JP2003326963A

JP2003326963A - 車両用空調制御装置

Info

Publication number: JP2003326963A
Application number: JP2002140935A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Hirose; 隆一広瀬; Hiroyasu Nadamoto; 浩康灘本; Kazuo Masuko; 一男増子; Hajime Uchiyama; 肇内山
Original assignee: Calsonic Kansei Corp; Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp; Marelli Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-19
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP3959305B2; DE60306256T2; EP1362727A2; EP1362727A3; US20030233839A1; EP1362727B1; DE60306256D1; US6823681B2

Abstract

(57)【要約】【課題】クールダウン時やアイドリング時において、
要求される冷房能力を確保しながら、燃費の向上を達成
することができる車両用空調制御装置を提供すること。【解決手段】コンプレッサと外部制御型の冷却電動フ
ァンとを備えた車両用空調制御装置において、要求冷房能力が高まると予測された時、車両がアイドリング状態である時、要求冷房能力が設定値以上高まると予測されるクール
ダウン時、または、車両がアイドリング状態である時、以上の何れかの場合、通常制御時より低いコンプレッサ
吐出容量領域にてファンモータ負荷を高めるファンモー
タ制御を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアコンサイクル
に外部制御型の冷却電動ファンを採用した車両用空調制
御装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調制御装置としては、例
えば、特開２０００−２７４２４３号公報に記載のもの
が知られている。

【０００３】この従来公報には、運転領域の全域に亘
り、必要最小限の冷却ファンの稼動を図ることを目的と
し、コンデンサとラジエータの背面に配置された冷却電
動ファンを、コンプレッサが作動するエアコンＯＮ状態
では、車速、エンジン冷却水温度、コンプレッサ吐出圧
力を参照パラメータとし、冷却ファン運転マップから制
御定数を選択して制御する装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両用空調制御装置の冷却ファン制御にあっては、エア
コンの運転状況情報を得る目的でのみコンプレッサ吐出
圧力を参照するものであるため、あらゆる車両条件下で
同じような冷却ファン制御を行った場合には、特定の車
両条件（クールダウン時とアイドリング時）では燃費の
悪化を促してしまうという問題があった。

【０００５】すなわち、高い冷房能力が要求されるクー
ルダウン時、従来技術の目的に記載されるように、必要
最小限の冷却ファンの稼動を図るという技術思想を考慮
して冷却ファン負荷を抑えると、高い冷房能力要求に応
えるためには、冷却ファン負荷を抑えた分、コンプレッ
サ負荷が高いレベルまで増大する。

【０００６】また、冷房能力の保持が要求されるアイド
リング時、従来技術の目的に記載されるように、必要最
小限の冷却ファンの稼動を図るという技術思想を考慮し
て冷却ファン負荷を抑えると、冷房能力を保持するため
にコンプレッサ負荷が増大することになる。しかも、こ
のアイドリング時には、走行風によるコンデンサ冷却能
力が不足する。

【０００７】結果的には、クールダウン時もアイドリン
グ時にも、冷却ファン負荷の抑制に伴ってコンプレッサ
負荷が増大することで、コンプレッサ負荷と冷却ファン
負荷の総和によりあらわされるトータルエンジン負荷、
又、トータルバッテリー負荷が高くなってしまい、これ
らの負荷の大きさに依存する燃費の悪化を促してしま
う。

【０００８】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、クールダウン時やアイドリング時において、要
求される冷房能力を確保しながら、燃費の向上を達成す
ることができる車両用空調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、本発明では、コンプレッサと外部制御型の冷却電動
ファンとを備えた車両用空調制御装置において、要求冷房能力が高まると予測された時、車両がアイドリング状態である時、要求冷房能力が設定値以上高まると予測されるクール
ダウン時、または、車両がアイドリング状態である時、以上の何れかの場合、通常制御時より低いコンプレッサ
吐出容量領域にてファンモータ負荷を高めるファンモー
タ制御を行うようにした。

【００１０】ここで、通常制御時とは、例えば、走行風
がコンデンサに導入されると共に、要求冷房能力が変化
しない、もしくは、変化が小さいような通常の走行時、
省燃費を達成するようにコンプレッサ吐出容量に応じて
ファンモータ負荷を与える制御をいう。

【００１１】

【発明の効果】本発明の車両用空調制御装置にあって
は、クールダウン時やアイドリング時において、低いコ
ンプレッサ吐出容量領域にてファンモータ負荷が応答良
く高められるのに伴って、コンプレッサ吐出容量の増大
が低く抑えられるという協調作用を示す。この結果、要
求される冷房能力を確保しながら、コンプレッサ負荷と
冷却ファン負荷の総和によりあらわされるトータルエン
ジン負荷が低く抑えられ、トータルエンジン負荷に依存
する燃費の向上を達成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用空調制御装
置を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４，
５，６，７に係る発明に対応する第１実施例に基づいて
説明する。

【００１３】（第１実施例）まず、構成を説明する。図
１は第１実施例の車両用空調制御装置を示す全体システ
ム図である。図１において、１はエンジン、２はラジエ
ータ、３は外部制御型コンプレッサ（コンプレッサ）、
４はコンデンサ、５はリキッドタンク、６は温度式自動
膨張弁、７はエバポレータ、８はオルタネータ、９は冷
却電動ファン、１０はファンモータ、１１はコントロー
ルバルブ、１２はブロワファン、１３はブロワファンモ
ータである。

【００１４】前記エンジン１とラジエータ２とは、エン
ジン冷却水入口管とエンジン冷却水出口管により連結さ
れている。

【００１５】第１実施例装置におけるエアコンサイクル
は、外部制御型コンプレッサ３とコンデンサ４とリキッ
ドタンク５と温度式自動膨張弁６とエバポレータ７とに
より構成される。以下、各構成要素について説明する。

