(57)【要約】【課題】エアコン負荷に応じた適切な冷却ファンの風量制御を行う。【解決手段】  エアコンの必要冷力を発生するためのファン風量を基準ファン風量として設定する。エバポレータを通過する空気の温度を検出し、運転者が設定した目標車室内温度に基づいて決定されるエバポレータ後方空気の目標温度と検出した実温度との差分に応じて目標ファン風量を補正する補正風量を算出する。基準ファン風量をこの補正風量に基づいて補正することで必要冷力に適した目標ファン風量が得られる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアコンの必要冷力を発生するためのファン風量を基準ファン風量として設定する基準ファン風量設定手段と、
エバポレータを通過した空気の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出されるエバポレータの出口温度に基づいて、ファンの補正風量を算出する補正風量算出手段と、
前記基準ファン風量及び前記補正風量に基づいて目標ファン風量を設定する目標ファン風量設定手段と、
を備える車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項２】
前記基準ファン風量設定手段はエアコンの必要冷力の下限値を発生するためのファン風量を基準ファン風量として設定し、
前記目標ファン風量設定手段は前記基準ファン風量設定手段によって設定された基準ファン風量に前記補正風量算出手段により算出された補正風量を加算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項３】
前記基準ファン風量設定手段はエアコンの必要冷力の上限値を発生するためのファン風量を基準ファン風量として設定し、
前記目標ファン風量設定手段は前記基準ファン風量設定手段によって設定された基準ファン風量から前記補正風量算出手段により算出された補正風量を減算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項４】
前記温度検出手段によって検出されるエバポレータの出口温度と、運転者の希望する車室内温度に応じて設定されたエバポレータの出口の目標温度との差分を算出する温度差算出手段をさらに備え、
前記補正風量算出手段は前記温度差算出手段により算出された温度差に基づいて、ファンの補正風量を算出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項５】
前記基準ファン風量設定手段は、前記基準ファン風量を、エアコンコンプレッサの吐出圧に応じて設定する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項６】
前記基準ファン風量設定手段は、前記基準ファン風量を、湿度に応じて修正する、
ことを特徴とする請求項５に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項７】
前記基準ファン風量設定手段は、湿度が高いときほど基準ファン風量を増加させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項８】
前記補正風量算出手段は、前記補正風量を、湿度に応じて修正する、
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項９】
前記補正風量算出手段は、湿度が高いときほど補正風量を増加させる、
ことを特徴とする請求項８に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項１０】
前記目標ファン風量設定手段は、エアコンの必要冷力の上限値から定まるファン風量以上の目標ファン風量の設定を禁止する、
ことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【請求項１１】
前記目標ファン風量設定手段は、エアコンの必要冷力の下限値から定まるファン風量以下の目標ファン風量の設定を禁止する、
ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の車両用冷却ファンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコン作動時の車両用冷却ファンの風量を適切に制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エアコンを装備した車両においては、エンジン冷却水冷却用のラジエータとエアコンのコンデンサとを冷却する冷却ファンが設けられる。冷却ファンの回転には、大きな電流が必要であるので、高回転を続けると消費電力及び騒音が大きくなる。
