(57)【要約】      （修正有）【課題】制御系としては簡素でありながら、複数の制御対象出力をフィードバックし、それぞれの出力（制御量）によりそれぞれ異なる制御対象出力目標応答算出手段を持ち、複数の制御対象出力を制御し、それぞれの最適な応答を得られる制御系を構築する。【解決手段】フィードバックおよびフィードフォワード第１制御入力の和を参照し、第２制御量目標値設定手段により第２制御量目標値が設定され、第２制御量フィードバック制御入力演算手段により、第２制御量目標値と、第２制御量推定手段により推定または検知される第２制御量を参照してフィードバック第２制御入力が演算され、フィードバックおよびフィードフォワード第２制御入力の和を参照し、制御入力演算手段により制御入力が演算され、制御対象制御手段により、制御対象の第１および第２制御量が制御されることを特徴とする制御装置。【選択図】図３
2006127481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象を制御入力に基づき操作し、制御量を制御する制御対象制御手段と、制御対象の第１制御量を検知する制御対象第１制御量検知手段と、制御対象の第２制御量を推定または検知する制御対象第２制御量推定手段と、制御対象の第１制御量目標値を設定する制御対象第１制御量目標値設定手段と、制御対象の第２制御量目標値を演算し設定する制御対象第２制御量目標値設定手段と、制御対象への制御入力を演算する制御入力演算手段と、制御対象の第１制御量が第１制御量目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する制御対象第１制御量目標応答算出手段と、制御対象第１制御量目標応答値と制御対象第１制御量との偏差を参照し、フィードバック第１制御入力を演算する制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段と、制御対象第２制御量目標値と制御対象第２制御量との偏差を参照し、フィードバック第２制御入力を演算する制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段と、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により演算される目標応答における過渡特性を実現するに必要なフィードフォワード第１制御入力を演算する制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段と、前記制御対象第２制御量目標値設定手段により演算される第２制御量目標値を実現するに必要なフィードフォワード第２制御入力を演算する制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段とを備えた制御装置であって、前記制御対象第１制御量目標値設定手段により制御対象の第１制御量目標値が設定され、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により第１制御量目標応答値が算出され、前記制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段により、第１制御量目標応答値と、前記制御対象第１制御量検知手段により検知される第１制御量を参照してフィードバック第１制御入力が演算され、前記制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第１制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第１制御入力の和を参照し、前記制御対象第２制御量目標値設定手段により制御対象第２制御量目標値が設定され、前記制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段により、第２制御量目標値と、前記制御対象第２制御量推定手段により推定または検知される第２制御量を参照してフィードバック第２制御入力が演算され、前記制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第２制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第２制御入力の和を参照し、前記制御入力演算手段により制御入力が演算され、前記制御対象制御手段により、制御対象の第１および第２制御量が制御されることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
制御対象を制御入力に基づき操作し、制御量を制御する制御対象制御手段と、制御対象の第１制御量を検知する制御対象第１制御量検知手段と、制御対象の第２制御量を推定または検知する制御対象第２制御量推定手段と、制御対象の第１制御量目標値を設定する制御対象第１制御量目標値設定手段と、制御対象の第２制御量目標値を演算し設定する制御対象第２制御量目標値設定手段と、制御対象への制御入力を演算する制御入力演算手段と、制御対象の第１制御量が第１制御量目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する制御対象第１制御量目標応答算出手段と、制御対象の第２制御量が第２制御量目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する制御対象第２制御量目標応答算出手段と、制御対象第１制御量目標応答値と制御対象第１制御量との偏差を参照し、フィードバック第１制御入力を演算する制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段と、制御対象第２制御量目標応答値と制御対象第２制御量との偏差を参照し、フィードバック第２制御入力を演算する制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段と、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により演算される目標応答における過渡特性を実現するに必要なフィードフォワード第１制御入力を演算する制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段と、前記制御対象第２制御量目標応答算出手段により演算される目標応答における過渡特性を実現するに必要なフィードフォワード第