JP6156776B2 - 車両用空調制御装置 - Google Patents
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Description
一方で、昨今は、自動停止条件成立時に内燃機関を自動停止させるとともに自動再始動条件成立時に内燃機関を自動再始動させるアイドルストップ車両が増加している。アイドルストップ車両においては、燃費向上のために内燃機関を停止させた場合、空調装置の圧縮機の動力が失われることにより冷房機能が停止し、夏場などの車外温度が高い状況では内燃機関停止後、すぐに冷風の吹出しができなくなるという問題がある。
しかし、上記エアコンカット制御により圧縮機を停止させた場合は、冷媒を圧縮できないためエバポレータの温度が上昇することとなり、空調装置の吹き出し風の温度が上昇し、冷房性能が低下してしまうという問題がある。
このように、冷房性能とドライバビリティとはトレードオフの関係にあり、ドライバビリティを優先して圧縮機を停止する時間を長く設定した場合は、冷房能力が低下することで、乗員に不快感を与える可能性がある。逆に、冷房性能を向上させるために圧縮機を停止する時間を短く設定した場合は、内燃機関の動力が圧縮機に使用されてドライバビリティが悪化し、乗員に不快感を与える可能性がある。
この発明は、エバポレータの蓄冷量に基づいて圧縮機の停止制御を細かく設定でき、圧縮機の停止する時間を長くできることにより燃費が向上する。
前記圧縮機4は、内燃機関2の動力により駆動されて冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、コンデンサ10とレシーバ11とにより冷却・液化され、前記エバポレータ8に供給される。エバポレータ8において空気との熱交換で昇温膨張した冷媒は、圧縮機4に回収されて再び圧縮される。前記ブロアファン7は、ファンモータ12により駆動され、空調通路6の空気を車室に供給する。前記エバポレータ8は、蓄冷素子13(例えば、パラフィンなど)を備え、かつ冷房作動中に冷媒の冷気の一部を冷風に変換し、残りの冷気を蓄冷素子13に蓄えることが可能である。前記ヒータコア9は、暖房作動中に空調通路6の空気を熱風に変換する。ヒータコア9は、一側に偏らせることで空調通路6をヒータコア通路14とバイパス通路15とに2分している。
前記空調通路6には、ブロアファン7の上流側に吸込口ダンパ16を設け、中間のヒータコア9の上流側にエアミックスダンパ17を設け、ヒータコア9の下流側に吹出口ダンパ18・19を設けている。
前記吸込口ダンパ16は、吸込口アクチュエータ20により作動され、内気吸込口21から吸い込んだ車室内の空気(内気)と外気吸込口22から吸い込んだ車室外の空気(外気)とを空調通路6に選択的に導入する。前記エアミックスダンパ17は、エアミックスアクチュエータ23により作動され、ヒータコア通路14に流れる熱風とバイパス通路15に流れる冷風との割合を調整し、車室に冷房用あるいは暖房用として吹き出される空調空気の吹出温度を調整する。前記吹出口ダンパ18・19は、吹出口アクチュエータ24・25により作動され、空調モードに応じて、各吹出口26・27・28から空調空気を選択的に吹き出させる。
前記エンジン2、圧縮機4、ファンモータ12、吸込口アクチュエータ20、エアミックスアクチュエータ23、吹出口アクチュエータ24・25は、制御手段29に接続している。制御手段29には、空調装置3を駆動・停止する空調スイッチ30、アクセルペダルの踏込み状態であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ31、車両1の車速を検出する車速センサ32、内燃機関2の吸気負圧を利用してブレーキペダルの踏力をアシストするマスターバックのブレーキ負圧を検出するブレーキ負圧センサ33、エバポレータ8の温度を検出するエバポレータ温度センサ34を接続している。