【０００３】
そこで、従来からエアコンのコンプレッサ吐出圧力が設定値以上となったとき作動するコンプレッサ吐出圧力スイッチを設け、例えばエンジン冷却水温度が低くかつコンプレッサ吐出圧力が所定圧力よりも低いときは冷却ファンを停止したり、又は低回転とするというように、コンプレッサ吐出圧力により冷却ファンの回転速度を切換制御するようにしている。
【０００４】
しかしながら上記のような従来の冷却ファン制御は、本来外気条件やエンジン回転速度、車速等によって変化するコンプレッサ吐出圧力だけで冷却ファンの回転を制御するものであるから、省電力及び騒音対策の観点からは不十分とならざるを得ない。
【０００５】
そこで、外気条件やエンジンの作動状態に応じエアコン消費動力を最小に抑えるように冷却ファンの回転を制御する技術として、特許文献１に、本来外気温とエンジン回転速度と車速との３つのパラメータから決定されるコンプレッサの吐出圧力と、エンジン回転速度と、車速とで冷却ファンの回転を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】実開平０７−０３８６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術のように、吐出圧を検出することで冷却ファンの回転を制御すると、湿度、日射量、ブロア風量などにより同じ吐出圧でも必要とされる冷力は異なるので、負荷を正確に推定することはできない。
【０００７】
したがって、必要な冷力が不足することを確実に防止するためには、実際に必要とされる冷力よりも大きな冷力を設定することになり、これに応じて冷却ファンの風量も必要以上に上げざるを得ず、消費電力が大きく、燃費の悪化を招くことになる。
【０００８】
そこで、本発明では冷力状態を精度よく検出し、エアコン負荷に応じた適切な冷却ファンの風量制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のファン風量制御装置は、エアコンの必要冷力を発生するためのファン風量を基準ファン風量として設定する基準ファン風量設定手段（Ｓ４）と、エバポレータ（１０）を通過した空気の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出されるエバポレータ（１０）の出口温度に基づいて、ファン（７）の補正風量を算出する補正風量算出手段（Ｓ６）と、前記基準ファン風量及び前記補正風量に基づいて目標ファン風量を設定する目標ファン風量設定手段（Ｓ８、Ｓ９）とを備える車両用冷却ファンの制御装置。なお、参照符号は実施形態に対応して付したものであり、本発明をこれらに限定するものではない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エアコンの必要冷力を発生するためのファン風量を、エバポレータを通過した空気の温度に基づいて補正することによって目標ファン風量を設定するので、ファン風量を実際に必要とされるエアコンの冷力に基づいて設定することが可能となり、従来の方式と比べて、特に必要冷力が小さいときのファン風量が低下し燃費が向上する。また、必要冷力が増加しても、不足分はエバポレータを通過する空気の温度に反映され、それだけファン風量が上昇するので必要冷力に応じて精度よく目標ファン風量を設定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】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は冷却ユニットの概略図である。
【００１３】
冷却ユニットは、冷媒を吸入、圧縮し、高圧にして吐出するエアコンコンプレッサ３と、ラジエタ５に対して車両前方側に取り付けられ、エアコンコンプレッサ３から吐出された冷媒を外気によって冷却して液化させるコンデンサ６と、コンデンサ６によって液化された冷媒を気化することによって周囲の空気から熱を奪うエバポレータ１０とから構成される。なお、エンジン１のクランクシャフトプーリー１８と、エアコンコンプレッサ３のエアコンプーリー１９とにベルト２０を掛け回すことにより、エアコンコンプレッサ３はエンジン１の出力で駆動される。
【００１４】
エアコンコンプレッサ３によって圧縮された冷媒は高圧配管１４を通ってコンデンサ６に送られ、コンデンサ６で冷却されて液体となった冷媒は液体通路１６を通ってエバポレータ１０に送られる。エバポレータ１０で周囲の空気から熱を奪って気化した冷媒は低圧配管１７を通って再びエアコンコンプレッサ３に吸い込まれて圧縮される。