２制御入力を演算する制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段とを備えた制御装置であって、前記制御対象第１制御量目標値設定手段により制御対象の第１制御量目標値が設定され、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により第１制御量目標応答値が算出され、前記制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段により、第１制御量目標応答値と、前記制御対象第１制御量検知手段により検知される第１制御量を参照してフィードバック第１制御入力が演算され、前記制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第１制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第１制御入力の和を参照し、前記制御対象第２制御量目標値設定手段により制御対象第２制御量目標値が設定され、前記制御対象第２制御量目標応答算出手段により第２制御量目標応答値が算出され、前記制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段により、第２制御量目標応答値と、前記制御対象第２制御量推定手段により推定または検知される第２制御量を参照してフィードバック第２制御入力が演算され、前記制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第２制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第２制御入力の和を参照し、前記制御入力演算手段により制御入力が演算され、前記制御対象制御手段により、制御対象の第１および第２制御量が制御されることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
前記制御対象第２制御量推定手段は、制御対象の第２制御量に相関のある物理量より、制御対象第２制御量を推定することを特徴とする、請求項１または２の制御装置。
【請求項４】
外部制御信号により容量が可変される冷媒の可変容量圧縮機、高温高圧の冷媒を凝縮する凝縮器、冷却器として室内に吹き出す空気を冷却する冷媒の蒸発器を備えた冷凍サイクルと、蒸発器に空気を送風する送風機と、蒸発器の目標温度を設定する蒸発器目標温度設定手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度を検知する蒸発器温度検知手段と、蒸発器温度を制御する蒸発器温度制御手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度が蒸発器目標温度に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する蒸発器温度目標応答算出手段と、蒸発器温度目標応答値と蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照し、蒸発器温度フィードバック制御入力を演算する蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段と、前記蒸発器温度目標応答算出手段により算出される目標応答における過渡特性を実現するに必要な蒸発器温度フィードフォワード制御入力を予測する蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機のトルク目標値を演算し設定するトルク目標値設定手段と、圧縮機のトルクを推定または検知するトルク認識手段と、圧縮機のトルク認識値と圧縮機のトルク目標値を参照し、圧縮機トルクフィードバック制御入力を演算するトルクフィードバック制御入力演算手段と、トルク目標値設定手段により算出されるトルク目標値を実現するに必要な圧縮機トルクフィードフォワード制御入力を予測するトルクフィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機の容量を制御する容量制御手段と、該容量制御手段への容量制御信号を演算する容量制御信号演算手段とを有する冷凍サイクル制御装置であって、前記蒸発器目標温度設定手段により蒸発器の目標温度が設定され、前記蒸発器温度目標応答算出手段により蒸発器温度目標応答値が算出され、前記蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段により、蒸発器温度目標応答値と、前記蒸発器温度検知手段により検知される蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照して蒸発器温度フィードバック制御入力が演算され、前記蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段により蒸発器温度フィードフォワード制御入力が予測され、該蒸発器温度フィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、前記トルク目標値設定手段によりトルク目標値が演算、設定され、前記トルクフィードバック制御入力演算手段により、トルク目標値と、前記トルク認識手段により推定または検知される圧縮機のトルク認識値を参照してトルクフィードバック制御入力が演算され、前記トルクフィードフォワード制御入力演算手段によりトルクフィードフォワード制御入力が演算され、該トルクフィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、容量制御信号演算手段により、圧縮機容量制御のための制御入力値が演算されて前記容量制御手段に出力され、制御量である蒸発器温度または蒸発器出口空気温度と圧縮機のトルクが制御されることを特徴とする冷凍サイクル制御装置。
【請求項５】
