以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士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、明示していなくても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)
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図16を用いて詳細に説明する。この実施形態の要点は図7から図9に示される。この要点は、シートヒータ温度モードを、OFF→Hi→Me→Loと遷移できる入力手段を設けることで、乗員が温まったと感じたら一度のスイッチ入力でシートヒータ出力を低下できるようにするものである。これにより、温感に合ったシートヒータ作動になると共に、スイッチが一つで済むのでコスト的にもスペース的にも容易に車両搭載を可能とするものである。
しかしながら、以下において、順番に図1から実施形態の詳細について説明する。図1において、図示しないハイブリッドECU(ハイブリッド電子ユニット)は、図1の電動発電機51およびエンジン50のうち、いずれの駆動力を駆動輪に伝達するかの駆動切替制御を行う機能、および車載用蓄電装置である図示しない電池の充放電を制御する機能を備えている。
また、上記電池は、車室内空調および走行等によって消費される電力を充電するための図示しない充電装置を備えている。また、充電装置は、電力供給源としての電気スタンドや商業用電源(家庭用電源)に接続されるコンセントを備えており、このコンセントに電源供給源を接続することにより、電池の充電を行うことができる。
図3のエンジンECU61および上記ハイブリッドECUは、具体的には、以下のような制御を行う。
(1)車両が停止している時は、基本的にエンジン50を停止させる。
(2)走行中は、減速時を除き、エンジン50で発生した駆動力を駆動輪に伝達する。なお、減速時は、エンジン50を停止させて電動発電機51にて発電して電池に充電する。(3)発進、加速、登坂および高速走行時等の走行負荷が大きい時には、電動発電機51を電動モータとして機能させて、エンジン50で発生した駆動力に加えて、電動発電機51に発生した駆動力を駆動輪に伝達する。
(4)電池の充電残量が充電開始目標値以下になった時には、エンジン50の動力を電動
発電機51に伝達して電動発電機51を発電機として作動させて電池の充電を行う。
(5)車両が停止している時に、電池の充電残量が充電開始目標値以下になった時には、エンジンECU61に対してエンジン50を始動する指令が発せられるとともに、エンジン50の動力が電動発電機51に伝達される。
(6)車室内の乗員が着座する図3のシート1013を加熱または冷却するシート空調装置101は、エアコンECU60からの信号を受信して、シートクーラ1011またはシートヒータ1012が制御される。シートクーラ1011またはシートヒータ1012は、シート1013内に周知のように設けられている。なお、シート空調装置101には、シート空調制御装置1014が内蔵されており、このシート空調制御装置1014には、シートヒータスイッチSSW等を備え操作信号を供給するシート空調パネル1015が接続されている。
次に、図1の車両用空調装置100に関して説明する。車両用空調装置100は、走行用に水冷のエンジン50を搭載する自動車等の車両において、車室内を空調する空調ユニットをエアコンECU60(図3)によって制御するように構成されている。
この車両用空調装置100は、いわゆるオートエアコンシステムとして構成されている。車両用空調装置100は、冷凍サイクル1の冷媒流れ、およびエンジン50の起動を制御して、車室内を空調する。また、エアコンECU60は、シート空調制御装置1014と共に制御手段を構成する。
空調ユニットは、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10を備えている。空調ケース10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10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10aを有する。空調ケース10の上流側(一方側)には、送風機ユニット14が設けられている。
送風機ユニット14(空調用送風機)は、内外気切替機構(内外気切替ドアとも言う)13およびブロワ16を含む。この内外気切替ドア13は、サーボモータ等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11と外気吸込口12との開度を変更する吸込口切替手段を構成している。
空調ユニットは、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14は、空調ユニットの車両前方側に配設されている。送風機ユニット14の内気吸込口11は、車室内空気を吸い込む。
ブロワ16は、ブロワ駆動回路(図示せず)によって制御されるブロワモータ15により回転駆動されて、空調ケース10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16は、後述する各吹出口から車室内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を有する。
空調ケース10には、送風機ユニット14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空調用熱交換器を成す蒸発器7およびヒータコア34が設けられている。蒸発器7は、冷媒を使用して空調ケース10を通過して車室内に向かう空調風の温度を調整する(冷却する)冷却用熱交換器として機能する。
また、蒸発器7の空気下流側には、通風路10aを通過する空気を、エンジン50のエンジン冷却水と熱交換して加熱する暖房用熱交換器としてのヒータコア34が設けられている。エンジン冷却水が循環する冷却水回路31は、電動ウォータポンプ32によって、エンジン50のウォータジャケットで暖められたエンジン冷却水を循環させる回路である。この回路には、ラジエータ(図示せず)、サーモスタット(図示せず)およびヒータコア34が設けられている。
