JP2016168967A - アクチュエータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信化されたシステムにおいて、１つ通信メッセージで異なるタイプのドア用のアクチュエータを駆動することができるアクチュエータ制御システムを提供する。【解決手段】エアコンＥＣＵ１０は、ステッパーモータを制御する形式の通信メッセージを送信する。ステッパーモータとＤＣモータは、それぞれ所定の形式の通信メッセージで制御されるので、エアコンＥＣＵ１０から送信される通信メッセージではＤＣモータを制御することができない。そこでエアコンＥＣＵ１０から送信される通信メッセージを中継して、アクチュエータを駆動するサブＥＣＵ８０を有する。サブＥＣＵ８０は、エアコンＥＣＵ１０から送信された通信メッセージを各アクチュエータの所定の形式に応じた制御情報に変換して、それに基づき各アクチュエータを駆動する。【選択図】図２

Description

本発明は、車室内に空調風を送風する車両用空調装置のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御システムに関する。

従来の車両用空調装置では、通風路に送風する送風機、および通風路を通過する空気量を調節するドアを備える。送風機は、ブロワモータによって駆動される。ドアは、サーボモータによって駆動される。したがって車両用空調装置は、サーボモータおよびブロワモータ等の電気部品が搭載されている。これらの電機部品は、Ａ／ＣＥＣＵ（エアコン制御装置）で駆動が制御されている。

アクチュエータとしては、ポテンショメータ付ＤＣサーボモータおよびステッパーモータの二種類が主に用いられている。車両用空調装置の普及に伴い、電気部品を標準化し、ポテンショメータ付ＤＣサーボモータあるいはステッパーモータを混在させずに、同種のモータを使用することでコストダウンを図る事が一般的である。また高機能化に伴うアクチュエータ数の増大に伴い、配線数および重量が増え、組み付け性が悪化している。そこで組み付け性などを向上するため、車両の通信網をローカルネットワーク化（通信化）するシステムも増えてきている。

ところが、電子部品の低コスト化、特にマイコンの低コスト化に伴い、複数のアクチュエータを駆動する統合システムの方が、安価になる場合がある。特許文献１の統合モジュールは、車両のユーザインターフェース部、空調制御部、および車両空調装置の各電気部品に組み込まれる制御回路の大部分が組み込まれており、空調制御部から統合モジュールに必要な電気配線を削減している。このような統合モジュールでも、上位の制御装置と通信しており、標準のアクチュエータを標準の通信メッセージで駆動している。

特表２００３−５２３８７３号公報

車両用空調装置の風向を制御する各ドアに求められる性能は、それぞれ異なる。たとえば温度コントロールには、きめ細かい制御を行うため、高分解能の停止精度を持つアクチュエータが求められる。また内外気ドアおよび吹出モード切替ドアには、臭い遮断や防曇のため、高応答性（速度）が求められる。一般的に、車両用空調装置に使用されるＤＣモータはトルクが高く高速であるが、センサの分解能が低い。またステッパーモータは、高分解能だが、トルクが低い。

前述の特許文献１に記載の統合モジュールでは、標準の通信メッセージでドアの駆動モータを制御している。ＤＣモータとステッパーモータとでは、制御に用いられる通信メッセージが異なるので、統合モジュールでは同一種類の駆動モータしか使用できないという問題がある。したがってＤＣモータおよびステッパーモータのうち、どちらかを標準品として使用した場合、精度を犠牲、または高応答性を犠牲にするなど、車両用空調装置とドアに求められる機能が限定されるという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、通信化されたシステムにおいて、１つ通信メッセージで異なるタイプのドア用のアクチュエータを駆動することができるアクチュエータ制御システムを提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、各アクチュエータ（５，１７，１８，２８，２９，３８，３９，８１）の駆動を制御する通信メッセージを送信するメイン制御部（１０）と、メイン制御部から送信された通信メッセージを中継して、各アクチュエータを駆動するサブ制御部（８０）と、を含み、メイン制御部は、複数のアクチュエータに対して、１つの形式の通信メッセージを送信し、サブ制御部は、メイン制御部から送信された通信メッセージを各アクチュエータの所定の形式に応じた制御情報に変換して、各アクチュエータを駆動することを特徴とするアクチュエータ制御システムである。

このような本発明に従えば、メイン制御部は、複数のアクチュエータに対して、１つの形式の通信メッセージを送信する。複数のアクチュエータは、それぞれ所定の形式の通信メッセージで制御されるので、メイン制御部から送信される通信メッセージと異なる形式で制御されるアクチュエータもある。このようなアクチュエータは、メイン制御部が送信する通信メッセージでは制御することができない。しかし本発明では、メイン制御部から送信される通信メッセージを中継して、アクチュエータを駆動するサブ制御部を有する。

サブ制御部は、メイン制御部から送信された通信メッセージを各アクチュエータの所定の形式に応じた制御情報に変換して、各アクチュエータを駆動する。これによってメイン制御部から送信される通信メッセージと異なる形式で制御されるアクチュエータであっても、サブ制御部によって駆動することができる。

これによってメイン制御部の構成を、アクチュエータに応じて変更することなく、複数のアクチュエータを制御することができる。また各アクチュエータは、それぞれ応答速度や制御位置の分解能が構造などによって異なり、構造が異なると通信メッセージの形式が異なる場合がある。このような構造が異なるアクチュエータであっても、サブ制御部を中継することによって、メイン制御部が複数のアクチュエータを統括的に制御することができる。したがって各アクチュエータの性能に適したドアを駆動させることによって、車両用空調装置の通風路を通過する空気量を、より車室内の空調に適した制御にすることができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

