(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車エンジンを動力源とする冷房サイクルを含み、取り入れ空気を温度調節したのち室内へ配風する自動車用空気調和装置において、自車両の走行位置を検出する自車両位置検出手段と、
少なくとも前記自動車エンジンに高負荷が作用する地点の地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
自車両の車速を検出する車速検出手段と、
交通情報を取得する交通情報取得手段と、
前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置、前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報、前記車速検出手段により検出された車速および前記交通情報取得手段により取得された交通情報に基づいて、自車両が前記高負荷地点に到達するまでの所要時間を演算する到達時間演算手段と、
前記地図情報記憶手段に記憶された前記高負荷地点における自車両の室内に侵入する熱量を演算する第１の熱量演算手段と、
自車両が前記高負荷地点を走行したときの前記自動車エンジンの負荷変動量を算出し、この負荷変動量に相当する前記冷房サイクルの冷却熱量を演算する第２の熱量演算手段と、
前記第２の熱量演算手段により求められた冷房サイクルの冷却熱量が所定値以下であるとき、前記第１の熱量演算手段で得られた侵入熱量から前記第２の熱量演算手段で得られた冷却熱量を減じた熱量を、前記高負荷地点に到達するまでに補うように、前記高負荷地点に到達するまでの前記所要時間が所定値以内になると前記室内への空調条件を制御し始めるエアコン制御手段と、を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
【請求項２】
前記到達時間演算手段は、自車両が前記高負荷地点に到達するまでの所要時間に加え、当該高負荷地点を通過するための所要時間を演算し、前記第１の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自車両の室内に侵入する熱量を演算し、前記第２の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自動車エンジンの負荷変動量および冷房サイクルの冷却熱量を演算することを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置。
【請求項３】
前記高負荷地点に到達するまでの前記所要時間が所定値以内になった地点から前記室内への空調制御を開始し、これを高負荷地点の終了点まで続けた場合に前記室内へ供給される冷却熱量が、前記自車両が前記高負荷地点を走行したときに室内に侵入する熱量と等しくなるように前記所定値を演算する請求項１に記載の自動車用空気調和装置。
【請求項４】
自動車エンジンを動力源とする冷房サイクルを含み、取り入れ空気を温度調節したのち室内へ配風する自動車用空気調和装置において、自車両の走行位置を検出する自車両位置検出手段と、
少なくとも前記自動車エンジンに高負荷が作用する地点の地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置情報と前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報とから、自車両と前記高負荷地点との距離を演算する距離演算手段と、
前記地図情報記憶手段に記憶された前記高負荷地点における自車両の室内に侵入する熱量を演算する第１の熱量演算手段と、
自車両が前記高負荷地点を走行したときの前記自動車エンジンの負荷変動量を算出し、この負荷変動量に相当する前記冷房サイクルの冷却熱量を演算する第２の熱量演算手段と、
前記第２の熱量演算手段により求められた冷房サイクルの冷却熱量が所定値以下であるとき、前記第１の熱量演算手段で得られた侵入熱量から前記第２の熱量演算手段で得られた冷却熱量を減じた熱量を、前記高負荷地点に到達するまでに補うように、前記自車両と高負荷地点との距離が所定値以内になると前記室内への空調条件を制御し始めるエアコン制御手段と、を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
【請求項５】
前記地図情報記憶手段は、自車両の走行目的地を入力すると現在位置から走行目的地までの走行経路を出力する目的地経路設定部と、前記目的地経路設定部からの情報に基づいて、自車両の走行経路中に前記高負荷地点が存在するか否かを検出する高負荷地点検出部と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用空気調和装置。
【請求項６】
前記エアコン制御手段は、自車両が前記地図情報記憶手段により検出された高負荷地点に到達したら、当該高負荷地点を通過するまで、前記冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷を低下させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用空気調和装置。
【請求項７】