【００１５】
コンデンサ６の下流には、冷媒を一時的に蓄えるリキッドタンク９が取り付けられている。また、コンデンサ６の近傍には、コンデンサ６とラジエタ５とを通過する空気の流れを生じさせ、コンデンサ６の冷却効率を向上させるためのモーターファン７が設けられる。モーターファン７はコントロールユニット（ＥＣＵ）２に制御されるパルス幅変換（ＰＷＭ）ファンモジュール８により駆動される。このＰＷＭファンモジュール８はコントロールユニット（ＥＣＵ）２からのデューティー信号によってモーターファン７の回転速度を変化させることができる。
【００１６】
エバポレータ１０は車室内に冷気を送る送風路１１内に配置される。エバポレータ１０の近傍にはブロアファン２１が設けられている。これによりエバポレータ１０の周辺の空気は滞留せず、エバポレータ１０を通過するときに熱を奪われて低温になった空気が送風路１１を経由して車室内に送られて車室内を冷却する。なお、図中において、エバポレータ１０に対してブロアファン２１を設けた側を上流、反対側を下流とする。
【００１７】
エアコンコンプレッサ３とコンデンサ６とに接続された高圧配管１４にはエアコンコンプレッサ３の吐出圧を検出する吐出圧センサ１５が設けられる。また、送風路１１内のエバポレータ１０の上流側には車室内へ送られる空気の湿度を測定する湿度センサ１３が設けられる。同じく送風路内の下流側にはエバポレータ１０を通過した直後の空気の温度を検出するエバポレータ後方温度センサ１２が設けられる。
【００１８】
吐出圧センサ１５、湿度センサ１３及びエバポレータ後方温度センサ１２の検出信号はそれぞれＥＣＵ２に読み込まれる。
【００１９】
ＥＣＵ２では、運転者が設定した目標車室内温度に基づいて目標エバポレータ後方空気温度を設定し、さらにエバポレータ後方温度センサ１２で検出された実温度と目標エバポレータ後方空気温度との差を算出する。このようにして算出した温度差と吐出圧センサ１５の検出値とに基づいて目標ファン風量を発生させるのに必要なモーターファン７の回転速度を算出し、ＰＷＭファンモジュール８を制御する。
【００２０】
ここで、ＥＣＵ２で行う目標ファン風量の設定方法について図２に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本発明の実施形態では目標ファン風量を発生させるために必要なファン速度を、ＥＣＵ２からのデューティー信号によって調節しているので、以下の説明ではファン風量の代わりにデューティー比を用いて説明するが、デューティー比が大きくなればファン風量もそれにつれて多くなるので実質的に同じものである。
【００２１】
ステップＳ１では、エアコンスイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定する。ＯＮであればＳ２に進み、ＯＦＦであれば処理を終了する。
【００２２】
ステップＳ２では、吐出圧センサ１５、湿度センサ１３及びエバポレータ後方温度センサ１２からの信号を読み込む。さらに、運転者によって設定された目標車室内温度に応じて設定されたエバポレータ１０の後方空気の目標温度を読み込む。
【００２３】
ステップＳ３では、ステップＳ２で読み込んだ吐出圧を用いてテーブル検索により、目標デューティー比の上限値ＤＭＡＸ及び下限値ＤＭＩＮを求める。ここで用いるテーブルは、図４に示すように、吐出圧に対する適切な目標デューティー比の上限値ＤＭＡＸと下限値ＤＭＩＮを実験等により求めて作成したものであり、上限値ＤＭＡＸ、下限値ＤＭＩＮともに吐出圧が高くなるにつれて段階的に増加している。上限値ＤＭＡＸと下限値ＤＭＩＮとを求めるのは、吐出圧が同一であっても、湿度が高く、日射も強く、ブロアに要求される風量が大きいときなどは要求される冷力が大きく、逆の場合には要求される冷力は小さくなるからである。要求される冷力が大きい場合は、エアコン負荷も大きくなるので、デューティー比を高くする必要があり、要求される冷力が小さい場合は、デューティー比を高くしなくてもよい。この要求される冷力の上限値を発生できる最低のデューティー比を上限値ＤＭＡＸ、同様に要求される冷力の下限値を発生できる最低のデューティー比を下限値ＤＭＩＮとする。
【００２４】
ステップＳ４では、ステップＳ３で求めた下限値ＤＭＩＮを基準デューティー比として設定する（基準ファン風量設定手段）。
【００２５】
ステップＳ５では、ステップＳ２で読み込んだ目標温度と実温度との差を算出する（温度差算出手段）。
【００２６】
