JP7125032B2

JP7125032B2 - 空調制御装置

Info

Publication number: JP7125032B2
Application number: JP2018059373A
Authority: JP
Inventors: 洋海倉田; 優西光; 浩之福永
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2022-08-24
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: JP2019171927A

Description

本発明は、エンジンの冷却水と熱交換した空気をエバポレータを通過した空気に混合して、吹き出す風を快適温度にするための空調制御装置に関する。

エンジンが搭載された車両の空調装置は、エバポレータなどを有するエアコンと、エンジンの冷却水が循環するヒータコアとを備えている。空調装置を制御する空調制御装置は、車室内温度が設定された温度になるように吹出口から吹き出される風の吹出温度を調整する。空調装置の動作時、アイドルストップなどによってエンジンが停止すると、冷却水の循環が停止するので、吹出温度が低下し、乗員の快適性が損なわれる。

そこで、吹出温度が低下し過ぎる前に、エンジンを再始動する必要がある。特許文献１記載の空調装置では、吹出口に温度センサを設けて、吹出温度を検出している。検出された吹出温度に基づいてエンジンが再始動される。

特開２００８－３０６８５号公報

吹出口の温度センサにより、正確に吹出温度を検出することができるが、温度センサを追加することになり、コストアップを招く。そこで、本発明は、上記に鑑み、吹出口の温度センサを設けなくても、精度よく吹出温度を推定できる空調制御装置の提供を目的とする。

本発明の空調制御装置は、エバポレータを有するエアコン、エンジンの冷却水と通過する空気との熱交換を行うヒータコア、吹出口から吹き出す風量を調整するファン、ヒータコアを通過した空気とヒータコアをバイパスした空気との風量割合を調整するエアミックスドアを有する空調装置と、所定の吹出温度になるように空調装置を制御する制御部とを備え、制御部は、エンジンの回転数と推定吹出温度に基づいてヒータコアの状態を判定し、ヒータコアの状態および空調装置の状態に基づいて吹出温度を推定する。

エンジンの回転数と推定吹出温度に基づいてヒータコア状態Ａ～Ｄが判定されると、ヒータコア状態Ａ～Ｄに応じて吹出温度が推定される。制御部は、これを繰り返し行い、常に推定吹出温度を算出する。空調装置は、推定吹出温度に基づいて制御される。エンジンが暖気運転しているときのヒータコア状態Ａでは、冷却水温度、エバポレータ後温度、ファン風量、エアミックスドア開度に基づいて吹出温度が推定される。エンジンが冷機停止しているときのヒータコア状態Ｂでは、エバポレータ後温度に基づいて吹出温度が推定される。エンジンが停止したときのヒータコア過渡状態Ｃでは、エバポレータ後温度の変化を滑らかにした温度に基づいて吹出温度が推定される。エンジンが始動したときのヒータコア過渡状態Ｄでは、冷却水温度の変化に追従するように吹出温度が推定される。

本発明によると、温度センサを設けることなく、精度よく吹出温度を推定することができる。したがって、エンジンが停止して暖房の吹出温度が低下しても、よいタイミングでエンジンを始動させることができ、乗員の快適性を損なうことなく、燃費の向上を図れる。

本発明の実施形態の空調制御装置のブロック図空調装置の概略構成図エンジンの状態と推定吹出温度の関係を示す図エンジンの状態に応じた推定吹出温度、実際の吹出温度および水温の変化を示す図

本発明の実施形態に係る車両の空調装置を制御する空調制御装置Ｘを図１に示す。車両は、エンジン１の駆動力によって走行し、車両に空調装置２が搭載されている。空調装置２は、車室内の冷房を行うためのエアコン３と、車室内の暖房を行うためのヒータコア４とから構成される。

エアコン３は、コンプレッサ５、コンデンサ６、膨張バルブ７、エバポレータ８を有し、これらによって冷凍サイクルが形成される。そして、図２に示すように、エアコン３は、車室内に形成された複数の吹出口１０に接続された空調ダクト１１を有し、空調ダクト１１内にエボパレータ８が配置される。ヒータコア４は、空調ダクト１１内にエバポレータ８よりも下流側に配置される。ヒータコア４には、エンジン１の冷却水が循環される。温かい冷却水とヒータコア４を通過する空気とが熱交換され、空気が温められる。