前記制御手段29は、アクセル開度センサ31、車速センサ32とともに内燃機関2を自動停止・自動再始動する内燃機関自動停止制御装置35を構成する。内燃機関自動停止制御装置35を構成する制御手段29は、自動停止手段36と、自動再始動手段37とを備えている。制御手段29は、自動停止手段36によって、所定条件(自動停止条件:例えば、停車時など)成立時に燃料噴射弁や点火装置を制御して内燃機関2を自動停止させ、自動再始動手段37によって、異なる所定条件(自動再自動条件:例えば、発進時など)成立時に燃料噴射弁や点火装置・スタータモータを制御して自動停止している内燃機関2を自動再始動させる。
よって、この車両1は、所定条件成立時に内燃機関2を停止するアイドルストップ車両である。
車両用空調制御装置38を構成する制御手段29は、前記蓄冷素子13に蓄えられた冷気の量を算出する蓄冷量算出手段39を備え、蓄冷量算出手段39が算出した蓄冷量に応じて変化する停止条件に基づき圧縮機4を停止制御する圧縮機停止制御手段40を備えている。前記制御手段29は、蓄冷量算出手段39によって蓄冷素子13の蓄冷量を算出し、圧縮機停止制御手段40によって蓄冷量算出手段39が算出した蓄冷量に応じて変化する停止条件に基づき、作動中の圧縮機4を停止制御する。前記停止条件は、圧縮機停止制御手段40によって、車両1(アイドルストップ車両)の走行状態に応じて設定される。
なお、上記の走行状態(例えば、加速走行時、全開走行時、ブレーキ負圧確保時など)に応じて設定される停止条件により圧縮機4を停止する制御は、エアコンカット制御とも呼ばれる。
蓄冷素子を有しないエバポレータを搭載した空調装置の車両用空調制御装置において、ドライバビリティ向上を目的とした圧縮機を停止する制御は、圧縮機を停止する頻度および停止する時間を伸ばすほど効果を得やすいが、そうすることにより冷房性能が悪化するという問題がある。
しかし、図1に示すように、蓄冷素子13を備えたエバポレータ8を搭載した空調装置3の車両用空調制御装置38においては、蓄冷素子13の蓄冷量が十分であれば圧縮機4の停止中もある程度の時間は蓄冷素子13に蓄えた冷気により冷風を吹き出すことができる。そのため、車両用空調制御装置38は、蓄冷素子13の蓄冷量を算出し(図2)、算出した蓄冷素子13の蓄冷量に応じて、圧縮機4の停止制御を実施する閾値を走行状態により可変させて設定して圧縮機4の停止制御を行うことで(図3〜図11)、圧縮機4の停止頻度、停止時間を可能な限り増加させる。その際、走行状態による閾値は、冷房能力が悪化しないレベルになるよう設定する。
この実施例では、ドライバビリティ向上のための圧縮機4の停止制御として、
(1)加速走行時における停止制御(加速力向上用)
(2)全開走行時における停止制御(アクセル全開時の加速力向上用)
(3)ブレーキ負圧確保時における停止制御(ブレーキアシスト能力向上用)
について記載する。
・蓄冷量[%]=蓄冷量(前回)[%]+係数α[%]*時間[sec]
車両用空調制御装置38は、算出した蓄冷量[%]から、図2(B)に示す表より現在の蓄冷レベル(例えば、1〜7)を算出する。なお、エバポレータ温度が閾値A[℃]を越えている場合は、蓄冷量[%]を0[%]に設定する。(制御関数1)
これにより、車両用空調制御装置38は、エバポレータ温度から求めた現在のエバポレータ8の蓄冷レベル(制御関数1)に応じて、ドライバビリティ向上用のエアコンカット制御である、加速走行時における圧縮機4の停止制御(制御関数2)、全開走行時における圧縮機4の停止制御(制御関数3)、ブレーキ負圧確保時における圧縮機4の停止制御(制御関数4)のそれぞれが成立するタイミングを変化させ、圧縮機4の停止制御の時間を増加させることで(制御関数5)、冷房能力の低下を最低限に抑制しながら、ドライバビリティの向上を実現する。