車両用空調装置１００を示す図である。 アクチュエータ制御システムを示すブロック図である。 サブＥＣＵの処理を示す図である。 比較例１のアクチュエータ制御システムを示すブロック図である。 比較例２のアクチュエータ制御システムを示すブロック図である。 第２実施形態のアクチュエータ制御システムを示すブロック図である。 第２実施形態のサブＥＣＵの処理を示す図である。 第３実施形態のアクチュエータ制御システムを示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図５を用いて説明する。車両用空調装置１００は、走行用に水冷エンジンを搭載する自動車などの車両において、車室内を空調する空調ユニット１をエアコンＥＣＵ１０によって制御するように構成された、いわゆるオートエアコンシステムである。

空調ユニット１は、車室内の運転席側空調空間と助手席側空調空間との温度調節、および吹出口モードの変更などを、互いに独立して行うことが可能なエアコンユニットである。運転席側空調空間は、運転席と運転席後方の後部座席を含む空間である。また助手席側空調空間は、助手席と助手席後方の後部座席を含む空間である。

空調ユニット１は、車両の車室内前方に配置され、内部を送風空気が通過する空調ケース２を備えている。空調ケース２は、一方側に空気取入口が形成され、他方側に車室内に向かう空気が通過する複数の吹出口が形成される。空調ケース２は、空気取入口と吹出口との間に送風空気が通過する通風路を有する。空調ケース２の空気取入口側には、送風機ユニット１３が設けられる。送風機ユニット１３は、内外気切替ドア３およびブロワ４を含む。内外気切替ドア３は、切替用サーボモータ５などのアクチュエータによって駆動され、空気取入口である内気吸込口６と外気吸込口７との開度を変更する吸込口切替手段である。

空調ユニット１は、具体的には図示しないが、完全センター置きといわれるタイプのものであり、車室内前方の計器盤下方部であって、車両左右方向の中央位置に搭載されている。送風機ユニット１３は、空調ユニット１の車両前方側に配設される。送風機ユニット１３の内気吸込口６は、運転席側の下方に開口しており、運転席側から車室内空気を吸い込む。

ブロワ４は、ブロワ駆動回路８によって制御されるブロワモータ９により回転駆動されて、空調ケース２内において車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機である。ブロワ４は、後述する運転席側および助手席側の各吹出口２０〜２３，３０〜３３から車室内の運転席側空調空間および助手席側空調空間に向けてそれぞれ吹き出される空調風の吹出風量を変更する機能も有する。

空調ケース２には、送風機ユニット１３から送風された空気を加熱または冷却して空調風とし、複数の吹出口に送る空調部としてエバポレータ４１、ヒータコア４２およびＰＴＣヒータ４３が設けられる。具体的には、空調ケース２には、空調ケース２を通過する空気を冷却する冷却器としてのエバポレータ４１が設けられている。

また、エバポレータ４１の空気下流側には、第１空気通路１１および第２空気通路１２を通過する空気を、エンジンの冷却水と熱交換して加熱するヒータコア４２が設けられている。ヒータコア４２は、エンジンの冷却水が循環する冷却水回路（図示せず）に設けられる。冷却水回路には、ヒータコア４２の他に、電動ウォータポンプ、ラジエータおよびサーモスタットなどを有する。冷却水回路は、電動ウォータポンプによって、エンジンのウォータジャケットで暖められた冷却水を循環させる回路である。ヒータコア４２は、内部にエンジンを冷却した冷却水が流れ、この冷却水を暖房用熱源として冷風を再加熱する。ヒータコア４２は、第１空気通路１１および第２空気通路１２を部分的に塞ぐように配置されている。

ヒータコア４２の空気下流側には、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ４３が設けられる。ＰＴＣヒータ４３は、暖房のため走行用エンジン６０の廃熱以外の熱源を用いて空気を加熱する補助加熱装置に相当するもので、電力を熱源とする。ＰＴＣヒータ４３は、暖房用熱源としてヒータコア４２を通過した空気を加熱する。ＰＴＣヒータ４３は、通電発熱素子部（図示せず）を備え、通電発熱素子部に通電されることによって発熱し、周囲の空気を暖めることができる。ＰＴＣヒータ４３は、複数本の通電発熱素子部を備え、スイッチまたはリレーにて任意の本数の通電発熱素子部に通電されることによって発熱し、周囲の空気を暖める。スイッチまたはリレーの切替えは、エアコンＥＣＵ１０により制御される。この通電発熱素子部は、耐熱性を有する樹脂材料、たとえば６６ナイロンやポリブタジエンテレフタレートなどで成形された樹脂枠の中に複数個のＰＴＣ素子を嵌め込むことにより構成したものである。

第１空気通路１１と第２空気通路１２とは、仕切板１４により区画されている。また、例えば電力を用いて走行する車両に用いられた車両用空調装置１００では、エバポレータ４１やヒータコア４２に換えてペルチェ素子に変更しても良い。そのヒータコア４２の空気上流側には、車室内の運転席側空調空間と助手席側空調空間との温度調節を、互いに独立して行うための運転席側エアミックスドア１５および助手席側エアミックスドア１６が設けられている。

各エアミックスドア１５，１６は、ステッパーモータ１７，１８などのアクチュエータにより駆動されており、運転席側および助手席側の各吹出口２０〜２３，３０〜３３から車室内の各空調空間に向けて、それぞれ吹き出される空調風の吹出温度を変更する。換言すると、エアミックスドア１５，１６は、エバポレータ４１を通過する空気とヒータコア４２を通過する空気との風量比率を調整するエアミックス手段として機能する。

エバポレータ４１は、冷凍サイクル（図示せず）の一構成部品を成すものである。冷凍サイクルは、コンプレッサ、レシーバ、膨張弁およびエバポレータ４１とを含む。コンプレッサは、車両のエンジンルーム内に搭載された車両走行用のエンジンの出力軸によるベルト駆動または電動モータによって駆動されて、冷媒を圧縮して吐出する。コンデンサは、コンプレッサより吐出された冷媒を凝縮液化させる。レシーバは、コンデンサより流入した液冷媒を気液分離する。膨張弁は、レシーバより流入した液冷媒を断熱膨張させる。エバポレータ４１は、膨張弁より流入した気液二相状態の冷媒を蒸発気化させる。