空調装置２は、吸込口１２から空調ダクト１１内に空気を吸い込むファン１３と、吸込口１２を開閉する吸込口ドア１４、各吹出口１０を開閉する吹出口ドア１５と、エバポレータ８からヒータコア４に流れる冷風の風量を調節するためのエアミックスドア１６とを有する。

図１に示すように、空調装置２を制御する空調制御装置Ｘは、外気温を検出する外気温センサ２０と、車室内温度（内気温）を検出する室温センサ２１と、日射量を検出する日射量センサ２２と、エバポレータ８を通過した空気の温度（エバポレータ後温度）を検出するエバポレータ温度センサ２３と、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ２４と、空調装置２を制御する制御部２５とを備えている。各センサ２０～２４の検出値は制御部２５に出力される。制御部２５は、車室内温度がユーザにより設定されたユーザ設定温度になるように、各センサ２０～２４の出力に基づいて吹出温度と風量を決め、エアコン３および各ドア１４～１６を開閉するモータを動作させる。

また、エンジン１の駆動を制御するエンジン制御装置３０が設けられる。エンジン制御装置３０に、水温センサ２４とエンジン１の回転数を検出する回転数センサ３１が接続される。両センサ２４，３１の検出値はエンジン制御装置３０を通じて空調制御装置Ｘに出力される。エンジン制御装置３０は、アイドリングストップ機能を有している。車速が所定速度以下になるなどの所定の条件が満たされると、エンジン制御装置３０は、エンジン１を停止する。そして、車両の発進操作が行われると、エンジン制御装置３０は、エンジン１を始動する。

空調運転が行われているとき、エンジン１が駆動していると、ヒータコア４内の冷却水が循環し、暖かい風を吹き出すことができる。アイドルストップによってエンジン１が停止すると、冷却水の循環が停止する。ヒータコア４内の水温が下がるので、暖房の吹出温度が下がっていく。吹出温度が快適性を損なわない下限温度まで低下すると、空調制御装置Ｘの指示に基づいてエンジン制御装置３０はエンジン１を再始動する。

このように、吹出温度に基づいて、エンジン１の再始動が行われる。しかし、吹出温度を検出するための温度センサは設けられていないので、空調制御装置Ｘは、空調運転が行われている間、暖房の吹出温度を推定する。そして、空調制御装置Ｘは、決められた吹出温度と推定された吹出温度との差に基づいて空調運転を制御するとともに、アイドルストップなどにおいてエンジン１が停止しているとき、推定された吹出温度に基づいてエンジン１を再始動させる。このとき、空調制御装置Ｘは、ヒータコア４の状態を判定し、ヒータコア４の状態および空調装置２の状態に基づいて吹出温度を推定する。

図３に示すように、空調制御装置Ｘの制御部２５は、エンジン１の回転数と推定吹出温度に基づいてヒータコアの状態を判定し、ヒータコアの状態に応じてヒータコア通過後の吹出温度、風量、吸込温度、ヒータコア流量といった空調装置２の状態に基づいて吹出温度を推定する。なお、ヒータコアの状態を判定するとき、直前に推定した吹出温度が利用される。

エンジン１のオンオフ状態は、回転数センサ３１の検出値によって判定される。制御部２５は、エンジン１の回転数が１００ｒｐｍ以上で３秒間継続している場合、エンジンオン状態と判定する。エンジン１の回転数が１００ｒｐｍ未満で３秒間継続している場合、エンジンオフ状態と判定する。

そして、制御部２５は、ヒータコア状態に応じて、簡易的に下記の近似式によって吹出温度を演算する。エンジンが暖気運転しているヒータコア状態Ａのときの推定された吹出温度は、
推定吹出温度＝ヒータ後ベース吹出温度＋（風量補正＋吸込温度補正＋流量補正）×係数
となる。なお、演算された推定吹出温度を水温ベース値とする。

空調装置２の状態において、ヒータ後ベース吹出温度は水温センサ２４による冷却水の水温に基づき、水温の１次元マップが作成される。この１次元マップでは、水温が高いと、ヒータ後ベース吹出温度が高くなることが示されている。