外部制御信号により容量が可変される冷媒の可変容量圧縮機、高温高圧の冷媒を凝縮する凝縮器、冷却器として室内に吹き出す空気を冷却する冷媒の蒸発器を備えた冷凍サイクルと、蒸発器に空気を送風する送風機と、蒸発器の目標温度を設定する蒸発器目標温度設定手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度を検知する蒸発器温度検知手段と、蒸発器温度を制御する蒸発器温度制御手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度が蒸発器目標温度に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する蒸発器温度目標応答算出手段と、蒸発器温度目標応答値と蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照し、蒸発器温度フィードバック制御入力を演算する蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段と、前記蒸発器温度目標応答算出手段により算出される目標応答における過渡特性を実現するに必要な蒸発器温度フィードフォワード制御入力を予測する蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機のトルク目標値を演算し設定するトルク目標値設定手段と、圧縮機のトルクがトルク目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定するトルク目標応答算出手段と、圧縮機のトルクを推定または検知するトルク認識手段と、圧縮機のトルク認識値と圧縮機のトルク目標応答値を参照し、圧縮機トルクフィードバック制御入力を演算するトルクフィードバック制御入力演算手段と、トルク目標応答算出手段により算出される目標応答における過渡特性を実現するに必要な圧縮機トルクフィードフォワード制御入力を予測するトルクフィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機の容量を制御する容量制御手段と、該容量制御手段への容量制御信号を演算する容量制御信号演算手段とを有する冷凍サイクル制御装置であって、前記蒸発器目標温度設定手段により蒸発器の目標温度が設定され、前記蒸発器温度目標応答算出手段により蒸発器温度目標応答値が算出され、前記蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段により、蒸発器温度目標応答値と、前記蒸発器温度検知手段により検知される蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照して蒸発器温度フィードバック制御入力が演算され、前記蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段により蒸発器温度フィードフォワード制御入力が予測され、該蒸発器温度フィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、前記トルク目標値設定手段によりトルク目標値が演算、設定され、前記トルク目標応答算出手段によりトルク目標応答値が算出され、前記トルクフィードバック制御入力演算手段により、トルク目標応答値と、前記トルク認識手段により推定または検知される圧縮機のトルク認識値を参照してトルクフィードバック制御入力が演算され、前記トルクフィードフォワード制御入力演算手段によりトルクフィードフォワード制御入力が演算され、該トルクフィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、容量制御信号演算手段により、圧縮機容量制御のための制御入力値が演算されて前記容量制御手段に出力され、制御量である蒸発器温度または蒸発器出口空気温度と圧縮機のトルクが制御されることを特徴とする冷凍サイクル制御装置。
【請求項６】
前記トルク認識手段は、圧縮機のトルクに相関のある物理量から、圧縮機のトルクを推定することを特徴とする、請求項４または５の冷凍サイクル制御装置。
【請求項７】
前記トルク認識手段は、さらに、冷凍サイクル熱負荷と、圧縮機のトルクに相関のある物理量から、圧縮機のトルクを推定することを特徴とする、請求項６の冷凍サイクル制御装置。
【請求項８】
前記トルク目標値設定手段は、前記蒸発器温度フィードフォワードおよびフィードバック制御入力の和を参照し、かつ、冷凍サイクル熱負荷を参照することにより、目標トルクを設定することを特徴とする、請求項４〜７のいずれかに記載の冷凍サイクル制御装置。
【請求項９】
前記トルク目標値設定手段は、車両からのトルク指令値を参照して、目標トルクを設定することを特徴とする、請求項４〜８のいずれかに記載の冷凍サイクル制御装置。
【請求項１０】
車両からのトルク指令値を参照して、圧縮機のトルク目標値を設定するとき、前記トルク目標応答算出手段におけるトルク目標応答値の算出方法を通常時とは異なるものに変更し、トルクの目標とする過渡応答を通常時とは異なるものとすることを特徴とする、請求項９の冷凍サイクル制御装置。
【請求項１１】
前記圧縮機のトルクに相関のある物理量が、圧縮機吐出圧力、凝縮器入口圧力、凝縮器出口圧力、蒸発器温度、および蒸発器出口空気温度の少なくともいずれかからなる、請求項６〜１０のいずれかに記載の冷凍サイクル制御装置。
【請求項１２】
前記冷凍サイクル熱負荷は、外気温度に相関のある物理量、蒸発器への送風量に相関のある物理量、車両の速度に相関のある物理量、車両原動機の回転数に相関のある物理量、凝縮器への送風量に相関のある物理量のすべて、または少なくとも一つを検知することにより求められる、請求項７〜１１のいずれかに記載の冷凍サイクル制御装置。
【請求項１３】
前記可変容量圧縮機が、容量制御信号による容量可変圧縮機、または、回転数制御による容量可変圧縮機からなる、請求項４〜１２のいずれかに記載の冷凍サイクル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関し、さらに詳しくは、目標値に応じて、制御入力値を演算、及び出力し、一つの制御対象に対して、その制御量（出力）が複数あるカスケードのフィードバック（PID演算等）制御する制御装置に関し、とくに、外部制御信号により容量を可変可能な圧縮機を有する冷凍サイクルにおいて、圧縮機容量を制御して蒸発器温度（および／または蒸発器出口空気温度）、圧縮機トルクを制御する装置に好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人により、特許文献１にて、制御装置、とくに車両用空調装置におけるオートエアコンシステムに適用できる制御装置が提案されており、その特徴として、制御対象出力がその目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する制御対象出力目標応答算出手段と、制御対象出力目標応答値となるようなフィードフォワード制御入力予測手段を有し、制御対象出力目標応答と制御対象出力との偏差を演算する制御対象出力フィードバック手段を備えた制御装置であって、フィードフォワード制御入力と、フィードバック制御入力との和を、制御対象への制御入力とし、制御対象を制御するようにした制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１９１７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、一つの制御対象に対して制御目的が複数あるとき、応答性の異なる制御対象出力（制御量）のどちらか一方のみフィードバックして、特許文献１のように制御する場合においては、複数の制御目的を満足するような制御系は構築することはできない。