ヒータコア34は、内部にエンジン50を冷却して高温となったエンジン冷却水が流れ、このエンジン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34は、通風路10aを部分的に塞ぐように、空調ケース10内において蒸発器7よりも下流側に配設されている。ヒータコア34の空気上流側には、車室内の温度調節を行うためのエアミックスドア17が設けられている。
エアミックスドア17は、サーボモータ等のアクチュエータにより駆動される。また、エアミックスドア17は、各吹出口から車室内に向けて、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17は、蒸発器7を通過する空気と、ヒータコア34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。
蒸発器7は、冷凍サイクル1の一構成部品を成すものである。また、電池の直流をインバータ42で三相交流に変換し、この三相交流が入力される電動機43により駆動されて、冷媒を吸入して、圧縮してから吐出する圧縮機41を上記冷凍サイクル1に含んでいる。また、冷凍サイクル1は、圧縮機41より吐出された冷媒を凝縮液化させるコンデンサ3と、このコンデンサ3より流入した液冷媒を気液分離するレシーバ5と、このレシーバ5より流入した液冷媒を断熱膨張させる膨張弁6と、この膨張弁6より流入した気液二相状態の冷媒を蒸発気化させる蒸発器7とを含む。
電動機43の回転動力が圧縮機41に伝達されて、蒸発器7による空気冷却作用が行われ、電動機43の回転が停止(オフ)した時に、圧縮機41による冷媒の吐出が無くなり、蒸発器7による空気冷却作用が停止される。また、電池は電動発電機51の電力で充電される。従って、電動機43で駆動される圧縮機41は、電動発電機51の電力を動力源としている電動圧縮機41、42、43の圧縮部を構成する。また、コンデンサ3は、ハイブリッド自動車が走行する際に生じる走行風を受け易い場所に配設され、内部を流れる冷媒と、室外ファン4により送風される外気および走行風とを熱交換する室外熱交換器を構成している。
空調ケース10の最も下流側には、吹出口切替部を構成する、それぞれ、デフロスタ開口部18、フェイス開口部19およびフット開口部20が形成されている。そして、デフロスタ開口部18には、デフロスタダクト23が接続されて、このデフロスタダクト23の最下流端には、車両のフロント窓ガラス49の内面に向かって主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口が開口している。
フェイス開口部19には、フェイスダクト24が接続されて、このフェイスダクト24の最下流端には、乗員の頭胸部に向かって主に冷風を吹き出すフェイス吹出口が開口している。更に、フット開口部20には、フットダクト25が接続されて、このフットダクト25の最下流端には、乗員の足元部に向かって主に温風を吹き出すフット吹出口が開口している。
各吹出口の内側には、2組の吹出口切替ドア21、22が回動自在に取り付けられている。吹出口切替ドア21、22は、サーボモータ等のアクチュエータによりそれぞれ駆動されて、吹出口モードを周知のフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモードまたはデフロスタモードのいずれに切り替えることが可能である。
ヒータコア34の下流側には、エンジン50の廃熱以外の熱源を用いて車室内の空気を加熱する補助加熱装置となる電気ヒータ35が設けられている。電気ヒータ35は、ヒータコア51を通過した温風を加熱する。電気ヒータ35は、図2に示すように、PTCやニクロム線からなるヒータ線351、352、353からなり、ヒータ線351、352、353は、電源Baおよびグランドの間に並列に接続されている。
ヒータ線351、352、353のそれぞれに対して、スイッチ素子SW1、SW2、SW3が設けられ、スイッチ素子SW1、SW2、SW3は、そのオン(ON)、オフ(OFF)により電源Baからヒータ線351、352、353への通電、および通電停止を行う。スイッチ素子SW1、SW2、SW3のオン、オフは、図3のエアコンECU60により制御される。
次に、車両用空調装置100の電気的構成に関して説明する。図3のエアコンECU60は、シート空調制御装置1014と共に制御手段を構成している。図1のエンジン50の始動および停止を司るイグニッションスイッチ74(図3)がオン操作(ON)されるとIG信号が出る。IG信号が出された時に、車両に搭載された車載電源である電池(図示せず)から直流電源が上記制御手段60、1014に供給され、演算処理や制御処理を開始する。
エアコンECU60には、エンジンECU61から出力される通信信号、車室内前面に設けられた操作パネル70上の各スイッチからのスイッチ信号、および各センサからのセンサ信号が入力される。エンジンECU61は、燃料噴射ECUと呼ばれることがある。
ここで、操作パネル70等の操作系に関して説明する。図6のエコモードスイッチ710は、車室内の運転者が操作し易い位置に設けられ、エアコンECU60に接続され、圧縮機41等の運転を省動力で行うエコモードに設定するスイッチである。
このエコモードスイッチ710は、一回押す操作を行うとエコモードを指示するエコモード操作が実行される。更に、もう一度押すとエコモード以外(エコモードオフ)を指示するエコモード以外操作が実行される。以下これらの操作をエコモードスイ
ッチ710を押すたびに繰り返す。
図3のエアコンECU60には、車両用空調装置100の運転操作、各種の設定操作を行なう操作パネル70が接続されている。図5に示されるように、操作パネル70は、自動車内のインストルメントパネルに設けられており、前席に着座した乗員が操作可能となっている。