風量補正はファン１３の回転数とエアミックスドア１６の開度に基づき、風量×エアミックスドア開度の１次元マップが作成される。この１次元マップでは、風量が多いと、吹出温度が下がることが示されている。

吸込温度補正はエバポレータ温度センサ２３によるエバポレータ後温度に基づき、１次元マップが作成される。この１次元マップでは、エバポレータ後温度が高いと、吹出温度が高くなることが示されている。

ヒータコア流量補正は回転数センサ３１によるエンジン１の回転数に基づく１次元マップが作成される。この１次元マップでは、エンジン１の回転数が上がると、吹出温度が高くなることが示されている。なお、各１次元マップは、制御部２５のメモリに記憶される。

係数は、水温とエバポレータ後温度との差に応じて、０～１００％に変化する値とされる。エンジン冷機時は０、エンジン暖気運転時は１００とされる。

エンジン１が停止すると、冷却水の流量は０となるため、推定吹出温度は、エンジン１の停止直前の推定吹出温度を初期値とするヒータコア４に流入する空気の温度（＝エバポレータ後温度）の１次微分で近似できる。この状態をヒータコア過渡状態Ｃとする。

エンジン１の再始動後からヒータコア４内への冷却水の流入が開始される。この場合、即推定吹出温度＝水温ベース値とならず、エンジンオン直前の推定吹出温度を初期値とする水温ベース値の１次微分で近似できる。この状態をヒータコア過渡状態Ｄとする。

制御部２５は、水温ベース値と演算した推定吹出温度との差が０．５℃以下となった場合にエンジン１が暖気運転しているときヒータコア状態Ａと判定し、推定吹出温度＝水温ベース値とする。水温ベース値と演算した推定吹出温度との差が０．５℃より大きいとき、ヒータコア過渡状態Ｄと判定される。

また、制御部２５は、演算した推定吹出温度とエバポレータ後温度との差が０．５℃以下となった場合にエンジンが冷機停止状態であるときのヒータコア状態Ｂと判定し、推定吹出温度＝エバポレータ後温度とする。演算した推定吹出温度とエバポレータ後温度との差が０．５℃より大きいとき、ヒータコア過渡状態Ｃと判定される。

上記のようにヒータコア状態に応じて算出された推定吹出温度を図４に示す。推定吹出温度は実際の吹出温度に近似した値となる。このように、温度センサを設けなくても、精度よく吹出温度を推定できる。したがって、アイドルストップなどによるエンジン１の停止後に再始動を行うとき、快適性を維持できる下限の吹出温度になるまでエンジン１の再始動を遅らせることができ、燃費の向上を図れる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。ハイブリッド車では、モータの駆動力によって走行しているとき、エンジン１は停止している。このとき、推定された吹出温度に基づいてエンジン１を始動させることにより、車室内温度の低下を防ぐことができ、乗員を快適にすることができる。

１エンジン
２空調装置
３エアコン
４ヒータコア
８エバポレータ
１０吹出口
１１空調ダクト
１３ファン
１４吸込口ドア
１５吹出口ドア
１６エアミックスドア
２３エバポレータ温度センサ
２４水温センサ
２５制御部
３０エンジン制御装置
３１回転数センサ
Ｘ空調制御装置

Claims

エバポレータを有するエアコン、エンジンの冷却水と通過する空気との熱交換を行うヒータコア、吹出口から吹き出す風量を調整するファン、ヒータコアを通過した空気とヒータコアをバイパスした空気との風量割合を調整するエアミックスドアを有する空調装置と、所定の吹出温度になるように空調装置を制御する制御部とを備えた空調制御装置であって、制御部は、エンジンが暖気しているときのヒータコア状態での推定吹出温度を冷却水温度、エバポレータ後温度、ファン風量、エアミックスドア開度に基づいたものとし、エンジンが停止したときのヒータコア過渡状態での推定吹出温度を停止直前に演算された推定吹出温度を初期値とするエバポレータ後温度で近似したものとし、エンジンが始動したときのヒータコア過渡状態での推定吹出温度をエンジンオン直前に演算された推定吹出温度を初期値とする水温で近似したものとし、エンジンが冷機状態であるときのヒータコア状態での推定吹出温度をエバポレータ後温度とすることを特徴とする空調制御装置。