第１空気通路１１の空気下流側には、図１に示すように、運転席側デフロスタ吹出口２０、運転席側センタフェイス吹出口２１、運転席側サイドフェイス吹出口２２、および運転席側フット吹出口２３が、各吹出ダクトを介して連通している。また、第２空気通路１２の空気下流側には、図１に示すように、助手席側デフロスタ吹出口３０、助手席側センタフェイス吹出口３１、助手席側サイドフェイス吹出口３２、および助手席側フット吹出口３３が、各吹出ダクトを介して連通している。

運転席側デフロスタ吹出口２０および助手席側デフロスタ吹出口３０は、車両前方窓ガラスへ空調風を吹き出すための吹出口を構成する。運転席側フェイス吹出口２１および運転席側サイドフェイス吹出口２２は、運転者の頭胸部へ空調風を吹き出すための吹出口を構成する。助手席側フェイス吹出口３１および助手席側サイドフェイス吹出口３２は、運転者および助手席乗員の頭胸部へ空調風を吹き出すための吹出口を構成する。運転席側フット吹出口２３および助手席側フット吹出口３３は、運転者および助手席乗員の足元へ空調風を吹き出すための吹出口を構成する。

また図１では、図示は省略するが、後部座席への吹出口として、後部座席側センタフェイス吹出口、後部座席サイドフェイス吹出口、および後部座席側フット吹出口が第１空気通路１１および第２空気通路１２の下流側にそれぞれ形成されている。

第１空気通路１１および第２空気通路１２内には、車室内の運転席側と助手席側との吹出モードの設定を、互いに独立して行う運転席側吹出口切替ドアおよび助手席側吹出口切替ドアが設けられている。運転席側吹出口切替ドアおよび助手席側吹出口切替ドアとして、運転席側デフロスタドア２４および助手席側デフロスタドア３４、運転席側フェイスドア２５および助手席側フェイスドア３５、ならびに運転席側フットドア２６および助手席側フットドア３６が設けられている。

運転席側吹出口切替ドア２４〜２６および助手席側吹出口切替ドア３４〜３６は、ＤＣモータ２８，２９，３８，３９などのアクチュエータにより駆動され、運転席側および助手席側の吹出モードをそれぞれ切り替える。図１では、運転席側フェイスドア２５と運転席側フットドア２６とが１つの運転席側フェイスドア用モータ２９によって駆動されているが、個別のアクチュエータを用いてもよい。同様に、助手席側フェイスドア３５と助手席側フットドア３６とが１つの助手席側フェイスドア用モータ３９によって駆動されているが、個別のアクチュエータを用いてもよい。

運転席側デフロスタドア２４は、運転席側デフロスタドア用モータ２８によって駆動される。運転席側デフロスタドア用モータ２８は、ＤＣモータである。また助手席側デフロスタドア３４は、助手席側デフロスタドア用モータ３８によって駆動される。助手席側デフロスタドア用モータ３８は、ＤＣモータである。

運転席側吹出口切替ドア２４〜２６は、複数の吹出口２０〜２３，３０〜３３のうち、運転席を空調範囲とする吹出口２０〜２３から吹出す空調風の通過を許可する許可状態と通過を遮断する遮断状態とにわたって切替える開閉手段である。また助手席側吹出口切替ドア３４〜３６は、複数の吹出口２０〜２３，３０〜３３のうち、助手席を空調範囲とする吹出口３０〜３３から吹出す空調風の通過を許可する許可状態と通過を遮断する遮断状態とにわたって切替える開閉手段である。運転席側および助手席側の吹出口モードとしては、たとえばフェイスモード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フットモード、フット／デフロスタモードおよびデフロスタモードがある。

後部座席についても同様に、後部座席の吹出モードの設定を行う、後部座席吹出口切替ドアとして、後部座席側デフロスタドア、後部座席側フェイスドアおよび後部座席側フットドアが設けられている。運転席側吹出口切替ドアは、ＤＣモータなどのアクチュエータにより駆動され、後部座席側の吹出モードを切り替える。

後部座席側吹出口切替ドアは、複数の吹出口のうち、後部座席を空調範囲とする吹出口から吹出す空調風の通過を許可する許可状態と通過を遮断する遮断状態とにわたって切替える開閉手段である。後部座席側の吹出口モードとしては、たとえばフェイスモード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モードおよびフットモードがある。

次に、車両用空調装置１００の制御に関して説明する。エアコンＥＣＵ１０は、メイン制御部であって、エンジンの始動および停止を司るイグニッションスイッチが入れられた時に、車両に搭載された車載電源であるバッテリー（図示せず）から直流電源が供給され、演算処理や制御処理を開始するように構成されている。エアコンＥＣＵ１０には、エアコン操作パネル９０上の各種操作スイッチから、各スイッチ信号が入力されるように構成されている。

エアコン操作パネル９０には、図示は省略するが、たとえば液晶ディスプレイ、内外気切替スイッチ、フロントデフロスタスイッチ、リヤデフロスタスイッチ、デュアルスイッチ、吹出モード切替スイッチ、ブロワ風量切替スイッチ、エアコンスイッチ、オートスイッチ、オフスイッチ、温度設定スイッチ、および運転席空調スイッチなどが設置されている。

