入力信号が故障であることを表示すれば〈176〉、〈17
8〉にて警告をディスプレイし、〈151〉および〈152〉にてコンプレッサ
モータおよび凝縮器ファンモータをOFFにする。
凝縮器ファンモータが故障していなければ、VALUE_ACを第7図に表示
されたコンプレッサスイッチ点C3と比較し〈180〉、この値がC3以下であ
ればコンプレッサモータの速度を〈182〉で読み出し、コンプレッサが作動中
であるかの判断をする〈184〉。コンプレッサが作動中でなければ〈186〉
にてコンプレッサ速度をC3スイッチに対応するデューティサイクルにセットす
る。コンプレッサのモータ速度が安定できるように2秒待機した〈188〉後、
計算されたVALUE_ACに対応するデューティサイクルが得られるまで、〈
192〉に示されるように、例えば毎秒10%のデューティサイクルに等しい所
定のレートでデューティサイクルをインクリメントする。〈184〉で判断され
たように、コンプレッサのモータが既に作動中であれば、必要なだけ
〈190〉にてデューティサイクルをインクリメントするだけである。一旦VA
LUE_ACに関連した速度までコンプレッサモータをインクリメントすると、
ルーチンは〈192〉にて第13b図の〈149〉へ戻り、次にこれから第12
b図の〈119〉へ戻る。
F/RドアはVALUE_ACに応じて、第12b図の〈120〉では第7図
に示すように位置している。〈122〉にてブロア駆動モジュール入力信号を読
み出し、ブロアモータが回路開状態にも、また、回路ショート状態のいずれでも
なければ〈124〉、ブロアモータデューティサイクルを命令されたMODEお
よび命令されたブロア速度入力に応じて〈126〉に示された値にセットする。
ここで、A=FLOORモードであり、B=DEFROSTまたはDEF/FL
Rモードであり、D=PANELモードである。それ以外の場合ブロアモード故
障の警告をディスプレイし〈127〉、〈104〉にてブロアOFFモードに入
る。
ヒーターの作動
A/CスイッチがONでなければ、プログラムは第12b図の〈118〉から
ブロック〈196〉に表示されるように、第15a図のフローチャートに表示さ
れたルーチンヘ続く。第15a図のフローチャートを参照する。周辺温度を読み
出し〈198〉、TAMBに等しいTSETMINおよび所定温度、例えば24
℃(75°F)に等しいTSETMAXによりTSETを計算する〈200〉。
〈202〉〈204〉に表示されるように、TSETは運転手が最大熱量を命令
する際には、24℃(75°F)の最高温度設定点にセットされている。〈20
6〉にて室内温度を読み出し、式(4)に従ってVALUE_HTを計算する〈
208〉。〈210〉にて排出温度を読み出し、排出温度が最大値、例えば93
℃(200°F)よりも大であれば〈212〉、〈214〉に表示するように、
排出温度と最高排出温度との差に較正定数K4をかけた値をVALUE_HTか
ら減算する〈214〉。
判断ブロック〈216〉によって判断されるように環境制御作動に利用可能な
電力が不十分であり、判断ブロック〈218〉によって判断されるようにシステ
ムがDEFROSTモードまたはFLR/DEFモードになければ(これはこの
シナリオのケースである)、〈220〉にてPTCヒーターをOFFにし、〈2
22〉にて第12b図のフローチャート内の〈196〉へ戻る。
十分な電力が利用でき、全開スロットル状態フラグがセットされていなければ
〈230〉、PTCの要素をONにし〈226〉、第9図に従って空気混合ドア
位置をセットし〈228〉、プログラムは第16図のフローチャートに表示され
たルーチンへ進む〈229〉。VALUE_HTがスイッチ点C6以下であれば
、PTCヒーターをOFFにし〈220〉、プログラム制御は第12b図へ戻る
〈222〉。
ブロック〈230〉によって決定されるように、全開スロットル状態フラグが