また、制御対象の複数の出力応答をそれぞれの制御量において、それぞれ異なるものとしたい場合には、特許文献１の制御装置では対応できないことが考えられる。
【０００４】
そこで本発明の課題は、特許文献１と同様に目標値への応答性を考慮した制御を取り入れつつ、より最適な制御を達成することにあり、制御系としては簡素でありながら、複数の制御対象出力をフィードバックし、それぞれの出力（制御量）によりそれぞれ異なる制御対象出力目標応答算出手段を持ち、複数の制御対象出力を制御し、それぞれの最適な応答を得られる制御系を構築することを課題とする。さらに、推定値を用いることで、新たな検知手段を必要としないため、低コストでの制御系構築を可能とすることも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、制御対象を制御入力に基づき操作し、制御量を制御する制御対象制御手段と、制御対象の第１制御量を検知する制御対象第１制御量検知手段と、制御対象の第２制御量を推定または検知する制御対象第２制御量推定手段と、制御対象の第１制御量目標値を設定する制御対象第１制御量目標値設定手段と、制御対象の第２制御量目標値を演算し設定する制御対象第２制御量目標値設定手段と、制御対象への制御入力を演算する制御入力演算手段と、制御対象の第１制御量が第１制御量目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する制御対象第１制御量目標応答算出手段と、制御対象第１制御量目標応答値と制御対象第１制御量との偏差を参照し、フィードバック第１制御入力を演算する制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段と、制御対象第２制御量目標値と制御対象第２制御量との偏差を参照し、フィードバック第２制御入力を演算する制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段と、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により演算される目標応答における過渡特性を実現するに必要なフィードフォワード第１制御入力を演算する制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段と、前記制御対象第２制御量目標値設定手段により演算される第２制御量目標値を実現するに必要なフィードフォワード第２制御入力を演算する制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段とを備えた制御装置であって、前記制御対象第１制御量目標値設定手段により制御対象の第１制御量目標値が設定され、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により第１制御量目標応答値が算出され、前記制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段により、第１制御量目標応答値と、前記制御対象第１制御量検知手段により検知される第１制御量を参照してフィードバック第１制御入力が演算され、前記制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第１制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第１制御入力の和を参照し、前記制御対象第２制御量目標値設定手段により制御対象第２制御量目標値が設定され、前記制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段により、第２制御量目標値と、前記制御対象第２制御量推定手段により推定または検知される第２制御量を参照してフィードバック第２制御入力が演算され、前記制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第２制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第２制御入力の和を参照し、前記制御入力演算手段により制御入力が演算され、前記制御対象制御手段により、制御対象の第１および第２制御量が制御されることを特徴とするものからなる。
【０００６】
また、本発明に係る制御装置は、制御対象を制御入力に基づき操作し、制御量を制御する制御対象制御手段と、制御対象の第１制御量を検知する制御対象第１制御量検知手段と、制御対象の第２制御量を推定または検知する制御対象第２制御量推定手段と、制御対象の第１制御量目標値を設定する制御対象第１制御量目標値設定手段と、制御対象の第２制御量目標値を演算し設定する制御対象第２制御量目標値設定手段と、制御対象への制御入力を演算する制御入力演算手段と、制御対象の第１制御量が第１制御量目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する制御対象第１制御量目標応答算出手段と、制御対象の第２制御量が第２制御量目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する制御対象第２制御量目標応答算出手段と、制御対象第１制御量目標応答値と制御対象第１制御量との偏差を参照し、フィードバック第１制御入力を演算する制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段と、制御対象第２制御量目標応答値と制御対象第２制御量との偏差を参照し、フィードバック第２制御入力を演