加速走行時における圧縮機4の停止制御は、乗員が加速性能を欲していると判断した場合に、圧縮機4を停止することにより加速性能を向上させる制御であり、その閾値として、「車速が一定値(閾値B)未満にある状態」で、乗員が「アクセル開度を一定値(閾値C)を超えて開けた状態」であるかを判定する。加速走行時における圧縮機4の停止制御においては、先に算出した蓄冷レベル(1〜7)が高いほど、車速の閾値Bとアクセル開度の閾値Cとを停止条件が成立し易くなるような値に設定する。
この判断(101)がYES(条件不成立)の場合は、蓄冷レベルに応じて車速条件の閾値Bを求め(102)、蓄冷レベルに応じてアクセル開度条件の閾値Cを求め(103)、車速が閾値B未満であるかを判断する(104)。
この判断(104)がYES(閾値B未満)の場合は、アクセル開度が閾値C超えであるかを判断する(105)。
この判断(105)がYES(閾値C超え)の場合は、加速走行時停止条件を成立と確定し(106)、判断(101)にリターンする(107)。
一方、前記加速走行時停止条件の不成立の判断(101)がNO(条件成立)の場合は、車速<閾値B及びアクセル開度>閾値Cの条件成立後の経過時間を計時する加速走行時停止タイマをカウントアップ(計時続行)し(108)、経過時間が閾値D未満であるかを判断する(109)。
前記判断(109)がYES(閾値D未満)の場合は、加速走行時停止条件を成立と確定し(110)、判断(101)にリターンする(107)。
また、前記車速が閾値B未満であるかの判断(104)がNO(閾値B以上)の場合、前記アクセル開度が閾値C超えであるかの判断(105)がNO(閾値C以下)の場合、前記経過時間が閾値D未満であるかの判断(109)がNO(閾値D以上)の場合は、加速走行時停止タイマの計時を「0」に戻し(111)、加速走行時停止条件を不成立と確定し(112)、判断(101)にリターンする(107)。
全開走行時における圧縮機4の停止制御は、乗員が加速性能を最大限まで欲していると判断した場合に、圧縮機4を停止することにより加速性能を最大まで発揮する制御であり、その閾値として、乗員が「アクセル開度を相当に高い値(閾値E)まで開けた」かを判定する。全開走行時における圧縮機4の停止制御においては、先に算出した蓄冷レベル(1〜7)が高いほど、アクセル開度の閾値Eを停止条件が成立し易くなるような値に設定する。
この判断(201)がYES(条件不成立)の場合は、蓄冷レベルに応じてアクセル開度条件の閾値Eを求め(202)、アクセル開度が閾値E超えであるかを判断する(203)。
この判断(203)がYES(閾値E超え)の場合は、全開走行時停止条件を成立と確定し(204)、判断(201)にリターンする(205)。
一方、前記全開走行時停止条件の不成立の判断(201)がNO(条件成立)の場合は、アクセル開度>閾値Eの条件成立後の経過時間を計時する全開走行時停止タイマをカウントアップ(計時続行)し(206)、経過時間が閾値F未満であるかを判断する(207)。
前記判断(207)がYES(閾値E未満)の場合は、全開走行時停止条件を成立と確定し(208)、判断(201)にリターンする(205)。
また、前記アクセル開度が閾値E超えであるかの判断(203)がNO(閾値E以下)の場合、前記経過時間が閾値F未満であるかの判断(207)がNO(閾値F以上)の場合は、全開走行時停止タイマの計時を「0」に戻し(209)、全開走行時停止条件を不成立と確定し(210)、判断(201)にリターンする(205)。