セットされていれば、ブロック〈232〉、〈234〉および〈236〉によっ
て判断されるように、全開スロットル状態の検出の後の所定時間の間、PTCヒ
ーターをOFFにする〈239〉。
プリ冷房/プリ暖房作動
プリ冷房/プリ暖房(PC/PH)作動は、第18a−18d図の”フローチ
ャートにより制御され、8時間の間、必要な車室内温度を予め調節するようにな
っており、この8時間の間、点火スイッチをOFFにし、PC/PHスイッチを
附勢し、自動車を外部の220ボルト交流電源に接続し、駆動用バッテリーを完
全に充電する。これら条件のいずれかがなくなればPC/PH作動が終了する。
〈310〉で判断されるように、点火スイッチがOFFであり、プリ冷房/プ
リ暖房スイッチが附勢されていれば〈312〉、〈314〉、〈316〉で8時
間タイマーをスタートさせ、〈318〉、〈320〉でそれぞれ車内温度および
周辺温度を読み出す。ブロック〈322〉で判断されるように、車内温度が所定
の最低温度(TPCPHMIN)よりも低ければプリ暖房操作が行われる。
TSETはTSETMAXに等しくなるようにセットされ〈330〉、VALU
E_HTが計算される。次に排出温度が最高排出温度、例えば200°Fよりも
高ければ、ブロック〈334−338〉でVALUE_HTを減少する。排出温
度が最高値よりも低いか、またはVALUE_HTを減少した後は、第12b図
におけるブロック〈120〉および〈126〉の説明の際に先に述べたように、
〈340〉におけるブロアモータのデューティサイクルのようにF/Rドアをセ
ットする。PTCヒーターをONにし〈344〉、〈346〉にて、第16図を
参照してこれまで説明したPTC回路ショートテストに入る。
車内温度が第18a図のブロック〈322〉によって判断されたTPCPHM
IN以上であり、かつブロック〈350〉によって判断されるように、所定の最
高温度(TPCPHMAX)、例えば27℃(80°F)よりも高ければ、室内
の冷房を行う。〈352〉においてTSETをTSETMIN24℃(75°F
)にセットし、第18c図における〈354〉にてVALUE_ACを計算する
。ブロック〈356−360〉に表示されているように、コンプレッサのRPM
が最大RPM、例えば7000RPMよりも大である場合、VALUE_ACを
増加する。ブロック〈362−366〉に表示されるように、蒸発器の温度がT
EVAPMAX100℃(50°F)よりも低ければVALUE_ACを増加し
、〈367〉にて第18d図のルーチンに入る。第1
8d図を参照すると、ブロック〈370〉にて凝縮器ファンを70%のデューテ
ィサイクルにセットし、〈372〉にてデュアル圧力スイッチを読み出す。
HIFAN信号が存在していれば〈374〉、〈376〉に表示するようにファ
ンを100%デューティサイクルにセットし、〈378〉にて凝縮器ファンモジ
ュール入力信号を読み出し、凝縮器のファンの故障が存在しているかどうかを判
断する。ブロック〈380〉に判断されるように、故障がなければブロック〈3
83〉に表示されるようにコンプレッサを65%のデューティサイクルでONに
し、更にF/Rドアを再循環位置にセットするような値にVALUE_ACをセ
ットし〈382〉、プログラムは〈384〉から第18c図のブロック〈367
〉へ戻る。ブロック〈380〉に判断されるように、凝縮器のファンの故障して
いれば、自動車の運転手に警告をディスプレイ〈385〉し、〈386〉および
〈388〉にてそれぞれコンプレッサファンおよび凝縮器ファンをOFFにし、
プログラムを〈384〉から第18c図のブロック〈367〉に戻り、次に第1
8b図のブロック〈390〉に戻る。〈390〉にて判断されるように、8時間
タイマーが終了すれば〈328〉にてシステムをOFFにする。8時間タイマー
が終了していなければ、〈329〉にてPH/PCディスエーブル判別ブロック
をチェックし、プリ暖房またはプリ冷房作動の条件がまだ存在しているかどうか
