JP4222201B2 - 車両用空調装置の電子制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車室内空調用コンピュータプログラムを実行するコンピュータを具備する車両用空調装置の電子制御装置に関する。
従来、この種の電子制御装置としては、車室内空調用コンピュータプログラムを実行するマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータによる車室内空調用コンピュータプログラムの実行に必要な空調定数(例えば、目標吹出温度の算出に用いる係数など)を記憶する不揮発性メモリ(例えば、EEPROM)とを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このものにおいては、マイクロコンピュータが不揮発性メモリから空調定数を読み出して、この読み出された空調定数を用いて車室内空調用コンピュータプログラムを実行する。これに伴い、空調ユニットに設けられた各種のドアの作動がそれぞれ制御されることになる。
特開2002−67834号公報
ところで、近年、車両用空調装置の電子制御装置としては、コスト上昇を抑えつつ、短期間で開発設計することが強く要望されているが、上述の特許文献1には、コスト上昇を抑えつつ、電子制御装置を短期間で開発設計することについて記載されていない。そこで、本発明者は、不揮発性メモリを用いて、コスト上昇を抑えつつ、電子制御装置を短期間で開発設計することについて検討したところ、次のような問題が生じることが分かった。
すなわち、不揮発性メモリ自体は、マスクROMに比べて高価であるため、不揮発性メモリに格納するデータ量を増やすと、不揮発性メモリの容量を大きくすることが必要になり、コスト上昇を招く。したがって、不揮発性メモリに格納するデータ量としては少なくすることが必要になる。
そこで、空調定数を記憶する記憶手段として、不揮発性メモリではなく、マスクROMを用いると、コスト上昇を抑えることが可能になるものの、マスクROMの製造には、不揮発性メモリの製造に比べて、長い時間を必要とする。したがって、限られた短期間で開発設計を行うためには、開発設計の早い段階(すなわち、開発設計の終了時期よりも、かなり遡った段階)で、空調定数を決めておくことが必要になる。
しかし、実際、空調定数を決めるには、試作車を必要とし、現状、開発設計の早い段階では、試作車を得られないため、開発設計の早い段階で空調定数を決めることが不可能になっている。このため、空調定数を記憶する記憶手段としてマスクROMを用いることは不可能になる。
そこで、本発明は、上記点に鑑み、読出専用メモリ及び不揮発性メモリの双方を用いて、コスト上昇を抑えつつ、短い開発期間に対応可能である車両用空調装置の電子制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、開発設計の早い段階で、空調定数を決めることが不可能であるが、空調定数の候補値を複数個決めることは可能であることに着目して成されたものである。
具体的に、請求項1に記載の発明の車両用空調装置の電子制御装置においては、車室内を空調する為のコンピュータプログラムを実行する演算処理部(251)と、
前記コンピュータプログラムの実行に必要な空調定数における複数の候補値をこれら候補値よりも小さいデータ量の選択番号に対応付けてそれぞれ記憶するものであって、前記演算処理部によって前記複数の候補値の読み出しが可能で、かつ前記複数の候補値の書き換えが不能に構成されている読出専用メモリ(252)と、
電源供給されなくても、前記複数個の候補値のうち予め決められた候補値に対応する選択番号の記憶を維持する不揮発性メモリ(25b)と、を備え、
前記演算処理部(S10〜S13、S154)は、前記不揮発性メモリに記憶される選択番号に該当する候補値を前記読出専用メモリから読み出すとともに、この読み出した候補値を前記空調定数として用いて、前記コンピュータプログラムを実行することを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、読出専用メモリに対して複数の候補値をそれぞれ選択番号に対応付けて記憶させておくことにより、予め決められた候補値に対応する選択番号だけ不揮発性メモリに記憶させておくだけで、この記憶された選択番号に対応する候補値を用いてコンピュータプログラムを実行することができる。
ここで、選択番号は、候補値よりも小さいデータ量であるため、不揮発性メモリに予め決められた候補値に対応する選択番号を記憶させることにより、不揮発性メモリに対して空調定数をそのまま記憶させる場合よりも、不揮発性メモリに格納するデータ量を抑制できる。このため、不揮発性メモリの容量の増加を抑えることができ、コスト上昇を抑えることができる。
また、上述の如く、開発設計の早い段階で、空調定数を決めることが不可能であるが、空調定数の候補値を複数個決めることは可能である。そこで、請求項1に記載の発明のように、読出専用メモリには、空調定数ではなく、複数の候補値を記憶させることにより、開発設計の早い段階で、読出専用メモリの製造を開始することが可能になるので、電子制御装置の短い開発期間に対応することが可能になる。