前記エアコン制御手段による空調条件の補正制御開始前の空調状態を記憶する空調状態記憶手段をさらに有し、前記エアコン制御手段は、自車両が前記高負荷地点を通過したら、前記空調状態記憶手段に記憶された空調状態を読み出して元の状態に復帰させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の自動車用空気調和装置。
【請求項８】
前記高負荷地点は、少なくとも登坂路を含むことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の自動車用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空気調和装置に関し、特に登坂走行などで自動車エンジン負荷が大きくなっても乗員に対する調和空気による快適感を損なわない自動車用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載される空気調和装置には、冷房または除湿を行うための冷房サイクルが備えられている。この冷房サイクルは、コンプレッサ、コンデンサ、リキッドタンク、膨張弁およびエバポレータが冷媒配管によって接続されて構成されおり、エバポレータからの冷媒をコンプレッサによって圧縮して高温高圧ガスとし、コンデンサにより外気と熱交換させることで冷却して液化させ、リキッドタンクで気液分離したのち、液冷媒のみを膨張弁に送り込み、ここで高圧液冷媒を低温低圧の霧状冷媒とする。この低温低圧の霧状冷媒がエバポレータに送られると、クーラユニット（エバポレータ）を通過する取入空気との間で熱交換が行われるので、取入空気が冷却され、車室内には冷房または除湿空気が供給されることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした冷房サイクルのコンプレッサの駆動力は、自動車エンジンのクランクシャフトとコンプレッサの駆動軸とをクラッチ等を介してプーリおよびベルトで連結することで、自動車エンジンから供給される。
【０００４】
したがって、冷房サイクルを作動させた状態（エアコンスイッチをＯＮした状態）で自動車エンジンに高負荷、たとえば、エアコンスイッチをＯＮした状態で登坂走行を行うと、自動車の走行性能が低下したり、冷房能力が低下したりするといった問題があった。
【０００５】
このため、自動車エンジンに高負荷が作用したときは、吹出空気温度が低温となるように空気調和装置のエアミックスドアを低温側へ補正制御するとともに吹出空気量を増加させ、さらに吹出口モードも変更することも行われるが、こうした急激な吹出空気温度、吹出空気量および吹出口モードの補正によって、乗員の快適感が損なわれるおそれがあった。また、乗員の快適感を損なわないように上述した補正量を少なくすると補正効果が少なくなるので、暑く感じたりするといった問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、自動車エンジン負荷が大きくなっても乗員の快適感を損なわない自動車用空気調和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に、本発明の自動車用空気調和装置は、自動車エンジンを動力源とする冷房サイクルを含み、取り入れ空気を温度調節したのち室内へ配風する自動車用空気調和装置において、自車両の走行位置を検出する自車両位置検出手段と、少なくとも前記自動車エンジンに高負荷が作用する地点の地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記地図情報記憶手段に記憶された前記高負荷地点における自車両の室内に侵入する熱量を演算する第１の熱量演算手段と、自車両が前記高負荷地点を走行したときの前記自動車エンジンの負荷変動量を算出し、この負荷変動量に相当する前記冷房サイクルの冷却熱量を演算する第２の熱量演算手段と、前記第２の熱量演算手段により求められた冷房サイクルの冷却熱量が所定熱量以下であるとき、前記第１の熱量演算手段で得られた侵入熱量から前記第２の熱量演算手段で得られた冷却熱量を減じた熱量を補うように、前記高負荷地点への到達前から、室内への空調条件を制御し始めるエアコン制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、まず地図情報記憶手段に記憶された高負荷地点において自車両の室内へどのくらいの熱量が侵入するかを第１の熱量演算手段により求める。また、自車両がその高負荷地点を走行した場合に自動車エンジンの負荷がどのくらい変動するかを求め、この変動によって冷房サイクルから提供される冷却熱量がどのくらいになるかを第２の熱量演算手段により求める。
【０００９】
第２の熱量演算手段により求められた冷却熱量が充分に大きい場合にはエンジンに負荷が作用したとしても室内環境は維持できるので問題ないが、冷却熱量が所定熱量以下であった場合には、そのままの状態でその高負荷地点を走行すると室内の空調環境を快適に維持できない。つまり、設定温度よりも昇温してしまい乗員は暑さを感じることになる。ただし、この冷房能力の低下を補うために、高負荷地点を走行中に冷房条件を高めると、エンジン負荷が益々大きくなって所望のエンジントルクが出なかったり、急激な空調条件の変動によって乗員に不快感を与える結果ともなる。
【００１０】
そこで、本発明では、自動車エンジンに対して余計な負荷を与えることなく、その高負荷地点で必要とされる冷却熱量、つまり高負荷地点を走行中に室内へ侵入する侵入熱量から冷房サイクルが最低限発揮できる冷却熱量を減じた熱量を、当該高負荷地点に到達する前から徐々に供給し始め、高負荷地点を通過するまでにトータルで供給できれば、室内の空調環境は適正に維持できるとの見地から、室内の空調条件を制御する。