液晶ディスプレイには、たとえば運転席側および助手席側空調空間の設定温度を視覚表示する設定温度表示部、吹出モードを視覚表示する吹出モード表示部、およびブロワ風量を視覚表示する風量表示部などが設けられている。液晶ディスプレイには、たとえば外気温表示部、吸込モード表示部および時刻表示部などが設けられていても良い。また、エアコン操作パネル９０上の各種の操作スイッチは、液晶ディスプレイに設けられていてもよい。

エアコン操作パネル９０を各種のスイッチに関して説明する。フロントデフロスタスイッチは、前面窓ガラスの防曇能力を上げるか否かを指令する空調スイッチに相当する。デュアルスイッチは、運転席側空調空間内の温度調節と助手席側空調空間内の温度調節とを、互いに独立して行う左右独立温度コントロールを指令する左右独立制御指令手段である。モード切替スイッチは、乗員のマニュアル操作に応じて、吹出モードを、フェイスモード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フットモード、フット／デフロスタモードのいずれかに設定するように要求するモード要求手段である。エアコンスイッチは、冷凍サイクルのコンプレッサの稼働、または停止を指令する空調操作スイッチである。温度設定スイッチは、運転席側空調空間内と助手席側空調空間内のそれぞれ温度を、所望の温度に設定（Ｔｓｅｔ）するための運転席側および助手席側温度設定手段である。運転席空調スイッチは、乗員のマニュアル操作に応じて、空調モードを後述する運転席モードに設定するように要求する入力手段である。

エアコンＥＣＵ１０の内部には、図示は省略するが、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）などの機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。各種センサからのセンサ信号がＩ／ＯポートまたはＡ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力される。エアコンＥＣＵ１０には、各種センサが接続されている。

内気温センサ７１は、運転席の周囲の空気温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温度検出手段として機能する。外気温センサ７２は、車室外温度（外気温）を検出する外気温検出手段として機能する。日射センサ７３は、日射量を検出する日射検出手段として機能する。エバ後温度センサ７４は、エバポレータ４１を通過した直後の空気温度（エバ後温度ＴＥ）を検出するエバ後温度検出手段として機能する。冷却水温センサ７５は、車両のエンジン冷却水温を検出して送風空気の加熱温度とする加熱温度検出手段として機能する。湿度センサ７６は、車室内の相対湿度を検出する湿度検出手段として機能する。着座センサ７７は、各席の乗員の存否を検出する乗員検出手段として機能する。

次に、エアコンＥＣＵ１０によるアクチュエータの制御に関して、図２〜図５を用いて説明する。図２に示すように、本実施形態のアクチュエータ制御システムでは、エアコンＥＣＵ１０と各アクチュエータとの間には、サブＥＣＵ８０が設けられている。サブＥＣＵ８０は、車両用空調装置１００に搭載されている。またエアコンＥＣＵ１０は、サブＥＣＵ８０を含む各装置とＬＡＮバスを用いて通信している。

サブＥＣＵ８０は、アクチュエータとＬＡＮバスではなく、接続ケーブルによって個別に接続されている。サブＥＣＵ８０の内部には、図示は省略するが、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）などの機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。

次に、サブＥＣＵ８０に接続されているアクチュエータに関して説明する。図２では、理解を容易にするため空調ユニット１のアクチュエータの一部を示している。図２示す４つのアクチュエータは、運転席側ステッパーモータ１７、助手席側ステッパーモータ１８、運転席側フェイスドア用モータ２９、および後部座席側フェイスドア用モータ８１である。図２では、運転席側エアミックスドア１５をＡ／Ｍ−Ｄｒと示し、助手席側エアミックスドア１６をＡ／Ｍ−Ｐａと示す。また運転席側フェイスドア２５をＭＯＤＥと示し、後部座席用フェイスドアは、Ｒ／Ｆと示す。

また運転席側フェイスドア用モータ２９および後部座席側フェイスドア用モータ８１は、ポテンショ付きのＤＣモータである。したがって回転位置を自分で検出する位置検出機構を有する。

車内ＬＡＮのシリアル通信プロトコルとしては、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いている。ＬＡＮを利用して複数のアクチュエータを駆動する場合、事前にアクチュエータの各々にＩＤ（認識番号）を割り振られている。たとえば図２に示すように、０ｘ００から０ｘ０３までのＩＤが割り当てられている。

エアコンＥＣＵ１０は、通信システムとして、ステッパーモータシステムをベースにしている。ステッパーモータシステムの通信メッセージでは、ステッパーモータのステップ数が用いられる。ステッパーモータのステップ数は、モータ出力軸１回転あたり４０００〜６４００ｓｔｅｐと高分解能である。通信メッセージとして、位置情報に関する通信データを１６ｂｉｔで取り扱う。

サブＥＣＵ８０は、エアコンＥＣＵ１０からの通信メッセージの送信対象のＩＤに基づいて、運転席側フェイスドア用モータ２９であるか後部座席側フェイスドア用モータ８１である場合には、通信メッセージをＤＣモータを制御する制御情報に変換する。そしてサブＥＣＵ８０は、図３に示すように、変換した制御情報に基づき、対象のアクチュエータを駆動する。

具体的には、エアコンＥＣＵ１０から対象ＩＤのモータに、目標位置（０〜６４００ｓｔｅｐ）に駆動するように、通信メッセージが送信される。するとサブＥＣＵ８０は、対象ＩＤのモータがＤＣモータの場合は、目標位置を「ｓｔｅｐ」からＤＣモータを制御するための「％」に変換する。予め１ｓｔｅｐが何％かがサブＥＣＵ８０には記憶されている。６４００ｓｔｅｐが３６０度（１回転）とすると、９０度は１６００ｓｔｅｐとなる。０度から９０度で開閉が完了する作動角が９０度のドアであると、ＤＣモータの駆動範囲を０度が０％であり、９０度が１００％と設定されている。したがってサブＥＣＵ８０は、８００ｓｔｅｐとする通信メッセージを受信すると、５０％に位置する制御情報に変換して対象のＤＣモータを駆動する。