算する制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段と、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により演算される目標応答における過渡特性を実現するに必要なフィードフォワード第１制御入力を演算する制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段と、前記制御対象第２制御量目標応答算出手段により演算される目標応答における過渡特性を実現するに必要なフィードフォワード第２制御入力を演算する制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段とを備えた制御装置であって、前記制御対象第１制御量目標値設定手段により制御対象の第１制御量目標値が設定され、前記制御対象第１制御量目標応答算出手段により第１制御量目標応答値が算出され、前記制御対象第１制御量フィードバック制御入力演算手段により、第１制御量目標応答値と、前記制御対象第１制御量検知手段により検知される第１制御量を参照してフィードバック第１制御入力が演算され、前記制御対象第１フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第１制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第１制御入力の和を参照し、前記制御対象第２制御量目標値設定手段により制御対象第２制御量目標値が設定され、前記制御対象第２制御量目標応答算出手段により第２制御量目標応答値が算出され、前記制御対象第２制御量フィードバック制御入力演算手段により、第２制御量目標応答値と、前記制御対象第２制御量推定手段により推定または検知される第２制御量を参照してフィードバック第２制御入力が演算され、前記制御対象第２フィードフォワード制御入力演算手段によりフィードフォワード第２制御入力が演算され、該フィードバックおよびフィードフォワード第２制御入力の和を参照し、前記制御入力演算手段により制御入力が演算され、前記制御対象制御手段により、制御対象の第１および第２制御量が制御されることを特徴とするものからなる。
【０００７】
このような制御装置においては、上記制御対象第２制御量推定手段は、制御対象の第２制御量に相関のある物理量より、制御対象第２制御量を推定するものに構成することができる。
【０００８】
上記のような制御装置は、圧縮機トルクを制御する冷凍サイクル制御装置、とくに車両用空調装置における冷凍サイクル制御装置に展開して好適なものである。すなわち、本発明に係る冷凍サイクル制御装置は、外部制御信号により容量が可変される冷媒の可変容量圧縮機、高温高圧の冷媒を凝縮する凝縮器、冷却器として室内に吹き出す空気を冷却する冷媒の蒸発器を備えた冷凍サイクルと、蒸発器に空気を送風する送風機と、蒸発器の目標温度を設定する蒸発器目標温度設定手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度を検知する蒸発器温度検知手段と、蒸発器温度を制御する蒸発器温度制御手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度が蒸発器目標温度に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する蒸発器温度目標応答算出手段と、蒸発器温度目標応答値と蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照し、蒸発器温度フィードバック制御入力を演算する蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段と、前記蒸発器温度目標応答算出手段により算出される目標応答における過渡特性を実現するに必要な蒸発器温度フィードフォワード制御入力を予測する蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機のトルク目標値を演算し設定するトルク目標値設定手段と、圧縮機のトルクを推定または検知するトルク認識手段と、圧縮機のトルク認識値と圧縮機のトルク目標値を参照し、圧縮機トルクフィードバック制御入力を演算するトルクフィードバック制御入力演算手段と、トルク目標値設定手段により算出されるトルク目標値を実現するに必要な圧縮機トルクフィードフォワード制御入力を予測するトルクフィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機の容量を制御する容量制御手段と、該容量制御手段への容量制御信号を演算する容量制御信号演算手段とを有する冷凍サイクル制御装置であって、前記蒸発器目標温度設定手段により蒸発器の目標温度が設定され、前記蒸発器温度目標応答算出手段により蒸発器温度目標応答値が算出され、前記蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段により、蒸発器温度目標応答値と、前記蒸発器温度検知手段により検知される蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照して蒸発器温度フィードバック制御入力が演算され、前記蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段により蒸発器温度フィードフォワード制御入力が予測され、該蒸発器温度フィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、前記トルク目標値設定手段によりトルク目標値が演算、設定され、前記トルクフィードバック制御入力演算手段により、トルク目標値と、前記トルク認識手段により推定または検知される圧縮機のトルク認識値を参照してトルクフィードバック制御入力が演算され、前記トルクフィードフォワード制御入力演算手段によりトルクフィードフォワード制御入力が演算され、該トルクフィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、容量制御信号演算手段により、圧縮機容量制御のための制御入力値が演算されて前記容量制御手段に出力され、制御量である蒸発器温度または蒸発器出口空気温度と圧縮機のトルクが制御されることを特徴とするものからなる。
【０００９】
