JPH1035255A - 自動車用空調装置のエアミックス制御装置 - Google Patents

自動車用空調装置のエアミックス制御装置

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JPH1035255A
JPH1035255A JP8194933A JP19493396A JPH1035255A JP H1035255 A JPH1035255 A JP H1035255A JP 8194933 A JP8194933 A JP 8194933A JP 19493396 A JP19493396 A JP 19493396A JP H1035255 A JPH1035255 A JP H1035255A
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actuator
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    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
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Abstract

(57)【要約】 【課題】同種の複数のアクチュエータを用いた自動車用
空調システムに好適で、かつ、従来のエアミックス制御
方式を踏襲し制御プログラムの変更が最小限で済む「自
動車用空調装置のエアミックス制御装置」を提供する。 【解決手段】制御パラメタ(目標開度)Xm をメモリに
記憶し、従来の制御方式により、PBR値の代わりにX
m のメモリ値を用いて制御偏差Sの値を算出する。そし
て、S値に応じて1次遅れの変化量ΔXm を求め、Xm
値を補正する。この補正後のXm をメモリに記憶更新
し、指令値としてエアミックスドアアクチュエータへ送
信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、同種の複数のアク
チュエータを用いた自動車用空調装置に好適なエアミッ
クス制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用空調装置に用いられるアクチュ
エータ制御システムとして、ハーネス本数の削減とシス
テムコストの低減などを図るため、ドアを駆動するアク
チュエータをすべてIC内蔵としたPBR方式のアクチ
ュエータに統一し、これらをオートアンプによって1本
の通信線を介してシリアル通信を使って総合的に制御す
るようにしたもの(以下「エアコンLANシステム」と
称する)が現在開発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
エアコンLANシステム以外の一般的な自動車用空調装
置における従来のエアミックス制御方法として、図3の
フローチャートに示すようなものがある。ここでは、後
で一部詳述するため、簡単に説明するにとどめる。な
お、自動車用空調装置の本体は、一般に、車の内外気を
選択導入するインテークユニットと、クーラサイクルを
構成するエバポレータを内蔵するクーリングユニット
と、エンジン冷却水の循環するヒータコアを内蔵しエア
ミックスドアで加熱空気量を制御して温度調整を行うヒ
ータユニットとから構成されている。
【0004】オートアンプは、エアミックスドアを駆動
するアクチュエータ(エアミックスドアアクチュエー
タ)を制御するため、まず、各種のデータ値(たとえ
ば、設定温度、車室内温度、外気温度、日射量、吸込温
度(クーリングユニット出口の空気温度つまり温度調整
をするヒータユニットに吸い込まれる空気温度)など)
を入力し(ステップS21)、所定の演算式により、車
室内の目標温度(目標室温)を算出した後(ステップS
22)、PBRによって検出されたドア開度の値(PB
R値)を入力し(ステップS23)、リンクなどを考慮
したPBR特性により、所定の演算式を用いて、エアミ
ックスドアの現在開度Xを算出する(ステップS2
4)。それから、ステップS22で求めた目標室温とス
テップS24で求めたドア開度Xから、所定の演算式に
より、制御偏差S値を算出する(ステップS25)。
【0005】S値が求まると、S値を±2℃と比較する
(ステップS26)。この比較により、S値が−2℃未
満のときは、アクチュエータをクール側へ駆動し(ステ
ップS27)、S値が−2℃以上2℃以下のときは、ア
クチュエータをホールドし(ステップS28)、S値が
2℃よりも大きいときは、アクチュエータをホット側へ
駆動する(ステップS29)。これらステップS26〜
ステップS29の処理が終了するとリターンし、ステッ
プS21以下の一連の処理を所定の短い制御周期で繰り
返し実行する。
【0006】ところが、このようなエアミックス制御方