請求項2に記載の発明では、前記演算処理部(S11、S14)は、前記不揮発性メモリが故障して前記不揮発性メモリから正確な選択番号を読み出し不能であると判定した場合には、前記読出専用メモリに記憶された前記複数の候補値のうち、予め決められた候補値を読み出して、この読み出された候補値を前記空調定数として用いて前記コンピュータプログラムを実行することを特徴とする。
これにより、不揮発性メモリが故障したときでも、予め決められた候補値を用いてコンピュータプログラムを実行することにより、コンピュータプログラムの実行が不能になるのを避けることができる。
なお、上記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ものである。
図1は、本発明の電子制御装置が適用された車両用空調装置の全体構成の概要図であり、車両用空調装置の室内ユニット部は、大別して送風ユニット1と、空調ユニット2とにより構成される。
送風ユニット1は内外気切替箱3と送風機4とから構成され、内外気切替箱3内の内外気切替ドア5により外気導入口6と内気導入口7を開閉する。これにより、内外気切替箱3内に外気(車室外空気)または内気(車室内空気)が切替導入される。内外気切替ドア5はサーボモータからなる電気駆動装置8により駆動される。送風機4には遠心式送風ファン9と駆動用モータ10が備えられている。
空調ユニット2には空気通路を形成する空調ケース2aが備えられ、この空調ケース2aの上流側に冷凍サイクルを構成する蒸発器(冷房用熱交換手段)11が配置され、この蒸発器11の下流側にはエアミックスドア12が配置されている。このエアミックスドア12の下流側には車両エンジンの温水(冷却水)を熱源として空気を加熱する温水式ヒータコア(暖房用熱交換手段)13が設置されている。この温水式ヒータコア13の側方(上方部)には、温水式ヒータコア13をバイパスして空気を流すバイパス通路14が形成されている。
エアミックスドア12は回動可能な板状ドアであり、サーボモータからなる電気駆動装置15により駆動される。エアミックスドア12は、温水式ヒータコア13を通過する温風とバイパス通路14を通過する冷風との風量割合を調節するものであって、この冷温風の風量割合の調節により車室内への吹出空気温度を調節する。従って、本例においては、エアミックスドア12により車室内への吹出空気の温度調節手段が構成される。
温水式ヒータコア13の下流側には下側から上方へ延びる温風通路16が形成され、この温風通路16からの温風とバイパス通路14からの冷風が空気混合部17で混合して、所望温度の空気を作り出すことができる。
さらに、空調ケース2a内で、空気混合部17の下流側に吹出モード切替部が構成されている。すなわち、空調ケース2aの上面部にはデフロスタ開口部18が形成され、このデフロスタ開口部18は図示しないデフロスタダクトを介して車両フロントガラス内面に空気を吹き出すものである。デフロスタ開口部18は、回動自在な板状のデフロスタドア19により開閉される。
また、空調ケース2aの上面部で、デフロスタ開口部18より車両後方側の部位にフェイス開口部20が形成され、このフェイス開口部20は図示しないフェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すものである。フェイス開口部20は回動自在な板状のフェイスドア21により開閉される。
また、空調ケース2aにおいて、フェイス開口部20の下側部位にフット開口部22が形成され、このフット開口部22から車室内乗員の足元に向けて空気を吹き出す。フット開口部22は回動自在な板状のフットドア23により開閉される。
上記した吹出モードドア19、21、23は共通のリンク機構(図示せず)に連結され、このリンク機構を介してサーボモータからなる電気駆動装置24により駆動される。
次に、本実施形態における電気制御部の概要を説明すると、電子制御装置25はCPU251、ROM(マスクROM)252、RAM(図示せず)等からなる周知のマイクロコンピュータ25aと、EEPROM(不揮発性メモリ)25bと、周辺回路とから構成されるものである。
ここで、ROM252は、CPU251によって複数の候補値の読み出しが可能で、かつ複数の候補値の書き換えが不能に構成されている読出専用メモリであって、後述する4種類の空調定数A、B、C、Dを決定するために図2に示す如く対照表が記憶されている。この対照表では、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの複数の候補値(0、−14、−12、−10……12、14)が記憶されて、複数の候補は、それぞれ選択番号(0、1、2、3、4、…14)が対応付けられている。
ここで、選択番号としては4ビットデータが用いられ、空調定数A、B、C、Dのそれぞれに対して15個の選択番号が設定されている。空調定数A、B、C、Dのそれぞれの複数の候補値としては、8ビットデータが用いられている。
なお、4種類の空調定数A、B、C、Dのそれぞれは、後述するように、目標吹出温度TAOの算出式の補正用定数Czの算出に用いられ、空調定数A、B、C、Dを用いて、補正用定数Cz、ひいては、目標吹出温度TAOを算出する手法については、後述する。