この操作パネル70には、各種の表示がなされるディスプレイ701と共に、車両用空調装置100の運転/停止操作を行うA/Cスイッチ(運転スイッチ)702、温度設定(設定温度のアップ/ダウン)を行う温度設定スイッチ703、内外気モードをマニュアル選択(内気モードと外気モードの切り換え)する内外気切替スイッチ704、空調風の風量を設定(ブロワ風量のアップ/ダウン)するブロワスイッチ705、空調風を吹き出す吹出口を選択するモード切換スイッチ706、および外気温表示スイッチ707が設けられている。なお、ブロワスイッチ704は、空調開始スイッチを構成し、オン操作を行うことで空調用信号をエアコンECU60に送信する。
これにより、車両用空調装置100では、ディスプレイ701等の表示を見ながら、空調運転の運転/停止、内気モード(内気循環モードとも言う)と外気モード(外気導入モードとも言う)の切換、温度設定、風量設定と共に、吹出モードの設定が可能となっており、エアコンECU60は、操作パネル70における設定に基づいた空調運転が可能となっている。
また、操作パネル70には、オート(AUTO)スイッチ708が設けられている。エアコンECU60は、オートスイッチ708がオン操作されることにより、設定温度、室内温度、外気温度、日射量等に基づいて、車室内が設定温度となるように吹出風の温度(目標吹出温度)、風量および吹出モード等の設定を行い、設定に基づいた自動空調制御を行う。すなわち、エアコンECU60では、設定温度、環境条件等に基づいて目標吹出温度を設定し、設定した目標吹出温度が得られるように圧縮機41の回転数(電動機43の回転数)、エアミックスダンパ17の開度等を設定すると共に、吹出口の選択および吹出風量(ブロワ風量)の設定を行う。
そして、これらの設定に基づいて自動空調運転を行うことにより、車室内を設定温度とすると共に、車室内が設定温度に維持されるようにしている。また、図5の外気温表示スイッチ707が操作されると、外気温センサ72(図3)によって検出された外気温度Tamをディスプレイ701に表示する。
エアコンECU60は、エンジンECU61およびハイブリッドECUに接続されており、例えば、冷却水温センサで検出したエンジン冷却水温度Twが予め設定された温度に達していない時には、エンジン50の駆動要求(エンジンオン要求)を行う。これによりエンジン50が駆動されてエンジン冷却水温度Twが上昇することにより、ヒータコア34を充分に加熱できるようにしている。また、エンジン50の停止制御を行うことにより省燃費効果が得られるようにしている。
車両用空調装置100では、省燃費効果が損ねられるのを抑えるエコモード(エコノミーモード、または省動力モードとも呼ばれる)が設定可能とされている。すなわち、車両用空調装置100では、省燃費効果を優先するエコモードでの運転と、車室内の快適性を優先するオートモードでの運転の選択が可能となっている。
エアコンECU60には、選択手段として、エコモードを選択するか否かを切り換えるエコモードスイッチ710が接続されている。図6に示されるように、このエコモードスイッチ710は、乗員が操作可能となるインストルメントパネルの所定位置に設けられている。また、このエコモードスイッチ710は、押下操作(タッチ操作)によって、オン、オフされ、これにより、エコモードと非エコモード(エコモードオフまたはエコモード以外とも言う)の切り換えが行われる。そして、エコモードが選択されるとエコモード表示部710aの発光ダイオードが発光する。
エアコンECU60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等のメモリ、およびI/Oポート(入力/出力回路)等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ECU60には、運転席の周囲の空気温度(内気温度)Trを検出する内気温検出手段としての内気温センサ71、車室外温度(外気温度)Tamを検出する外気温検出手段としての外気温センサ72、車室外の日射量Tsを検出する日射量検出手段としての日射センサ73、および車両を運転開始するときに操作されるイグニッションスイッチ74(運転開始スイッチとも言う)が接続されている。イグニッションスイッチ74がオン操作されるとIG信号がエアコンECU60に入力される。
また、エアコンECU60には、蒸発器7を通過した直後の空気温度(蒸発器後温度TE)を検出するエバ後温度検出手段としてのエバ後温度センサ、車室内の相対湿度を検出する湿度検出手段としての湿度センサ等が接続されているが、図3では図示を省略している。
エンジンECU61には、車両のエンジン冷却水温度Twを検出する水温検出手段としての図示しない冷却水温センサが接続されている。エアコンECU60は、エンジンECU61を介してエンジン冷却水温Twを取得する。また、内気温センサ71、外気温センサ72、蒸発器後温度センサ、および冷却水温センサは、たとえばサーミスタ等の感温素子が使用されている。
更に、日射センサ73は、空調空間内に照射される日射量(日射強度)を検出する日射強度検出手段を有しており、たとえばフォトダイオード等が使用されている。湿度センサは、たとえば内気温センサ71とともに、運転席近傍のインストルメントパネルの前面に形成された凹所内に収容されており、前面窓ガラス49(図1)の防曇のためにデフロスタ吹き出しの要否の判定に利用される。
次に、エアコンECU60による制御を、図4を用いて説明する。図4は、エアコンECU60の処理の一例を示したフローチャートである。まず、イグニッションスイッチ74がオンされて、エアコンECU60に直流電源が供給されると、予めメモリに記憶されている制御プログラムが実行される。イグニッションスイッチ74がオンされた時は、ユーザーの操作によって車両が駐車状態から走行可能な走行状態になった時である。
ステップS1では、エアコンECU60内部のマイクロコンピュータに内蔵されたデータ処理用メモリの記憶内容等を初期化(イニシャライズ)し、ステップS2に移る。ステップS2では、図6のエコモードスイッチ710を含む各種操作スイッチからのスイッチ信号を読込む。
