(57)【要約】【課題】  空調制御装置においてダンパの位置検出信号が異常となった場合に、ダンパの駆動モータの作動速度変化を考慮してダンパの正確な位置決めを行う。【解決手段】  エアミックスダンパ１１を駆動するエアミックスモータ１１ａの位置検出器２４に異常が発生すると、電源電圧の検出値、ブロワ８の目標風量、および吹出口モータ１２ａの検出位置に基づき、これらの変動の影響を考慮して、エアミックスモータの駆動時の速度を正確に推定する。この推定された駆動速度に基づき、エアミックスダンパの目標位置（開度）θｏと現在位置θとの差分を０とするのに要するモータの作動時間を算出し、この作動時間の間、エアミックスモータを駆動すれば、検出位置信号を用いなくても正確な位置決めができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調ダクト（６ａ）内に配設され、前記空調ダクト内に空気流を形成するブロワ（８）と、
前記空気流の目標風量に応じて前記ブロワを駆動するブロワ駆動手段（８ａ）と、
前記空調ダクト内に配設され、開度に応じて前記空気流を調節するダンパ（７、１１、１２）と、
駆動信号に応じて前記ダンパを駆動して前記ダンパの開度を変化させるダンパ駆動手段（７ａ、１１ａ、１２ａ）と、
前記ダンパの目標開度を設定するとともに前記目標開度に応じて前記駆動信号を出力するダンパ制御手段（２０）とを備えた空調制御装置であって、
前記ダンパ駆動手段の駆動速度を推定する駆動速度推定手段（Ｓ１９０）と、
前記推定されたダンパの駆動速度に基づき前記目標開度に到達するに要する作動時間を算出する作動時間算出手段（Ｓ２００）とを備え、
前記ダンパ制御手段は、前記作動時間の間、前記駆動信号を出力することを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
前記駆動速度推定手段は、前記ブロワの目標風量に応じて前記駆動速度を推定することを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
【請求項３】
前記駆動速度推定手段は、前記ダンパの前記空調ダクトにおける上流側または下流側の他のダンパの位置に応じて前記駆動速度を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の空調制御装置。
【請求項４】
前記駆動速度推定手段は、前記駆動信号により前記ダンパ駆動手段に印加される電源電圧の大きさに応じて前記駆動速度を推定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調ダクト内に設けられた各種ダンパ（例えば、内外切替ドア、エアミックスドア、吹出口切替ドアなど）は、目標の空調状態に応じた位置（ダンパ開度）となるよう位置制御されている。このダンパの位置制御において、ダンパの位置を検出する位置検出器が異常状態（ショートまたはオープン状態）となってダンパの位置検出信号として正常値を出力できなくなったとき、従来は、このダンパを駆動するモータの作動時間とこれにより駆動されるダンパ位置とは一意に決まるものとして、単にモータの作動時間（通電時間）を規定するのみで目標位置に移動させるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１４７４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし上記従来技術では、空調ダクト内を通る風量負荷によりダンパの駆動速度が変化することによるダンパ位置ずれ発生の影響を回避するために、ダンパ位置の変更時に、送風停止、すなわちブロワを停止していた。このため、空調状態を変更するためにダンパ位置を変更する際は、必ず、一旦ブロワを停止した上で、ダンパの駆動を行う必要があった。例えば、ユーザによる設定温度変更や吹出口変更などにおいてエアミックスダンパや吹出口切替ダンパなどのダンパの位置変更が必要になる度に、頻繁に、不要なブロワ停止およびダンパの位置決めと、その後の通常の空調制御作動への復帰が行われ、ユーザに不快感を与えるという問題があった。