【００１６】前記外部制御型コンプレッサ３は、前記エ
ンジン１により駆動され、エバポレータ７から送られる
低温低圧の気体による冷媒を高圧高温の気体にしてコン
デンサ４に送る。この外部制御型コンプレッサ３は、内
蔵されたコントロールバルブ１１に対するデューティ信
号によりコンプレッサ吐出容量が外部から可変に制御さ
れる。なお、外部制御型コンプレッサ３の詳しい構成は
後述する。

【００１７】前記コンデンサ４は、前記ラジエータ２の
前面に配置され、走行風や冷却電動ファン９によって得
られる風で、高圧高温の冷媒を凝縮点まで冷却し高圧中
温の液体にしリキッドタンク５へ送る。

【００１８】前記リキッドタンク５は、コンデンサ４か
ら送られる高圧中温の液体による冷媒に含まれる水分や
ゴミを取り除き、冷媒が円滑に供給できるように溜め
て、温度式自動膨張弁６へ送る。

【００１９】前記温度式自動膨張弁６は、リキッドタン
ク５から送られる高圧中温の液体による冷媒を急激に膨
張させ、低温低圧の液体（霧状）にし、エバポレータ７
に送る。

【００２０】前記エバポレータ７は、温度式自動膨張弁
６から送られる霧状の冷媒を、ブロワファン１２により
送られる車内空気からの熱を奪いながら蒸発させること
で低圧低温の気体とし、この低圧低温の気体による冷媒
を外部制御型コンプレッサ３に送る。

【００２１】前記冷却電動ファン９は、前記エンジン１
により駆動されるオルタネータ８の端子電圧を電源とし
て作動されるファンモータ１０を有する。このファンモ
ータ１０はモータ駆動電圧がＰＷＭ制御され、ファンモ
ータ１０の作動によるコンデンサ冷却能力が可変に制御
される。

【００２２】なお、ＰＷＭ（＝Pulse Width Modulation
の略称）とは、振幅及び繰り返し周期が一定なパルスの
時間幅を、信号波の波形に応じて変化させるパルス幅変
調方式をいう。

【００２３】前記ブロワファン１２は、ブロワファンモ
ータ１３により駆動され、車室内の空気である内気を吸
い込み、前記エバポレータ７に圧送し、冷たくなった空
気を車室内に送り出す。

【００２４】次に、電子制御系について説明する。図１
において、１４はコントロールユニット、１５はエアコ
ンスイッチ、１６はエンジン水温センサ、１７は高圧セ
ンサ（コンプレッサ吐出容量相当値検出手段）、１８は
エバポレータ出口温度センサ（エバポレータ出口温度検
出手段）、１９は車速センサ（車速検出手段）、２０は
ファンモータ制御部、２１はＰＷＭアンプ、２２はＥＣ
Ｖ制御部（コンプレッサ制御手段）、２３はＥＣＶアン
プ、２４はＰＷＭモジュール、２５は目標エバポレータ
出口温度設定手段である。

【００２５】前記コントロールユニット１４には、エア
コンスイッチ１５からのスイッチ信号、エンジン水温セ
ンサ１６からエンジン冷却水温情報、前記リキッドタン
ク５の出口側管の途中に設けられた高圧センサ１７から
コンプレッサ吐出容量情報、エバポレータ出口温度セン
サ１８からエバポレータ出口温度情報、目標エバポレー
タ出口温度設定手段２５から目標エバポレータ出口温度
設定情報、車速センサ１９から車速情報が取り込まれ
る。

【００２６】ここで、前記エバポレータ出口温度センサ
１８は、エバポレータ７の出口直後の位置に設けられ
る。また、高圧センサ１７からのセンサ値は、コンプレ
ッサ吐出側圧力Pdをあらわす値としてファンモータ制御
に用いられる。さらに、コントロールユニット１４に
は、上記の情報以外に、必要情報（温度調整ダイヤル情
報、内気センサ情報、外気センサ情報、日射センサ情
報、吸込温度センサ情報、モードスイッチ情報、ブロワ
ファン風量情報等）が取り込まれる。

【００２７】前記コントロールユニット１４は、ファン
モータ１０へ出力するデューティ比を演算するファンモ
ータ制御部２０と、該ファンモータ制御部２０での演算
処理結果に応じてＰＷＭモジュール２４に対しデューテ
ィ信号を出力するＰＷＭアンプ２１と、コントロールバ
ルブ１１へ出力するデューティ比を演算するＥＣＶ制御
部２２と、該ＥＣＶ制御部２２の演算処理結果に応じて
コントロールバルブ１１に対してデューティ信号を出力
するＥＣＶアンプ２３と、を有する。

【００２８】前記ＰＷＭモジュール２４は、オルタネー
タ８の端子に接続されると共に、ＰＷＭアンプ２１から
のデューティ信号を受けて、ファンモータ１０に印加す
るＰＷＭデューティ比による駆動電圧を作り出す。

【００２９】図２は外部制御型コンプレッサ３を示す断
面図であり、図３は外部制御型コンプレッサ３のコント
ロールバルブ１１に対するデューティ信号によるコンプ
レッサ吐出容量（吐出側圧力）の制御作用説明図であ
る。

【００３０】前記外部制御型コンプレッサ３は、多気筒
斜板式であり、コンプレッサケース３０と、プーリ３１
と、駆動軸３２と、斜板駆動体３３と、斜板３４と、ピ
ストン３５と、高圧ボール弁３６と、コントロールバル
ブ１１と、高圧室３７と、クランク室３８と、を有して
構成されている。