次に、図4のステップS3では、各種センサからのセンサ信号を読込み、ステップS4に移る。なお、ステップS2、S3では、各種データがデータ処理用メモリに読み込みこまれる。センサ信号としては、例えば、内気温センサ71が検知する内気温度(車室内温度)Tr、外気温センサ72が検知する外気温度Tam、日射センサ73が検知する日射量Ts、蒸発器後温度センサが検知する蒸発器後温度Te、および冷却水温センサが検知するエンジン冷却水温Twがある。
ステップS4では、記憶している下記の数式1に入力データを代入して目標吹出温度TAOを演算し、ステップS5に移る。
(数式1)TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C
ここで、Tsetは、温度設定スイッチにて設定された設定温度、Trは内気温度、Tamは外気温度、Tsは日射量である。また、Kset、Kr、KamおよびKsは各ゲインであり、Cは全体にかかる補正用の定数である。そして、このTAOおよび上記各種センサからの信号により、エアミックスドア17のアクチュエータの制御値および電動ウォータポンプ32の回転数の制御値等を算出する。
ステップS5では、ブロワ電圧を決定する処理を実施する。ブロワ電圧は、ブロワモータ15に印可される電圧であり、ブロワ電圧に応じて吹出風量が変更される。ブロワ電圧決定処理の詳細については後述する。次に、ステップS6では、吸込口モード決定処理を実行し、目標吹出温度TAOに基づき、空調ケース10内に空気を取り込む吸込口を決定し、ステップS7に移る。吸込口モード決定処理の詳細については後述する。
ステップS7では、後述する吹出口モード決定処理を実施し、目標吹出温度TAOに基づき、車室内に空調風を吹き出す吹出口を決定し、ステップS8に移る。吹出口モードは、たとえばROMに記憶されたマップから目標吹出温度TAOに対応する吹出口モードを決定する。
ステップS8では、後述する圧縮機回転数決定処理を実施し、ステップS9に移る。ステップS9では、電気ヒータを構成するPTCヒータ(単にPTCともいう)の作動本数を決定する処理を行う。ステップS10では、要求水温決定処理を実施し、ステップS11に移る。要求水温決定処理は、エンジン冷却水を暖房および防曇等の熱源にするため、目標吹出温度TAO等に基づきエンジン冷却水の要求水温を決定する。要求水温決定処理の詳細については後述する。
ステップS11では、電動ウォータポンプ作動決定処理を実施し、ステップS12に移る。電動ウォータポンプ作動決定処理は、エンジン冷却水温Tw等に基づいて、電動ウォータポンプ32(図1)のオンオフを決定する処理である。電動ウォータポンプ作動決定処理の詳細については後述する。
ステップS12では、上記各ステップS4〜S11で算出または決定された各制御状態が得られるように、各種アクチュエータ等に対して制御信号を出力し、ステップS13に移る。また、ステップS12では、エコモードおよびオートモードの表示制御も行う。
また、ステップS12では、シート空調装置101内のシート空調制御装置1014にステップS4で算出した目標吹出温度TAOに関わる信号を送信する。また、ステップS2で読み込んだエコモードスイッチの操作情報をシート空調装置101内のシート空調制御装置1014に送信し、車両用空調装置100がエコモードで作動しているのかエコモード以外で作動しているのか否かを報知する。また、イグニッションスイッチ74のON,OFF情報、オートスイッチ708の操作情報つまり車両用空調装置100がオートモードで作動しているかマニュアルモードで作動しているかの情報もエアコンECU60からシート空調装置101のシート空調制御装置1014に送信する。
そしてシート空調装置101内のシート空調制御装置1014では、以下の制御が行われる。エコモード時、シート空調装置101を自動的にオートモードで作動させることで、車両用空調装置100のエコモード時に室温目標を低めにしても、エコモードにした瞬間に例えばシートヒータ1012がONするため、乗員の温感低下を最小限に抑えた空調が可能になる。
図3において、シート空調装置101は、該シートヒータ装置101内にシート1013を電気ヒータで暖めるシートヒータ1012と該シートヒータ1012を制御するシートヒータスイッチSSW等を内蔵するシート空調パネル1015を有する。また、シート空調装置101はマニュアルモードとオートモードで作動する。マニュアルモードは手動によるシート空調パネル1015内のシートヒータスイッチSSW等の操作で段階的にシート1013の温度が制御される。
図7のように、シート空調装置101のマニュアルモードは、マニュアルOFF、マニュアルHi、マニュアルMe、マニュアルLoの順に段階的に設定可能である。また、シート空調装置101はエアコンECU60から目標吹出温度TAOの信号を受信する。シート空調装置101の作動がシート空調パネル1015内のシートオートスイッチ、またはエコモードスイッチ710(図6)によってオートモードになったときには、この目標吹出温度TAOに応じてシート1013の温度が変化する。シートヒータ1012におけるオートモードのときは、シートの温度の低いほうから高いほうにかけて、オートOFF、オートLo、オートMe、オートHiの順に変化する。
図7において、シート空調装置101がマニュアルモードに成っている場合において、シートヒータ1012は、シート空調パネル1015内のシートヒータスイッチSSWを入力する毎に、マニュアルOFF→マニュアルHi→マニュアルMe→マニュアルLoに遷移する。
例えば、マニュアルOFFの時、図6のエコモードスイッチ710が操作されて車両用空調装置100がエコモード以外からエコモードになると、図7の矢印Y7に示すように、制御状態が遷移する。これにより、シート空調装置101の作動が、図8に示す目標吹出温度TAOの大きさによって、オートOFFからオートLo、更に、オートMe、オートHiの間を自動的に遷移するオートモードになる。また、マニュアル作動モードでシート空調装置101が作動中において、単一のスイッチ操作でシートヒータ出力をHiからMe、MeからLo、LoからOFFへと低下させることができる。