を判断し、存在していればルーチンは第18a図のブロック〈318〉に続く。
PH/PC作動がディスエーブルされていれば、〈328〉にてシステムをOF
Fにする。
請求の範囲
1.コンプレッサ手段(8)を含む、閉じられた冷却システムを備えた、車両
用環境制御システムであって、該制御システムは更に所望の室内温度を選択する
ための車両の運転手による入力手段(52)と、周辺空気の温度をモニタするた
めの周辺空気センサ手段(30)と、車両の内部温度をモニタするための車内セ
ンサ手段(32)と、前記運転手入力手段(53)およびセンサ手段(30、3
2)からの信号に応答自在なプログラム可能なコンピュータ手段(50)とを備
え、前記システムは前記車両の駆動バッテリーにより給電され、前記コンピュー
タ手段は、(a)前記所望の温度に関連し、かつ所定の固定された最小温度値と
周辺空気の温度に等しい可変最大温度値との間の値に制限された設定温度値を決
定し、(b)前記設定温度値と前記車内センサ手段によって得られる車両の内部
温度との差に関連した空調値を決定し、(c)該空調値に応じて前記コンプレッ
サ手段(8)の速度を制御するように更にプログラムされたプログラム可能なコ
ンピュータ手段(50)とを備えた、電気自動車用環境制御システム。
2.前記冷却システムは更に車両の内外に連通する空気送りアセンブリ(20
)の内部に設けられた蒸発手段(2)と、前記蒸発手段の上に空気を吹きつける
ためのブロアファン(24)および該ファンを作動するためのブロアファンモー
タ(26)を含むブロアファン手段とを備え、前記入力手段(52)は更にシス
テムの作動モードを選択するためのモード選択手段とブロアファン速度レンジを
選択するためのブロアファン選択手段とを備え、前記コンピュータ手段(50)
は更に選択されたモードおよび選択されたブロアファン速度レンジに応じて前記
ブロアファンモータ手段の速度を選択するようにプログラムされている、請求項
1記載のシステム。
3.前記空気送りアセンブリ(20)は前記ブロアファン手段によって前記蒸
発器手段(2)上に吹き付けるための車両の外部からの空気、または車両の内部
からの再循環空気を選択するためのダンパー手段(22)を備え、前記コンピュ
ータ手段は第1および第2の所定の空調値で再循環空気と外部の空気とを切り替
えるように前記ダンパー手段を制御するようになっている、請求項2記載のシス
テム。
4.前記コンプレッサ(8)の回転速度を検出するための手段を更に備え、前
記コンピュータ手段は検出された回転速度が所定の値を越えると、前記空調値を
変えて前記コンプレッサ手段の速度を減少するようにプログラムされている、前
項のいずれかに記載のシステム。
5.前記蒸発手段の温度を検出するための手段(34)を更に備え、前記コン
ピュータ手段は前記蒸発手段(2)の温度が所定の温度よりも低下すると、前記
空調値を変更し、前記コンプレッサ手段の速度を減少するようにプログラムされ
ている、前項のいずれかに記載のシステム。
6.凝縮手段(4)と、可変速凝縮器ファンモータ(16)により駆動される
凝縮器ファン(14)を備えた凝縮器ファン手段と、全開スロットル状態を表示
する信号を前記コンピュータ手段に与えるためのスロットル位置検出手段(72
)を更に備え、前記コンピュータ手段は前記信号を受信してから所定の時間の間
、前記コンプレッサ手段(8)および前記凝縮器ファン手段を除勢するようにプ
ログラムされている、前項のいずれかに記載のシステム。
7.前記コンピュータ手段は前記蒸発手段(2)の温度が所定の最低温度以下
になった場合、前記コンプレッサ手段および前記凝縮器ファン手段を除勢するよ
うに更にプログラムされている、前項のいずれかに記載のシステム。
8.前記コンプレッサ手段の排出圧力が所定の圧力限度を越える場合、HIF
AN信号を発生するための圧力検出手段(56)を更に備え、前記コンピュータ
手段は通常は運転手によって選択されたモードに応じて異なる速度で前記凝縮器