また、本発明に係る冷凍サイクル制御装置は、外部制御信号により容量が可変される冷媒の可変容量圧縮機、高温高圧の冷媒を凝縮する凝縮器、冷却器として室内に吹き出す空気を冷却する冷媒の蒸発器を備えた冷凍サイクルと、蒸発器に空気を送風する送風機と、蒸発器の目標温度を設定する蒸発器目標温度設定手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度を検知する蒸発器温度検知手段と、蒸発器温度を制御する蒸発器温度制御手段と、蒸発器温度または蒸発器出口空気温度が蒸発器目標温度に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定する蒸発器温度目標応答算出手段と、蒸発器温度目標応答値と蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照し、蒸発器温度フィードバック制御入力を演算する蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段と、前記蒸発器温度目標応答算出手段により算出される目標応答における過渡特性を実現するに必要な蒸発器温度フィードフォワード制御入力を予測する蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機のトルク目標値を演算し設定するトルク目標値設定手段と、圧縮機のトルクがトルク目標値に到達するための過渡状態における目標応答を算出し指定するトルク目標応答算出手段と、圧縮機のトルクを推定または検知するトルク認識手段と、圧縮機のトルク認識値と圧縮機のトルク目標応答値を参照し、圧縮機トルクフィードバック制御入力を演算するトルクフィードバック制御入力演算手段と、トルク目標応答算出手段により算出される目標応答における過渡特性を実現するに必要な圧縮機トルクフィードフォワード制御入力を予測するトルクフィードフォワード制御入力予測手段と、圧縮機の容量を制御する容量制御手段と、該容量制御手段への容量制御信号を演算する容量制御信号演算手段とを有する冷凍サイクル制御装置であって、前記蒸発器目標温度設定手段により蒸発器の目標温度が設定され、前記蒸発器温度目標応答算出手段により蒸発器温度目標応答値が算出され、前記蒸発器温度フィードバック制御入力演算手段により、蒸発器温度目標応答値と、前記蒸発器温度検知手段により検知される蒸発器温度または蒸発器出口空気温度との偏差を参照して蒸発器温度フィードバック制御入力が演算され、前記蒸発器温度フィードフォワード制御入力予測手段により蒸発器温度フィードフォワード制御入力が予測され、該蒸発器温度フィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、前記トルク目標値設定手段によりトルク目標値が演算、設定され、前記トルク目標応答算出手段によりトルク目標応答値が算出され、前記トルクフィードバック制御入力演算手段により、トルク目標応答値と、前記トルク認識手段により推定または検知される圧縮機のトルク認識値を参照してトルクフィードバック制御入力が演算され、前記トルクフィードフォワード制御入力演算手段によりトルクフィードフォワード制御入力が演算され、該トルクフィードバックおよびフィードフォワード制御入力の和を参照し、容量制御信号演算手段により、圧縮機容量制御のための制御入力値が演算されて前記容量制御手段に出力され、制御量である蒸発器温度または蒸発器出口空気温度と圧縮機のトルクが制御されることを特徴とするものからなる。
【００１０】
この冷凍サイクル制御装置においては、上記トルク認識手段は、圧縮機のトルクに相関のある物理量から、圧縮機のトルクを推定するものに構成することができる。
【００１１】
また、上記トルク認識手段は、さらに、冷凍サイクル熱負荷と、圧縮機のトルクに相関のある物理量から、圧縮機のトルクを推定するものに構成することもできる。
【００１２】
また、上記トルク目標値設定手段は、前記蒸発器温度フィードフォワードおよびフィードバック制御入力の和を参照し、かつ、冷凍サイクル熱負荷を参照することにより、目標トルクを設定するものに構成することができる。
【００１３】
また、上記トルク目標値設定手段は、車両からのトルク指令値を参照して、目標トルクを設定するものに構成することができる。とくに、車両からのトルク指令値を参照して、圧縮機のトルク目標値を設定するとき、前記トルク目標応答算出手段におけるトルク目標応答値の算出方法を通常時とは異なるものに変更し、トルクの目標とする過渡応答を通常時とは異なるものとすることができる。
【００１４】
また、上記圧縮機のトルクに相関のある物理量は、圧縮機吐出圧力、凝縮器入口圧力、凝縮器出口圧力、蒸発器温度、および蒸発器出口空気温度の少なくともいずれかからなる構成とすることができる。
【００１５】
また、上記冷凍サイクル熱負荷は、外気温度に相関のある物理量、蒸発器への送風量に相関のある物理量、車両の速度に相関のある物理量、車両原動機の回転数に相関のある物理量、凝縮器への送風量に相関のある物理量のすべて、または少なくとも一つを検知することにより求めることができる。
【００１６】
さらに、上記可変容量圧縮機が、容量制御信号による容量可変圧縮機、または、回転数制御による容量可変圧縮機からなる構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る制御装置によれば、とくに本発明に係る冷凍サイクル制御装置によれば、制御対象の制御量、とくに蒸発器の温度および圧縮機のトルクを同時に制御することができ、かつ、それぞれ目標とする応答性を持つことで、オーバーシュートや応答遅れなどがなく、それぞれ所望の応答性をもって各目標値に精度良く制御することが可能となる。また、トルクを推定し、制御することができるので、トルクショックの低減や、トルクの安定性も向上し、さらに、蒸発器温度の安定性も従来どおり確保されるので、ドライバビリティーと快適性を両立させることが可能となる。つまり、最適な圧縮機トルク制御のための冷凍サイクルシステムを低コストで構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る制御装置としての車両用空調装置の機器系統図、とくに冷凍サイクル制御装置を含む車両用空調装置の機器系統図を示している。図１において、１は、車両用空調装置の機械的な構成部分全体を示しており、通風ダクト２の入口側には、内気導入口３側からの空気吸入量と外気導入口４側からの空気吸入量との割合を制御する内外気切替ダンパ５が設けられている。吸入された空気は、モータ６により駆動される送風機７によってダクト２内を吸引、圧送される。