オートモードでシート空調装置101が作動中に、シート空調パネル1015内のシートヒータスイッチSSWが操作されると(この単一のスイッチ操作を図7においてシートSWと記す)、オートOFFの状態にあった場合には、上記単一のスイッチ操作(シートSWと記した操作)で、マニュアルHiに遷移する。
また、オートLoの状態にあった場合には、マニュアルOFFに遷移する。オートMeの状態にあった場合には、マニュアルLoに遷移する。オートHiの状態にあった場合には、マニュアルMeに遷移する。このように、オートモードでシート空調装置101が作動中においても、単一のスイッチ操作でシートヒータ出力をワンランク低下させることができる。
オートモードにおける目標吹出温度TAOに基づく遷移状態も図7および図8に示される。エアコンECU60からの信号を受信して目標吹出温度TAOに応じて、図8のように、オートOFF、オートLo、オートMe、オートHiの間を自動的に遷移していく。また、シートヒータ1012の温度は、図8に示したように、Hi、Me、Loの順に低くなる。
図9において、マニュアルHiおよびオートHiのときのシートヒータ1012の温度(ヒータ温度)とシートヒータ1012に対する通電(ON)、非通電(OFF)の関係をオート・マニュアルHiの図表部で示している。図9において、ヒータ温度とあるのは、各モード時の目標となるシートヒータ1012の温度(℃)である。
このように、マニュアルHiおよびオートHiのときのシートヒータ1012の温度が47℃になるとシートヒータ1012に対する通電(ON)がなされ、47.5℃になると、シートヒータ1012に対する通電状態は、非通電(OFF)の状態になる。このようにヒステリシスが設定されて、シートヒータ1012の通電がON、OFFされる。また、制御開始時は、丸印の作動状態から制御がスタートする。
以下、マニュアルMeおよびオートMeのときのシートヒータ1012の温度とシートヒータ1012に対する通電(ON)、非通電(OFF)の関係を図9のオート・マニュアルMeの図表部で示している。更に、マニュアルLoおよびオートLoのときのシートヒータ1012の温度とシートヒータ1012に対する通電(ON)、非通電(OFF)の関係をオート・マニュアルLoの図表部で示している。
車両用空調装置100がエコモード以外の通常状態から、圧縮機41の動力を削減するため、エコモードスイッチ710の操作でエコモードに設定されて車室内の温度目標値を低めにすることがある。このように、エコモードにした瞬間に、図7のようにシート空調装置101が自動的にオートモードになる。その結果、シートヒータ1012が、図8のように目標吹出温度TAOに従って、迅速かつ最適に温度調整する。よって、乗員の温感低下を最小限に抑えた空調が可能になる。
このように、シートヒータ1012の加熱強度は、シートヒータスイッチSSWを入力する毎(単一操作する毎)に、図7のマニュアルOFF→マニュアルHi→マニュアルMe→マニュアルLoのように遷移する。
オートモードになると、目標吹出温度TAOによって、オートOFFからオートHiの間を自動的に遷移する作動モードになる。オートモードでの遷移は図8に示される。各モードの時の目標シートヒータ温度は、図9に示される。
マニュアルモードでシートヒータ1012が作動中に、乗員が温まったと感じたら、一度の(単一の)シートヒータスイッチSSWのスイッチ入力(単一操作)でシートヒータ出力を低下できるので、温感に合ったシートヒータ作動になると共に、スイッチが一つで済むのでコスト的にもスペース的にも容易に車両搭載が可能となる。また、オートモードで制御中であっても、上記と同様の効果が得られ、一度のスイッチ入力でシートヒータ出力を低下できる。
なお、上記の説明は、シート空調装置101内のシートヒータ1012についての作動を説明した。しかし、シート空調装置101には、ペルチェ素子等によるシートクーラ1011も装備されており、同様の制御がシートクーラ1011においても可能である。シートクーラ1011作動時においても、車両用空調装置100がエコモード以外の状態から、圧縮機41の動力を削減するため、夏場において、エコモードスイッチ710の操作でエコモードに設定されることがある。
エコモードに設定されて車室内の温度目標値を高めにした瞬間に、図7と同様にシート空調装置101がオートモードになる。その結果、シートクーラ1011が、目標吹出温度TAOに従って、迅速かつ最適に温度調整して乗員を冷やすため、乗員の不快感を最小限に抑えることができる。
そしてステップS13において、所定時間Tの経過を待って、ステップS2に戻り、継続して各ステップが実行される。次に、エアコンECU60の各ステップの詳細に関して更に詳しく説明する。
まず、ブロワ電圧決定処理(ステップS5)に関して説明する。ステップS5は、具体的には、図10に従って実行される。ブロワ電圧は、電池の電力により駆動されるブロワモータ15に印加される電圧である。図10に示すように、本制御がスタートすると、ステップS61にて風量設定がオート(自動)であるか否かを判断し、オートの場合は、ステップS62に移し、オートでない場合には、ステップS69に移る。
オートの場合、ステップS62にて、ベースとなる仮のブロワレベルf(TAO)をマップから演算する。エコモードの場合、エコモード以外の時(非エコモード時)に比べて低いブロワレベルを出力するようにしている。これにより、ブロワ消費電力が抑制されると共に、冷房時は蒸発器7の温度上昇が遅くなる。また、暖房時はエンジン水温の低下が遅くなるので、車両用空調装置100の省動力運転が可能になる。
次に、ステップS63において、ヒータコア34の水温および電気ヒータ35のPTC作動本数に応じてウオームアップ風量f(Tw)を算出する。次に、ステップS64にて、吹出口がフットモードでの吹出口からの吹出し(FOOT)、バイレベルモードでの吹出口からの吹出し(B/L)、およびフットデフモードでの吹出口からの吹出し(F/D)のいずれかであるか否かを判定する。
上記吹出口のいずれかであり、YESと判定された時は、ステップS65に進む。このステップS65では、上記f(TAO)の最小値、およびf(Tw)の値のいずれか大きい方を選択する。ステップS66では、ステップS65で選択されたブロワレベルがマップを用いてブロワ電圧に変換される。