ファンモータ(16)を作動するようにプログラムされているが、前記HIFA
N信号に応答して前記通常の作動を無効にし、前記凝縮器ファンモータを所定の
上限速度で作動させることができる、前項のいずれかに記載のシステム。
9.前記コンピュータは所定の第3の空調値よりも小さい決定された空調値に
応答し、最初は前記所定の第3の空調値(C3)に対応する最低作動速度で前記
コンプレッサ手段を附勢し、その後は前記空調手段の速度が前記決定された空調
値に対応するまで、前記所定の空調値をデクリメントすることにより、前記コン
プレッサ手段の速度を徐々に増加するようプログラムされている、前項のいずれ
かに記載のシステム。
10.ヒーター手段(36)と、空気混合ドア(38)および空気混合ドアア
クチュエータ(66)を含み前記ヒーター手段によって加熱された空気と冷却さ
れた空気との混合を制御するための空気混合手段とを備えた車両用環境制御シス
テムであって、
前記プログラム可能なコンピュータは、(a)選択された所望の温度に関連し
、かつ所定の固定された最高温度と周辺空気の温度に等しい最低可変温度値との
間の温度に対応する値に限定された設定温度値を決定し、(b)該コンピュータ
手段は前記設定温度値と前記車内センサ手段(32)によって与えられる車両の
内部の温度との間の差に関連した加熱値を決定し、(c)所定の第1加熱値(C
6)で前記加熱手段をオンにし、(d)前記加熱値に応じて前記空気混合ドア(
38)の位置を調節するように、前記空気混合ドアアクチュエータ(66)を制
御するようにプログラムされている、車両用環境制御システム。
11.前記ヒーター手段(36)は、正の温度係数材料から構成されており、
少なくとも第1のセグメントおよび第2のセグメントを含み、前記第1セグメン
トは前記第1の所定の加熱値(C6)に応答して比較的低いヒーター出力を発生
するよう附勢され、前記第2セグメントは第2のより高い所定の加熱値(C8)
に応答して比較的高いヒーター出力を発生するように、前記第1セグメントと共
に附勢される、請求項10記載のシステム。
12.車両の内部に排出される空気の温度を検出するための温度センサ(68
)を更に備え、前記コンピュータは前記排出された空気温度が前記所定の排出さ
れた空気温度を越えた値に比例した量だけ、前記加熱値を減少することにより、
所定の排出空気温度よりも高い排出空気温度に応答するようプログラムされてい
る、請求項10または11記載のシステム。
13.全開スロットル状態を表示する信号を前記コンピュータ手段に与えるた
めのスロットル位置検出手段(72)を更に備え、前記コンピュータ手段は前記
信号を受信してから所定の時間の間、前記ヒーター手段(36)を除勢するよう
にプログラムされている、請求項10〜12のうちの一つ以上に記載のシステム
。
14.前記ヒーター内の回路ショート状態を検出し、前記コンピュータ手段に
回路ショート信号を与えるための手段を更に備え、前記コンピュータ手段は所定
の時間の間、前記ヒーター手段(36)を除勢することにより前記回路ショート
信号に応答するようにプログラムされている、請求項10〜13のうちの一つ以
上に記載のシステム。
15.可変速コンプレッサ手段を含む閉じられた冷却システムを含む請求項1
記載の電気自動車用環境制御システムであって、
前記車両は、外部交流電源から前記駆動バッテリー手段を充電するための手段
を含み、
運転手の入力手段は、プリ空調作動モードを選択するためのスイッチ手段を含
み、
プログラム可能なコンピュータ(50)は、
(a)前記車両の内部の温度が第2のより高い所定の温度を越え、
(b)車両点火スイッチ手段がOFFであり、
(c)プリ空調モードが既に選択されており、
(d)前記駆動バッテリーが完全に充電された状態の場合に、
所望所定の車内温度と車両の内部の温度との差に関連した空調値を決定するよう