【０００４】
更に、車両用の空調装置などでは、ダンパを駆動するための電源には車載バッテリが用いられるが、バッテリの充電電圧は車両走行状態の影響、あるいはバッテリ寿命の影響などにより大きく変動する。このバッテリ電圧の変動に応じて、ダンパを駆動するモータの回転速度の変化するため、従来技術のようにモータの作動時間のみによりダンパ位置を一意に決定することができない、すなわちダンパ位置ずれが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、空調制御装置においてダンパの位置検出信号が異常となった場合に、ダンパの駆動モータの作動速度変化を考慮してダンパの正確な位置決めを行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、空調ダクト（６ａ）内に配設され、空調ダクト内に空気流を形成するブロワ（８）と、空気流の目標風量に応じてブロワを駆動するブロワ駆動手段（８ａ）と、空調ダクト内に配設され、開度に応じて空気流を調節するダンパ（７、１１、１２）と、駆動信号に応じてダンパを駆動してダンパの開度を変化させるダンパ駆動手段（７ａ、１１ａ、１２ａ）と、ダンパの目標開度を設定するとともに目標開度に応じて駆動信号を出力するダンパ制御手段（２０）とを備えた空調制御装置であって、ダンパ駆動手段の駆動速度を推定する駆動速度推定手段（Ｓ１９０）と、推定されたダンパの駆動速度に基づき目標開度に到達するに要する作動時間を算出する作動時間算出手段（Ｓ２００）とを備え、ダンパ制御手段は、作動時間の間、駆動信号を出力することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、空調ダクト内に配設されたダンパの駆動速度を推定し、この推定された駆動速度に応じて、ダンパの目標開度に到達するに必要なダンパ駆動のための作動時間を決定するので、駆動速度が変化してもこれにより必要な作動時間も変更することができ、これにより正確なダンパの目標開度への位置決めを可能にする。
【０００８】
この駆動速度の推定は、請求項２に記載のように、ブロワの目標風量に応じて行うことができる。これにより、ブロワ風量の大きさ、すなわちダンパへの風圧により変化するダンパの駆動速度を正確に推定することができる。
【０００９】
また、駆動速度の推定を、請求項３に記載のように、ダンパの空調ダクトにおける上流側または下流側の他のダンパの位置に応じて行うことができる。これにより、空調ダクト内の他のダンパによる通風抵抗の大きさに応じて変化する駆動速度を正確に推定することができる。
【００１０】
さらに、駆動速度の推定を、請求項４に記載のように、ダンパ駆動手段に印加される電源電圧の大きさに応じて推定することができる。これにより、電源電圧の大きさにより変化する駆動速度を正確に推定することができる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態の車両用の空調制御装置の全体構成図である。
【００１３】
図１において、車両前方の計器盤（図示せず）内に空調ユニット６が収納されている。空調ユニット６は、空調風を通す空調ダクト６ａを備えた周知のものであり、以下、簡単に説明する。空調ダクト６ａの最上流部には内外気切替ダンパ７が設けられている。内外気切替ダンパ７はサーボモータ７ａにより駆動され、外気（車外の空気）および内気（車室内の空気）を切り替え、あるいは両者を空調ダクト６ａ内に導入する。
【００１４】
導入された内外気は、ブロワ８にて空調ダクト６ａの下流側に送風される。ブロワ８はブロワ駆動手段としてのブロワモータ８ａにより駆動され、このブロワモータ８ａに印加されるブロワ電圧（目標風量に相当）によりブロワ８が発生する風量、すなわち吹出口３ａ、３ｂより車室１内に吹き出される吹出風量が決められる。
【００１５】