【００１１】
すなわち、第１の熱量演算手段で得られた侵入熱量から第２の熱量演算手段で得られた冷却熱量を減じた熱量を補うように、エアコン制御手段によって、高負荷地点への到達前から、室内への空調条件を制御し始める。
【００１２】
これにより、自動車エンジンが高負荷地点に到達しても、室内は事前に、かつ徐々に冷房されており、エンジン負荷の増大によって冷房サイクルの冷却能力が低下しても、室内の空調環境をそのまま快適に維持することができる。しかもこの場合、コンプレッサの冷媒吐出量を増加させるなど、冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷が増加することも必要ないので、エンジントルクをそのまま維持することができ走行フィーリングを低下させることもない。
【００１３】
本発明において、地図情報記憶手段は特に限定されずマニュアル入力なども含む趣旨であるが、自動車用空気調和装置は、前記地図情報記憶手段は、自車両の走行目的地を入力すると現在位置から走行目的地までの走行経路を出力する目的地経路設定部と、前記目的地経路設定部からの情報に基づいて、自車両の走行経路中に高負荷地点が存在するか否かを検出する高負荷地点検出部と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
この発明では、目的地経路設定部に自車両の走行目的地を入力すると、当該目的地設定部で現在位置から走行目的地までの走行経路が出力され、この出力情報に基づいて、高負荷地点検出部で自車両の走行経路中に自動車エンジンに高負荷が作用する地点が存在するか否かが検出される。ここで、高負荷地点が自車両の走行経路中に存在したら、上述した発明のように、第１および第２の熱量演算手段で侵入熱量と冷却熱量とが演算されたのち、エアコン制御手段によって、高負荷地点への到達前から空調条件の制御が開始される。
【００１５】
したがって、こうしたエアコン補正制御は、自車両の走行目的地を入力するだけで自動的に実行されるので、運転者などの乗員がその都度マニュアル操作を行う必要がなく、便利かつ安全である。
【００１６】
本発明の自動車用空気調和装置は、前記エアコン制御手段は、自車両が前記地図情報記憶手段により検出された高負荷地点に到達したら、前記冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷を低下させることを特徴とする。
【００１７】
自動車エンジンが高負荷となったときに、冷房サイクルから作用する負荷を低減すれば、エンジンのトータル負荷が軽減され、走行フィーリングが向上することになる。ここで、冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷を低下させる手段としては、たとえばコンプレッサのクラッチを切断するか、あるいは容量可変斜板式コンプレッサであれば斜板を直立させて圧縮ストロークを短くすることが挙げられる。
【００１８】
上記発明においては特に限定されないが、自動車用空気調和装置は、自車両の車速を検出する車速検出手段と、交通情報を取得する交通情報取得手段と、前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置、前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報、前記車速検出手段により検出された車速および前記交通情報取得手段により取得された交通情報に基づいて、自車両が前記高負荷地点に到達するまでに要する時間を演算する到達時間演算手段とをさらに備え、前記エアコン制御手段は、前記到達時間演算手段で得られた所要時間が所定値以内になると、前記室内への空調条件を制御し始めることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の自動車用空気調和装置は、前記到達時間演算手段は、自車両が前記高負荷地点に到達するまでの所要時間に加え、当該高負荷地点を通過するための所要時間を演算し、前記第１の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自車両の室内に侵入する熱量を演算し、前記第２の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自動車エンジンの負荷変動量および冷房サイクルの冷却熱量を演算することを特徴とする。
【００２０】
本発明では、現在地から高負荷地点までの所要時間を求めるので、第１の熱量演算手段で求められる侵入熱量、第２の熱量演算手段で求められる冷却熱量およびエアコン制御手段によって補正される補正熱量の何れも時間のファクタを加味して決定できる。これにより、たとえば高負荷地点が渋滞中であるため侵入熱量が大きくなっても、これを考慮した補正制御を実行することができる。
【００２１】
本発明では、高負荷地点までの到達所要時間を求めたが、本発明はこれに代えて或いはこれに加えて高負荷地点までの距離を求め、この距離ファクタで補正制御しても良い。すなわち、本発明の自動車用空気調和装置は、前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置情報と前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報とから、自車両と前記高負荷地点との距離を演算する距離演算手段とをさらに備え、前記エアコン制御手段は、前記距離演算手段で得られた距離が所定値以内になると、前記室内への空調条件を制御し始めることを特徴とする。