にプログラムされた、プログラム可能なコンピュータ手段を備え、
該コンピュータ手段は前記空調値に応じて所定の時間にわたって前記コンピュ
ータ手段の速度を制御するように更にプログラムされている、車両用環境制御シ
ステム。
16.前記システムは更にブロアファンモータ(26)と、凝縮器ファンモー
タ(16)と、空気混合ドアアクチュエータ(66)とを含み、前記コンピュー
タ手段は更に所定のブロアファンモータ速度および凝縮器ファンモータ速度を維
持し、前記アクチュエータを最大冷却位置に附勢するようにプログラムされてい
る、請求項15記載のシステム。
17.ブロアファンモータ手段(26)を含むヒーター手段(36)を更に備
え、
前記プログラム可能なコンピュータ手段は、
(a)前記車両の内部の温度が第2のより低い所定の温度よりも低下し、
(b)車両点火スイッチ手段がOFFであり、
(c)プリ空調モードが既に選択されており、
(d)前記駆動バッテリーが完全に充電されている場合に、
所望の所定の車内温度と車両の内部の温度との差に関連した加熱値を決定する
ように更にプログラムされており、
前記コンピュータ手段は更に前記加熱値が所定の加熱値を越えた場合、所定の
時間にわたって前記ヒーター手段(36)を附勢するようにプログラムされてい
る、請求項15記載のシステム。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 クラップ,アンドリュー ジョン
アメリカ合衆国 48183 ミシガン州トレ
ントン,バーノン コート 2005
【要約の続き】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.可変速コンプレッサ手段(8)を含む、閉じられた冷却システムを備えた 、車両用環境制御システムであって、該制御システムは更に所望の室内温度を選 択するための車両の運転手による入力手段(53)と、周辺空気の温度をモニタ するための周辺空気センサ手段(30)と、車両の内部温度をモニタするための 車内センサ手段(32)と、前記所望の温度に関連し、かつ所定の固定された最 小温度値と周辺空気の温度に等しい可変最大温度値との間の値に制限された設定 温度値を決定するようにプログラムされたプログラム可能なコンピュータ手段( 50)とを備え、前記コンピュータ手段(50)は前記設定温度値と前記車内セ ンサ手段によって得られる車両の内部温度との差に関連した空調値を決定し、該 空調値に応じて前記コンプレッサ手段(8)の速度を制御するように更にプログ ラムされている、車両用環境制御システム。 2.前記冷却システムは更に車両の内外に連通する空気送り手段の内部に設け られた蒸発手段と、前記蒸発手段の上に空気を吹きつけるためのブロアファンお よび該ファンを作動するためのブロアファンモータを含むブロアファン手段とを 備え、前記入力手段は更にシステムの作動モードを選択するためのモード選択手 段とブロアファン速度レンジを選択するためのブロアファン選択手段とを備え、 前記コンピュータ手段は更に選択されたモードおよび選択されたブロアファン速 度レンジに応じて前記ブロアファンモータ手段の速度を選択するようにプログラ ムされている、請求項1記載のシステム。 3.前記空気送りアセンブリは前記ブロアファン手段によって前記蒸発器手段 上に吹き付けるための車両の外部からの空気、または車両の内部からの再循環空 気を選択するためのダンパー手段を備え、前記コンピュータ手段は第1および第 2の所定の空調値で再循環空気と外部の空気とを切り替えるように前記ダンパー 手段を制御するようになっている、請求項2記載のシステム。 4.前記コンプレッサの回転速度を検出するための手段を更に備え、前記コン ピュータ手段は検出された回転速度が所定の値を越えると、前記空調値を変えて 前記コンプレッサ手段の速度を減少するようにプログラムされている、請求項3 記載のシステム。 5.