ステッパーモータシステムの場合、１６ｂｉｔの位置情報がエアコンＥＣＵ１０から送信されてくるため、サブＥＣＵ８０内部で８ｂｉｔのＤＣモータポテンショ位置情報に変換し、ＤＣモータを位置制御する。これによってステッパーモータ用の駆動ステップ数の指示が送信され、送信されたそのステップ数に相当する位置に、ＤＣモータを駆動することができる。

具体的には、エアコンＥＣＵ１０は、あるアドレスを割り当てられたドアに対し、停止位置指令値が送信する。サブＥＣＵ８０は、停止位置の指令値として、１６００ｓｔｅｐを示す１６ｂｉｔの値が送信されてきた場合、１００％の停止位置への駆動指示と判断する。そしてサブＥＣＵ８０は、１００％位置に相当する８ｂｉｔの値にポテンショ電圧検出値が一致するよう、位置制御を行う。またサブＥＣＵ８０は、駆動途中に、現在位置を返信するよう指示があった場合は、ステッパーモータのステップ数に相当する値を返信することで、エアコンＥＣＵ１０による異常検知などを防ぐことができる。

サブＥＣＵ８０は、エアコンＥＣＵ１０からの通信メッセージの送信対象のＩＤに基づいて、運転席側ステッパーモータ１７であるか助手席側ステッパーモータ１８である場合には、通信メッセージに基づいて対象のアクチュエータを駆動する。

またサブＥＣＵ８０に接続されるアクチュエータは、ＬＡＮ接続用の回路部を有さない。後述するようにＬＡＮハブにアクチュエータをそれぞれ直接接続する場合には、通信回路などが必要である。しかし本実施形態では、サブＥＣＵ８０と各アクチュエータは、個別に接続される。したがってサブＥＣＵ８０は、いわゆる各アクチュエータの駆動回路として機能するので、各アクチュエータに回路部がなくても駆動することができる。

図４および図５は、比較例のアクチュエータ制御システムである。図４に示す比較例１では、エアコンＥＣＵ１０８は、通信システムとして、ＤＣモータシステムをベースにしている。エアコンＥＣＵ１０８と各ＤＣモータ１７８，１８８，２９８，８１８とは、ＬＡＮバスを用いて接続されている。また車内ＬＡＮのシリアル通信プロトコルとして、ＬＩＮが用いられている。以下、比較例１のＤＣモータの符号は、省略する。

このような図４に示す比較例１では、エアコンＥＣＵ１０８から各ＤＣモータを制御するための通信メッセージが送信される。また各ＤＣモータは、事前にＩＤ（認識番号）が割り振られている。たとえば図４に示すように、０ｘ００から０ｘ０３までのＩＤが割り当てられている。各ＤＣモータは、回路部８３を備える。各ＤＣモータの各々は、ＬＡＮシステムのローカル装置を構成し、ＬＡＮを用いて通信するために回路部８３として、送受信部、メモリ、モータ駆動回路部を備えている。

このＬＩＮ通信は、マスター／スレーブ（主装置／子装置）のシングルマスター方式であり、マスターの指示がない限りスレーブからデータを送信できないが、受信動作に関して制限はなく、他のスレーブが送信しているときでも受信できる。つまり、マスター応答（トークンターン）とスレーブ応答（トークンターン）とが定期的交互スケジュールで情報交換を行う構成である。

比較例１では、エアコンＥＣＵ１０８をマスターに設定し、このマスターは、通常１個の専用ＩＣで構成されるＬＩＮドライバ回路と制御回路であるマイコンとを含む。また、各ＤＣモータをスレーブに設定し、各ローカル装置には、少なくともＬＩＮドライバ回路とモータドライバ回路を含む。そこでマスターと各スレーブとの間で双方向のシリアル通信が行われる。

各ＤＣモータは、ＬＩＮ通信プロトコルに基づいて、自分のＩＤ宛の通信メッセージだけを受信して、受信した通信メッセージに基づいて駆動する。したがってエアコンＥＣＵ１０８は、ＬＡＮバスに接続されている各ＤＣモータを個別に駆動することができる。

しかしＤＣモータシステムをベースにしているので、エアコンＥＣＵ１０８は、ＤＣモータを制御するための通信メッセージしか生成することができない。したがってＬＡＮバスにステッパーモータを接続しても、ＤＣモータとステッパーモータとは通信メッセージが異なるので、ステッパーモータを駆動することができない。

図５に示す比較例２では、エアコンＥＣＵ１０９は、通信システムとして、ステッパーモータシステムをベースにしている。エアコンＥＣＵ１０９と各ステッパーモータ１７９，１８９，２９９，８１９とは、ＬＡＮバスを用いて接続されている。また車内ＬＡＮのシリアル通信プロトコルとして、比較例１と同様にＬＩＮが用いられている。以下、比較例２のステッパーモータの符号は、省略する。

このような図５に示す比較例２では、エアコンＥＣＵ１０９から各ステッパーモータを制御するための通信メッセージが送信される。また各ステッパーモータは、比較例１と同様に、事前にＩＤ（認識番号）が割り振られている。各ステッパーモータは、回路部８３を備える。各ステッパーモータの各々は、ＬＡＮシステムのローカル装置を構成し、回路部８３としてＬＡＮを用いて通信するために送受信部、メモリ、モータ駆動回路部を備えている。

比較例２では、エアコンＥＣＵ１０９をマスターに設定し、各ステッパーモータをスレーブに設定する。そして前述のようにマスターと各スレーブとの間で双方向のシリアル通信が行われる。

各ステッパーモータは、ＬＩＮ通信プロトコルに基づいて、自分のＩＤ宛の通信メッセージだけを受信して、受信した通信メッセージに基づいて駆動する。したがってエアコンＥＣＵ１０９は、ＬＡＮバスに接続されている各ステッパーモータを個別に駆動することができる。