【００１９】
８は、冷媒が循環される冷凍サイクルを示しており、冷凍サイクル８は、制御対象としての、外部信号（容量制御信号）により容量が可変される可変容量圧縮機９と、圧縮機９により圧縮された高温高圧の冷媒を凝縮する凝縮器１０と、凝縮器１０で凝縮された冷媒を気液分離する受液器１１と、受液器１１からの冷媒を膨張させる膨張弁１２と、膨張弁１２からの冷媒を蒸発させ、冷却器として室内に吹出す空気を冷却する冷媒の蒸発器１３（冷却器）とを備えている。本実施態様では、圧縮機９と凝縮器１０との間の冷媒回路に、圧縮機９の吐出圧力または凝縮器１０の吸入圧力を検知する圧力センサ１４が設けられている。圧縮機９は、車両原動機としてのエンジン１５により駆動され、駆動力の伝達はクラッチコントローラ１６によって制御できるようになっている。
【００２０】
冷却器としての蒸発器１３は、通風ダクト２内の送風機７の下流側に配置されており、その下流側に、ヒータコアからなる加熱器１７が配置されている。加熱器１７を通過する空気とバイパスする空気の割合が、エアミックスダンパ１８によって調整され、エアミックスダンパ１８の開度は、エアミックスダンパアクチュエータ１９によって制御される。温度調節された空気は、各吹出口２０、２１、２２（たとえば、ＤＥＦ、ＶＥＮＴ、ＦＯＯＴ吹出口）を介して車室内に吹き出される。各吹出口２０、２１、２２には、それぞれ選択的に作動可能なダンパ２３、２４、２５が設けられている。
【００２１】
上記圧縮機７の容量制御信号は、メインコントローラ２６から送られ、クラッチコントローラ１６は、メインコントローラ２６からのクラッチ信号に基づいて制御されるようになっている。また、メインコントローラ２６からは、上記エアミックスダンパアクチュエータ１９に作動信号が送られる。メインコントローラ２６には、圧力センサ１４からの圧力検知信号（圧力センサ信号）が送られる。また、メインコントローラ２６には、冷却器１３の出口に設けられた蒸発器出口空気温度センサ２７からの検知信号、車室内温度センサ２８からの検知信号、外気温度センサ２９からの検知信号、日射センサ３０からの検知信号が送られるとともに、エンジン回転数信号３１、車速信号３２が送られるようになっている。
【００２２】
上記圧縮機９は、クラッチ有り無しに関わらず、冷凍サイクルを構成できる。また、その容量制御方式は形式を問わないものとする。但し、容量制御信号は、圧縮機９の容量に相関があるものとする。さらに、蒸発器１３の出口空気温度制御は、圧縮機９の容量制御信号にて行う。
【００２３】
このようなシステムを用いて、本発明に係る制御は、たとえば図２、図３に示すように行われる。この実施例では、下記のように蒸発器出口空気温度制御と圧縮機トルク制御を実施することができる。まず、主として図２を参照して説明する。
【００２４】
（１）蒸発器出口空気温度目標応答算出手段
蒸発器出口空気温度目標応答値（Tef）は、蒸発器出口空気温度目標値（Toff）を参照して、下記演算式により、算出されるものとする。
Tef＝（TL1×Toff＋Tc1×Tef(前回値)）／（Tc1＋TL1）
ここで、
TL1：制御周期
Tc1：蒸発器出口空気温度応答性指定値
である。
【００２５】
（２）蒸発器出口空気温度フィードフォワード制御入力予測手段
蒸発器出口空気温度フィードフォワード目標値（Toffc）と、外気温度（Tamb）と、車速（VS）と、送風機電圧（BLV）と、エンジン回転数（Ne）とを参照して、下記演算式により、蒸発器出口空気温度フィードフォワード制御入力（Icffte）を予測する。
Icffte＝f(Toffc，Tamb，Ne，VS，BLV)
但し、蒸発器出口空気温度フィードフォワード目標値（Toffc）は、蒸発器出口空気温度目標値（Toff）を参照して下記演算式にて算出されるものとする。
Toffc＝(TL2×Toff＋Tcte×Toffc(前回値))／(Tff＋TL2)
ここで、
TL2：制御周期
Tcte：蒸発器出口空気温度フィードフォワード指定値
である。
【００２６】
（３）蒸発器出口空気温度フィードバック制御入力演算手段
蒸発器出口空気温度フィードバック制御入力値(Icfbte)は、蒸発器出口空気温度目標応答値(Tef)と、蒸発器出口空気温度(Teva)を参照して、下記のような比例、積分演算を行うものとする。
Icfbte＝Pte(比例演算値)＋Ite(積分演算値)
Pte＝Kpte×(Teva−Tef)
Ite＝Iten-1＋Kpte/Kite×(Teva−Tef)
ここで、
Kpte：比例ゲイン
Kite：積分時間
Iten-1：Iteの前回演算値
である。
【００２７】
（４）トルク目標値設定手段
トルク目標値（Trqr）は、蒸発器出口空気温度フィードフォワード制御入力値（Icffte）と、蒸発器出口空気温度フィードバック制御入力値（Icfbte）との和（Icte）と、外気温度（Tamb）と、エンジン回転数（Ne）、車速（VS）、送風機電圧（BLV）を参照して、演算するものとする。
Trqr=f（Icte、Tamb、Ne、VS、BLV）
Icte＝Icffte＋Icfbte
または、車両側からの指令値をトルク目標値としてもよい。
【００２８】
（５）トルク目標応答算出手段
トルク目標応答値（Trqf）は、トルク目標値（Trqr）を参照して、下記演算式により、算出されるものとする。
Trqf＝（TL3×Trqr＋Tc2×Trqf( 前回値)）／（Tc2＋TL3）
ここで、
TL3：制御周期
Tc2：トルク応答性指定値
である。
【００２９】
（６）トルクフィードフォワード制御入力予測手段
トルクフィードフォワード目標値（Trqffc）と、外気温度（Tamb）と、エンジン回転数（Ne）と、車速（VS）と、送風機電圧（BLV）を参照して、下記演算式により、トルクフィードフォワード制御入力（Icfftrq）を予測する。
Icfftrq ＝f(Trqffc，Tamb，Ne，VS，BLV)
但し、トルクフィードフォワード目標値（Trqffc）は、トルク目標値（Trqr）を参照して下記演算式にて算出されるものとする。
Trqffc＝(TL4×Trqr＋Tctrq×Trqffc(前回値))／(Tctrq＋TL4)
ここで、
TL4 ：制御周期
Tctrq：トルクフィードフォワード指定値
である。
【００３０】
（７）トルク推定手段