法は、エアコンLANシステムには適用できない。なぜ
なら、エアコンLANシステムにあっては、オートアン
プは単に各アクチュエータへ制御データ(目標位置)を
送信するだけであり、各種ドアの具体的な位置決めは各
アクチュエータが前記目標位置データにより現在位置を
監視しながら自分で行うようになっているため、検出さ
れるPBR値はエアミックスドアアクチュエータの内部
で処理され、オートアンプにはフィードバックされない
からである。
【0007】したがって、エアコンLANシステムを構
築する際にはそのためのエアミックス制御方法(制御プ
ログラム)を新たに考案する必要があるが、このとき、
上記した従来の制御プログラム(図3参照)をベースに
して最小限の変更で済むようであれば、従来の手法(制
御方式)を踏襲することによって、開発工数が削減さ
れ、また制御プログラムの信頼性も維持されうるので、
きわめて望ましいことは明らかである。
【0008】本発明は、エアコンLANシステムのエア
ミックス制御における上記課題に着目してなされたもの
であり、エアコンLANシステムに好適で、かつ、従来
のエアミックス制御方式を踏襲し制御プログラムの変更
が最小限で済む自動車用空調装置のエアミックス制御装
置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、吹出風温度を調節するため
のエアミックスドアと、当該エアミックスドアを駆動す
るアクチュエータと、各種入力信号を演算処理して得ら
れる所定の制御パラメタにより前記アクチュエータを制
御する制御手段とから成り、前記エアミックスドアを常
に最適な開度に設定するようにした自動車用空調装置の
エアミックス制御装置において、前記アクチュエータ
は、前記エアミックスドアを駆動するモータと、前記エ
アミックスドアの現在位置を電圧として出力する位置検
出手段と、前記制御パラメタとして与えられる目標位置
の値と前記位置検出手段の出力とにより前記モータの回
転方向を制御する制御回路とから成り、前記制御手段
は、各種入力信号を演算処理して得られる車室内の目標
温度と、内蔵メモリに記憶されている目標位置データと
から、所定の中間制御パラメタを算出し、得られた中間
制御パラメタの値により逐次目標位置データを補正し、
補正された目標位置データを前記メモリに記憶更新する
とともに前記アクチュエータへ双方向シリアル通信によ
って送信することを特徴とする。
【0010】この発明にあっては、制御手段は、各種入
力信号を演算処理して得られる車室内の目標温度と、内
蔵メモリに記憶されている目標位置データとから、所定
の中間制御パラメタを算出し、得られた中間制御パラメ
タの値により逐次目標位置データを補正し、補正された
目標位置データを制御パラメタとして前記メモリに記憶
更新するとともに前記アクチュエータ(エアミックスド
アアクチュエータ)へ双方向シリアル通信によって送信
する。エアミックスドアアクチュエータは、補正後の目
標位置データを受信すると、制御回路で、受信した目標
位置データと位置検出手段の出力(エアミックスドアの
現在位置)とにより、モータの回転方向(正転、逆転、
または停止)を決定し、得られた結果に従って実際にモ
ータを制御する。このとき、中間制御パラメタを従来の
エアミックス制御方式における制御パラメタと同じもの
(たとえば、制御偏差S値)にすれば、従来と同じ手法
で中間制御パラメタを算出することができ、プログラム
の変更が最小限で済むことになる。また、アクチュエー
タへの指令値(目標位置)は、結局、その従来の制御パ
ラメタに基づいて算出される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の自動車用空調装置
のエアミックス制御装置の一実施形態を示す概略構成図
である。同図において、自動車用空調装置本体を構成す
るヒータユニット1には温水(たとえば、エンジン冷却
水)を利用して空気を加熱するヒータコア2が内設され
ており、このヒータコア2の上流側には吹出風温度を調
節するためのエアミックスドア3が回動自在に取り付け
られている。エアミックスドア3によって、ヒータコア
2を通過する空気とそれを迂回する空気との割合が調節
される。つまり、ヒータコア2の上流に設けられた図示
しないエバポレータで冷却された冷風がヒータコア2を
通過して加熱され温風となる量とヒータコア2を迂回す
るエバポレータ通過後の冷風の量との割合が調節され
る。こうしてエアミックスドア3の開度によって決定さ
れる冷風と温風の混合割合によって、車室内に吹き出さ
れる空気の温度(吹出風温度)が決定される。エアミッ
クスドア3は図中のA位置(フルクール位置)とB位置
(フルホット位置)を限界位置としてそれらの間を自由
に回動する。エアミックスドア3がA位置(フルクール
位置)にあるとき、その開度は0%であり、エバポレー
タ通過後の冷風はすべてヒータコア2を迂回して直接車