ブロワ８の下流側には、冷凍サイクルの冷媒が循環する冷房用熱交換器としての蒸発器９が配置され、蒸発器９の下流側にはエンジン冷却水が循環する暖房用熱交換器としてのヒータコア１０が配置されている。
【００１６】
蒸発器９とヒータコア１０との間には、エアミックスダンパ１１が設けられている。エアミックスダンパ１１は、ダンパ駆動手段としてのエアミックスモータ１１ａにより開度が制御され、その開度に応じて蒸発器９からの冷却風がヒータコア１０を通過して加熱される風量とヒータコア１０を通過しない（バイパスする）風量との比を調節する。これにより、ヒータコア１０の下流側における冷却風と加熱風との混合気の温度、すなわち車室１内への吹出風の温度が調節される。エアミックスモータ１１ａは、後述するエアコンＥＣＵ２０からの駆動信号が出力されている間、所定の駆動速度（回転速度）で回転して、エアミックスダンパ１１を駆動し、その開度を目標開度θに一致するよう調節する。
【００１７】
このヒータコア１０の下流側には、吹出口切替ダンパ１２が設けられている。吹出口切替ダンパ１２は、吹出口モータ１２ａにより駆動され、そのダンパ開度により乗員の上半身に向けて吹き出すフェイス吹出口３ａと、乗員の下半身および足元に向けて吹き出すフット吹出口３ｂとのそれぞれの吹出風量を調節する。
【００１８】
すなわち、吹出口切替ダンパ１２の開度に応じて、フット吹出口３ｂが全閉されフェイス吹出口３ａのみから空調風が吹き出されるＦＡＣＥモード、フェイス吹出口３ａが全閉されフット吹出口３ｂのみから空調風が吹き出されるＦＯＯＴモード、および、フェイス吹出口３ａおよびフット吹出口３ｂを同時に開口されて、両吹出口３ａ、３ｂより空調風が吹き出されるバイレベル（Ｂ／Ｌ）モードが選択される。
【００１９】
なお、空調ユニット６には、車両のフロントガラスの曇りを除くためのデフロスタ吹出口も設けられているが、説明を省略する。
【００２０】
車両用空調制御装置は、ダンパ制御手段としてのエアコンＥＣＵ２０を備えている。エアコンＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータおよび周辺回路を含んで構成される周知のものである。
【００２１】
エアコンＥＣＵ２０の入力側には、内気温センサ２１ａ、外気温センサ２１ｂ、日射センサ２１ｃ、水温センサ２１ｄおよび蒸発器温度センサ２１ｅが接続されている。
【００２２】
内気温センサ２１ａは、車室１内の前方に配置され、車室１内の空気温度を検出しその検出温度に応じた内気温信号ＴｓをエアコンＥＣＵ２０に出力する。外気温センサ２１ｂは、車室外温度を検出し、その検出温度に応じた外気温信号ＴａｍをエアコンＥＣＵ２０に出力する。
【００２３】
日射センサ２１ｃは、フロントウインドウ（図示せず）の内側に配置され、車室１内への日射量を検出しその日射量に応じた日射量信号ＴｓをエアコンＥＣＵ２０に出力する。水温センサ２１ｄは、エンジン（図示せず）の冷却水（すなわちヒータコア１０を流通する温水）の温度を検出しその検出温度に応じた水温信号ＴｗをエアコンＥＣＵ２０に出力する。蒸発器温度センサ２１ｅは、蒸発器９の吹出空気温度を検出しその検出信号に応じた蒸発器吹出温度信号ＴｅをエアコンＥＣＵ２０に出力する。
【００２４】
また、エアコンＥＣＵ２０の入力側には、乗員により希望する設定温度Ｔｓｅｔが設定されるエアコン操作パネル２２と、エアミックスモータ位置検出器２４、吹出口モータ位置検出器２５およびバッテリ電源電圧検出器２６とが接続されている。なお、エアコン操作パネル２２には、オートエアコンの他の操作スイッチも設けられているが、詳細は省略する。
【００２５】
エアミックスモータ位置検出器２４は、エアミックスモータ１１ａに内蔵されるポテンショメータにより構成され、エアミックスモータ１１ａの回転位置、すなわちエアミックスダンパ１１の開度θを検出し、その検出信号をエアコンＥＣＵ２０に出力する。
【００２６】