【００２２】
上記発明においては特に限定されないが、本発明の自動車用空気調和装置では、前記エアコン制御手段により空調条件の制御開始前の空調状態を記憶する空調状態記憶手段をさらに有し、前記エアコン制御手段は、自車両が前記高負荷地点を通過したら、前記空調状態記憶手段に記憶された空調状態を読み出して元の状態に復帰させることを特徴とする。
【００２３】
高負荷地点を通過すると、それまで実行されていた補正制御は不要となるので、室内の空調状態も元の状態に復帰させることが望ましい。このため、本発明では、空調条件の補正制御開始前の空調状態を空調状態記憶手段に記憶しておき、自車両が高負荷地点を通過したら、この空調状態記憶手段から以前の空調状態に関する情報を読み出し、元の状態に復帰させる。こうすることで、室内の空調環境が即座に快適状態に復帰するとともに、マニュアル操作も不要であるため、便利かつ安全である。
【００２４】
上記発明においては特に限定されないが、本発明の自動車用空気調和装置では、前記高負荷地点は、少なくとも登坂路を含むことを特徴とする。登坂路では、自動車エンジンに高負荷が作用し、冷房サイクルの冷却能力が低下するので、上記発明を適用して好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず最初に、本発明の自動車用空気調和装置本体の実施形態を説明すると、図１は本発明の自動車用空気調和装置を示すブロック図（クレーム対応図）、図２は本発明の自動車用空気調和装置の実施形態を示す構成図、図３は本発明に係るエアコンユニット本体を示す構成図、図４は図３に示すエアコンユニットの一部を示す構成図である。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態に係る自動車用空気調和装置２００は、いわゆる前後左右独立温調型エアコンであって、主として車室内を４つの領域に区画してそれぞれを温調するもので、インテークユニット２１０、クーラユニット２２０およびヒータユニット２３０から構成されている。
【００２７】
なお、以下の説明では前後左右独立温調型エアコンを例に挙げるが、本発明の自動車用空気調和装置は、こうした前後左右独立温調型エアコンに限定されず、左右独立温調型エアコンであっても、非独立型エアコンであっても適用することができる。
【００２８】
インテークユニット２１０には、外気取入口２１１および内気取入口２１２を自由な開度で開閉するインテークドア２１３と、モータ２１４により回転するファン２１５とが設けられ、インテークドア２１３の開度に応じて車室内に導入される内外気の混合比が決定される一方で、ファン２１５の回転数に応じて車室内に導入される空気量が決定される。インテークドア２１３はインテークドアアクチュエータ２１６によって駆動制御され、モータ２１４はファンコントロールアンプ２１７によって駆動制御される。
【００２９】
クーラユニット２２０には、インテークユニット２１０で導入された空気を冷却するためのエバポレータ２２１（蒸発器）が設けられており、このエバポレータ２２１には、コンプレッサ、コンデンサ（凝縮器）、膨張弁およびリキッドタンクなどで構成された冷房サイクル（何れも図示を省略する。）が接続され、コンプレッサで圧縮された冷媒が供給される。本実施形態で用いることができるコンプレッサとしては、自動車エンジンからの駆動力をクラッチを介して入切するクラッチ付きコンプレッサの他、容量可変斜板式コンプレッサなどのようにクラッチレスであっても斜板の角度を変えることで自動車エンジンに与える負荷を軽減することができるタイプのコンプレッサが挙げられる。
【００３０】
ヒータユニット２３０には、エンジンの冷却水が循環するヒータコア２３１が設けられており、その両側部のそれぞれに、当該ヒータコア２３１を迂回するバイパス路２３２，２３２が形成されている。クーラユニット２２０を流下した空気がこのヒータコア２３１を通過することで加熱されることになる。
【００３１】
本実施形態のヒータユニット２３０においては、ヒータコア２３１の上流側にフロントエアミックスドア２３３ｆとリアエアミックスドア２３３ｒとの２枚のエアミックスドアが回動自在に設けられている。フロントエアミックスドア２３３ｆは、前席に吹き出される調和空気の温度を制御するためのエアミックスドアであるのに対し、リアエアミックスドア２３３ｒは後席に吹き出される調和空気の温度を制御するためのエアミックスドアである。すなわち、フロントエアミックドア２３３ｆについていえば、その開度に応じてヒータコア２３１（の半分）を通過する空気量とバイパス路２３２を通過する空気量との比率が決定され、これにより後述する前席側配風通路２３５ｆへ流下する空気の温度が調節される。リアエアミックスドア２３３ｒについても同様に、当該リアエアミックスドア２３３ｒの開度に応じて後席側配風通路２３５ｒへ流下する空気の温度が調節される。
【００３２】
これら２枚のエアミックスドア２３３ｆ，２３３ｒは、それぞれフロントエアミックスドアアクチュエータ２３４ｆおよびリアエアミックスドアアクチュエータ２３４ｒによって駆動制御される。
【００３３】