室内に吹き出され、最大冷房が発揮される。また、エア
ミックスドア3がB位置(フルホット位置)にあると
き、その開度は100%であり、エバポレータ通過後の
冷風はすべてヒータコア2を通過して加熱され温風とし
て車室内に吹き出され、最大暖房が発揮される。
【0012】エアミックスドア3はエアミックスドアア
クチュエータ4aによって図示しないリンクを介して開
閉駆動される。なお、図示しないインテークドアおよび
モードドア(デフドア、ベントドア、フットドアなど)
もまたそれぞれリンク(図示せず)を介してインテーク
ドアアクチュエータ4bおよびモードドアアクチュエー
タ4cによって開閉駆動される。
【0013】ここでは、自動車用空調装置は前述したエ
アコンLANシステムで構成されている。すなわち、各
アクチュエータ4a〜4cはすべて同じ1種類のアクチ
ュエータから成っている。このタイプのアクチュエータ
4は、ドアを駆動するモータ5とドアの現在位置を電圧
として検出するPBR(ポテンショ・バランス・レジス
タ)6を内蔵したいわゆるPBR方式のモータアクチュ
エータであり、本システムに専用のIC(カスタムI
C)7を内蔵している。位置検出手段はPBR6で構成
され、制御回路はカスタムIC7で構成されている。P
BR6は可変抵抗であり、アクチュエータ4のシャフト
と連動して移動しドア位置(開度)に対応するモータ回
転位置を電圧値に変換して出力するものである。モータ
5とPBR6はそれぞれカスタムIC7に接続されてい
る。カスタムIC7は、マイコンを内蔵しており、後述
するオートアンプと通信し、与えられた目標位置データ
とPBR6の出力とに基づいてモータ5の回転方向、つ
まり正転させるか、逆転させるか、または停止させるか
を決定し、この決定に従ってモータ5を正転、逆転、ま
たは停止させる機能を有している。すなわち、カスタム
IC7は、外部と通信する機能、モータ5の制御信号を
生成する機能、モータ5の駆動信号を出力する機能を備
えている。このカスタムIC7によってアクチュエータ
4は自分自身でモータ5の停止制御(位置決め制御)を
行うことができる。なお、カスタムIC7は、たとえ
ば、アクチュエータ4内に設けられた図示しない回路基
板上に装填されている。
【0014】各アクチュエータ4a〜4cはマイコンを
内蔵したオートアンプ8によって総合的に制御される。
制御手段はオートアンプ8で構成されている。もちろん
オートアンプ8は内蔵メモリ9を備えている。オートア
ンプ8と各アクチュエータ4a〜4cとは1本の電源線
10と1本の通信線11とで接続されている。より詳細
には、オートアンプ8にはアクチュエータ用に1本の電
源線10と1本の通信線11とが接続されており、それ
ぞれが途中で分岐して各アクチュエータ4a〜4cに接
続されている。また、各アクチュエータ4には1本のア
ース線12がそれぞれ設けられている。したがって、各
アクチュエータ4a〜4cはそれぞれ1本の電源線10
と1本の通信線11と1本のアース線12を持つことに
なり、オートアンプ8と各アクチュエータ4a〜4cの
間のハーネスの数は合計で9本となり、従来の一般的な
システムと比べて大幅に削減されている。
【0015】ここでは、オートアンプ8と各アクチュエ
ータ4a〜4cの間でやり取りされる通信信号は1本の
通信線11のみで伝送され(1線式)、双方向の通信が
行われるようになっている。通信信号は1本の通信線1
1を使って送受信するため、本システムでは情報を直列
伝送するシリアル通信を用いている。すなわち、本シス
テムでは、オートアンプ8は各アクチュエータ4a〜4
cをシリアル通信を使って制御するように構成されてい
る。
【0016】オートアンプ8と各アクチュエータ4a〜
4cの間で送受信される通信信号(シリアル信号)は、
所定の形式で構成されている。たとえば、通信線11上
を送受信される通信信号(シリアル信号)は、オートア
ンプ8から各アクチュエータ4a〜4cへの情報とし
て、アクチュエータの識別情報(アドレス)(AD
R)、モータの作動・停止信号(ENA)、目標位置信
号(DATA)、およびエラー検知情報(PRTY)、
また、各アクチュエータ4a〜4cからオートアンプ8
への情報として、目標位置到達情報(POS)から成っ
ている。ここで、ADR(アドレス)は、送信対象とす
るアクチュエータのアドレスを表わす信号である。つま
り、本システムでは、オートアンプ8からすべてのアク
チュエータ4a〜4cに共通の信号が同時に送信される
ため、どのアクチュエータに向けた通信信号であるかを
このADRの信号によって表わしている。また、DAT
A(データ)は、各アクチュエータ4a〜4cに対応し
た制御データ、つまりオートアンプ8の演算結果として
のドア目標停止位置を表わす信号である。エアミックス
制御の場合、オートアンプ8からエアミックスドアアク
チュエータ4aに向けて、制御パラメタとしてエアミッ