【００３１】この外部制御型コンプレッサ３は、内蔵さ
れた斜板３４の傾きを変化させることにより、吐出容量
の制御を行う。つまり、外部制御型コンプレッサ３内に
組み込まれたコントロールバルブ１１に対するデューテ
ィ信号により、高圧ボール弁３６のリフト量を変化させ
る。これにより、高圧室３７（＝吐出側圧力Pd）から高
圧ボール弁３６を経過してクランク室３８へ流れ込む冷
媒流量を制御し、コンプレッサ３内のクランク室３８の
圧力（＝クランク室圧力Pc）を変え、斜板３４の傾きを
変化させる。

【００３２】高圧ボール弁３６のリフト量は、図３に示
すように、コントロールバルブ１１のダイヤフラムに係
る低圧圧力（＝吸込側圧力Ps）とセットスプリングのバ
ネ荷重と電磁コイルに発生する磁力のバランスにより決
まる。

【００３３】前記コントロールバルブ１１内の電磁コイ
ルには、ＥＣＶアンプ２１から、例えば、400Hzのパル
スON-OFF信号（デューティ信号）が送られ、デューティ
比による実効電流により発生する磁力のの変化で高圧ボ
ール弁３６のリフト量を制御する。

【００３４】次に、作用を説明する。

【００３５】［ファンモータ制御処理］図４はコントロ
ールユニット１４のファンモータ制御部２０にて実行さ
れるファンモータ制御処理の流れを示すフローチャート
で、以下、各ステップについて説明する。

【００３６】ステップＳ１では、エバポレータ出口温度
Tintと目標エバポレータ出口温度T'intとの差温△Ｔを
算出する（要求冷房能力予測手段）。そして、算出され
た差温△Ｔ（＝Tint−T'int）の大きさが４℃となるま
では通常制御に設定され、算出された差温△Ｔの大きさ
が４℃以上になると通常制御の設定からクールダウン制
御の設定に切り換えられる。そして、クールダウン制御
時に算出された差温△Ｔの大きさが２℃以下になるとク
ールダウン制御の設定から通常制御の設定に切り換えら
れる。

【００３７】ここで、目標エバポレータ出口温度T'int
は、コントロールユニット１４のＥＣＶ制御部２２（目
標エバポレータ出口温度設定手段）において、外気温
度、室内温度、目標吹出風温度等に応じて演算される目
標コンプレッサ吐出容量を得るコンプレッサ制御が行わ
れるが、この演算処理の途中段階において求められる。
そして、双方向通信線を介してＥＣＶ制御部２２からフ
ァンモータ制御部２０に取り込まれる。

【００３８】ステップＳ２では、ステップＳ１で通常制
御に設定されているか否かが判断され、通常制御に設定
されている場合にはステップＳ３へ移行し、クールダウ
ン制御に設定されている場合にはステップＳ６へ移行す
る。

【００３９】ステップＳ３では、車速Ｖが35km/hとなる
まではアイドル制御に設定され、車速Ｖが35km/h以上に
なるとアイドル制御の設定から通常制御の設定に切り換
えられる。そして、通常制御時に車速Ｖが25km/h以下に
なると通常制御の設定からアイドル制御の設定に切り換
えられる。

【００４０】ステップＳ４では、ステップＳ３で通常制
御に設定されているか否かが判断され、通常制御に設定
されている場合にはステップＳ５へ移行し、アイドル制
御に設定されている場合にはステップＳ６へ移行する。

【００４１】ステップＳ５では、枠内に記載の通常制御
マップと、コンプレッサ吐出側圧力Pdと、を用いてファ
ンモータ１０へのデューティ比A DUTYが求められる。

【００４２】ここで、通常制御マップは、Pd＜10.5kg/c
m²の領域ではA DUTY＝０％とされ、Pd＞19.5kg/cm²の領
域ではA DUTY＝100％とされ、10.5kg/cm²≦Pd≦19.5kg/
cm²の領域では増加と減少にヒステリシスを持たせなが
らデューティ比A DUTYが０％から100％まで比例的に変
化する。

【００４３】また、コンプレッサ吐出側圧力Pdとして
は、高圧センサ１７からの圧力センサ値に基づき、圧力
センサ値の変化が緩やかになるように補正されたコンプ
レッサ吐出側圧力認識値が用いられる。

【００４４】ステップＳ６では、枠内に記載のアイドリ
ング・クールダウン制御マップと、コンプレッサ吐出側
圧力Pdと、を用いてファンモータ１０へのデューティ比
A DUTYが求められる。

【００４５】ここで、アイドリング・クールダウン制御
マップは、Pd＜4.0kg/cm²の領域ではA DUTY＝０％とさ
れ、Pd＞11.0kg/cm²の領域ではA DUTY＝100％とされ、
4.0kg/cm²≦Pd≦11.0kg/cm²の領域では増加と減少にヒ
ステリシスを持たせながらデューティ比A DUTYが０％か
ら100％まで比例的に変化する。

【００４６】なお、通常制御マップは図６の走行時の制
御線に基づいて設定され、アイドリング・クールダウン
制御マップは図６のアイドリング・クールダウン制御線
に基づいて設定される。

【００４７】ステップＳ７では、ステップＳ５またはス
テップＳ６にて求められたデューティ比A DUTYが、ファ
ンモータデューティ比M/F Aとされ、次のステップＳ８
へ移行する。

【００４８】ステップＳ８では、ステップＳ７でのファ
ンモータデューティ比M/F Aによるデューティ比信号
が、ＰＷＭアンプ２１からＰＷＭモジュール２４に対し
て出力される。