また、EEPROM25bは、電源供給されなくても、データの記憶を維持する不揮発性メモリであり、EEPROM25bには、RAMの待避データだけでなく、複数個の候補値のうち予め決められた候補値に対応する選択番号が記憶されている。
なお、RAMの待避データは、イグニッションスイッチがオフされたときに、RAMから移動されるデータである。RAMには、CPU251によるコンピュータプログラムの実行に伴うデータが記憶される。
一方、蒸発器11の温度センサとして、サーミスタからなる温度センサ26を有しており、この温度センサ26は空調ケース2a内で蒸発器11の空気吹出直後の部位に配置され、蒸発器吹出温度Teを検出する。
電子制御装置25には、上記の温度センサ26の他に、空調制御のために、内気温Tr、外気温Tam、日射量Ts、温水温度Tw等を検出する周知のセンサ27〜30から検出信号が入力される。なお、内気温Trを検出する内気センサ27は、例えば、車室内計器盤の左右方向中央部の下側寄りの部位(センタクラスタ付近)に配置され、車室内の代表的温度を内気温Trとして検出する。
また、車室内計器盤近傍に設置される空調制御パネル31には乗員により手動操作される操作スイッチ32〜36が備えられ、この操作スイッチ32〜36の操作信号も電子制御装置25に入力される。
この操作スイッチとして、具体的には、温度設定信号Tsetを発生する温度設定スイッチ32、風量切替信号を発生する風量スイッチ33、吹出モード信号を発生する吹出モードスイッチ34、内外気切替信号を発生する内外気切替スイッチ35、冷凍サイクルの圧縮機(図示せず)の運転を断続するエアコンスイッチ36等が設けられている。
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。図3のフローチャートは、電子制御装置25のマイクロコンピュータ25aのCPU251により実行される制御処理を示し、図4のフローチャートは、図3の制御処理の一部を詳細に示している。
CPU251は、図示しない車両エンジンのイグニッションスイッチがオンされて制御装置25に電源供給されると、起動する。これに伴い、CPU251は、図3のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムの実行を開始する。
先ず、ステップS9ではフラグ、タイマー等の初期化がなされ、ステップS10に移行すると、EEPROM25bから空調定数A、B、C、Dのそれぞれの選択番号を読み出す。
ここで、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの選択番号には、CRCチェック符号等の誤り判定符号が予め付加されており、ステップ11においては、各選択番号のそれぞれに付加された誤り判定符号に基づいて、4つの選択番号のそれぞれが正常な値か否かを判定する。
そして、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの選択番号が全て正常な値である場合にはYESと判定する。すなわち、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの選択番号がデータ化けを起こしておらず、EEPROM25bが正常であると判定されることになる。
この場合、EEPROM25bから読み出された空調定数A、B、C、Dのそれぞれの選択番号としての各値をそれぞれ正式に選択番号として用いることを決定し、ROM252に記憶される対照表(図2参照)から各選択番号に該当する空調定数A、B、C、Dのそれぞれの候補を読み出して、それぞれの候補を空調定数A、B、C、Dとして用いることを決定する。
一方、ステップ11において、4つの選択番号のうち1つの選択番号でも異常な値である場合にはNOと判定する。すなわち、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの選択番号のいずれかが、データ化けを起こしていると判定されることになる。
この場合、EEPROM25bから読み出された各選択番号を用いないで、予め決められた空調定数A、B、C、Dのそれぞれの候補値をROM252から読み出す。この場合、例えば、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの候補値として、15番目の選択番号14に対応する候補値(14)を用いる。
以上のように、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの候補値が決められると、その後、ステップS15に進んで空調制御処理を行う。具体的には、図4に示すフローチャートのステップS152において、空調制御パネル31の操作スイッチ32〜36の操作信号を読み込む。次のステップS153で車両環境状態の信号、すなわち、センサ26〜30からの検出信号等を読み込む。
続いて、ステップS154にて、車室内へ吹き出される空調風の目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは車室内を温度設定スイッチ32の設定温度Tsetに維持するために必要な吹出温度であり、下記数式1に基づいて算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr
−Kam×Tam−Ks×Ts+C……(数1)
但し、Tr:内気センサ27により検出される内気温
Tam:外気センサ28により検出される外気温
Ts:日射センサ29により検出される日射量
Kset、Kr、Kam、Ks:制御ゲイン
Cz:補正用定数
なお、目標吹出温度TAOの算出式(数式1)の補正用定数Czの算出については後述する。
次に、ステップS155にて送風機4により送風される空気の目標送風量、具体的には送風機駆動用モータ10の印加電圧であるブロワ電圧レベルを上記TAOに基づいて決定する。このブロワ電圧レベルは、周知の如く、上記TAOの高温側(最大暖房側)および低温側(最大冷房側)でブロワ電圧レベルを増大させて最大風量(Hi)とし、そして、上記TAOの中間温度域でブロワ電圧レベルを減少させて最小風量(Lo)とする。
ここで、ブロワ電圧レベルは最大風量(HI)と最小風量(LO)との間で風量を多段階に制御するために、TAOに応じて多段階(例えば、31段階)に変化するようになっている。
次に、ステップS156にて内外気モードを決定する。この内外気モードは例えば設定温度Tsetに対して内気温Trが所定温度以上、大幅に高いとき(冷房高負荷時)に内気モードとし、その他の時は外気モードとする。あるいは、上記TAOが低温側から高温側へ上昇するにつれて、全内気モード→内外気混入モード→全外気モードと切替設定してもよい。
次に、ステップS157にて上記TAOに応じて吹出モードを決定する。この吹出モードは周知のごとくTAOが低温側から高温側へ上昇するにつれてフェイスモード→バイレベルモード→フットモードと切替設定される。
次に、ステップS158にて、エアミックスドア12の目標開度SWを上記TAO、蒸発器吹出温度Te、及び温水温度Twに基づいて次の数式2により算出する。
SW=〔(TAO−Te)/(Tw−Te)〕×100(%)……(数式2)
ここで、エアミックスドア12の目標開度SWは、エアミックスドア12の最大冷房位置(図1の実線位置)を0%とし、エアミックスドア12の最大暖房位置(図1の一点鎖線位置)を100%とする百分率で表される。
次に、ステップS159に進み、温度センサ26により検出される実際の蒸発器吹出温度Teと、上記TAO等に基づいて決定される目標蒸発器温度TEOとを比較して図示しない空調用圧縮機の電磁クラッチへの印加電圧を決定し、圧縮機作動の断続(ON−OFF)を決定する。
次に、ステップS160に進み、上記ステップS155〜S159で決定された制御状態が得られるように、各種アクチュエータ部(8、10、15、24等)に制御信号が出力される。次のステップS161で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定すると、ステップS152に戻る。これにより、車室内が自動的に空調制御されることになる。
以下、目標吹出温度TAOの算出式(数式1)の補正用定数Czの算出について説明する。
すなわち、補正用定数Czとしては、外気温Tamによって異なる値が用いられ、例えば、図5に示すように、横軸を外気温Tamとし、縦軸を補正用定数Czとする特性グラフから補正用定数Czが決定される。ここで、上述の如く決定された空調定数A、B、C、Dは、以下のように、特性グラフを求めるのに用いられる。
すなわち、横軸を外気温Tamとし、縦軸を補正用定数Czとする二次元座標において、外気温Tamが「−10℃」以下の温度である場合の補正用定数Czの値として空調定数Aを用い、外気温Tamが「0℃」のときの補正用定数Czの値として空調定数Bを用いる。また、外気温Tamが「+10℃」のときの補正用定数Czの値として空調定数Czを用いて、外気温Tamが「+20℃」以上の温度である場合の補正用定数Czの値として空調定数Dを用いる。
そして、外気温Tamが「−10℃」のときの特性点(●)と、外気温Tamが「0℃」のときの特性点(●)とを直線で結び、外気温Tamが「0℃」のときの特性点(●)と、外気温Tamが「10℃」のときの特性点(●)とを直線で結び、外気温Tamが「10℃」のときの特性点(●)と、外気温Tamが「20℃」のときの特性点(●)とを直線で結ぶ。
以上により、特性グラフが求められ、この求められた特性グラフと外気温Tamとから補正用定数Czが求められる。なお、図5に示す例では、空調定数A、B、C、Dのそれぞれに対して選択番号NO6、NO4、NO9、NO11が設定されている場合に求められた特性グラフを示している。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。すなわち、本実施形態の電子制御装置においては、車室内空調用のコンピュータプログラムを実行するCPU251と、コンピュータプログラムの実行に必要な空調定数A、B、C、Dにおける複数の候補値のそれぞれを選択番号に対応付けて記憶するROM252と、空調定数A、B、C、Dのそれぞれの選択番号の記憶を維持するEEPROM25bとを備えている。