吹出口モータ位置検出器２５は、吹出口モータ１２ａに内蔵されている位置検出スイッチにより構成され、吹出口モータ１２ａの回転位置、すなわち吹出口切替ダンパ１２による吹出口モード（上記ＦＡＣＥ、Ｂ／Ｌ、ＦＯＯＴの各モード）状態を検出し、その検出信号をエアコンＥＣＵ２０に出力する。
【００２７】
バッテリ電源電圧検出器２６は、車載バッテリの充電電圧を検出し、その検出信号をエアコンＥＣＵ２０に出力する。
【００２８】
次に、本実施形態の作動を説明する。なお、本実施形態では、異常の有無を判定する対象としてのダンパ駆動手段は、エアミックスモータ１１ａであり、エアミックスモータ位置検出手段２４が異常状態になった場合に、エアミックスモータ１１ａを推定された駆動速度に応じた作動時間で駆動するものである。
【００２９】
エアコンＥＣＵ２０は、車両のイグニッションスイッチオンにより電源が投入されると、メモリに記憶された制御プログラムがスタートして、図２に示すルーチンにしたがって一定期間ごとに繰り返し実行する。
【００３０】
スタート後、まずステップＳ１００で、エアコン操作パネル２２における各スイッチの設定状態が読み込まれ、ステップＳ１１０で、各センサ２１ａ〜２１ｅのセンサ信号および各検出器２４〜２６の検出信号が読み込まれる。
【００３１】
次のステップＳ１２０では、読み込まれた各信号に基づき、空調制御量としてのエアミックスダンパ１１の目標位置θｏ、ブロワ８の目標風量（ブロワ電圧）および吹出口切替ダンパ１２の吹出口モードの設定値が、周知の方法にて算出される。以下、その概要を説明する。
【００３２】
まず、空調ユニット６の作動特性を決める目標吹出温度ＴＡＯを、数式１に基づき算出する。
【００３３】
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
・・・（数式１）
なお、Ｔｓｅｔはエアコン操作パネル２２にて設定された設定温度、Ｔｒは内気温センサ２１ａにより検出された内気温信号、Ｔａｍは外気温センサ２１ｂにより検出された外気温信号、およびＴａは日射センサ２１ｃにより検出された日射量信号である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、およびＫｓは各信号のゲイン、Ｃは定数である。
【００３４】
この目標吹出温度ＴＡＯは、車両環境条件の変動にかかわらず、車室１内を設定温度Ｔｓｅｔに維持するために必要な温度である。
【００３５】
次に、この目標吹出温度ＴＡＯに応じて、ブロワ８の目標風量が図３に示す制御マップに基づき算出される。またＴＡＯに応じて、吹出口モータ１２ａの位置、すなわち吹出口モードが図４に示す制御マップに基づき算出される。なお、吹出口モータ１２ａは、吹出口モータ位置検出器２５による位置検出信号が、算出された吹出口モードに一致するよう駆動され、これにより吹出口切替ダンパ１２が目標吹出口モードに設定される。
【００３６】
さらに、エアミックスダンパ１１の目標開度θｏが数式２に基づき算出される。
【００３７】
θｏ＝（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）×１００（％）        ・・・（数式２）
なお、Ｔｅは蒸発器温度センサ２１ｅにより検出された蒸発器吹出温度信号であり、Ｔｗは水温センサ２１ｄにより検出された水温信号である。
【００３８】
このエアミックスダンパ開度θｏ＝０（％）は最大冷房位置であり、蒸発器９通過後の冷風の全量がヒータコア１０を通過せず、すなわちヒータコア１０をバイパスして冷風のまま下流側へ流れる。θｏ＝１００（％）は最大暖房位置であり、蒸発器９通過後の冷風の全量がヒータコア１０に流入して、ヒータコア１０により加熱される。
【００３９】
エアミックスモータ位置検出器２４の位置検出信号θがこの目標開度θｏに一致するようエアミックスモータ１１ａが駆動され、エアミックスダンパ１１の実際の開度が設定される。
【００４０】
各位置検出器２４、２５が正常作動状態である場合には、以上のような通常空調制御により、ＴＡＯに応じて、ブロワ８によるブロワ風量、エアミックスダンパ１１による吹き出し温度および吹出口切替ダンパ１２による吹出口モードが設定される。