しかしステッパーモータシステムをベースにしているので、エアコンＥＣＵ１０９は、ＤＣモータを制御するための通信メッセージしか生成することができない。したがってＬＡＮバスにＤＣモータを接続しても、ステッパーモータとＤＣモータとは通信メッセージが異なるので、ステッパーモータを駆動することができない。

比較例のように、エアコンＥＣＵ１０８，１０９が制御するアクチュエータの種類は予め決まっているので、ＤＣモータとステッパーモータとを両方制御することができない。そこで前述のように本実施形態では、サブＥＣＵが通信メッセージを中継するので、ＤＣモータおよびステッパーモータの両方を制御することができるアクチュエータ制御システムを実現している。

ステッパーモータシステムでは、ステッパーモータが位置センサを持たないので、脱調な位置ずれが発生した場合のために、位置の初期化（イニシャライズ処理）を行う。すなわち、ドアの両端部に向けそれぞれステッパーモータを駆動し、ステッパーモータがロックした位置から別の端部でロックするまでのステップ数から、ドア駆動範囲を求める。そしてドア駆動範囲の中心値を５０％の値として再設定し、以後０〜１００％の範囲内で駆動させる。

本実施形態のように、ポテンショ付のＤＣモータは位置をフィードバックできるので、ＤＣモータについてはイニシャライズが必要無い。しかしエアコンＥＣＵ１０は、ステッパーモータシステムであるので、ＤＣモータに対してもイニシャライズ指示を行うので、あえてＤＣモータを駆動し、イニシャライズ処理を行ってもよい。

また、ＤＣモータはステッパーモータに比べて一般的に高トルクであるので、イニシャライズによるドアロックが、ドア周囲の部材を破損させないため強度を上げる必要がある。破損および強度の向上となる状況を防ぐため、ドア端部で実際にはロックさせず、ドアの作動範囲の限界値である０％および１００％位置で停止させ、イニシャライズを実施しているかのように作動させてもよい。

また、サブＥＣＵ８０は、実際にはＤＣモータは駆動させず、エアコンＥＣＵ１０に対して制御情報のみ送信し、あたかもエアコンＥＣＵ１０からイニシャライズを実施しているかのように処理してもよい。

以上説明したように本実施形態のアクチュエータ制御システムは、エアコンＥＣＵ１０は、複数のアクチュエータに対して、１つの形式の通信メッセージを送信する。本実施形態では、エアコンＥＣＵ１０は、ステッパーモータを制御する形式の通信メッセージを送信する。ステッパーモータとＤＣモータ（直流モータ）は、それぞれ所定の形式の通信メッセージで制御されるので、エアコンＥＣＵ１０から送信される通信メッセージではＤＣモータを制御することができない。しかし本実施形態では、エアコンＥＣＵ１０から送信される通信メッセージを中継して、アクチュエータを駆動するサブＥＣＵ８０を有する。

サブＥＣＵ８０は、エアコンＥＣＵ１０から送信された通信メッセージを各アクチュエータの所定の形式に応じた制御情報に変換して、各アクチュエータを駆動する。これによってエアコンＥＣＵ１０から送信される通信メッセージと異なる形式で制御されるＤＣモータであっても、サブＥＣＵ８０によって制御することができる。

これによってエアコンＥＣＵ１０の構成を、アクチュエータに応じて変更することなく、複数のアクチュエータを制御することができる。また各アクチュエータは、それぞれ応答速度や制御位置の分解能が構造などによって異なり、構造が異なると通信メッセージの形式が異なる場合がある。このような構造が異なるアクチュエータ、たとえばステッパーモータおよびＤＣモータであっても、サブＥＣＵ８０を中継することによって、エアコンＥＣＵ１０が複数のアクチュエータを統括的に制御することができる。したがって各アクチュエータの性能に適したドアを駆動させることによって、車両用空調装置１００の通風路を通過する空気量を、より車室内の空調に適した制御にすることができる。

また本実施形態では、ＤＣモータは、回転位置を検出する機能を有する。エアコンＥＣＵ１０は、ステッパーモータの回転位置を初期化するため、初期化処理（イニシャライズ処理）を示す通信メッセージを送信する。サブＥＣＵ８０は、初期化処理を示す通信メッセージの送信対象のアクチュエータが、ＤＣモータである場合には、通信メッセージをＤＣモータを制御する制御情報に変換し、変換した制御情報に基づきＤＣモータを駆動する。これによってエアコンＥＣＵ１０は、ステッパーモータシステムであっても、ＤＣモータに対して擬似的に初期化処理を実施させることができる。これによって本来は初期化処理が不要なＤＣモータから、エラー情報が返信されることを防ぐことができる。

さらに本実施形態では、サブＥＣＵ８０は、初期化処理を示す通信メッセージの送信対象のアクチュエータが、ＤＣモータである場合には、通信メッセージをＤＣモータが駆動するドアが回転可能な範囲内で制御する制御情報に変換してもよい。そしてサブＥＣＵ８０は、変換した制御情報に基づきＤＣモータを駆動する。これによって初期化処理でＤＣモータが駆動したドアが、作動範囲を超えて駆動することを防ぐことができる。したがってドアが損傷することを防ぐことができる。

また本実施形態では、サブＥＣＵ８０は、初期化処理を示す通信メッセージの送信対象のアクチュエータが、ＤＣモータである場合には、通信メッセージをＤＣモータに送信しないように制御してもよい。そしてサブＥＣＵ８０は、初期化処理を実施が完了したことを示す通信メッセージをエアコンＥＣＵ１０に送信してもよい。これによってエアコンＥＣＵ１０に、ＤＣモータが初期化処理を実施しないことによって、エラーと処理されることを防ぐことができる。