また、ヒータコア２３１の下流側は、仕切壁２３６により前席側への配風通路２３５ｆと後席側への配風通路２３５ｒとに仕切られており、前席側への配風通路２３５ｆには、前席デフ吹出口２３７およびこれを開閉する前席デフドア２３７Ｄ、前席ベント吹出口２３８およびこれを開閉する前席ベントドア２３８Ｄ、前席フット吹出口２３９およびこれを開閉する前席フットドア２３９Ｄがそれぞれ設けられている。これら３つの前席ドア２３７Ｄ，２３８Ｄ，２３９Ｄの開閉位置の組み合わせは前席側の吹出口モードで決定されるので、リンク機構を介してフロントモードアクチュエータ２４０により一括して駆動制御される。
【００３４】
これに対して、ヒータコア２３１の下流側に形成された後席側への配風通路２３５ｒには、前席側の配風通路２３５ｆと後席側の配風通路２３５ｒとを流れる空気の配風比を調節するための前後配風比調節ドア２４１Ｄと、後席ベント吹出口２４３および後席フット吹出口２４４とのそれぞれから吹き出される調和空気の配風比を調節するためのリアモードドア２４５とが設けられている。
【００３５】
前後配風比調節ドア２４１Ｄは、前後配風比調節ドアアクチュエータ２４２によって駆動制御され、後席側配風通路２３５ｒを全開する位置と全閉する位置との間を回動することができる。この前後配風比調節ドア２４１Ｄを、後席側配風通路２３５ｒの一部を遮蔽する位置まで回動させると、前席側配風通路２３５ｆと後席側配風通路２３５ｒとの間の仕切壁２３６に開設された連通路２４１の一部が開くので、ヒータコア２３１の後席側を通過した調和空気の一部が前席側配風通路２３５ｆに流下し、これにより前席側へ吹き出される配風量が後席側に対して相対的に多くなる。
【００３６】
なお、この前後配風比調節ドア２４１Ｄは、前席側と後席側との温度差をより鋭敏にするために設けられたものであることから、本発明の独立温調型エアコンにとっては好ましい形態ではあるが、必ずしも必須のものではない。
【００３７】
リアモードドア２４５は、リアモードドアアクチュエータ２４６によって駆動制御され、当該リアモードドア２４５の開度に応じて後席ベント吹出口２４３と後席フット吹出口２４４とのそれぞれに流下する調和空気の比率が調節される。
【００３８】
前席側配風通路２３５ｆと後席側配風通路２３５ｒには、図４に示すフロントダクト２４７ｆとリアダクト２４７ｒとがそれぞれ接続されている。さらに具体的には、前席側配風通路２３５ｆの前席ベント吹出口２３８と前席フット吹出口２３９とのそれぞれには、フロントダクト２４７ｆがそれぞれ接続され、また後席側配風通路２３５ｒの後席ベント吹出口２４３と後席フット吹出口２４４とのそれぞれには、リアダクト２４７ｒがそれぞれ接続されている。図４は、それぞれの一方を図示したものである。
【００３９】
前席ベント吹出口２３８に接続されたフロントダクト２４７ｆは、インストルメントパネル内を取り廻されて、車両左右方向に延在しており、中央には主として乗員の上半身に向かって調和空気を吹き出すためのベントグリル２５２が設けられ、左右両端には主としてサイドウィンドガラスへ向かって調和空気を吹き出すためのサイドグリル（本発明にいうサイドウィンドガラスへの吹出口）２５３が設けられている。
【００４０】
また、前席ベント吹出口２３８に接続されたフロントダクト２４７ｆ内には、前席の左右（運転席と助手席）の配風比を調節するためのフロント左右配風比調節ドア２４８が設けられ、フロント左右配風比調節ドアアクチュエータ２４９によって駆動制御される。そして、このフロント左右配風比調節ドア２４８を、中立位置からたとえば右席側に回動させると、左席側へ流下する空気量が増加するとともに右席側へ流下する空気量がそのぶんだけ減少する。これにより、前席側の左右座席の空調能力が変化することになる。
【００４１】
フロントダクト２４７ｆと同様に、リアダクト２４７ｒ内にも、後席の左右座席の配風比を調節するためのリア左右配風比調節ドア２５０が設けられ、リア左右配風比調節ドアアクチュエータ２５１によって駆動制御される。そして、このリア左右配風比調節ドア２５０を、中立位置からたとえば右席側に回動させると、左席側へ流下する空気量が増加するとともに右席側へ流下する空気量がそのぶんだけ減少する。これにより、後席側の左右座席の空調能力が変化することになる。
【００４２】
以上のインテークドアアクチュエータ２１６、ファンコントロールアンプ２１７、フロントエアミックスドアアクチュエータ２３４ｆ、リアエアミックスドアアクチュエータ２３４ｒ、フロントモードアクチュエータ２４０、前後配風比調節ドアアクチュエータ２４２、リアモードドアアクチュエータ２４６、フロント左右配風比調節ドアアクチュエータ２４９およびリア左右配風比調節ドアアクチュエータ２５１へ対する指令信号は、図２に示すエアコン制御ユニット２１（図１に示すエアコン制御手段７に相当する。）からそれぞれ送出される。
【００４３】
こうした前後左右独立温調型エアコン本体２０の他に、本実施形態の自動車用空気調和装置１０は、ナビゲーションシステム３０を備えている。
【００４４】
