(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアコンサイクルに含ま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、
前記コンプレッサのコンプレッサ容量相当値を検出するコンプレッサ容量相当値検出手段と、
コンプレッサ容量に対するファンモータ負荷を決める制御マップを、コンプレッサによるエンジン負荷トルクとファンモータによるエンジン負荷トルクとの総和によりあらわされるトータルエンジン負荷トルクが最小トルクとなる最も燃費が良い最高効率点に基づいて設定する制御マップ設定手段と、
前記コンプレッサ容量相当値と前記制御マップ設定手段により設定された制御マップとを用い、コンプレッサ容量相当値に応じてファンモータ負荷を制御するファンモータ制御手段と、を設け、
車両状態を検出する車両状態検出手段を設け、
前記車両状態検出手段は、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であり、
前記制御マップ設定手段は、要求される冷房能力が高いクールダウン状況で最も燃費が良い最高効率点に基づいてクールダウン制御マップを設定し、
前記ファンモータ制御手段は、要求される冷房能力が高い設定値以上高まると予測されたクールダウン時、クールダウン制御マップを用いてファンモータ負荷を制御する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】
請求項１または２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、エンジンにより駆動され、コンプレッサ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対し省動力となる目標コンプレッサ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。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れかに記載された車両用空調制御装置において、
前記ファンモータ制御手段によりファンモータ負荷が決定され、現在のファンモータ負荷から決定されたファンモータ負荷に移行するとき、単位時間当たりの負荷変化量を制限しながらファンモータ負荷を変化させるスロースタート制御手段を設けたことを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載された車両用空調制御装置において、
前記スロースタート制御手段は、現在のファンモータ負荷がゼロから決定されたファンモータ負荷に移行するときの第１の傾きと、現在のファンモータ負荷が所定値である状態から決定されたファンモータ負荷に移行するときの第２の傾きと、の２つの傾きを持ち、第１の傾きより第２の傾きが急であることを特徴とする車両用空調制御装置。
【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にあっては、冷却ファン制御において用いられる冷却ファン運転マップは、単に車速、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て決めたものあるため、このように設定された冷却ファン運転マップを用いて冷却ファン制御を行ったとしても、十分な燃費の向上を望めないという問題があった。
【０００５】
よって、従来技術の目的に記載されるように、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ようにした場合、オルタネータ動力負荷を抑えることに伴ってコンプレッサ動力負荷が増大することになり、例えば、高い冷房能力が要求されるクールダウン時には、結果的に、コンプレッサ動力負荷とオルタネータ動力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高くなってしまい、トータルエンジン負荷の大きさに依存する燃費の悪化を促してしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、コンプレッサと冷却電動ファンによるトータルエンジン負荷を考慮した最適なファンモータ制御により、高い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。
【０００７】
【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、
コンプレッサ容量に対するファンモータ負荷を決める制御マップを、コンプレッサによるエンジン負荷トルクとファンモータによるエンジン負荷トルクとの総和によりあらわされるトータルエンジン負荷トルクが最小トルクとなる最も燃費が良い最高効率点に基づいて設定し、設定された制御マップを用いてファンモータ負荷を制御するようにした。
また、前記車両状態検出手段は、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であり、前記制御マップ設定手段は、要求される冷房能力が高いクールダウン状況で最も燃費が良い最高効率点に基づいてクールダウン状態におけるコンプレッサ容量に対するファンモータ負荷を決めるクールダウン制御マップを設定し、前記ファンモータ制御手段は、要求される冷房能力が高い設定値以上高まると予測されたクールダウン時、クールダウン制御マップを用いてファンモータ負荷を制御するようにした。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の車両用空調制御装置にあっては、ファンモータ制御に用いる制御マップを、トータルエンジン負荷トルクが最小トルクとなる最も燃費が良い最高効率点に基づいて設定したため、コンプレッサと冷却電動ファンによるトータルエンジン負荷が考慮された最適なファンモータ制御となり、高い燃費の向上を達成することができる。
また、トータルエンジン負荷トルクが最小トルクとなる最も燃費が良い最高効率点に基づいて設定した制御マップの他に、要求される冷房能力が高いクールダウン状況で最も燃費が良い最高効率点に基づいてクールダウン制御マップを設定し、ファンモータ制御手段では、要求される冷房能力が高い設定値以上高まると予測されたクールダウン時、クールダウン制御マップを用いてファンモータ負荷を制御するようにしたことで、通常走行時は効率優先で制御し、冷房能力を優先させる必要がある時はクールダウン制御することができるようになる。
【０００９】
【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に係る発明に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、２０はファンモータ制御部（ファンモータ制御手段）、２１はＰＷＭアンプ、２２はＥＣＶ制御部（コンプレッサ制御手段）、２３はＥＣＶアンプ、２４はＰＷＭモジュールである。
【００２２】
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、車速センサ１９から車速情報が取り込まれる。
【００２３】
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等）が取り込まれる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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容量（吐出側圧力）の制御作用説明図である。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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変化で高圧ボール弁３６のリフト量を制御する。