【００４９】このフローチャートで、ステップＳ１→ス
テップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ７は請求項１の
第一のファンモータ制御手段に相当する。また、ステッ
プＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→
ステップＳ６→ステップＳ７は請求項３の第二のファン
モータ制御手段に相当する。また、ステップＳ１〜ステ
ップＳ７は請求項５の第三のファンモータ制御手段に相
当する。

【００５０】［制御マップの設定］まず、コンデンサの
冷却ファンとして電動ファンを採用した場合、エンジン
に加わる負荷トルク（以下、トータルエンジン負荷とい
う）は、コンプレッサを駆動するための動力負荷トルク
（以下、コンプレッサ動力負荷という）と、冷却電動フ
ァンのオルタネータを駆動するための動力負荷トルク
（以下、冷却ファン電気負荷という）と、の総和により
与えられる。

【００５１】そこで、第１実施例のように、外部制御型
コンプレッサ３と外部制御型の冷却電動ファン９をエア
コンシステムに採用した場合、コンプレッサ動力負荷
と、冷却ファン電気負荷と、両負荷を合算したエンジン
負荷との関係は、どのような関係にあるかを明らかにす
るために実験を行った。その実験結果を図５に示す。

【００５２】この実験では冷房能力を変化させないよう
にしながらオルタネータによるエンジン負荷トルク（冷
却ファン電気負荷）とコンプレッサによるエンジン負荷
トルク（コンプレッサ動力負荷）との計測を行ったもの
で、図５の２つのエンジン負荷トルク特性から明かなよ
うに、コンプレッサによるエンジン負荷トルクを高くす
るとオルタネータによるエンジン負荷トルクは低くな
り、逆に、オルタネータによるエンジン負荷トルクを高
くするとコンプレッサによるエンジン負荷トルクは低く
なるという関係にある。

【００５３】そして、図５の実験結果により、両負荷負
荷トルクを合算したトータルエンジン負荷トルクをみる
と、モータファン電圧６ボルトのときにトータルエンジ
ン負荷トルクは2.15kgf-m、モータファン電圧８ボルト
のときにトータルエンジン負荷トルクは1.96kgf-m、モ
ータファン電圧１０ボルトのときにトータルエンジン負
荷トルクは1.99kgf-m、モータファン電圧１２ボルトの
ときにトータルエンジン負荷トルクは2.14kgf-mとな
り、モータファン電圧８ボルトのときにトータルエンジ
ン負荷トルクが最も小さくなる最高効率点があらわれ
る。

【００５４】よって、図５の実験により、コンプレッサ
動力負荷を高くしてゆくと冷却ファン電気負荷は低くな
り、逆に、冷却ファン電気負荷を高くしてゆくとコンプ
レッサ動力負荷は低くなるという関係を示すこと、ま
た、冷却ファン電気負荷とコンプレッサ動力負荷のうち
一方の負荷を低く抑えることが必ずしもトータルエンジ
ン負荷を下げることにはならないということ、が解明さ
れた。

【００５５】この解明結果は、一方のファンモータへの
電気負荷を制御すると、他方のコンプレッサの動力負荷
が変化するという協調関係を示し、しかも、ファンモー
タの電気負荷制御を最適化することにより、トータルエ
ンジン負荷トルクが最も小さくなる最高効率点によるコ
ンプレッサとファンモータの運転ができることを意味す
る。

【００５６】そこで、本発明者は、図６に示すように、
アイドリング時と、40km/hでの走行時と、60km/hでの走
行時と、80km/hでの走行時について、それぞれファンモ
ータに対するＰＷＭデューティ比とコンプレッサの吐出
側圧力Pdとを変えながら、複数の最高効率点（＝最高燃
費点）を計測した。

【００５７】そして、図６に示すように、上記の計測に
より求められた最高効率点と、エアコンシステムの冷房
能力等を考慮し、走行時の制御線の傾きとアイドリング
・クールダウン制御線の傾きを決定し、走行時の制御線
とアイドリング・クールダウン制御線を設定した。

【００５８】次いで、図６の走行時の制御線に基づいて
図４のステップＳ５に枠内に示す通常制御マップを設定
し、図６のアイドリング・クールダウン制御線に基づい
て図４のステップＳ６に枠内に示すアイドリング・クー
ルダウン制御マップを設定した。

【００５９】［発進時のファンモータ制御作用］エンジ
ン１を始動しての発進前の停車時にエアコンスイッチを
入れると、エバポレータ出口温度Tintが高く、エバポレ
ータ出口温度Tintと目標エバポレータ出口温度T'intの
差温△Ｔが４℃を超えるため、図４のフローチャートに
おいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６→
ステップＳ７へと進む流れとなり、アイドリング・クー
ルダウン制御マップを選択してのクールダウン制御が開
始される。

【００６０】すなわち、図７のに示すように、コンプ
レッサ吐出側圧力Pdが7.0kg/cm²になるとファンモータ
１０へのデューティ比が３０％まで上がり、コンプレッ
サ吐出側圧力Pdが11.0kg/cm²になるまでコンプレッサ吐
出側圧力Pdの上昇に比例してファンモータ１０へのデュ
ーティ比が100％まで上がる。

【００６１】そして、冷房効果によりエバポレータ出口
温度Tintが低くなり、差温△Ｔが２℃以下になると、ク
ールダウン制御は解除される。

【００６２】しかし、発進しても車速が35km/hに満たな
い場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ス
テップＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなり、アイド
リング制御に入るが、クールダウン時もアイドリング時
にも同じアイドリング・クールダウン制御マップを用い
るため、結果的には同じ制御が維持される。