前記蒸発手段の温度を検出するための手段を更に備え、前記コンピュータ 手段は前記蒸発手段の温度が所定の温度よりも低下すると、前記空調値を変更し 、前記コンプレッサ手段の速度を減少するようにプログラムされている、請求項 4記載のシステム。 6.凝縮手段と、可変速凝縮器ファンモータにより駆動される凝縮器ファンを 備えた凝縮器ファン手段と、全開スロットル状態を表示する信号を前記コンピュ ータ手段に与えるためのスロットル位置検出手段を更に備え、前記コンピュータ 手段は前記信号を受信してから所定の時間の間、前記コンプレッサ手段および前 記凝縮器ファン手段を除勢するようにプログラムされている、請求項5記載のシ ステム。 7.前記コンピュータ手段は前記蒸発手段の温度が所定の最低温度以下になっ た場合、前記コンプレッサ手段および前記凝縮器ファン手段を除勢するように更 にプログラムされている、請求項6記載のシステム。 8.前記コンプレッサ手段の排出圧力が所定の圧力限度を越える場合、 HIFAN信号を発生するための圧力検出手段を更に備え、前記コンピュータ手 段は通常は運転手によって選択されたモードに応じて異なる速度で前記凝縮器フ ァンモータを作動するようにプログラムされているが、前記HIFAN信号に応 答して前記通常の作動を無効にし、前記凝縮器ファンモータを所定の上限速度で 作動させることができる、請求項5記載のシステム。 9.前記コンピュータは所定の第3の空調値よりも小さい決定された空調値に 応答し、最初は前記所定の第3の空調値に対応する最低作動速度で前記コンプレ ッサ手段を附勢し、その後は前記空調手段の速度が前記決定された空調値に対応 するまで、前記空調値をデクリメントすることにより、前記コンプレッサ手段の 速度を徐々に増加するようプログラムされている、請求項5記載のシステム。 10.ヒーター手段と、空気混合ドアおよび空気混合ドアアクチュエータを含 み前記ヒーター手段によって加熱された空気と冷却された空気との混合を制御す るための空気混合手段とを備えた車両用環境制御システムであって、 該システムは所望の内部温度を選択するための車両運転手入力手段と、周辺空 気の温度をモニタするための周辺空気センサ手段と、車両の内部の温度をモニタ するための車内センサ手段と、選択された所望の温度に関連し、かつ所定の固定 された最高温度と周辺空気の温度に等しい最低可変温度値との間の温度に対応す る値に限定された設定温度値を決定するようにプログラムされており、該コンピ ュータ手段は前記設定温度値と前記車内センサ手段によって与えられる車両の内 部の温度との間の差に関連した加熱値を決定するように更にプログラムされてお り、該コンピュータ手段は所定の第1加熱値で前記加熱手段をオンにし、前記加 熱値に応じて前記空気混合ドアの位置を調節するように、前記空気混合ドアアク チュエータを制御するようにプログラムされている、車両用環境制御システム。 11.前記ヒーター手段は、正の温度係数材料から構成されており、少なくと も第1のセグメントおよび第2のセグメントを含み、前記第1セグメントは前記 第1の所定の加熱値に応答して比較的低いヒーター出力を発生するよう附勢され 、前記第2セグメントは第2のより高い所定の加熱値に応答して比較的高いヒー ター出力を発生するように、前記第1セグメントと共に附勢される、請求項10 記載のシステム。 12.車両の内部に排出される空気の温度を検出するための温度センサを更に 備え、前記コンピュータは前記排出された空気温度が前記所定の排出された空気 温度を越えた値に比例した量だけ、前記加熱値を減少することにより、所定の排 出空気温度よりも高い排出空気温度に応答するようプログラムされている、請求 項10記載のシステム。 13.全開スロットル状態を表示する信号を前記コンピュータ手段に与えるた めのスロットル位置検出手段を更に備え、前記コンピュータ手段は前記信号を受 信してから所定の時間の間、前記ヒーター手段を除勢するようにプログラムされ ている、請求項12記載のシステム。 