【００４１】
次に、図２の制御ルーチンにおいて、ステップＳ１３０にて、モータ位置信号が異常か、すなわちエアミックスモータ位置検出器２４の検出信号が異常値を示しているかが判定される。この場合の異常状態は、例えばエアミックスモータ位置検出器２４、すなわちポテンショメータの出力端子間電圧がショート（短絡）状態、またはオープン（開放）状態であるかにより判定される。
【００４２】
エアミックスモータ位置検出器２４が正常作動していると判定された場合は、ステップＳ１４０にて、上記通常空調制御が行われ、検出された位置検出値θが設定された目標位置θｏに一致するようエアミックスモータ１１ａが位置制御される。
【００４３】
Ｓ１３０にてモータ位置信号が異常であると判定された場合には、ステップＳ１５０にて、エアミックスモータ１１ａの位置初期化が実施済みか否かが判定され、初期化済みでなければ、ステップＳ１６０に移行して初期化処理が行われる。
【００４４】
すなわち、まず、ブロワ８を停止する（Ｓ１６０）。このブロワ停止は、従来技術におけるブロワ停止とは異なり、エアミックスモータ１１ａの初期化、すなわち吹出温度の初期状態設定において意図しない温度の風が乗員に当たらないようにするためのものである。
【００４５】
次のステップＳ１７０では、エアミックスモータ１１ａの初期化のためのモータ駆動が行われる。具体的には、エアミックスモータ１１ａをリミッタまでのフルストローク駆動を行って、エアミックスダンパ開度θ＝０（％）の位置（ＭａｘＣＯＯＬ位置）に移動させる。これにより、エアミックスモータ１１ａの位置初期化処理が完了し、それを示すフラグが立てられる。
【００４６】
ステップＳ１５０でモータの位置初期化済みであると判定されると、ステップＳ１８０にて、エアミックスモータ１１ａの現在位置θと目標位置θｏとの差分が計算される。なお、目標位置θｏは上記ステップＳ１２０にて算出された目標値である。また、エアミックスモータ１１ａの現在位置θは、Ｓ１７０のモータの位置初期化直後にあっては、θ＝０（％）の初期位置であり、それ以外では、前回の制御周期において指示された目標位置にエアミックスモータ１１ａが位置決めされているはずであるので、これが現在位置θとなる。
【００４７】
次のステップＳ１９０では、バッテリ電源電圧検出器２６により検出された現在の電源電圧、図３に基づき現在値として設定されているブロワ８の目標吹出風量（ブロワ電圧）、および、図４に基づき現在値として設定されている吹出口モードに基づき、エアミックスモータ１１ａの現在の駆動速度が推定される。
【００４８】
すなわち、上記電源電圧、ブロワ電圧および吹出口モードをパラメータとして、予め実験により得られた実験データに基づき特性マップが作成され、これがエアコンＥＣＵ２０に記憶されている。
【００４９】
定性的には、電源電圧が高いほど駆動速度は高くなる。また、ブロワ電圧が高いほど、エアミックスダンパ１１に対する風圧が高くなり、いわゆる追い風状態では駆動速度が上昇し、逆風状態では駆動速度は減少する。さらに、吹出口モードに応じて空調ダクト６内の通風抵抗が大きくなるとエアミックスダンパ１１に対する風圧が低くなる。特性マップは、これらの駆動速度に関する特性をマップ化したものであり、ステップＳ１９０における駆動速度の推定演算は、この特性マップに基づき行われる。
【００５０】
次のステップＳ２００では、算出された目標位置θｏと現在位置θとの差分と、上記推定された駆動速度とに基づき、エアミックスダンパ１１が目標位置θｏに達する（差分＝０となる）に要するエアミックスモータ１１ａの作動時間（通電時間）を算出する。
【００５１】
そして、ステップＳ２１０にてこの作動時間分、エアミックスモータ１１ａを作動させて、エアミックスダンパ１１を目標開度（目標位置θｏ）となるよう駆動する。そして、ステップＳ２２０にてブロワ８を通常空調制御時の目標風量が得られるよう駆動する。なお、このステップＳ２２０のブロワ作動は、ステップＳ１７０でのエアミックスモータ１１ａの位置初期化処理直後においては、停止状態のブロワ８を作動させる処理ステップとなり、その後の制御ルーチンの繰り返し処理においては、ブロワ８は作動しているので、このＳ２２０の処理は実質的にはパスされる。