ここで、CPU251は、EEPROM25bに記憶される各選択番号に該当する候補値を読出専用メモリ25bから読み出すとともに、この読み出した各候補値のそれぞれを空調定数A、B、C、Dとして用いて、コンピュータプログラムを実行する。
ここで、選択番号は、4ビットのデータであって、8ビットデータの候補値よりも小さいデータ量であるため、EEPROM25bに予め決められた候補値に対応する選択番号を記憶させることにより、EEPROM25bに対して空調定数をそのまま記憶させる場合よりも、EEPROM25bに格納するデータ量を抑制できる。このため、EEPROM25bの容量の増加を抑えることができ、コスト上昇を抑えることができる。
また、上述の如く、電子制御装置の開発設計の早い段階では、空調定数を決めることが不可能であるが、空調定数の候補値を複数個決めることは可能である。 そこで、本実施形態では、ROM252には、空調定数ではなく、複数の候補値を記憶させることにより、開発設計の早い段階で、ROM252の製造を開始することが可能になるので、電子制御装置の短い開発期間に対応することが可能になる。
また、本実施形態では、CPU251は、EEPROM25bが故障してEEPROM25bから正確な選択番号を読み出し不能であると判定した場合には、
空調定数A、B、C、Dにおける各候補値のうち、予め決められた空調定数毎の候補値をROM252から読み出して、この読み出された各候補値を用いてコンピュータプログラムを実行する。
これにより、EEPROM25bが故障したときでも、CPU251は、予め決められた空調定数毎の候補値を用いてコンピュータプログラムを実行するので、コンピュータプログラムの実行が不能になるのを避けることができる。
また、本実施形態では、4ビットデータが用いられ、空調定数A、B、C、Dのそれぞれに対して15個の選択番号(0〜14)が設定されている。このため、選択番号がデータ化けして、かつ、正誤判定処理(S11)で、選択番号が正状な値であると判定されたときでも、データ化けされた選択番号が、0〜14のいずれかになる可能性が高い。
このため、仮に、選択番号がデータ化けされていても、0〜14のうち、いずれかの値に対応する空調定数が選ばれるため、各候補値から、大きく離れた値が選ばれない。したがって、仮に、選択番号がデータ化けされていても、コンピュータプログラムの実行が不能になるのを避けることができる。
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、マイクロコンピュータ25を採用してそのCPU251が、コンピュータプログラムを実行する例について説明したが、これに限らず、DSP等の各種の計算装置を採用してそのCPU251が、コンピュータプログラムを実行するようにしてもよい。
上述の実施形態では、選択番号として4ビットデータを用いた例について説明したが、これに限らず、空調定数よりもデータ量の小さいデータであれば、8ビットデータなど、いずれの大きさのデータであってもよい。
本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の全体構成を示す概要図である。 上述の実施形態に係る車両用空調装置の空調定数を決めるための対照表を示す図表である。 図1の電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 図3中の一部の制御処理を詳細に示すフローチャートである。 上述の実施形態に係る車両用空調装置の空調定数を決めるための特性グラフを示す図である。
符号の説明
25…電子制御装置、251…CPU、252…ROM、
A、B、C、D…空調定数、25b…EEPROM。

Claims (2)

  1. 車室内を空調する為のコンピュータプログラムを実行する演算処理部(251)と、
    前記コンピュータプログラムの実行に必要な空調定数における複数の候補値をこれら候補値よりも小さいデータ量の選択番号に対応付けてそれぞれ記憶するものであって、前記演算処理部によって前記複数の候補値の読み出しが可能で、かつ前記複数の候補値の書き換えが不能に構成されている読出専用メモリ(252)と、
    電源供給されなくても、前記複数個の候補値のうち予め決められた候補値に対応する選択番号の記憶を維持する不揮発性メモリ(25b)と、を備え、
    前記演算処理部(S10〜S13、S154)は、前記不揮発性メモリに記憶される選択番号に該当する候補値を前記読出専用メモリから読み出すとともに、この読み出した候補値を前記空調定数として用いて、前記コンピュータプログラムを実行することを特徴とする車両用空調装置の電子制御装置。
  2. 前記演算処理部(S11、S14)は、前記不揮発性メモリが故障して前記不揮発性メモリから正確な選択番号を読み出し不能であると判定した場合には、前記読出専用メモリに記憶された前記複数の候補値のうち、予め決められた候補値を読み出して、この読み出された候補値を前記空調定数として用いて前記コンピュータプログラムを実行することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置の電子制御装置。
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