クスドア3の目標位置(開度)の指令値が送信される。
【0017】オートアンプ8にはスイッチ類やディスプ
レイを備えた操作/表示部13が接続されている。操作
/表示部13にはディスプレイ14のほか、スイッチ類
15として、たとえば、コンプレッサ(図示せず)をオ
ンしてエアコンを作動させるためのエアコンスイッチ1
5a、車室内の温度を調節するための温度調節スイッチ
15bなどが設けられている。オートアンプ8と操作/
表示部13は、たとえば、一体化されて1台のコントロ
ーラを構成している。コントローラには図示しないバッ
テリが接続されている。各アクチュエータ4a〜4cへ
の電力供給は、このバッテリからオートアンプ8と電源
線10を介して行われる。また、オートアンプ8には、
たとえば、車室内空気の温度(室温)を検出する内気セ
ンサ16、外気温度を検出する外気センサ17、日射量
を検出する日射センサ18、エバポレータ通過後の空気
温度を検出する吸込温度センサ19などが接続されてい
る。オートアンプ8は、これら各センサや各スイッチな
どの信号を入力し、これらを演算処理して、各アクチュ
エータ4a〜4cを作動させるための情報(ドア目標停
止位置など)を1本の通信線11を介して送信する。各
アクチュエータ4a〜4cは、オートアンプ8から送信
されてきたデータ(目標位置)により、ドアの現在位置
を電圧で示すPBR6の出力を監視しながらモータ5を
駆動し、ドアを回動させて目標停止位置に近づける。
【0018】このようなエアコンLANシステムにおけ
るエアミックス制御にあっては、前述したように、エア
ミックスドア3の開度を示すPBR値がオートアンプ8
にフィードバックされないため、図3に示すような従来
通りの制御ができない。そこで、本実施例では、従来の
S値による制御に代えて、エアミックスドア3の目標位
置(開度)Xm を制御パラメタ(制御変数)として算出
しこのデータをエアミックスドアアクチュエータ4aへ
送る制御としている。その際、従来の制御方式を踏襲
し、制御プログラムの変更が最小限で済むようにすべ
く、従来のS値を中間制御パラメタとし、このS値に応
じて制御パラメタ(目標位置)Xm を補正するようにし
ている。
【0019】図2はオートアンプ8によるエアミックス
制御の動作を示すフローチャートである。ここで、ステ
ップS3を除くステップS1〜ステップS6は図3に示
す従来の処理(ステップS23を除くステップS21〜
ステップS26と同様であり、変更または追加された新
しい部分はステップS3とステップS7以降の処理であ
る。
【0020】プログラムがスタートすると、オートアン
プ8は、各種のデータ値、具体的には、温度調節スイッ
チ15bからの設定温度、内気センサ16からの車室内
温度、外気センサ17からの外気温度、日射センサ18
からの日射量、吸込温度センサ19からの吸込温度など
を入力し(ステップS1)、あらかじめ設定された車両
熱平衡定数を用いて、所定の演算式(たとえば、図3の
ステップS22で使用される式と同じもの)により、車
室内の吹出空気の目標温度(目標室温)Tm を算出する
(ステップS2)。
【0021】次に、メモリ9に記憶されている制御パラ
メタ(ドア開度目標値)Xm を入力し(ステップS
3)、所定の演算式(たとえば、図3のステップS24
で使用される式と同じもの)を用いて、エアミックスド
アの開度Xを推定する(ステップS4)。メモリ9に
は、制御パラメタXm の初期値として、適当な所定の値
(たとえば、0.5(50%)など)が登録されてい
る。このようにドア開度Xの推定(算出)にあたってメ
モリ値を使用するのは、従来のようにPBR値の入力が
ないためである。
【0022】次に、ステップS2で求めた目標室温Tm
とステップS4で求めたドア開度Xから、たとえば、下
記の演算式により、中間制御パラメタとしての制御偏差
S値を算出する(ステップS5)。 S=Tm −(FXm +G)(82−Tint )−Tint ここで、Tint :吸込温度 F、Gは定数 なお、この式は図3のステップS25で使用される式と
同じものである。
【0023】S値が求まると、S値を±2℃と比較する
(ステップS6)。この比較により、S値が−2℃未満
のときは、制御パラメタXm の値を少しだけ減少させ、
S値が−2℃以上2℃以下のときは、Xm 値を変更せ
ず、S値が2℃よりも大きいときは、Xm 値を少しだけ
増加させてそれぞれメモリ9に記憶更新する。
【0024】その際、制御パラメタXm の変化量ΔXm
の算出方法としては、Xm 値が0〜1(0%〜100
%)の範囲内であることに着目して、いろいろな方法が
考えられるが、ここでは、一例として、時定数τでの1
次遅れにより変化量ΔXm を決定する。
【0025】すなわち、操作量Xσを設定し、ステップ
S6の比較結果により、S値に応じて、S値が−2℃未
満のときは、操作量Xσを0とし(Xσ=0)(ステッ