【００３１】
次に、作用を説明する。
【００３２】
［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。
【００３３】
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（車両状態検出手段、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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Ｓ４へ移行する。
【００３６】
ステップＳ３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。
【００３７】
ここで、通常制御マップは、Pd＜10.5kg/cm2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。
【００３８】
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。
【００３９】
ステップＳ４では、枠内に記載の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。
【００４０】
ここで、クールダウン制御マップは、上昇側において、Pd＜7.0kg/cm2の領域ではA DUTY＝０％とされ、7.0kg/cm2≦Pd≦11.0kg/cm2の領域ではA DUTY＝30％とされ、Pd＞11.0kg/cm2の領域ではA DUTY＝100％とされる。下降側において、10.0kg/cm2＜Pd≦11.0kg/cm2の領域ではA DUTY＝100％とされ、4.0kg/cm2≦Pd≦10.0kg/cm2の領域ではA DUTY＝30％とされ、4.0kg/cm2＞Pdの領域ではA DUTY＝０％とされる。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る。
【００４１】
ステップＳ５では、ステップＳ３またはステップＳ４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Ｓ６へ移行する。
【００４２】
ステップＳ６では、前回の処理までのファンモータデューティ比M/F Aがゼロかどうかを示すM/F DUTY出力フラグがOFFかONかが判断され、OFFの場合はステップＳ７へ移行し、ONの場合はステップＳ８へ移行する。
【００４３】
ステップＳ７では、M/F DUTY出力フラグがOFFであるとき、すなわち、ゼロスタートのとき、デューティ比変化を、例えば、6.5％/secとするスロースタート処理１が実行される。
【００４４】
ステップＳ８では、M/F DUTY出力フラグがONであるとき、すなわち、既にデューティ比が加えられているとき、デューティ比変化を、例えば、28％/secとするスロースタート処理２が実行される。
【００４５】
ステップＳ９では、ファンモータ１０へのデューティ比がゼロか否かが判断され、デューティ比≠０の場合にはステップＳ１０へ移行し、デューティ比＝０の場合にはステップＳ１１へ移行する。
【００４６】
ステップＳ１０では、M/F DUTY出力フラグがONとされ、ステップＳ１２へ移行する。
【００４７】
ステップＳ１１では、M/F DUTY出力フラグがOFFとされ、ステップＳ１２へ移行する。
【００４８】
ステップＳ１２では、ステップＳ５でのファンモータデューティ比M/F Aと、スロースタート処理１またはスロースタート処理２により最終的に決められた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Ｓ４→ステップＳ５は請求項３に記載のファンモータ制御手段に相当する。また、ステップＳ６〜ステップＳ１２は請求項４，５に記載のスロースタート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、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を決定し、走行時の制御線を設定した。
【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Ｓ３に枠内に示す通常制御マップを設定し、これより低いコンプレッサの吐出側圧力Pdでファンモータに対するＰＷＭデューティ比を１００％とする考え方に基づいて図４のステップＳ４に枠内に示すクールダウン制御マップを設定した（制御マップ設定手段）。
【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Ｓ４→ステップＳ５へと進む流れとなり、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▲１▼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３０％が維持され、コンプレッサ吐出側圧力Pdが11.0kg/cm2に達するとファンモータ１０へのデューティ比が１００％まで上がり、その後、１００％のデューティ比が維持される。
【００６１】
このように、エアコン作動開始によるクールダウン時は、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。
【００６２】
すなわち、エアコン作動開始によるクールダウン時は、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。
【００６３】
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。
【００６４】
［走行時のファンモータ制御作用］
走行時、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、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Ｓ５へと進む流れとなり、クールダウン制御は解除され、通常制御マップを選択しての通常制御が開始される。
【００６５】
すなわち、図７の▲２▼に示すように、差温△Ｔが２℃以下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。
【００６６】
上記のように、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。
【００６７】
［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Ｓ４→ステップＳ５へと進む流れとなり、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。
【００６８】
すなわち、図７の▲３▼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、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。
【００６９】
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、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。
【００７０】
［燃費比較］
本発明者は、エアコンのON/OFF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Ｂと、で燃費の比較試験を行った。なお、同一車両における比較であるため、同一条件での比較試験である。