図２は本実施形態に係る自動車用空気調和装置１０の全体構成を示すブロック図である。ちなみに本図において、上述したエアコン本体２０は、図３および図４に示すユニットおよび各種アクチュエータの他に、インストルメントパネルの上面などに設けられ車室内へ入射される日射量を検知し、これに応じた信号を出力する日射センサ２２と、車室内のインストルメントパネルの前面などに設けられ車室内の温度を検知してこれに応じた信号を出力する内気温センサ２３と、エンジンルーム内のフードロックステー下側などのように走行風の影響を受けない部位に設けられ外気温度を検知してこれに応じた信号を出力する外気温センサ２４と、インストルメントパネルの前面に設けられたエアコンコントローラの各種操作部２５とからの信号が、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭなどで構成されたマイクロコンピュータ（エアコン制御ユニット）２１に入力されるように結線されている。
【００４５】
エアコン制御ユニット２１のＲＯＭには、操作部２５で設定された室内温度等に対して、日射センサ２２、内気温センサ２３および外気温センサ２４から取り込まれた環境情報を加味しながら最適な室内環境を実現するための制御ロジックが格納されており、この制御ロジックによる演算結果に基づいて、上述した各種のアクチュエータを駆動制御する。
【００４６】
本実施形態に係るナビゲーションシステム３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System） 用人工衛星からの送信電波を受信するためのＧＰＳアンテナ３２と、このＧＰＳアンテナ３２からの受信信号に基づいて自車両の現在地、進行方向を演算するためのＧＰＳレシーバ３３と、車両に設けられ自車両の進行方向の変化を検出するためのジャイロコンパス３４と、自車両の走行速度を検出するための車速センサ３５と、乗員が各種の指令を入力するための操作部３６と、道路地図を表示するために道路情報（地図情報）が格納されたＣＤ−ＲＯＭから当該地図情報を読み出すためのプレーヤ３７と、道路地図や現在地を表示するための液晶ディスプレイ等からなる表示装置３８と、これらＧＰＳレシーバ３３、ジャイロコンパス３４、車速センサ３５、操作部３６およびＣＤ−ＲＯＭプレーヤ３７からの情報を取り込んで、主として自車両の現在地や進行方向、目標走行先等を表示装置３８に表示して、運転者に対して自車両の走行案内を行うためのナビゲーション制御ユニット（図１の目的地経路設定部２Ａに相当する。）３１とを備えている。
【００４７】
ＧＰＳレシーバ３２は、いわゆるＧＰＳ航法のために使用されるもので、自車両の現在地や進行方向をＧＰＳ用人工衛星からの電波に基づき測定する。これに対して、ジャイロコンパス３４および車速センサ３５は、いわゆる自律航法のために使用されるもので、車両の相対的な移動量を検出して現在地や進行方向を逐次更新しながら現在地や進行方向を測定し、自車両が人工衛星からの電波を受信できない場合などのように、ＧＰＳレシーバ３３による測定結果が正常でないときにこれを補完する。
【００４８】
このナビゲーションシステム３０のナビゲーション制御ユニット３１と上述したエアコン制御ユニット２１とは、交信可能に結線されており、エアコン制御ユニット２１からの要求に応じて、主として自車両の現在地（経度、緯度および高度）の情報をナビゲーション制御ユニット３１から送出する。
【００４９】
また、本実施形態では、ＶＩＣＳなどの交通情報の提供通信網から当該交通情報を取得するための交通情報受信器４０（図１の交通情報取得手段３Ｂに相当する。）が搭載されており、目的とする地点近傍の交通情報を受信し、これをナビゲーション制御ユニット３１へ送出する。
【００５０】
さらに、本実施形態の自動車用空気調和装置１０では、エアコン制御ユニット２１（またはナビゲーション制御ユニット２１でも良い。）において、自車両の現在位置と走行目的地との間の走行経路のなかに、自動車エンジンに高負荷が作用する地点、たとえば登坂路が存在するかどうかを検出する（これが本発明の高負荷地点検出部２Ｂに相当する。）。この制御ロジックは、ナビゲーション制御ユニット２１で設定された自車両の走行ルートの情報と地図情報とに基づいて、当該走行ルート中に登坂路が存在するかどうかを判断する。
【００５１】
一方、エアコン制御ユニット２１（またはナビゲーション制御ユニット２１でも良い。）には、上述した走行ルート上に存在する登坂路において、自車両の室内にどのくらいの熱量Ｑinが侵入するかを演算する第１の熱量演算手段４Ａ（図１参照）と、その登坂路を自車両が走行したときにエンジンがどれくらいの負荷を受け、これにより冷房サイクルの能力（実際にはコンプレッサの冷媒吐出量）がどのくらい低下して冷却熱量Ｑcpがどのくらいになるかを演算する第２の熱量演算手段４Ｂ（図２参照）とが設けられている。ハードウェア構成としては、演算プログラムが格納されたＲＯＭと、入力データを一時的に記憶するＲＡＭと、実際の演算処理を実行するＣＰＵとを備えている。
【００５２】
そして、エアコン制御ユニット２１では、第２の熱量演算手段４Ｂで求められた冷房サイクルの冷却熱量Ｑcpが所定値以下になったら、第１の熱量演算手段４Ａで求められた侵入熱量Ｑinから第２の熱量演算手段４Ｂで求められた冷却熱量Ｑcpを減じた熱量ΔＱを補うように、その登坂路へ到達する手前から、室内への空調条件を制御し始める。
【００５３】