【００５２】
以上の一連の処理は、Ｓ１００に戻って繰り返し行われる。また、イグニッションスイッチがオンされるたびに、Ｓ１００より処理が開始されるので、エアミックスモータ位置検出器２４の異常状態が続く間は、常に位置初期化（Ｓ１７０）が行われ、これによりエアミックスモータ１１の作動精度を高く維持することができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、位置制御されるエアミックスモータ１１ａの位置検出器２４に異常があった場合には、エアミックスモータ１１ａの位置制御を中止して、エアミックスモータ１１ａの駆動速度を推定してこれに基づきエアミックスモータ１１ａの位置決めを行う。
【００５４】
すなわち、エアミックスモータ１１ａの駆動速度は、印加電圧（電源電圧）が一定であっても、エアミックスダンパ１１に対する風圧変化に応じて駆動速度が変化する。さらに、エアミックスモータ１１ａに印加される電源電圧の変動に応じても駆動速度が変化する。本実施形態では、これらエアミックスモータ１１ａの駆動速度の変動を、現時点の電源電圧値、ブロワ風量および吹出口モードに基づいて実験値より推定するので、従来技術のように目標位置θｏを変更するたびにブロワ８を停止することなく、正確な駆動速度を算出することができる。
【００５５】
したがって、正確に算出された現在のエアミックスモータ１１ａの駆動速度に基づき、エアミックスモータ１１ａの目標位置θｏと現在位置θとの差分を０にするのに要する作動時間を容易に算出することができ、この作動時間の間、エアミックスモータ１１ａを駆動（通電）すれば、エアミックスモータ１１ａ、すなわちエアミックスダンパ１１を目標位置（目標開度）θｏに正確に位置決めすることできる。
【００５６】
このように、エアミックスモータ１１ａの位置検出器２４が異常状態となっても、エアミックスダンパ１１を空調制御値としての目標位置（開度）θｏに設定でき、ブロワ８を停止することなく連続的に正常な空調制御を行うことができる。
【００５７】
なお、上記実施形態では、エアミックスモータ１１ａについて駆動速度の推定を行う例を示したが、これに限らず、内外気切替ダンパ７を駆動するサーボモータ７ａや、吹出口切替ダンパ１２を駆動する吹出口モータ１２ａについても、同様に、それらの位置検出器が異常状態となったときに、これらのモータの駆動速度を推定することができる。その推定されたモータの駆動速度に基づき、それぞれのモータの目標位置と現在位置との差分を０にするに必要な作動時間を算出して、この作動時間内で各モータを駆動すれば、位置検出器が異常となっても、各モータの正確な位置決めが可能となり、正常な空調制御を連続的に行うことができる。なお、この場合でも、各モータの駆動速度の推定演算に用いるモータの特性マップは、予め実験的に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】本実施形態の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ブロワ電圧を決める制御マップである。
【図４】吹出口モードを決める制御マップである。
【符号の説明】
【００５９】
１…車室、３ａ、３ｂ…吹出口、６…空調ユニット、８…ブロワ、
１１…エアミックスダンパ、１１ａ…エアミックスモータ、１２…吹出口切替ダンパ、
１２ａ…吹出口モータ、２０…エアコンＥＣＵ（空調制御装置）、
２４…エアミックスモータ位置検出器、２６…バッテリ電源電圧検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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