ブレーキ負圧確保時における圧縮機4の停止制御は、乗員がブレーキペダルを踏込んだ場合の踏力アシスト機能として、マスターバックのブレーキ負圧を利用している場合に、ブレーキ負圧が不足してアシストが機能しないことが無いよう、「ブレーキ負圧が一定値(閾値G)未満である」かを判定し、「ブレーキ負圧が一定値(閾値G)未満である」場合は圧縮機4の停止によりブレーキ負圧を確保する制御である。ブレーキ負圧確保時における圧縮機4の停止制御においては、先に算出した蓄冷レベル(1〜7)が高いほど、ブレーキ負圧の閾値Gを停止条件が成立し易くなるように設定する。なお、「ブレーキ負圧が一定値(閾値G)未満である」(ブレーキ負圧<閾値G)場合とは、ブレーキ負圧が閾値Gよりも大気圧側の値に近づいて弱くなった状態である。
この判断(301)がYES(条件不成立)の場合は、蓄冷レベルに応じてブレーキ負圧確保条件の閾値Gを求め(302)、ブレーキ負圧が閾値G未満であるかを判断する(303)。
この判断(303)がYES(閾値G未満)の場合は、ブレーキ負圧確保時停止条件を成立と確定し(304)、判断(301)にリターンする(305)。
一方、前記ブレーキ負圧確保停止条件の不成立の判断(301)がNO(条件成立)の場合は、ブレーキ負圧<閾値Gの条件成立後の経過時間を計時するブレーキ負圧確保時停止タイマをカウントアップ(計時続行)し(306)、経過時間が閾値H未満であるかを判断する(307)。
前記判断(307)がYES(閾値G未満)の場合は、ブレーキ負圧確保時停止条件を成立と確定し(308)、判断(301)にリターンする(305)。
また、前記ブレーキ負圧が閾値G未満であるかの判断(303)がNO(閾値G以上)の場合、前記経過時間が閾値H未満であるかの判断(307)がNO(閾値H以上)の場合は、ブレーキ負圧確保時停止タイマの計時を「0」に戻し(309)、ブレーキ負圧確保時停止条件を不成立と確定し(310)、判断(301)にリターンする(305)。
空調スイッチ30のON・OFF、加速走行時停止条件の成立・不成立、または全開走行時停止条件の成立・不成立、あるいはブレーキ負圧確保時停止条件の成立・不成立による圧縮機4の停止条件の成立・不成立を判定する。(制御関数5)
上記各走行状態における圧縮機4の停止制御は、図2〜図9に示すように、現在の蓄冷レベルに従い閾値A〜Hを変化させた結果、図11に示すように、前述の加速走行時停止条件、全開走行時停止条件、ブレーキ負圧確保時停止条件のいずれかが成立しているかを判定する。加速走行時停止条件、全開走行時停止条件、ブレーキ負圧確保時停止条件の、少なくとも一つが成立していた場合は、圧縮機4を停止し、ドライバビリティの向上を図る。この際の圧縮機4を停止は、現在の蓄冷量を元に冷房性能の悪化を招かない程度に設定されたものである。
さらに、車両用空調制御装置38は、加速走行時停止条件の成立・不成立情報を入力し(405)、全開走行時停止条件の成立・不成立情報を入力し(406)、ブレーキ負圧確保時停止条件の成立・不成立情報を入力し(407)、空調スイッチ30がOFF(空調装置3が停止)であるかを判断する(408)。
この判断(408)がYES(スイッチOFF)の場合は、圧縮機4の停止条件を成立とし(409)、判断(401)にリターンする(410)。
一方、前記空調スイッチ3がOFFであるかの判断(408)がNO(スイッチON)の場合は、空調装置3が駆動中であり、加速走行時停止条件が成立するか、または全開走行時停止条件が成立するか、あるいはブレーキ負圧確保時停止条件が成立するかを判断する(411)。
この判断(411)がYES(少なくとも一つの条件が成立)の場合は、圧縮機4の停止条件を成立とし(409)、圧縮機4を停止して判断(401)にリターンする(410)。この判断(411)がNO(すべての条件が不成立)の場合は、圧縮機4の停止条件を不成立とし(412)、圧縮機4を停止せずに判断(401)にリターンする(410)。
これにより、車両用空調制御装置38は、エバポレータ8の蓄冷量を推定し、その蓄冷量に基づいて作動中の圧縮機4を停止する時期あるいは停止する時間を最適化することができ、より長い時間圧縮機4を停止させることができる。