これら第１および第２の熱量演算手段４Ａ，４Ｂにおいて、室内へ侵入する熱量Ｑinや冷房サイクルの冷却熱量Ｑcpを算出する際に時間のファクタを加えるために到達時間演算手段５（図１参照）が、エアコン制御ユニット２１に設けられている。この到達時間演算手段５では、ナビゲーション制御ユニット３１で求められた自車両位置、ＣＤプレーヤ３７に記憶された地図情報、車速センサ３５（図１の車速検出手段３Ａに相当する。）により検出された車速および交通情報受信器４０により取得された交通情報に基づいて、自車両が登坂路に到達するまでの所要時間を演算する。また、これと同時に、その登坂路を通過するための所要時間を演算する。この通過所要時間に基づいて、第１の熱量演算手段４Ａは、室内に侵入する熱量Ｑinを演算するとともに、第２の熱量演算手段４Ｂは、自動車エンジンの負荷変動量および冷房サイクルの冷却熱量Ｑcpを演算する。
【００５４】
さらに、本実施形態では、登坂路におけるエアコンの補正制御を実行した後に通常状態に戻すためのメモリ（図１の空調状態記憶手段６に相当する。）が、エアコン制御ユニット２１に設けられている。このメモリは、各種アクチュエータ２６やコンプレッサ９（図１参照）などの空調条件の補正制御開始前の状態を記憶する。
【００５５】
次にこの動作を具体化して説明する。
図５は図２のエアコン制御ユニット２１におけるメインルーチンを示すフローチャート、図６および図７は図５のステップ２０のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００５６】
まず、図５に示すステップ１０において、所定の時間間隔で、日射センサ２２、内気温センサ２３、外気温センサ２４および操作部２５からエアコン制御ユニット２１に検出信号を取り込む。
【００５７】
これとは別に、ナビゲーションシステム３０に自車両の走行目的地を入力し、走行ルートを設定しておく。具体的には、ナビゲーションシステム３０の操作部３６から走行目的地を入力すると、ＧＰＳレシーバ３３およびジャイロコンパス３４から求められる現在位置と、ＣＤ−ＲＯＭプレーヤ３７に格納された地図情報とに基づいて、ナビゲーション制御ユニット３１で現在位置から走行目的地に至る走行ルートが演算され、表示装置３８に地図画像とともに表示する。
【００５８】
次に、ステップ２０にて高負荷地点（以下の説明では登坂路とする。）における空調補正を実行するが、これはまず図６に示すステップ２０１にて、自車両の現在地に関する情報、すなわち経度、緯度および高度をナビゲーション制御ユニット３１からエアコン制御ユニット２１へ取り込む。続いてステップ２０２にて、現在の自車両位置と走行ルートとを比較し、ステップ２０３ではその走行ルート中に登坂路があるかどうかを判断する。この判断は、たとえばＣＤ−ＲＯＭに格納された地図データから登坂路か否かの識別ができる。
【００５９】
そして、そのような登坂路が走行ルート中に存在する場合には、ステップ２０４にて、まずその登坂路の傾斜角度をＣＤ−ＲＯＭの地図データから読み出して求めるとともに、次のステップ２０５にて交通情報受信器４０を用いて、走行ルートの交通情報を取り込む。また、ステップ２０６で車速センサ３５から自車両の車速を取り込む。
【００６０】
これらステップ２０４〜２０６で得られた登坂路の傾斜角度、渋滞情報および車速から、ステップ２０７にて、その登坂路を自車両が走行したときの自動車エンジンの負荷変動パターンを予測する。これと同時に、その登坂路を走行したときの室内に侵入する熱量Ｑinを演算する。
【００６１】
ステップ２０８では、ステップ２０７で求められたエンジンの負荷変動パターンに基づいて、冷房サイクルのコンプレッサの吐出量変動を演算する。このコンプレッサの吐出量変動から、ステップ２０９で冷房サイクルの冷却熱量Ｑcpが求められる。
【００６２】
ステップ２１０では、ステップ２０９で求められた冷却熱量Ｑcpが、予め設定された制御切換値（しきい値）より小さいかどうかを判断し、たとえば登坂路の傾斜角度が大きすぎて目的とする冷却能力が得られない場合等は、図７に示すステップ２１１へ進む。なお、ステップ２０９で求められた冷却熱量Ｑcpが制御切換値以上の場合には、充分な冷却能力が発揮できるものとしてリターンする。
【００６３】
ステップ２１１では、自車両がその登坂路の手前の所定距離まで近づいたかどうかを判断する。この登坂路の手前の所定距離は、以下のようにして演算される。図８は登坂路でコンプレッサの吐出量を低下させた場合の時間−温度の関係を示すグラフであり、図中Ｑinが、その登坂路を走行したときに室内へ侵入する熱量を示し、登坂路の手前Ｔime0の地点から補正制御を開始し、これを登坂路の終了地点まで続けた場合に、当該室内へ供給される冷却熱量を同図の補正制御（１）の斜線部で示す。これらの熱量が等しくなると、登坂路においてコンプレッサの吐出量を低下させても、トータルとしての室内の熱量は上昇しないので、室内環境が維持されることになる。こうした観点から、補正制御を開始する地点Ｔime0を演算して求める。
【００６４】
登坂路までの距離が所定値よりも大きい（遠い）場合にはリターンするが、所定値以内になるとステップ２１２へ進んで、まず現在の配風や風量を空調状態記憶手段６（図１参照）に記憶する。
【００６５】
そして、ステップ２１３および２１４にて、ファンコントロールアンプ２１７を制御して室内へ吹き出される調和空気量を増加させる。また、ステップ２１５ではインテークユニット２１０の空気取入口が内気モードか外気モードかを判断し、外気モードであれば、ステップ２１６で内気モードとするようにインテークドア２１３を制御する。さらに、ステップ２１７では吹出口モードがベントモードかそれ以外のモードかを判断し、ベントモード以外のモードであれば、ステップ２１８にてフロントモードアクチュエータ２４０およびリアモードアクチュエータ２４６を制御してベントモードに設定する。