プS7)、S値が−2℃以上2℃以下のときは、操作量
Xσを現在のXm の値とし(Xσ=Xm )(ステップS
8)、S値が2℃よりも大きいときは、操作量Xσを1
とし(Xσ=1)(ステップS9)、その後、下記の演
算式により、 ΔXm =(Xσ−Xm )/τ 変化量ΔXm を算出する(ステップS10)。
【0026】変化量ΔXm が求まると、次のステップS
11で、これを現在のXm 値に加算して制御パラメタX
m の値を補正する(変化させる)(つまり、Xm =Xm
+ΔXm )。
【0027】ステップS11で得られた補正後のXm 値
は、メモリ9に記憶更新した後(ステップS12)、エ
アミックスドアアクチュエータ4a用の制御データとし
て、通信線11を介してエアミックスドアアクチュエー
タ4aに向けて送信する(ステップS14)。
【0028】そして、ステップS14の処理が終了する
とリターンし、ステップS1以下の一連の処理を所定の
短い制御周期で繰り返し実行する。これにより、アクチ
ュエータ4aは、逐次送られてくる補正後の指令値(目
標開度)によりエアミックスドア3の位置決め制御を行
うので、すなわち、エアミックスドア3の目標開度を逐
次最適な方向に変化(修正)させながらエアミックスド
ア3の位置決め制御を行うので、エアミックスドア3は
常に最適な開度に設定されることになる。
【0029】なお、S値に応じた変化量ΔXm の算出方
法としては、上記した方法(S値により「0」または
「1」を最終値とした1次遅れの変化)に限定されるも
のではなく、適当な任意の方法を採用すればよい。たと
えば、S値の符号により一定の値Pを加減算する方法
(Xm =Xm ±P)や、S値の大きさに応じてΔXm の
絶対値Q(S) を算出しS値の符号により加減算する方法
(Xm =Xm ±Q(S) )などでもよい。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、エ
アミックスドアの具体的な位置決め制御をアクチュエー
タ自身で行うエアミックス制御システムにおいて、アク
チュエータへ送信する制御パラメタ(目標位置)を所定
の中間制御パラメタに基づいて算出するので、その中間
制御パラメタを従来のエアミックス制御方式における制
御パラメタと同じものにすれば、従来と同じ手法で中間
制御パラメタを算出することができ、プログラムの変更
が最小限で済むことになる。したがって、開発工数の削
減が図られ、さらに制御プログラムの信頼性も維持され
ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動車用空調装置のエアミックス制御
装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】オートアンプによるエアミックス制御の動作を
示すフローチャートである。
【図3】従来のエアミックス制御方式を示すフローチャ
ートである。
【符号の説明】
3…エアミックスドア 4a…エアミックスドアアクチュエータ 5…モータ 6…PBR(位置検出手段) 7…カスタムIC(制御回路) 8…オートアンプ(制御手段) 9…内蔵メモリ 10…電源線 11…通信線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吹出風温度を調節するためのエアミックス
    ドア(3)と、当該エアミックスドア(3)を駆動する
    アクチュエータ(4a)と、各種入力信号を演算処理し
    て得られる所定の制御パラメタにより前記アクチュエー
    タ(4a)を制御する制御手段(8)とから成り、前記
    エアミックスドア(3)を常に最適な開度に設定するよ
    うにした自動車用空調装置のエアミックス制御装置にお
    いて、 前記アクチュエータ(4a)は、前記エアミックスドア
    (3)を駆動するモータ(5)と、前記エアミックスド
    ア(3)の現在位置を電圧として出力する位置検出手段
    (6)と、前記制御パラメタとして与えられる目標位置
    の値と前記位置検出手段(6)の出力とにより前記モー
    タ(5)の回転方向を制御する制御回路(7)とから成
    り、 前記制御手段(8)は、各種入力信号を演算処理して得
    られる車室内の目標温度と、内蔵メモリ(9)に記憶さ
    れている目標位置データとから、所定の中間制御パラメ
    タを算出し、得られた中間制御パラメタの値により逐次
    目標位置データを補正し、補正された目標位置データを
    前記メモリ(9)に記憶更新するとともに前記アクチュ
    エータ(4a)へ双方向シリアル通信によって送信する
    ことを特徴とする自動車用空調装置のエアミックス制御
    装置。
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