【００６３】上記のように、エアコン作動開始によるク
ールダウン時やアイドリング時は、コンプレッサ吐出側
圧力Pdが低レベルの値（7.0kg/cm²）になるとファンモ
ータ１０の作動を開始し、しかも、コンプレッサ吐出側
圧力Pdが通常の開始域（11.0kg/cm²）に達すると既にフ
ァンモータ１０へのデューティ比が１００％となるよう
にし、ファンモータ電気負荷を早期に大きくすること
で、コンプレッサ動力負荷の増大を抑え、結果的に、高
い燃費の向上が図られる。

【００６４】すなわち、エアコン作動開始によるクール
ダウン時やアイドリング時は、仮にファンモータ１０を
抑えて作動させるとファンモータ電気負荷は小さくなる
が、協調作用によりコンプレッサ動力負荷が増大し、燃
費の向上を望めない。

【００６５】加えて、走行風によるコンデンサ４の冷却
が望めず、要求される冷房能力を確保するには、冷却電
動ファン９からの送風が必要である。

【００６６】［走行時のファンモータ制御作用］発進後
に車速を上げてゆき車速が35km/h以上になると、図４の
フローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２
→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステッ
プＳ７へと進む流れとなり、通常制御マップを選択して
の通常制御が開始される。

【００６７】すなわち、図７のに示すように、車速が
35km/hになるときの運転点がP1とすると、一気に運転点
P2までファンモータ１０へのデューティ比を低下させ、
その後、コンプレッサ吐出側圧力Pdの減少や上昇に応
じ、ファンモータ１０へのデューティ比を通常制御マッ
プに沿って変化させる制御が行われる。

【００６８】上記のように、車速35km/h以上での走行時
には、走行風によるコンデンサ４の冷却が望めること
で、ファンモータ電気負荷を抑えても要求される冷房能
力を確保することができるし、また、ファンモータ電気
負荷を抑えることでコンプレッサ動力負荷が多少高くな
ってもトータルエンジン負荷は、通常制御マップに沿っ
たファンモータ制御により低く抑えられる。よって、通
常制御マップによる狙いの通りに高い燃費の向上が図ら
れる。

【００６９】［停車時のファンモータ制御作用］例え
ば、信号停車等であって、車速35km/h以上での走行時か
ら減速して停車するような場合で、車速が25km/h以下に
なると、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１
→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステッ
プＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなり、アイドリン
グ・クールダウン制御マップを選択してのアイドリング
制御が開始される。

【００７０】すなわち、図７のに示すように、車速が
25km/h以下になるときの運転点がP3とすると、一気に運
転点がP4まで上昇し、ファンモータ１０へのデューティ
比を１００％とする。その後、コンプレッサ吐出側圧力
Pdが減少すると、コンプレッサ吐出側圧力Pdが10.0kg/c
m²となるまでは、ファンモータ１０へのデューティ比を
１００％が維持される。その後、コンプレッサ吐出側圧
力Pdが10.0kg/cm²以下になると、その減少に応じてファ
ンモータ１０へのデューティ比がアイドリング・クール
ダウン制御マップに沿って低下する制御が行われる。

【００７１】上記のように、走行状態から停止へ移行す
る時は、一気にファンモータ１０へのデューティ比を１
００％とし、ファンモータ電気負荷を応答良く最大値と
なるように変更することで、コンプレッサ動力負荷が減
少する。よって、ファンによるコンデンサ冷却能力の上
昇に伴い要求される冷房能力を確保しながら、コンプレ
ッサ動力負荷に減少により、アイドリング・クールダウ
ン制御マップによる狙いの通りの高い燃費の向上が図ら
れる。

【００７２】［走行途中でのクールダウン制御作用］例
えば、走行途中で窓を開け高温の外気が車室内に流入し
てエバポレータ出口温度Tintが上昇した場合や、走行途
中で温度調整ダイヤルを操作して設定温度を大幅に低下
させた場合等であって、エバポレータ出口温度Tintと目
標エバポレータ出口温度T'intの差温が４℃を超える
と、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ス
テップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れ
となり、アイドリング・クールダウン制御マップを選択
してのクールダウン制御が開始される。

【００７３】すなわち、図７のに示すように、通常制
御からクールダウン制御へ移行するときの運転点をP5と
すると、一気に運転点がP6まで上昇し、ファンモータ１
０へのデューティ比を１００％とする。その後、要求冷
房能力の増大に伴ってコンプレッサ吐出側圧力Pdが増加
してもアイドリング・クールダウン制御マップに沿って
ファンモータ１０へのデューティ比を１００％に維持す
るという制御が行われる。

【００７４】上記のように、走行途中でのクールダウン
制御時は、一気にファンモータ１０へのデューティ比を
１００％とし、ファンモータ電気負荷を応答良く最大値
となるように変更することで、ファンと走行風により高
いコンデンサ冷却能力が達成される。よって、高いコン
デンサ冷却能力に伴いコンプレッサ動力負荷の増大が抑
えられることで、アイドリング・クールダウン制御マッ
プによる狙いの通りの高い燃費の向上が図られる。

【００７５】［燃費比較］本発明者は、エアコンのON/O
FFに連動する固定コンプレッサを有するエアコンシステ
ムＡと、外部制御型の可変容量コンプレッサに対し外部
制御型のファンモータを単一制御（燃費を考慮しない独
立制御）するエアコンシステムＢと、外部制御型の可変
容量コンプレッサに対し外部制御型のファンモータを複
合制御（燃費を考慮した協調制御）する第１実施例のエ
アコンシステムＣと、で燃費の比較試験を行った。