【００６６】
これにより、内気循環モードにて大量の冷風が乗員の上半身に供給され、図８に示す補正制御（１）で示す冷却熱量が室内へ供給される。
【００６７】
また、登坂路へ到達すると、コンプレッサからエンジンへ作用する負荷を軽減するためにクラッチをＯＦＦしたり、或いは容量可変斜板式コンプレッサの場合には斜板の傾斜角度を直立方向へ変化させるようにしても良い。
【００６８】
その後、その登坂路を通過すると、ステップ２１７での判断によってステップ２１８へ進むことになる。このステップ２１８では、空調状態記憶手段６に記憶された先程の配風および風量を読み出し、元の空調状態に復帰させる。こうすることで、登坂路における補正制御が終了すると即座に元の本来の空調状態に復帰されるので、室内環境の違和感も少なくなる。
【００６９】
以上の制御ロジックによって、登坂路での補正が行われるが、次に図５に戻って一般的なオートエアコンの制御ロジックに移行する。
【００７０】
すなわち、ステップ３０および４０では、ステップ１０で入力された日射センサ２２、内気温センサ２３、外気温センサ２４および操作部２５の各センサ値に基づいて、各座席に対して最適な温度の調和空気を供給すべく、フロントエアミックスドア２３３ｆおよびリアエアミックスドア２３３ｒの開度を演算し、フロントエアミックスドアアクチュエータ２３４ｆおよびリアエアミックスドアアクチュエータ２３４ｒのそれぞれに指令信号を送出する。
【００７１】
次のステップ５０では、冷房或いは除湿が必要かどうかに応じて、クーラユニット２２０のエバポレータ２２１に接続されたコンプレッサのマグネットクラッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する。このコンプレッサ制御は、容量可変式コンプレッサを搭載している場合には、マグネットクラッチを入切することに代えて、斜板の傾斜角度を強制的に制御するものであっても良い。
【００７２】
ステップ６０では、前席デフドア２３７Ｄ、前席ベントドア２３８Ｄおよび前席フットドア２３９Ｄの開度の組み合わせで決定される前席吹出モードと、リアモードドア２４５の開度で決定されるリア吹出モードとを制御すべく、フロントモードアクチュエータ２４０およびリアモードドアアクチュエータ２４６のそれぞれに指令信号を送出する。
【００７３】
ステップ７０では、吹出モードが決定された前席および後席のそれぞれにおける左右座席の配風比の微調整を実行する。すなわち、図４に示すフロント左右配風比調節ドア２４８とリア左右配風比調節ドア２５０を適切な位置に駆動するために、フロント左右配風比調節ドアアクチュエータ２４９とリア左右配風比調節ドアアクチュエータ２５１とのそれぞれに指令信号を送出する。
【００７４】
最後に、ステップ８０では、車室内へ吹き出すトータル風量を制御すべく、ファンコントロールアンプ２１７に指令信号を送出してファン２１５の回転数を制御する。なお、ステップ９０では、他の制御、たとえばインテークドア２１３の切替を行うためにインテークドアアクチュエータ２１６に指令信号を送出したりする。
【００７５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、自動車エンジンが高負荷地点に到達しても、室内は事前に、かつ徐々に冷房されており、エンジン負荷の増大によって冷房サイクルの冷却能力が低下しても、室内の空調環境をそのまま快適に維持することができる。しかもこの場合、コンプレッサの冷媒吐出量を増加させるなど、冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷が増加することも必要ないので、エンジントルクをそのまま維持することができ走行フィーリングを低下させることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車用空気調和装置を示すブロック図（クレーム対応図）である。
【図２】本発明の自動車用空気調和装置の実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係るエアコンユニット本体を示す構成図である。
【図４】図３に示すエアコンユニットの一部を示す構成図である。
【図５】図２のエアコン制御ユニットにおけるメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図５のステップ２０のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図５のステップ２０のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の補正制御を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１０…自動車用空気調和装置
１…自車両位置検出手段
２…地図情報記憶手段
２Ａ…目的地経路設定部
２Ｂ…高負荷地点検出部
３Ａ…車速検出手段
３Ｂ…交通情報取得手段
４Ａ…第１の熱量演算手段
４Ｂ…第２の熱量演算手段
５…到達時間演算手段
６…空調状態記憶手段
７…エアコン制御手段
８…各種アクチュエータ
９…コンプレッサ
【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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