14.前記ヒーター内の回路ショート状態を検出し、前記コンピュータ手段に 回路ショート信号を与えるための手段を更に備え、前記コンピュータ手段は所定 の時間の間、前記ヒーター手段を除勢することにより前記回路ショート信号に応 答するようにプログラムされている、請求項13記載のシステム。 15.前記環境制御システムは更に冷却システムを備え、該冷却システムは可 変速コンプレッサと、蒸発器と、凝縮器と、凝縮器ファン手段と、前記蒸発器の 上に空気を吹き付けるためのブロアファンとを含み、更に前記ファンを作動する ためのブロアファンモータと、周辺温度センサ手段と、蒸発器温度検出手段とを 含み、前記入力手段はシステムの作動モードを選択するためのモード選択手段と 、ブロアファン速度レンジを選択するためのブロアファン選択手段とを更に備え 、前記コンピュータ手段は選択されたモードおよび選択されたブロアファン速度 レンジに応じて前記ブロアファンモード手段の速度を制御するようにプログラム されており、前記コンプレッサ手段の排出圧力が所定の圧力限度を越えるとHI FAN信号を発生するための圧力検出手段を更に含み、前記コンピュータ手段は 周辺温度が所定の最低温度以上となり、蒸発器の温度が所定の最高温度よりも高 くなった場合に、所定の比較的低い速度で前記コンプレッサを作動するようにプ ログラムされており、該コンピュータ手段は、通常は運転手による選択されたモ ードに応じて異なる速度で前記凝縮器ファンモータを作動するようにプログラム されており、更に前記HIFAN信号に応答して前記通常の作動を無効とし、所 定の上限速度で前記凝縮器ファンモータを作動させるようにプログラムされてい る、請求項10記載のシステム。 16.可変速コンプレッサ手段を含む閉じられた冷却システムを含む車両用環 境制御システムであって、 前記車両は駆動バッテリー手段によって給電され、外部交流電源から前記駆動 バッテリー手段を充電するための手段を含み、 前記車両は更に点火スイッチ手段と、プリ空調作動モードを選択するためのス イッチ手段を含む運転手入力手段と、周辺空気の温度をモニタするための周辺空 気センサ手段と、車両の内部の温度をモニタするための車内センサ手段とを更に 含み、 (a)前記車両の内部の温度が第2のより高い所定の温度を越え、 (b)点火スイッチ手段がOFFであり、 (c)プリ空調モードが既に選択されており、 (d)前記駆動バッテリー手段が完全に充電された状態の場合に、 所望所定の車内温度と車両の内部の温度との差に関連した空調値を決定するよう にプログラムされた、プログラム可能なコンピュータ手段を備え、 該コンピュータ手段は前記空調値に応じて所定の時間にわたって前記コンピュ ータ手段の速度を制御するように更にプログラムされている、車両用環境制御シ ステム。 17.前記システムは更にブロアファンモータと、凝縮器ファンモータと、空 気混合ドアアクチュエータとを含み、前記コンピュータ手段は更に所定のブロア ファンモータ速度および凝縮器ファンモータ速度を維持し、前記アクチュエータ を最大冷却位置に附勢するようにプログラムされている、請求項16記載のシス テム。 18.ブロアファンモータ手段を含むヒーター手段を更に備え、 前記プログラム可能なコンピュータ手段は、 (a)前記車両の内部の温度が第2のより低い所定の温度よりも低下し、 (b)点火スイッチ手段がOFFであり、 (c)プリ空調モードが既に選択されており、 (d)前記駆動バッテリー手段が完全に充電されている場合に、 所望の所定の車内温度と車両の内部の温度との差に関連した加熱値を決定する ように更にプログラムされており、 前記コンピュータ手段は更に前記加熱値が所定の加熱値を越えた場合、所定の 時間にわたって前記ヒーター手段を附勢するようにプログラムされている、請求 項16記載のシステム。
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