【００７６】図８に示す３０℃，５０％での燃費比較試
験結果は、900rpmでのアイドリング時には、Ａでは54.9
％、Ｂでは47.8％、Ｃでは45.2％であり、Ａ→Ｂで7.1
％低下し、Ｂ→Ｃで2.6％低下した。40km/hでの走行時
には、Ａでは27.1％、Ｂでは26.2％、Ｃでは21.5％であ
り、Ａ→Ｂで0.9％低下し、Ｂ→Ｃで4.7％低下した。80
km/hでの走行時には、Ａでは12.6％、Ｂでは9.2％、Ｃ
では5.8％であり、Ａ→Ｂで3.4％低下し、Ｂ→Ｃで3.4
％低下した。

【００７７】図９に示す３５℃，５０％での燃費比較試
験結果は、900rpmでのアイドリング時には、Ａでは56.8
％、Ｂでは50.9％、Ｃでは45.9％であり、Ａ→Ｂで5.9
％低下し、Ｂ→Ｃで5.0％低下した。40km/hでの走行時
には、Ａでは36.3％、Ｂでは32.6％、Ｃでは32.6％であ
り、Ａ→Ｂで3.7％低下し、Ｂ→Ｃで0％であった。80km
/hでの走行時には、Ａでは17.6％、Ｂでは14.6％、Ｃで
は9.3％であり、Ａ→Ｂで3.0％低下し、Ｂ→Ｃで5.3％
低下した。

【００７８】以上により、第１実施例のエアコンシステ
ムＣをエアコンシステムＡと比較した場合の燃費の改善
効果は下記の通りである。 (a)アイドリング時には、Ａ→Ｃでは9.7％と10.9％であ
り、10％前後も燃費が改善することが確認された。 (b)40km/hでの走行時には、Ａ→Ｃでは5.6％と3.7％で
あり、5％前後も燃費が改善することが確認された。 (c)80km/hでの走行時には、Ａ→Ｃでは6.8％と8.3％で
あり、7〜8％前後も燃費が改善することが確認された。

【００７９】次に、効果を説明する。

【００８０】第１実施例の車両用空調制御装置にあって
は、下記に列挙する効果を得ることができる。

【００８１】(1) 図４のステップＳ１にて、エバポレー
タ出口温度Tintと目標エバポレータ出口温度T'intとの
差温△Ｔの大きさが４℃以上になったと判断されると、
ステップＳ１からステップＳ２→ステップＳ６→ステッ
プＳ７へと進む流れとなり、通常制御マップより低いコ
ンプレッサ吐出側圧力Pdの領域にてファンモータ１０へ
のデューティ比を高めるアイドリング・クールダウン制
御マップを選択してのクールダウン制御を行うようにし
たため、クールダウン時において、要求される冷房能力
を確保しながら、燃費の向上を達成することができる。

【００８２】(2) エアコンサイクルに含まれるエバポレ
ータ７の出口直後のエバポレータ出口温度Tintを検出す
るエバポレータ出口温度センサ１８と、エアコンサイク
ルに含まれるエバポレータ７の出口直後の目標エバポレ
ータ出口温度T'intを設定するＥＣＶ制御部２２と、エ
バポレータ出口温度Tintと目標エバポレータ出口温度T'
intとの差温△Ｔの大きさにより、要求冷房能力を予測
するようにしたため、エバポレータ出口温度Tintを検出
するだけで、ＥＣＶ制御部２２にて演算される目標エバ
ポレータ出口温度T'intを利用し、容易に、しかも、精
度良く要求冷房能力の大きさ（＝差温△Ｔの大きさ）を
予測することができる。

【００８３】(3) ステップＳ３にて、車速Ｖが35km/hに
満たないと判断されると、ステップＳ３からステップＳ
４→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなり、
通常制御マップより低いコンプレッサ吐出側圧力Pdの領
域にてファンモータ１０へのデューティ比を高めるアイ
ドリング・クールダウン制御マップを選択してのアイド
リング制御を行うようにしたため、アイドリング時にお
いて、要求される冷房能力を確保しながら、燃費の向上
を達成することができる。

【００８４】(4) 車速Ｖを検出する車速センサ１９を設
け、車速検出値が低速側の35km/h以下であるときに車両
がアイドリング状態であると検出するようにしたため、
他の車載制御システムで用いられる車速センサ１９を利
用し、走行風によるコンデンサ４の冷却が望めない極低
速域も含んで、容易にアイドリング状態を検出すること
ができる。

【００８５】(5) 図４のステップＳ１にて、エバポレー
タ出口温度Tintと目標エバポレータ出口温度T'intとの
差温△Ｔの大きさが４℃以上になったと判断された場
合、または、ステップＳ３にて、車速Ｖが35km/hに満た
ないと判断された場合、何れの場合もステップＳ６へ進
み、通常制御マップより低いコンプレッサ吐出側圧力Pd
の領域にてファンモータ１０へのデューティ比を高める
アイドリング・クールダウン制御マップを選択してのア
イドリング・クールダウン制御を行うようにしたため、
クールダウン時とアイドリング時との何れの車両状態に
おいても、要求される冷房能力を確保しながら、燃費の
向上を達成することができる。

【００８６】(6) コンプレッサ吐出側圧力Pdに対するフ
ァンモータ１０へのデューティ比を決める制御マップと
して、通常の走行状態で最も燃費が良い最高効率点に基
づいて設定された通常制御マップと、アイドリング状態
及びクールダウン状態で最も燃費が良い最高効率点に基
づいて設定されたアイドリング・クールダウン制御マッ
プと、を持ち、クールダウン時でもアイドリング時でも
ない走行時には、通常制御マップを選択し、クールダウ
ン時、または、車両のアイドリング時には、アイドリン
グ・クールダウン制御マップを選択するようにしたた
め、通常走行時かアイドリング・クールダウン時かにか
かわらず、効率的な燃費の向上を達成することができ
る。

