JP5098948B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
送風機によって送風される空気が流れる空気通路(9)を形成する空調ケース(6)と、
水が循環する循環流路を構成するヒータ回路(3)と、
ヒータ回路に設けられ、ヒータ回路を循環する水を加熱するヒータ(15)と、
ヒータ回路に設けられ、循環する水を熱源として、送風機によって送風される空気を加熱する加熱用熱交換器(13)と、
ヒータ回路を循環する水の温度を検出する水温検出手段(30,31)と、
空調ケース内に設けられ、送風機によって送風される空気を冷却する冷却用熱交換器(12)と、
冷却用熱交換器を通過した空気の温度を検出する温度検出手段(32)と、
車室内の空調要求に応じて、ヒータの出力を制御する制御手段(25)と、を含み、
制御手段は、空調要求を満足するための目標水温よりも水温検出手段によって検出された実水温が小さい場合であって、目標水温と前記実水温との水温差が予め定める設定値よりも小さいとき、ヒータの出力を最大値よりも小さく一定の値である制限値に制御し、
制御手段は、空調要求を満足するために必要な熱量を、目標吹出温度と温度検出手段によって検出された空気温度とを用いて演算し、演算した熱量が得られるように制限値を設定することを特徴とする車両用空調装置である。
また、水温差が設定値よりも小さい場合、制御手段によって空調要求を満足するために必要な熱量が演算される。これによって必要な熱量を用いて循環する水を加熱することができるので、実水温が目標水温をおおきく上回ることなく、目標水温に近づけることができる。さらに、必要な熱量を、目標吹出温度と空気温度とを用いて演算するので、高精度に必要な熱量を演算することができる。
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図4を用いて説明する。図1は、第1実施形態の車両用空調装置1の全体構成を示す模式図である。車両用空調装置1は、走行用電動モータ(図示せず)を走行用の駆動源とする車両に搭載される。車両用空調装置1は、冷凍サイクル2、ヒータ回路3、室内ユニット4および制御装置5を含む。車両用空調装置1は、たとえば車両の車室内前部の計器盤下部に設置される。
ここで、nは本フローの処理回数を示し、TWO(n)は目標水温を示し、TE(n)は室内器12を通過した空気の温度を示し、TAO(n)は目標吹出温度を示し、φはヒータコア13の温度効率を示す。このように式(1)では、目標吹出温度TWO(n)とエバ後温度TE(n)との温度差からヒータコア13にて必要な熱量を演算して、目標水温TWO(n)を求めている。
W(n)=W(n−1)+Kp{E(n)−E(n−1)}+(θ/Ti)×E(n)
…(3)
ここで、W(n)は電気ヒータ15の出力を示し、TWは現在の水温(実水温)を示し、
W(n−1)が電気ヒータ15の出力の前回値を示し、Kpは比例定数を示し、θはサンプリング周期を示し、Tiは積分定数を示す。式(3)に示すように、電気ヒータ15の出力がPI制御によって決定される。
ステップa5では、ステップa4にて算出されたデューティ比(Duty)を電気ヒータ用インバータ26へ出力し、本フローを終了する。これによってデューティ比が与えられた電気ヒータ用インバータ26は、電気ヒータ15を与えられたデューティ比でデューティ制御する。
ここでCは空気比熱を示し、ρは空気密度を示し、Vaは風量を示し、αは余裕量を示す。このように式(5)では、目標吹出温度TAOとエバ後空気温度TEとの差に、単位時間当たりの空気通過量を乗算して目標吹出温度TAOに必要な熱量を演算し、この必要な熱量に余裕量αを加算した値が必要能力上限値Wupperとして演算される。したがって必要能力上限値は、空調要求(目標吹出温度)を満足するために必要な熱量である。また必要能力上限値は、式(5)に示すように、実水温に依存しないので、目標水温TAO(n)が変化しない限り、一定の値となる。
次に、本発明の第2実施形態に関して説明する。前述の第1実施形態では熱量の演算は式(5)を用いていたが、本実施の形態では、次式(6)によって演算される点に特徴を有する。
ここでTWout(n)は出口水温センサ30によって検出される出口水温を示し、Cwはヒータ回路3を循環する温水の比熱を示し、ρwは温水の密度を示し、Gwは温水の流量を示し、αは余裕量を示す。このように式(6)では、目標吹出温度TAOと出口水温TWoutとの差に、単位時間当たりの流量を乗算して目標吹出温度に必要な熱量を演算し、この必要な熱量に余裕量αを加算した値が必要能力上限値として演算している。したがって必要能力上限値は、空調要求(目標吹出温度)を満足するために必要な熱量となる。このように前述の式(5)に換えて式(6)を用いても、前述の第1実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。
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。
3…ヒータ回路
5…制御装置(制御手段)
9…空調空気通路(空気通路)
11…送風機
12…室内器(冷却用熱交換器)
13…ヒータコア(加熱用熱交換器)
15…電気ヒータ(ヒータ)
17…バッテリ
18…インバータ部
19…電動圧縮機
25…エアコンECU(制御手段)
26…電気ヒータ用インバータ
28…電動圧縮機用インバータ
29…ヒューズ
30…出口水温センサ
31…入口水温センサ
32…室内器温度センサ
Claims (3)
- 空気を送風する送風機(11)と、
前記送風機によって送風される空気が流れる空気通路(9)を形成する空調ケース(6)と、
水が循環する循環流路を構成するヒータ回路(3)と、
前記ヒータ回路に設けられ、前記ヒータ回路を循環する水を加熱するヒータ(15)と、
前記ヒータ回路に設けられ、前記循環する水を熱源として、前記送風機によって送風される空気を加熱する加熱用熱交換器(13)と、
前記ヒータ回路を循環する水の温度を検出する水温検出手段(30,31)と、
前記空調ケース内に設けられ、前記送風機によって送風される空気を冷却する冷却用熱交換器(12)と、
前記冷却用熱交換器を通過した空気の温度を検出する温度検出手段(32)と、
車室内の空調要求に応じて、前記ヒータの出力を制御する制御手段(25)と、を含み、
前記制御手段は、前記空調要求を満足するための目標水温よりも前記水温検出手段によって検出された実水温が小さい場合であって、前記目標水温と前記実水温との水温差が予め定める設定値よりも小さいとき、前記ヒータの出力を最大値よりも小さく一定の値である制限値に制御し、
前記制御手段は、前記空調要求を満足するために必要な熱量を、目標吹出温度と前記温度検出手段によって検出された空気温度とを用いて演算し、前記演算した熱量が得られるように前記制限値を設定することを特徴とする車両用空調装置。 - 前記制御手段は、前記演算された熱量に、予め定める余裕量を加えた熱量が得られるように、前記制限値を設定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。
- 前記制御手段は、前記目標水温よりも前記実水温が小さい場合であって、前記水温差が前記設定値以上のとき、前記ヒータの出力が最大となるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
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