また本実施形態では、サブＥＣＵ８０は、車両用空調装置１００に搭載されている。これによってエアコンＥＣＵ１０は車両用空調装置１００に搭載されていなくても、車両用空調装置１００に搭載されたサブＥＣＵ８０と、エアコンＥＣＵ１０とを接続することによって、複数のアクチュエータを制御することができる。

このように従来のアクチュエータ制御システムでは、エアコンＥＣＵ１０とドアアクチュエーターの標準化を進めるあまり、応答性など車両用空調装置１００としての機能を落とさざるを得ない状況があった。そこで本実施形態のように、サブＥＣＵ８０によりエアコンＥＣＵ１０の通信メッセージを受信し、各々のドアアクチュエーターに指令通りに駆動することで、車両用空調装置１００としての特性を向上させる物である。

具体的には、運転席側ステッパーモータ１７および助手席側ステッパーモータ１８は、温度コントロールのためきめ細かい制御を行うので、高分解能の停止精度を持つアクチュエータを用いる。そして運転席側フェイスドア用モータ２９および後部座席側フェイスドア用モータ８１などのモード切替ドアおよび内外気切替ドア３には、臭い遮断や防曇のため、高応答性（速度）が求められるのでＤＣモータを用いる。このようにアクチュエータの種類が混在している構成であっても、前述のようにサブＥＣＵ８０によって、異なる種類のアクチュエータを制御することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図６および図７を用いて説明する。本実施形態では、図６および図７に示すように、エアコンＥＣＵ１０２がＤＣモータシステムである点に特徴を有する。エアコンＥＣＵ１０２は、通信システムとして、ＤＣモータシステムをベースにしている。ＤＣモータシステムでの通信メッセージでは、ＤＣモータの開度（％）が用いられる。ポテンショメータを用いた位置センサの場合、ＤＣモータは、０〜１００％開度で停止位置を制御する。具体例として、位置情報に関する通信データを８ｂｉｔデータとし、１〜４Ｖのアナログ電圧検出を０〜１００％に当てて制御している。

サブＥＣＵ８０２は、エアコンＥＣＵ１０２からの通信メッセージの送信対象のＩＤに基づいて、運転席側ステッパーモータ１７および助手席側ステッパーモータ１８である場合には、通信メッセージをステッパーモータを制御する制御情報に変換する。そしてサブＥＣＵ８０２は、図７に示すように、変換した制御情報に基づきアクチュエータを駆動する。

エアコンＥＣＵ１０２は、ＤＣモータのポテンショメータによる位置情報を基に、停止位置の指示をサブＥＣＵ８０２に送信する。サブＥＣＵ８０２は、目標位置を「％」からステッパーモータを制御するための「ｓｔｅｐ」に変換する。変換方式は、前述の第１実施形態と逆になる。これによってＤＣモータシステムのエアコンＥＣＵ１０２であっても、サブＥＣＵ８０２によってステッパーモータを制御することができる。

ＤＣモータシステムでは、イニシャライズ処理を実施するルーチンを持たないが、アクチュエータにステッパーモータが採用されているので、ステッパーモータにおいてはイニシャライズが必要である。そこでサブＥＣＵ８０２は、ステッパーモータのみ所定の条件で初期化処理を実施する。これによって、ドアの位置を高精度に制御することができる。

また所定の条件として、サブＥＣＵ８０２は、所定期間毎に、ステッパーモータの初期化処理を実施する。所定期間は、たとえばイグニッションＯＮが５０回に達した場合、サーボ駆動回数１００回に達するなど、ステッパーモータの精度が低下する恐れがあるタイミングに実施される。

またサブＥＣＵ８０２は、車両の駆動源が停止後、所定期間経過後に初期化処理を実施する。車両の駆動源が停止後、たとえばイグニッションオフした後に初期化処理を実施することで、乗員に認識されず初期化処理を実施することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図８を用いて説明する。本実施形態では、図８に示すように、エアコンＥＣＵ１０３がステッパーモータシステムであり、サブＥＣＵ８０３は一部のアクチュエータを制御する点に特徴を有する。エアコンＥＣＵ１０３は、前述の第１実施形態と同様に、通信システムとして、ステッパーモータシステムをベースにしている。

エアコンＥＣＵ１０３のＬＡＮバスには、運転席側ステッパーモータ１７であるか助手席側ステッパーモータ１８が接続されている。ＬＡＮバスに接続されているので、前述の比較例２と同様に、運転席側ステッパーモータ１７であるか助手席側ステッパーモータ１８は回路部８３を備える。

サブＥＣＵ８０３は、第１実施形態と同様に、エアコンＥＣＵ１０３からの通信メッセージの送信対象がフェイスドア用モータ２９，８１である場合には、通信メッセージをＤＣモータを制御する制御情報に変換する。そしてサブＥＣＵ８０３は、変換した制御情報に基づき、対象のアクチュエータを駆動する。

サブＥＣＵ８０３は、エアコンＥＣＵ１０３からの通信メッセージの送信対象のＩＤに基づいて、運転席側ステッパーモータ１７であるか助手席側ステッパーモータ１８である場合には、制御を実施しない。なぜならサブＥＣＵ８０３は、送信対象が接続されていないからである。

そして送信対象のＩＤが各ステッパーモータである場合には、各ステッパーモータはＬＩＮ通信プロトコルに基づいて、自分のＩＤ宛の通信メッセージだけを受信して、受信した通信メッセージに基づいて駆動する。