【００８７】(7) エアコンシステムのコンプレッサとし
て、コンプレッサ吐出容量が外部から可変に制御される
外部制御型コンプレッサ３を用い、該外部制御型コンプ
レッサ３は、ＥＣＶ制御部２２によりエアコンサイクル
に要求される冷房能力に応じて決められる目標コンプレ
ッサ吐出容量を得る制御を行うようにしたため、車両状
態にかかわらずコンプレッサ吐出側圧力Pdの最適化（省
動力・省燃費）が図られ、外部制御型コンプレッサ３の
容量可変制御と、ファンモータ１０のＰＷＭ制御との併
用により、コンプレッサ動力負荷（又はコンプレッサモ
ータ電気負荷）とファンモータ電気負荷との総和による
トータルエンジン負荷また、トータルバッテリ負荷を最
小に抑える高効率の燃費向上制御を達成することができ
る。

【００８８】以上、本発明の車両用空調制御装置を第１
実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成について
は、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求
の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、
設計の変更や追加等は許容される。

【００８９】例えば、第１実施例では、コンプレッサと
してエンジンにより駆動される外部制御型コンプレッサ
を用いる例を示したが、エアコン作動が非作動かに応じ
てON/OFF制御される容量固定型コンプレッサにも、又、
電気モータで回転数制御される電動コンプレッサにも適
用することができる。

【００９０】第１実施例では、冷却電動ファンのファン
モータを無段階にＰＷＭ制御する例を示したが、ファン
モータをON/OFF制御（２段階に可変）するものであって
も適用することができる。又は、制御特性線（マップ）
を複数持ってファンモータを制御するものであっても適
用することができる。

【００９１】第１実施例では、要求冷房能力予測手段と
して、エバポレータ出口温度の実際値と目標値との差温
により予測する例を示したが、例えば、エアコンスイッ
チのON操作や、温度調整ダイヤルでの設定温度を下げる
操作や、エアコンONにもかかわらず車室内温度の急上昇
等、により、要求冷房能力を予測するようにしても良
い。

【００９２】第１実施例では、コンプレッサ吐出容量相
当値検出手段として高圧センサの例を示したが、例え
ば、コンプレッサの吐出側から膨張弁に至るエアコンサ
イクル中の何れかの位置にて高圧冷媒の圧力を検出する
手段や、コンプレッサ吐出側圧力を演算により推定する
手段等を用いても良い。

【００９３】第１実施例では、第一のファンモータ制御
手段として、クールダウン時に要求冷房能力にかかわら
ず１つのアイドリング・クールダウン制御マップにより
ファンモータを制御する例を示したが、要求冷房能力が
大きいほどアイドリング・クールダウン制御マップの傾
きを大きくする補正を行ったり、コンプレッサ吐出側圧
力の低い側に移行させたり、複数の制御マップから最適
マップを選択する等、要求冷房能力の大きさに応じたフ
ァンモータ制御を行っても良い。

【００９４】第１実施例では、エバポレータ出口温度検
出手段として、エバポレータ出口温度センサを用いる例
を示したが、エバポレータ入口温度センサを備えている
場合には、エバポレータ入口温度からエバポレータ出口
温度を推定するようにしても良い。

【００９５】第１実施例では、アイドリング状態検出手
段として、車速センサを用いる例を示したが、アイドル
スイッチやエンジン回転数センサ等によりアイドリング
状態検出するようにしても良い。

【００９６】第１実施例では、第二のファンモータ制御
手段として、アイドリング時には１つのアイドリング・
クールダウン制御マップによりファンモータを制御する
例を示したが、車速やエンジン回転数が低い程、アイド
リング・クールダウン制御マップの傾きを大きくする補
正を行ったり、コンプレッサ吐出側圧力の低い側に移行
させたり、複数の制御マップから最適マップを選択する
等、アイドリング状態に応じたファンモータ制御を行っ
ても良い。

【００９７】第１実施例では、第三のファンモータ制御
手段として、クールダウン時には上記のように要求冷房
能力の大きさに応じたファンモータ制御を行っても良い
し、また、アイドリング時には上記のようにアイドリン
グ状態に応じたファンモータ制御を行っても良い。さら
に、通常走行時には、例えば、車速の大きさにより通常
制御マップの傾きを変更する補正を行ったり、複数の通
常制御マップから最適マップを選択する等、車速の大き
さに応じたファンモータ制御を行っても良い。また、通
常走行時には、車速情報以外に路面傾斜等の走行抵抗情
報やアクセル開度情報等を加えて、ファンモータ制御を
行うようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の車両用空調制御装置を示す全体シ
ステム図である。

【図２】第１実施例の車両用空調制御装置に適用された
外部制御型コンプレッサを示す断面図である。

【図３】第１実施例の車両用空調制御装置に適用された
外部制御型コンプレッサでの容量可変制御作用の説明図
である。

【図４】第１実施例の車両用空調制御装置におけるコン
トロールユニットのファンモータ制御部にて実行される
ファンモータ制御処理の流れを示すフローチャートであ
る。

【図５】冷房能力を保ちながら計測したオルタネータに
よるエンジン負荷トルク特性とコンプレッサによるエン
ジン負荷トルク特性と両負荷トルクを合算したトータル
エンジン負荷トルク特性を示す実験結果図である。