ステップＳ６では、デューティー比を補正する補正デューティー比としての補正量ＤＵＰを、ステップＳ５で求めた温度差を用いてテーブル検索により求める（補正風量算出手段）。ここで用いるテーブルは、図５に示すように、エバポレータ後方温度センサ１２で検出された実温度と目標エバポレータ後方空気温度との差に対する適切な補正デューティー比を実験等により求めて作成したものであり、温度差が大きくなるほど補正デューティー比も大きくなる。ここで、エバポレータ後方空気の実温度よりも目標温度の方が高い場合は、補正デューティー比はゼロである。なお、図５では実温度と目標温度との差分をＤＬＴＥＶＡとして表記してある。
【００２７】
ステップＳ７では、ステップＳ４で設定した基準デューティー比（下限値ＤＭＩＮ）と、Ｓ６で求めた補正デューティー比ＤＵＰとの和が上限値ＤＭＡＸ以下であるか否か、つまり補正後の基準デューティー比が上限値ＤＭＡＸを超えるか否かの判定を行う。
【００２８】
ここで下限値ＤＭＩＮと補正デューティー比ＤＵＰとの和が上限値ＤＭＡＸ以下である場合は、ステップＳ８に進み、下限値ＤＭＩＮと補正デューティー比ＤＵＰとの和を目標デューティー比とする（目標ファン風量設定手段）。
【００２９】
ステップＳ７で下限値ＤＭＩＮと補正デューティー比ＤＵＰとの和が上限値ＤＭＡＸより大きい場合にはステップＳ９に進み、上限値ＤＭＡＸをエアコン要求からの目標デューティー比とする（目標ファン風量設定手段）。
【００３０】
ステップＳ１０では、ステップＳ８又はＳ９で算出した目標デューティー比に基づいてＰＷＭファンモジュールにデューティー信号を送り、モーターファン７を制御する。
【００３１】
上記制御の作用をまとめると、エアコンの必要冷力にて定まるデューティー比の上限値と下限値を求め、下限値を基準デューティー比として設定する。また、エバポレータ１０の後方の目標温度と実温度との差分を算出し、この差分に基づいて補正量を求める。この補正量を先に設定した基準デューティー比に加算することによって得られた比率を目標デューティー比とする。ただし、補正後の目標デューティー比がエアコンの必要冷力にて定まるデューティー比の上限値を超える場合には、この上限値を目標デューティー比とするということになる。
【００３２】
以上のように本実施形態では、エアコンの必要冷力を発生するためのファン風量を、エバポレータを通過した空気の温度に基づいて補正することによって目標ファン風量を設定するので、ファン風量を必要冷力の下限値で設定することが可能となり、従来の方式と比べて、必要冷力が小さいときのファン風量が低下し燃費が向上する。また、必要冷力の上昇に伴って要求されるファン風量が増加し、不足分はエバポレータを通過する空気の温度に反映され、それだけファン風量が上昇するので必要冷力に応じて精度よく冷力状態を検出して目標ファン風量を設定することが可能となる。
【００３３】
さらに、目標デューティー比が補正により上限値ＤＭＡＸを超える場合には、上限値を目標デューティー比とするので、必要冷力以上に高いデューティー比となることがなく、したがってファン速度を抑え燃費の悪化を防止することができる。例えば、エアコンを長時間不使用にしていた状態から作動させた場合、作動開始直後はエバポレータ後方の空気温度は車室内温度と同じであるので、風量が最大になる可能性がある。このような場合にデューティー比の上限値が定められていると、必要以上に風量が最大になることはなく騒音を防ぎ燃費の悪化を防止することができる。また、センサの故障等により不適切な補正が行われた場合にも、過剰な回転上昇を起こすことを防止することができる。
【００３４】
さらにまた、エバポレータ後方の空気の温度を検出する装置はエアコン制御のために設けられているものであり、従来の冷却ユニットに新たな検出手段を設ける必要がないので、コストの増加を生じない。
【００３５】
図３は本発明の別実施形態を示すフローチャートである。なお以下では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分については重複する説明を省略する。この実施形態では、前述した実施形態に加えて、さらに湿度によっても目標デューティー比の基準値及び補正値を変更するようにした。
【００３６】
ステップＳ２２では、湿度センサ１３の出力から高湿度（例えば７０％以上）であるか否かを判断し、高湿度でないときはステップＳ２３に進み、高湿度のときはステップＳ３０に進む。ステップＳ２３以降の処理は図２のステップＳ３以降の処理と全く同じである。
【００３７】
ステップＳ３０からステップＳ３６までの処理も図２のステップＳ３からステップＳ９までの処理とほぼ同様であるが、ステップＳ３０で用いるテーブルは、図６に示すように、下限値を図４のテーブルの下限値に対して所定量だけ増加させており、この所定量をα、下限値をＤＭＩＮ＋αとする。ステップＳ３１では、ステップＳ３０で求めた下限値ＤＭＩＮ＋αを基準デューティー比として設定する（基準ファン風量設定手段）。