高圧圧力（Pd）と、外気温度（Tamb）と、エンジン回転数（Ne）と、車速（VS）と、送風機電圧（BLV）とを参照して、現在の圧縮機トルク推定値（Trqc）を演算する。
Trqc＝f（Pd、Tamb、Ne、VS、BLV）
但し、この他のトルク推定方法に関しても、採用することは可能である。
【００３１】
（８）トルクフィードバック制御入力演算手段
トルクフィードバック制御入力値(Icfbtrq)は、トルク目標応答値(Trqf)と、トルク推定値(Trqc)を参照して、下記のような比例、積分演算を行うものとする。
Icfbtrq＝Ptr(比例演算値)＋Itr(積分演算値)
但し、Ptr、Itrは下記演算を行う。
Ptr＝Kptr×(Trqf−Trqc)
Itr＝Itrn-1＋Kptr/Kitr×(Trqf−Trqc)
ここで、
Kptr：比例ゲイン
Kitr：積分時間
Itrn-1：Itrの前回演算値
である。
【００３２】
（９）圧縮機容量制御手段
圧縮機容量制御信号(ECV sig)は、下記演算式により、トルクフィードフォワード制御入力値(Icfftrq)と、トルクフィードバック制御入力値(Icfbtrq)とを合算したものとする。
ECV sig ＝Icfftrq＋Icfbtrq
但し、クラッチを含む場合については、圧縮機容量制御信号(ECV sig)を参照して、クラッチをコントロールする。
【００３３】
以下に、冷凍サイクルの圧縮機容量（蒸発器温度及び圧縮機トルク）制御方法について、上述した制御演算値をもとに行う方法の例を、図３に示した制御フローを参照しながら説明する。
【００３４】
ステップＳ１で、蒸発器出口空気温度目標値（Toff）を設定し、ステップＳ２で、前述の如く、外気温度（Tamb）と、車速（VS）と、エンジン回転数（Ne）と、送風機電圧（BLV）と、蒸発器出口空気温度（Teva) のデータを読み込む。
【００３５】
ステップＳ３で、蒸発器出口空気温度目標応答算出手段により蒸発器出口空気温度目標応答値(Tef)を算出し、蒸発器出口空気温度フィードフォワード制御入力予測手段により、蒸発器出口空気温度フィードフォワード目標値（Toffc）も加えて参照し、蒸発器出口空気温度フィードフォワード制御入力（Icffte）を予測する。
【００３６】
ステップＳ４で、蒸発器出口空気温度フィードバック制御入力演算手段により、蒸発器出口空気温度フィードバック制御入力値(Icfbte)を演算する。
【００３７】
外部トルク制御指令値(Trqs)とする場合には、その指令値のデータを読み込み（ステップＳ５）、ステップＳ６で外部トルク制御指令値の有無の判定を行った後、外部指令値なしの場合には、トルク目標設定手段によりトルク目標値（Trqr）を算出し（ステップＳ７）、外部指令値ありの場合には、トルク目標設定手段によりトルク目標値（Trqr）を外部指令値とする（ステップＳ８）。
【００３８】
ステップＳ９で、トルク目標応答算出手段によりトルク目標応答値（Trqf）を算出し、トルクフィードフォワード制御入力予測手段によりトルクフィードフォワード制御入力（Icfftrq）を算出する。
【００３９】
ステップＳ１０で、トルク推定に必要なデータを読み込み、ステップＳ１１で、トルク推定手段によりトルク推定値（Trqc）を算出する。
【００４０】
ステップＳ１２で、トルクフィードバック制御入力演算手段によりトルクフィードバック制御入力（Icfbtrq）を算出する。
【００４１】
ステップＳ１３で、圧縮機容量制御手段により、トルクフィードフォワード制御入力(Icfftrq)と、トルクフィードバック制御入力(Icfbtrq)との和を参照して、圧縮機容量制御信号(ECV sig)を算出し、容量制御コントローラへの入力とする。但し、クラッチを含む場合については、圧縮機容量制御信号(ECV sig)を参照して、クラッチをコントロールする。
【００４２】
さらに、外部からのトルク指令値が入力された場合には、ステップＳ８において、外部指令値を参照し、その後のステップによりトルクのみを制御することも可能とする。さらに、ステップＳ９において、トルク目標応答値の演算は、外部トルク指令値の入力により、応答性に関するパラメータであるトルク応答性指定値を変更することで、通常制御とは異なる応答性とすることもある。
【００４３】
このように、上記実施例によれば、蒸発器温度および圧縮機トルクを同時に制御することができ、かつ、それぞれ目標とする応答性を持たせることができるので、オーバーシュートや応答遅れなどがなく、それぞれ所望の応答性で各目標値への制御を行うことが可能となる。また、トルクを推定して制御することができるので、トルクショックの低減やトルクの安定性向上にも寄与でき、しかも、蒸発器温度の安定性も良好に確保されるので、車両のドライバビリティー、空調制御における快適性の両立につながる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る制御装置は、制御対象を制御するに際し、複数の制御量を有する場合、それらをすべて目標とする応答性をもって制御することが望まれるあらゆる制御装置に適用でき、とくに、車両用空調装置の冷凍サイクルにおける蒸発器の温度制御と圧縮機のトルク制御に適用して好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施態様に係る制御装置としての、冷凍サイクル制御装置を含む車両用空調装置の機器系統図である。
【図２】図１の装置の制御ブロック図である。
【図３】図２の制御を行うための制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  車両用空調装置
２  通風ダクト
３  内気導入口
４  外気導入口
５  内外気切替ダンパ
６  モータ
７  送風機
８  冷凍サイクル
９  可変容量圧縮機
１０  凝縮器
１１  受液器
１２  膨張弁
１３  蒸発器
１４  圧力センサ
１５  エンジン
１６  クラッチコントローラ
１７  加熱器
１８  エアミックスダンパ
１９  エアミックスダンパアクチュエータ
２０、２１、２２  吹出口
２３、２４、２５  ダンパ
２６  メインコントローラ
２７  蒸発器出口空気温度センサ
２８  車室内温度センサ
２９  外気温度センサ
３０  日射センサ
３１  エンジン回転数信号
３２  車速信号
【図１】
2006127481.tif 000003
【図２】
2006127481.tif 000004
【図３】
2006127481.tif 000005