ステップS64でNOと判定された時は、つまり、例えばフェイス(FACE)吹出口のみから吹出されているような場合は、ステップS67に進み、ブロワレベルとして上記f(TAO)を選択する。次のステップS68では、選択されたブロワレベルf(TAO)をマップにてブロワ電圧に変換する。なお、ステップS61において、風量設定がオート(自動)でなくマニュアルの場合には、ステップS69において、それぞれマップにて指定された電圧(4ボルトから12ボルト)をブロワモータ15に印加する。
次に、吸込口モード決定処理(ステップS6)に関して説明する。ステップS6は、具体的には、図11にしたがって実行される。図11に示すように、ステップS71にて吸込口制御がオートか否かを判定する。オートの場合、ステップS73にて、目標吹出温度TAOに応じた内外気切替制御を行う。オートで無くマニュアルの場合、ステップS72において、マニュアル設定に応じた内外気切替制御を行う。つまり、内気モード(REC)の時は、外気導入率を0%とする。また、外気モード(FRS)の時は、外気導入率を100%に設定する。
次に、吹出口モード決定処理(ステップS7)に関して説明する。ステップS7は、具体的には、図12にしたがって実行される。図12のように、目標吹出温度TAOに応じて吹出口モードをフェイス(FACE)、バイレベル(B/L)、フット(FOOT)のいずれかに決定する。
次に、圧縮機回転数決定処理(ステップS8)に関して説明する。ステップS8は、具体的には、図13にしたがって実行される。図13に示すように、本制御がスタートすると、ステップS91にて、各種センサの検出信号を用いて算出した目標蒸発器後温度TEOから、実際の蒸発器後温度TEを差し引いた値である温度偏差Enを下記数式2に基づいて演算する。
次に、数式3を用いて偏差変化率EDOTを求め、更に、図13に一例を示したマップから圧縮機の回転数変化量Δfを求める。なお、En−1は、偏差Enの先回の値であり、nは自然数である。
(数式2)En=TEO−TE
(数式3)EDOT=En−En−1
ここで、Enは1秒に1回更新されるため、En−1は、Enに対して1秒前の値となる。
図13のステップS91には、上記偏差Enと、偏差変化率EDOTと、回転数変更分Δfとの関係を示すマップの一例(冷房運転時の例)が示されている。上記EnとEDOTとを用いて、図3のエアコンECU60内の図示しないROMに記憶されたマップを用いて1秒前の圧縮機回転数fn−1に対して、増減する回転数変更分Δfを求める。
なお、この圧力偏差Enおよび偏差変化率EDOTにおける回転数変更分Δfは、ROMに記憶された所定のメンバーシップ関数、およびルールに基づいて、ファジー制御にて求めることも出来る。このようにして、圧縮機の1秒毎の回転数変化量Δfを演算する。
次に、ステップS92にて、図6のエコモードスイッチ710がオンされてエコモードになっているか否かを判定する。エコモード以外の場合は、ステップS93において、最大回転数を10000rpmとする。次にステップS95では、前回の圧縮機回転数+Δfrpmと、この時の最大回転数10000rpmの内、小さい方の値を求め、この小さい方の値を、今回の圧縮機回転数とする。ステップS92において、エコモードの場合は、ステップS96において、最大回転数を7000rpmに設定する。
そして、ステップS95では、前回の圧縮機回転数に回転数変化量Δfを加えた値と、この時の最大回転数である7000rpmとの内、小さい方の値を求め、この小さい方の値を、今回の圧縮機回転数とする。なお、上記の場合、エコモードにおいては、最大回転数は、非エコモード時の10000rpmよりも低い7000rpmに設定されるから、エコモードにおいて最大回転数を低減することで、電動圧縮機41、42、43での消費電力を抑制できる。
次に、図4のステップS9のPTC作動本数決定ステップについて説明する。図14に示すように、ステップS101において、ブロワスイッチ705(図5)がオンになっているか否かを判定する。つまり、ブロワスイッチ705が投入され「オフ」以外の「風量AUTO」、「LO」、「ME」、「HI」に設定されている時、ブロワスイッチがオンになっているとして、YESと判定する。ステップS102では、電気ヒータ35の作動本数をエンジン冷却水温(Tw)に基づいて算出する。
具体的には、図14の特性マップに示すように、エンジン冷却水温(Tw)<71℃の時、電気ヒータ35の作動本数を3本とし、71℃<冷却水温(Tw)<74℃の時、電気ヒータ35の作動本数を2本とし、74℃<エンジン冷却水温(Tw)<77℃の時、電気ヒータ35の作動本数を1本とし、77℃<エンジン冷却水温(Tw)の時、電気ヒータ35の作動本数を0本とする。
なお、図14のS101において、ブロワスイッチ705が、オフに設定されている時、NOと判定して、ステップS103で電気ヒータ35をオフ、すなわち作動本数を0本とする。このようにして、電気ヒータ35の作動本数を決定すると、この決定本数に対応して、図2のスイッチ素子SW1、SW2、SW3のオン、オフを実行する。これにより、電気ヒータ35の作動本数に対応して、ヒータコア35の通過温風に付与する熱量が変わることになる。
次に、図4の要求水温決定処理(ステップS10)に関して説明する。ステップS10は、具体的には、図15のフローチャートにしたがって実行される。図15に示すように、本制御がスタートすると、ステップS111にて、エンジン冷却水温度に基づくエンジンオン要求の要否判定に用いる判定しきい値であるエンジンオフ水温と、エンジンオン水温を算出する。エンジンオフ水温は、エンジン50を停止させる時の判定基準となるエンジン冷却水温度であり、エンジンオン水温は、エンジン50を作動させる時の判定基準となるエンジン冷却水温度である。
エンジンオフ水温は、数式5に示すように、数式4で算出された基準エンジン冷却水温度TwOと、70℃との小さい方に決定される。一方、エンジンオン水温は、頻繁にエンジン50がオン/オフするのを防止するため、エンジンオフ水温よりも所定温度(本例では5℃)低く設定される。