【００７１】
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％であり、Ａ→Ｂで7.1％低下した。40km/hでの走行時には、Ａでは27.1％、Ｂでは26.2％であり、Ａ→Ｂで0.9％低下した。80km/hでの走行時には、Ａでは12.6％、Ｂでは9.2％であり、Ａ→Ｂで3.4％低下した。
【００７２】
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％であり、Ａ→Ｂで5.9％低下した。40km/hでの走行時には、Ａでは36.3％、Ｂでは32.6％であり、Ａ→Ｂで3.7％低下した。80km/hでの走行時には、Ａでは17.6％、Ｂでは14.6％であり、Ａ→Ｂで3.0％低下した。
【００７３】
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→Ｂでは7.1％と5.9％であり、6％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→Ｂでは0.9％と3.7％であり、1〜4％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→Ｂでは3.4％と3.0％であり、3％前後も燃費が改善することが確認された。
【００７４】
次に、効果を説明する。
【００７５】
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。
【００７６】
（１）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を、外部制御型コンプレッサ３によるエンジン負荷トルクとファンモータ１０によるエンジン負荷トルクとの総和によりあらわされるトータルエンジン負荷トルクが最小トルクとなる最も燃費が良い最高効率点に基づいて設定し、コンプレッサ吐出側圧力Pdと設定された制御マップとを用いて、ファンモータ１０へのデューティ電圧を制御するようにしたため、外部制御型コンプレッサ３と冷却電動ファン９によるトータルエンジン負荷を考慮した最適なファンモータ制御により、高い燃費の向上を達成することができる。
即ち、通常走行時には最高効率点での制御マップで制御することにより、高い燃費効率が達成できる。
また、クールダウン制御マップと併用することにより、効率重視による冷え不良も解消できる。
【００７７】
(2) クールダウン時やアイドル時や通常走行時等の車両状態に対応してそれぞれ最高効率点を測定しておき、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を、最高効率点の測定結果に基づいて設定するようにしたため、車両状態にかかわらず、高い燃費の向上を達成することができる。
【００７８】
(3) 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、クールダウン状況で最も燃費が良い最高効率点に基づいて設定されたクールダウン制御マップを用いてファンモータ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、高い燃費の向上を達成することができる。
【００７９】
(4) 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、を設け、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。
【００８０】
(5) エアコンシステムのコンプレッサとして、コンプレッサ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対し省動力となる目標コンプレッサ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。
【００８１】
(6) ステップＳ６において、前回の処理までのファンモータデューティ比M/F Aがゼロでないと判断されたときは、ステップＳ８へ進み、デューティ比変化量を制限する（例えば、28％/sec）スロースタート処理２を実行するようにしたため、例えば、通常制御からクールダウン制御に移行するとき等で指令されるファンモータデューティ比M/F Aが一気に変化するような場合、ファンモータ１０への負荷急変による燃費の悪化を防止することができる。
【００８２】
すなわち、エンジン１が定常であるときに、ファンモータデューティ比M/F Aを急上昇させると、トルク変動が大きく、そのトルク変動に耐えられるように、エンジン回転数を高めにしなければならず、燃費の悪化を招く。
【００８３】
(7) ステップＳ６において、前回の処理までのファンモータデューティ比M/F Aがゼロであると判断されたときは、ステップＳ７へ進み、デューティ比変化量を第１の傾きにて制限する（例えば、6.5％/sec）スロースタート処理１を実行するようにし、前回の処理までのファンモータデューティ比M/F Aがゼロでないと判断されたときは、ステップＳ８へ進み、デューティ比変化量を第２の傾きにて制限する（例えば、28％/sec）スロースタート処理２を実行するようにしたため、ゼロスタート時の滑らかな回転上昇によるファンモータ１０の作動と、ゼロスタートでない時のファンモータ１０への負荷急変による燃費の悪化防止との両立を図ることができる。
【００８４】
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。
【００８５】
例えば、第１実施例では、車両状態検出手段として、要求冷房能力予測手段を設け、クールダウン時と通常走行時とで車両状態を切り分ける例を示したが、ゼロ車速から最高車速までを細かく車速域で分けることで車両状態を切り分けても良い。また、エンジン回転数の大きさやエンジン回転数変化率の正負や絶対値の大きさで車両状態を切り分けても良い。さらに、アクセル開度（スロットル開度）の大きさ、アクセル開度変化率の正負や絶対値の大きさで車両状態を切り分けても良い。このように、エンジン負荷に影響を与える車両状態を検出し、エンジン負荷への影響度合いに応じて車両状態を切り分けるものであれば本発明に含まれる。
【００８６】
第１実施例では、コンプレッサとして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適用することができるし、また、モータにより駆動される可変容量の電動コンプレッサ（この場合には、冷却電動ファンと同様に電気負荷となる。）にも適用できる。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
第１実施例では、コンプレッサ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。
【００９０】
第１実施例では、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。
【００９１】
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。
【００９２】
第１実施例では、ファンモータ制御手段として、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
２０  ファンモータ制御部（ファンモータ制御手段）
２１  ＰＷＭアンプ
２２  ＥＣＶ制御部（コンプレッサ制御手段）
２３  ＥＣＶアンプ
２４  ＰＷＭモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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