【００３８】
また、ステップＳ３３では、デューティー比を補正する補正デューティー比としての補正量は、図７に示すように、図５のテーブルの補正量に対して所定量だけ増加させており、この所定量をβ、補正量をＤＵＰ＋βとする。その後の処理は基準デューティー比をＤＭＩＮ＋α、デューティー比の補正量をＤＵＰ＋βとして図２に示す処理と同様である。
【００３９】
以上をまとめると、湿度がそれほど高くないときは、目標デューティー比の上限値ＤＭＡＸ及び下限値ＤＭＩＮは前述の図４に基づいて求め、補正デューティー比ＤＵＰは前述の図５に基づいて求める。そして、湿度が一定値（例えば７０％）以上の高湿度の場合には、目標デューティー比の上限値ＤＭＡＸ及び下限値ＤＭＩＮは、図６に示すように下限値のみを標準時に対して増加させたテーブルに基づいて求め、補正デューティー比ＤＵＰは、図７に示すように補正量を標準時に対して増加させたテーブルに基づいて求めるようにする、ということになる。
【００４０】
本実施形態のようにすることで、コンプレッサに大きな負荷がかかる高湿度の時にファン風量を増加させ、空気流速を相対的に高めて目標エバポレータ後方空気温度への到達時間を短くすることができるので、快適な空調性能が実現できる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、湿度が一定値（本実施形態では７０％として例示した）以上の高湿度の場合に、目標デューティー比の基準値及び補正値を通常より増加させるようにしているが、このような湿度による切り替えは、通常時と高湿度時との２段階のみならずそれ以上の段階に応じて切り替えを行ってもよい。
【００４２】
また、別実施形態として、エアコンの必要冷力の上限値を基準として基準デューティー比を設定し、これからエバポレータ１０を通過した空気の目標温度と実温度との差分に基づいて補正量ＤＵＰを算出し、その補正量ＤＵＰを基準デューティー比から減算することによっても同様の効果を得ることができる。この場合も補正デューティー比ＤＵＰによる補正後のデューティー比が、下限値ＤＭＩＮより小さくなる場合には下限値ＤＭＩＮを目標デューティー比とすればよい。
【００４３】
さらに、別実施形態として、補正風量算出手段において、補正デューティー比ＤＵＰを、エバポレータ１０を通過した空気の実温度のみを用いて算出する代わりに、目標温度と実温度との差分を用いて算出してもよい。エアコンが、目標エバポレータ後方空気温度を通常より高めに設定することができる省燃費モードを備えている場合には、目標温度が変化することがあるので、目標温度と実温度との差分を用いて補正速度を算出することで、より精密な制御が可能となる。
【００４４】
さらにまた、上記実施形態では、冷却ファンに対する指令をデューティー信号によって行いファン風量を調節しているが、これに代えて複数個のファンを設け、それぞれのファンの回転速度をゼロ又は低回転とするような切替え制御によって風量を調節しても同様の効果が得られる。
【００４５】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成図である。
【図２】同じくその制御フローチャートである。
【図３】別の実施形態の制御フローチャートである。
【図４】吐出圧に対する目標デューティー比のテーブルである。
【図５】目標デューティー比の補正量のテーブルである。
【図６】高湿度時の吐出圧に対する目標デューティー比のテーブルである。
【図７】高湿度時の目標デューティー比の補正量のテーブルである。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン
２  ＥＣＵ
３  エアコンコンプレッサ
５  ラジエータ
６  コンデンサ
７  モーターファン
８  ＰＷＭファンモジュール
９  リキッドタンク
１０  エバポレータ
１１  送風路
１２  エバポレータ後方温度センサ
１３  湿度センサ
１４  高圧配管
１５  吐出圧センサ
１６  液体通路
１７  低圧配管
１８  クランクシャフトプーリー
１９  エアコンプーリー
２０  ベルト
２１  ブロアファン
【図１】
2005206018.tif 000003
【図２】
2005206018.tif 000004
【図３】
2005206018.tif 000005
【図４】
2005206018.tif 000006
【図５】
2005206018.tif 000007
【図６】
2005206018.tif 000008
【図７】
2005206018.tif 000009