このように本実施形態では、通信メッセージの形式を変換する必要があるアクチュエータは、サブＥＣＵ８０３に接続されている。これによって全てのアクチュエータをサブＥＣＵ８０３に接続しなくてもよく、ＬＡＮバスに接続して制御可能なアクチュエータは、ＬＡＮバスに接続することができる。これによって配線を簡略化しつつ、通信メッセージが異なるアクチュエータも制御することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、ＬＡＮバスを用いたシリアル通信プロトコルは、ＬＩＮを用いていたが、ＬＩＮに限るものではない。たとえばＣＡＮ（登録商標）やその他のシリアル通信プロトコルによる通信方式にも適用可能である。

前述の第１実施形態では、ＤＣモータの位置センサを、ポテンショメータとしたが、ポテンショメータに限るものではない。位置検出手段として、エンコーダのようなパルス検出方式や、サージ電圧検出によるパルスカウント方式など、他の位置センサを持ったＤＣモータであってもよい。

前述の第１実施形態では、サブＥＣＵ８０の上位のメイン制御部は、エアコンＥＣＵ１０であったがエアコンＥＣＵ１０に限るものではない。たとえばエンジンＥＣＵなど他の制御装置が上位の制御装置であってもよい。

前述の第１実施形態では、アクチュエータは、ステッパーモータおよびＤＣモータであったが、この二種類に限るものではない。他のアクチュエータであってもく、ＤＣモータは回転位置を検出する機能を有さないＤＣモータであってもよい。また各ＤＣモータの通信メッセージの形式は互いに同じである必要はなく、分解能などの性能が異なるＤＣモータであっても、サブＥＣＵが通信メッセージを制御情報に変換して駆動できるアクチュエータであればよい。このことに関して、ステッパーモータであっても同様である。

１０…エアコンＥＣＵ（メイン制御部） １１…第１空気通路（通風路） １２…第２空気通路（通風路） １５…運転席側エアミックスドア（ドア） １６…助手席側エアミックスドア（ドア） １７…運転席側ステッパーモータ（アクチュエータ） １８…助手席側ステッパーモータ（アクチュエータ） ２５…運転席側フェイスドア（ドア） ２９…運転席側フェイスドア用モータ（アクチュエータ） ６０…走行用エンジン（駆動源） ８０…サブＥＣＵ（サブ制御部） ８１…後部座席側フェイスドア用モータ（アクチュエータ） １００…車両用空調装置

Claims (10)

1. 車室内に空調風を送風する車両用空調装置（１００）のアクチュエータ制御システムであって、
   前記車室内に送風するための通風路（１１，１２）を通過する空気量を調節する複数のドア（１５，１６，２４〜２６，３４〜３６）と、
   前記各ドアをそれぞれ駆動する複数のアクチュエータ（５，１７，１８，２８，２９，３８，３９，８１）と、
   前記各アクチュエータの駆動を制御する通信メッセージを送信するメイン制御部（１０）と、
   前記メイン制御部から送信された前記通信メッセージを中継して、前記各アクチュエータを駆動するサブ制御部（８０）と、を含み、
   前記メイン制御部は、複数の前記アクチュエータに対して、１つの形式の前記通信メッセージを送信し、
   前記サブ制御部は、前記メイン制御部から送信された前記通信メッセージを前記各アクチュエータの所定の形式に応じた制御情報に変換して、前記各アクチュエータを駆動することを特徴とするアクチュエータ制御システム。
2. 複数の前記アクチュエータは、ステッパーモータ（１７，１８）と直流モータ（２８，２９，３８，３９，８１）との二種類であり、
   前記メイン制御部は、前記ステッパーモータを制御する形式の前記通信メッセージを送信し、
   前記サブ制御部は、前記通信メッセージの送信対象の前記アクチュエータが、前記直流モータである場合には、前記通信メッセージを前記直流モータを制御する制御情報に変換し、変換した制御情報に基づき前記直流モータを駆動することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御システム。
3. 前記直流モータは、回転位置を検出する機能を有し、
   前記メイン制御部は、前記ステッパーモータの回転位置を初期化するため、初期化処理を示す前記通信メッセージを送信し、
   前記サブ制御部は、前記初期化処理を示す前記通信メッセージの送信対象の前記アクチュエータが、前記直流モータである場合には、前記通信メッセージを前記直流モータを制御する制御情報に変換し、変換した制御情報に基づき前記直流モータを駆動することを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ制御システム。
4. 前記サブ制御部は、前記初期化処理を示す前記通信メッセージの送信対象の前記アクチュエータが、前記直流モータである場合には、前記通信メッセージを前記直流モータが駆動する前記ドアが回転可能な範囲内で制御する制御情報に変換し、変換した制御情報に基づき前記直流モータを駆動することを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ制御システム。
5. 前記サブ制御部は、前記初期化処理を示す前記通信メッセージの送信対象の前記アクチュエータが、前記直流モータである場合には、前記直流モータの前記初期化処理を実施せずに、前記初期化処理を実施が完了したとして、完了を示す前記通信メッセージを前記メイン制御部に送信することを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ制御システム。
6. 複数の前記アクチュエータは、ステッパーモータと直流モータとの二種類であり、
   前記メイン制御部は、前記直流モータを制御する形式の前記通信メッセージを送信し、
   前記サブ制御部は、前記通信メッセージの送信対象の前記アクチュエータが、前記ステッパーモータである場合には、前記通信メッセージを前記ステッパーモータを制御する制御情報に変換し、変換した制御情報に基づき前記ステッパーモータを駆動することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御システム。
7. 前記サブ制御部は、前記ステッパーモータの位置を初期化するための初期化処理を実施することを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ制御システム。
8. 前記サブ制御部は、所定期間毎に、前記ステッパーモータの前記初期化処理を実施することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ制御システム。
9. 前記サブ制御部は、車両の駆動源（６０）が停止後、所定期間経過後に前記ステッパーモータの前記初期化処理を実施することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ制御システム。
10. 前記サブ制御部は、前記車両用空調装置に搭載されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のアクチュエータ制御システム。

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