(数式4)TwO={(TAO−ΔTpct)−(TE×0.2)}/0.8
(数式5)エンジンオフ水温=MIN(TwO,70)
なお、基準エンジン冷却水温度TwOは、エアミックス前の温風温度が目標吹出温度TAOになるものと仮定した時に必要とされるエンジン冷却水温度である。TEは、蒸発後温度である。また、ΔTptcは電気ヒータ35による吹出温度の上昇分の推定値であり、電気ヒータ35の作動本数に応じてマップにて演算される。
次に、ステップS112では、エンジン冷却水温度に基づくエンジンオン要求の要否決定を行う。このステップS112では、仮のエンジンオン要求の要否を決定する。具体的には、実際のエンジン冷却水温度Twを、ステップS111で求めたエンジンオフ(OFF)水温およびエンジンオン(ON)水温と比較する。そして、エンジン冷却水温度がエンジンオン水温より低ければ、f(Tw)=オンとしてエンジン50の稼動を仮決定し、エンジン冷却水温度がエンジンオフ水温より高ければ、f(Tw)=オフとしてエンジン50の停止を仮決定する。
次に、ステップS113にて、乗員のシートを温めるシート空調装置101内のシートヒータ1012(図3)がオンしているか否かを判定する。ステップS113にて、シートヒータ1012がオフの場合、ステップS114にて、日射量に応じてf(日射量)を演算する。ステップS113にてシートヒータ1012がオンしている場合は、ステップS115にて、ステップS114よりも低いf(日射量)の値を演算する。次に、ステップS116にて、ステップS114あるいはステップS115にて演算したf(日射量)の値に応じて、f(外気温)のオンまたはオフを選択する。ステップS116において制御当初は、f(外気温)オフを選択する。
次に、ステップS117にて、エアコンECU60からの最終のエンジンオン(エンジンON)要求の有無を演算する。エコモードであり、かつ目標吹出温度TAO=20℃以上で、かつf(Tw)=オン(ON)の時、通常はエンジンオン(エンジン稼動)を許可するが、設定温度が28℃以上の場合を除き、f(外気温)=オフの場合には、エンジンオンを許可しない。
また、ステップS113で、シートヒータ1012がオンの時は、乗員の温感が高くなるので、f(日射量)の値を小さくして、シートヒータ1012オン時にエンジンオン要求を許可しにくくすることで、最低限の温感確保を達成しつつ、燃費を向上させることができる。更に、車両周辺の騒音である車外音が低減し、また、電池に充電した電力の有効利用が達成できる。また、日射量が多い程、乗員の温感は高くなるので、日射量が多い程、エンジンオン要求を許可しにくくすることで、最低限の温感確保と燃費向上・車外音低減・充電電力の有効利用ができる。
次に、電動ウォータポンプ作動決定処理(図4のステップS11)に関して説明する。
ステップS11は、具体的には、図16に従って実行される。図16に示すように、本制御がスタートすると、ステップS121にて、冷却水温センによって検出されるエンジン冷却水温度(水温)Twが蒸発器後温度TEより高いか否かを判定する。エンジン冷却水温度Twが、蒸発器後温度TE以下であると判定されると、ステップS122で電動ウォータポンプ32をオフする要求を決定し、本制御を終了する。
ステップS121にて、冷却水温度センサによって検出される冷却水温度Twが比較的低く、エンジン冷却水温Twが蒸発器後温度TE以下であると判定されると、エンジン冷却水をヒータコア34に流した時、かえって吹出温度を低くしてしまうため、ステップS122で電動ウォータポンプ32をオフするのである。
ステップS121でエンジン冷却水温度Twが、蒸発器後温度TEよりも高いと判定すると、ステップS123で図1のブロワ16をオン(運転)した状態であるか否かを判定する。ブロワ16をオンしていない状態であれば、ステップS122に進み、電動ウォータポンプ32をオフする要求を決定し、本制御を終了する。ブロワ16をオンした状態であれば、ステップS124に進み、電動ウォータポンプ32をオンする要求を決定し、本制御を終了する。
つまり、エンジン冷却水温Twが比較的高い時にブロワ16がオフ(停止)の時は、省動力のため、電動ウォータポンプ32をオフする。一方、ブロワオンの時は、電動ウォータポンプ32のオン要求を行う。これにより、エンジンオフの時でも、エンジン冷却水が持っている熱量を空調に利用することができる。従って、吹出温度が上がり、吹出温度を目標吹出温度TAOに近づけることができるので、エンジンオフの状態でも室温が下がるのを緩和できる。
次に、図4のステップS12では、以上のようにして求めた制御信号を出力して、ブロワ16の制御、インバータ42の制御による圧縮機41の回転数制御、室外ファン4の回転数制御、内外気切替ドア13の制御、吹出口切替ドア21、22の制御、電動ウォータポンプ32の制御、電気ヒータ35となるヒータ線(PTC)351〜353の通電本数制御を行う。また、このステップS12では、エコモードスイッチ710およびオートスイッチ708の各表示部710a、708aに関わる表示動作の制御を行う。更に、シート空調制御装置1014に、目標吹出温度TAO、エコモードスイッチ710の操作情報を提供する。
前述したように、図5の操作パネル70には、オートスイッチ708が設けられている。そして、オートモードで制御されている時に、このオートスイッチ708内のオートモード表示部708aを構成する発光ダイオード(LED)が発光し、オートモードによる運転中であることを表示する(つまり、オートモード表示部708aをなすオートインジケータが点灯する)。
また、エコモードを選択するか否かを切り換える図6のエコモードスイッチ710が車室内に設けられている。乗員によりエコモードスイッチ710が操作されて、エコモードによる運転がなされると、エコモードスイッチ710内の発光ダイオードが点灯し、エコモードによる運転中であることを表示する(つまり、エコモード表示部710aをなすエコモードインジケータを点灯する)。