この車両用空調制御装置38は、エバポレータ8の蓄冷量に基づいて圧縮機4の停止制御を細かく設定でき、圧縮機4の停止する時間を長くできることにより燃費が向上する。
また、車両用空調制御装置38は、圧縮機4の停止条件を、車両1の走行状態(加速走行時、全開走行時、ブレーキ負圧確保時)に応じて設定している。
この車両用空調制御装置38は、車両1の走行状態に応じて圧縮機4の停止制御の設定を変化させることにより、各走行状態にとって最適な圧縮機4の停止制御が実行可能となり、圧縮機4の駆動による内燃機関2の動力消費を抑制してドライバビリティの向上が可能となる。これにより、車両用空調制御装置38は、冷房性能とドライバビリティとの両立を実現できる。
さらに、車両1は、所定条件(自動停止条件)成立時に内燃機関2を停止するアイドルストップ車両であるので、エバポレータ8に蓄えられた蓄冷量に基づき、所定条件の成立で内燃機関2を停止したときの圧縮機4の停止制御を最適化することができる。
なお、上述実施例においては、圧縮機4の停止制御の種類、制御関数の詳細については一例を示したのみに過ぎず、言及していないドライバビリティ向上用の制御を加えることもできる。また、上述実施例においては、空調スイッチ30、アクセル開度センサ31、車速センサ32、ブレーキ負圧センサ33、エバポレータ温度センサ34から制御の情報を入力したが、他の制御の入力要素を増減することもできる。さらに、圧縮機4の停止制御を判定する閾値を決定する際に、蓄冷量に加えて現在の車両環境(例えば、外気温度、内気温度、日射など)も加味して決定することもできる。
2 内燃機関
3 空調装置
4 圧縮機
7 ブロアファン
8 エバポレータ
9 ヒータコア
13 蓄冷素子
29 制御手段
30 空調スイッチ
31 アクセル開度センサ
32 車速センサ
33 ブレーキ負圧センサ
34 エバポレータ温度センサ
35 内燃機関自動停止制御装置
36 自動停止手段
37 自動再始動手段
38 車両用空調制御装置
39 蓄冷量算出手段
40 圧縮機停止制御手段
Claims (3)
- 車両に搭載された内燃機関の動力により駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機と、
蓄冷素子を備え、かつ冷房作動中に前記冷媒の冷気の一部を冷風に変換し、残りの冷気を前記蓄冷素子に蓄えることが可能なエバポレータと、
前記圧縮機の停止中に前記蓄冷素子に蓄えられた冷気により車室内を空調制御する制御手段を備えた車両用空調制御装置において、
前記蓄冷素子に蓄えられた冷気の量を算出する蓄冷量算出手段を備え、
前記制御手段は、前記蓄冷量算出手段により算出される蓄冷量に応じて変更される判定条件に基づいて車両の走行状態を判定し、該車両の走行状態に基づき、作動中の前記圧縮機を停止制御することを特徴とする車両用空調制御装置。 - 前記判定条件は、車速閾値及びアクセル開度閾値、ブレーキ負圧閾値のうち少なくとも1つを含み、
前記制御手段は、前記車速閾値及び前記アクセル開度閾値、前記ブレーキ負圧閾値のうち少なくとも1つを前記蓄冷量に応じて変更し、前記蓄冷量に応じて変更した前記車速閾値及びアクセル開度閾値、ブレーキ負圧閾値のうち少なくとも1つに基づいて前記車両の走行状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調制御装置。 - 前記車両の走行状態は、少なくとも加速走行状態、全開走行状態またはブレーキ負圧確保状態を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用空調制御装置。
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