【図６】縦軸をコンプレッサ吐出側圧力とし横軸をファ
ンモータへのＰＷＭデューティとした場合の走行時の制
御線とアイドリング・クールダウン制御線を示す図であ
る。

【図７】様々な車両状態での作用を説明するために通常
制御マップとアイドリング・クールダウン制御マップと
を同じ座標軸にあらわした図である。

【図８】第１実施例のファンモータ制御による燃費向上
効果を確認するために行った燃費比較試験１の結果図で
ある。

【図９】第１実施例のファンモータ制御による燃費向上
効果を確認するために行った燃費比較試験２の結果図で
ある。

【符号の説明】

１エンジン２ラジエータ３外部制御型コンプレッサ（コンプレッサ）４コンデンサ５リキッドタンク６温度式自動膨張弁７エバポレータ８オルタネータ９冷却電動ファン１０ファンモータ１１コントロールバルブ１２ブロワファン１３ブロワファンモータ１４コントロールユニット１５エアコンスイッチ１６エンジン水温センサ１７高圧センサ（コンプレッサ吐出容量相当値検出手
段）１８エバポレータ出口温度センサ（エバポレータ出口
温度検出手段）１９車速センサ（車速検出手段）２０ファンモータ制御部２１ＰＷＭアンプ２２ＥＣＶ制御部（コンプレッサ制御手段）２３ＥＣＶアンプ２４ＰＷＭモジュール２５目標エバポレータ出口温度設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者灘本浩康東京都中野区南台５丁目24番15号カルソニックカンセイ株式会社内 (72)発明者増子一男東京都中野区南台５丁目24番15号カルソニックカンセイ株式会社内 (72)発明者内山肇静岡県浜松市高塚町300番地スズキ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エアコンサイクルに含まれ、エアコン作
動時にエンジン又はモータにより駆動されるコンプレッ
サと、エンジンにより駆動されるオルタネータ又はバッテリー
を電源として作動するファンモータを有し、ファンモー
タによるコンデンサ冷却能力が外部から可変に制御され
る冷却電動ファンと、を備えた車両用空調制御装置において、前記エアコンサイクルに要求される冷房能力を予測する
要求冷房能力予測手段と、前記コンプレッサのコンプレッサ吐出容量相当値を検出
するコンプレッサ吐出容量相当値検出手段と、前記要求冷房能力予測手段により要求冷房能力が高まる
と予測されたとき、通常制御時より低いコンプレッサ吐
出容量領域にてファンモータ負荷を高める制御を行う第
一のファンモータ制御手段と、を設けたことを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項２】請求項１に記載された車両用空調制御装
置において、前記エアコンサイクルに含まれるエバポレータの出口直
後の温度を検出するエバポレータ出口温度検出手段と、前記エアコンサイクルに含まれるエバポレータの出口直
後の目標温度を設定する目標エバポレータ出口温度設定
手段と、を設け、前記要求冷房能力予測手段は、エバポレータ出口温度検
出値と目標エバポレータ出口温度との差温の大きさによ
り、要求冷房能力を予測することを特徴とする車両用空
調制御装置。
【請求項３】エアコンサイクルに含まれ、エアコン作
動時にエンジン又はモータにより駆動されるコンプレッ
サと、エンジンにより駆動されるオルタネータ又はバッテリー
を電源として作動するファンモータを有し、ファンモー
タによるコンデンサ冷却能力が外部から可変に制御され
る冷却電動ファンと、を備えた車両用空調制御装置において、車両がアイドリング状態であることを検出するアイドリ
ング状態検出手段と、前記コンプレッサのコンプレッサ吐出容量相当値を検出
するコンプレッサ吐出容量相当値検出手段と、前記アイドリング状態検出手段によりアイドリング状態
であると検出されたとき、通常制御時より低いコンプレ
ッサ吐出容量領域にてファンモータ負荷を高める制御を
行う第二のファンモータ制御手段と、を設けたことを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項４】請求項３に記載された車両用空調制御装
置において、車速を検出する車速検出手段を設け、前記アイドリング状態検出手段は、車速検出値が低速側
の設定車速以下であるときに車両がアイドリング状態で
あることを検出することを特徴とする車両用空調制御装
置。
【請求項５】エアコンサイクルに含まれ、エアコン作
動時にエンジン又はモータにより駆動されるコンプレッ
サと、エンジンにより駆動されるオルタネータ又はバッテリー
を電源として作動するファンモータを有し、ファンモー
タによるコンデンサ冷却能力が外部から可変に制御され
る冷却電動ファンと、を備えた車両用空調制御装置において、前記エアコンサイクルに要求される冷房能力を予測する
要求冷房能力予測手段と、車両がアイドリング状態であることを検出するアイドリ
ング状態検出手段と、前記要求冷房能力予測手段により要求冷房能力が設定値
以上高まると予測されるクールダウン時、または、車両
のアイドリング時、通常制御時より低いコンプレッサ吐
出容量領域にてファンモータ負荷を高める制御を行う第
三のファンモータ制御手段と、を設けたことを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項６】請求項５に記載された車両用空調制御装
置において、前記第三のファンモータ制御手段は、コンプレッサ吐出容量に対するファンモータ負荷を決め
る制御マップとして、通常の走行状態で最も燃費が良い
最高効率点に基づいて設定された通常制御マップと、ア
イドリング状態及びクールダウン状態で最も燃費が良い
最高効率点に基づいて設定されたアイドリング・クール
ダウン制御マップと、を持ち、クールダウン時でもアイドリング時でもない走行時に
は、通常制御マップを選択し、クールダウン時、また
は、車両のアイドリング時には、アイドリング・クール
ダウン制御マップを選択することを特徴とする車両用空
調制御装置。
【請求項７】請求項１ないし請求項６の何れかに記載
された車両用空調制御装置において、前記コンプレッサは、コンプレッサ吐出容量が外部から
可変に制御される外部制御型コンプレッサであり、前記外部制御型コンプレッサは、エアコンサイクルに要
求される冷房能力に応じて決められる目標コンプレッサ
吐出容量を得る制御を行うコンプレッサ制御手段により
制御されることを特徴とする車両用空調制御装置。