上記第1実施形態においては、シート空調装置101は、車室内のシート1013を加熱または冷却し、加熱または冷却の程度が手動設定された値に従うマニュアルモードと、自動設定された値(目標吹出温度TAO)に従うオートモードとで制御される。そして、エアコンECU60は、エコモードスイッチ710により圧縮機41の制御がエコモードに設定されている場合において、シート空調装置101をオートモードで自動的に作動状態にしている。これによれば、エコモードで室内の空調を弱めに設定していても、エコモードにした場合に、これに呼応して自動的に、シート空調装置がオートモードで温度調整するため、乗員の空調不足感を抑えることが可能になる。
シート空調装置101は、シートクーラ1011としてもシートヒータ1012としても作動する。これによれば、エコモードで室温目標を低めにしても、エコモードにしたことに応じてシートヒータが温度調整するため、乗員の温感低下を抑えた空調が可能となる。また、冷房時も、シートクーラが同様に乗員の温感上昇を抑えた空調が可能になる。
(第1実施形態の作用効果)
上記第1実施形態においては、冷媒を圧縮する圧縮機41と、圧縮された冷媒を使用して車室内に向かう空調風の温度を制御パラメータに応じて調整するために冷媒と空調風とを熱交換する空調用熱交換器7、34と、車室内のシート1013を加熱または冷却するように作動させる少なくともシートヒータを含むシート空調装置101と、シート空調装置101をオートモードによる作動状態にする制御手段60、1014とを備えている。そして、オートモードによる作動状態は、制御パラメータに応じて自動的に、シート温調オフ状態OFF、シート温調弱状態Me、シート温調強状態Hiのいずれかに遷移させる。
これによれば、シート空調装置をオートモードで温度調整することができるため、乗員のマニュアル操作が充分でなくても空調不足感を抑えることが可能になる。オートモードにおいては、圧縮された冷媒を使用して車室内に向かう空調風の温度を調整する制御パラメータに応じて、自動的にシート温調オフ状態OFF、シート温調弱状態Me、シート温調強状態Hiのいずれかに遷移させることができる。
また、制御手段60、1014は、オートモードによる作動状態において、シート温調強状態Hiにある場合、シートヒータスイッチSSWの操作に伴う単一のスイッチ入力に応じて、マニュアルモードにおけるシート温調強状態Hiよりもワンランク下に遷移し、かつ、オートモードによる作動状態において、シート温調弱状態Meにある場合、シートヒータスイッチSSWの操作に伴う単一のスイッチ入力に応じて、マニュアルモードにおけるシート温調弱状態Meよりもワンランク下に遷移する。
これによれば、シートヒータが、オートモードによる作動状態にあるときでも、乗員がシートヒータによる加熱の必要性を感じない場合には、シートヒータスイッチSSWの単一のスイッチ入力に応じて、マニュアルモードにおけるシート温調強状態Hiまたはシート温調弱状態Meよりもワンランク下の遷移状態に移行させることができる。
更に、圧縮機41の運転を省動力で行うエコモードに設定するエコモードスイッチ710を備え、制御手段60、1014は、エコモードスイッチ710により圧縮機41の運転がエコモードに設定された場合に、シート空調装置101を自動的にオートモードによる作動状態にする
これによれば、エコモードで室内の空調を弱めに設定していても、エコモードにした場合に、これに呼応して自動的に、シート空調装置がオートモードで温度調整するため、乗員の空調不足感を抑えることが可能になる。また、オートモードにするためのオートモード選択スイッチを必要としないから、コスト的にもスペース的にも容易に車両搭載が可能となる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
第1実施形態においては、制御パラメータとして目標吹出温度TAOを用い、この目標吹出温度TAOに応じて、オートモードでのシートヒータの遷移状態を決定したが、制御パラメータは、目標吹出温度に限らない。
空調風の吹出口に温度センサを設けて、エアコンECU60内で演算された必要吹出口温度との偏差に応じて空調風の温度をフィードバック制御するタイプの車両用空調装置においては、図17のように、必要吹出口温度とシートヒータ電圧の関係を示すマップを用いてシートヒータが制御される。
この場合、シートヒータの電圧領域に応じて、遷移状態が、シート温調オフ状態OFF、シート温調弱状態MeまたはLo、シート温調強状態Hiのいずれかになる。また、マニュアルモードの場合は、シートヒータ電圧が、OFF、6V、12Vのように段階的に各遷移状態に応じて変化する。
(その他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第1実施形態では、シート温度調節を行わないシート温調オフ状態OFF、加熱強度を強状態とするシート温調強状態Hi、加熱強度を弱状態とするシート温調弱状態Me、加熱強度を最弱状態とするシート温調最弱状態Loの4つの遷移モードを設定したが、シート温調オフ状態OFF、加熱強度を強状態とするシート温調強状態Hi、加熱強度を弱状態とするシート温調弱状態Meまたは加熱強度を最弱状態とするシート温調最弱状態Loの3つの制御モードであっても良い。この場合は、本発明に言うシート温調弱状態Meは、加熱強度を最弱状態とするシート温調最弱状態Loを含む。
また、シートヒータスイッチSSWは、押しボタンスイッチからり、一回押す毎にHi→Me→Lo→OFFのように制御モードが遷移するようにしたが、このシートヒータスイッチSSWは表示パネルに設けたタッチスイッチでも良い。
また上記第1実施形態においては、シート空調装置のシートヒータのみについて述べたが、シート空調装置にシートヒータのみでなくシートクーラが装備されている場合は、同様に、シートクーラのシート温度調整を行う単一のシートクーラスイッチを備え、シートクーラスイッチのシート温度調節におけるスイッチ操作を、単一のスイッチ入力に応じて、シート温調オフ状態OFFからシート温調強状態Hi、シート温調弱状態Me、シート温調オフ状態OFFの順に遷移させても良い。なお、シートクーラは必須のものではない。