(57)【要約】【課題】  自動車に装備されているエアコン使用による燃料消費量の増大を最小限に抑制するとともに走行中の加速を障害しないことを目的とする車両用空調制御装置を提供すること。【解決手段】  エアコンのオン・オフ制御を、ブレーキの作動状態、アクセルペダルの踏み込み状態あるいはギアの選択状態や、スピードメーターの速度値、エンジンの回転数もしくはこれらの計算処理値と連動させることができるエアコン制御装置を介在させることにより、主に減速行程、下り坂走行中、静止状態においてエアコンが作動し、その他の状態ではエアコンが停止するように制御してエアコンの運転時間を半減させ、従来はブレーキ操作により摩擦熱として散逸されていた動力機構の運動エネルギーをエアコンのコンプレッサー駆動に利用することにより、エアコン使用によるエネルギー効率の悪化を最小限に抑制して燃費を改善するとともに、加速障害を発生させないように構成したこと。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車運転においてブレーキペダルを踏み込む操作、あるいはアクセルペダルの踏み込みを解除する操作に連動してエアコンの作動を開始させることを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項２】
自動車運転においてアクセルペダルを踏み込む操作に連動してエアコンの作動を停止させることを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項３】
自動車運転においてアクセルペダルの踏み込み深度値の変動に連動して、エアコンの作動を停止もしくは開始させることを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項４】
自動車運転においてエンジンの回転数あるいはスピードメーターの値とアクセルペダルの踏み込み深度値の比の変化に連動してエアコンの作動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５】
自動車運転においてギア選択がニュートラルあるいはパーキングであること、あるいはサイドブレーキがかかっていることに連動してエアコンの作動を開始させることを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項６】
自動車運転においてエンジンの回転数、あるいはエンジンの回転数の変動を示す時間差分値に連動して、エアコンの作動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７】
自動車運転においてスピードメーターの値、あるいは速度の変動を示すスピードメーターの時間差分値に連動して、エアコンの作動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８】
自動車のエンジン始動時において、エンジン始動後、任意の時間が経過して後、あるいはエンジン回転数が任意の値以上に達して後にエアコンの作動を開始させることを特徴とする請求項１から７に記載の車両用空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車の車内に設置された空調の特に冷房・除湿（エアコン機能）の動作制御装置に関するもので、詳しくはエアコンの作動をアクセルペダルの踏み込み状態、ブレーキの作動状況、サイドブレーキのロック状態、ギアの選択状態、エンジン回転数、速度などと連動制御させることにより、エアコン作動時間を短縮するとともに動力機構から転用するエネルギーを減じることにより、燃料消費を減少させるとともに、加速を損なわない空調制御装置に係る。
【背景技術】
【０００２】  一般に、自動車のエアコンの動作方法としては、ボタン、ダイアルあるいはレバースイッチによる風量の指定、温度の指定を行うか、あるいは温度センサーと連動した送風温度や風量の自動制御方法（ＡＵＴＯモード）を具備することが一般的である。エアコンはエンジンの動力を利用してコンプレッサーを駆動するため、エアコン作動中は燃費が低下するとともに、加速力も低下する。加速時の抵抗に打ち勝つようアクセルを踏み込むことはさらに燃料消費を増大させている。その他、冷気を車内に送るための電動ファン駆動のため電気を消費する。こうしてエアコンの作動により燃料消費量は増大し、夏期の二酸化炭素を初めとする排ガスの増加を招いている。
近年、化石燃料の消費による二酸化炭素の排泄が地球温暖化の主たる原因であることが示され、地球環境の保全の観点から二酸化炭素排出規制の動きが国際的にも具体化している。当然、自動車による化石燃料の大量消費にも批判は向けられている。しかるに、世界的な経済規模の拡大により、世界の自動車生産台数は増加の一途をたどっている。さらに、夏期の走行には冷房を作動することが不可避であり、一層のエネルギー消費の増大を惹起している。対策の一環として、走行に関しては燃料消費効率のより優れた自動車の開発が続けられ、一定の成果を上げているものの、冷房のエネルギー効率に関しては燃費の向上はほぼ限界に達している。熱力学的サイクルにもとづく以上、冷房におけるエネルギー効率は熱力学的法則による自明の限界が存在するからである。
結局、体感温度上の快適性をある程度犠牲にして省エネルギーに努めるより冷房に係るエネルギー消費を抑制する方法はない。現状では、夏期のエアコン使用により不可避にもたらされる燃料消費量の増大を最低限に抑制する取り組みは、各ユーザー（運転者）のモラル、すなわち環境に優しい（エコフレンドリー）かに基づく運用に委ねられているのが実情であるが、その効果は不十分と言わざるを得ない。自動車生産の段階でエコフレンドリーであることをより重視した省エネルギー仕様のエアコン制御装置を装備し、乗員に対して快適性は若干犠牲にしても、省エネルギーエアコン制御モードを選択するように誘導する方策が有効と思われる。こうしたエアコンの省エネルギー自動制御がボタン一つで手軽に選択できることが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】本発明は、自動車運転中のエアコン作動による燃料消費の増大を低減させるためになされたもので、エアコンのオン・オフ制御を省エネルギー効率の観点から行うとともに、エアコン作動による加速障害も解除することを課題としている。すなわち、ブレーキにより熱の散逸が多い下り坂走行など運転状態や、エンジンのエアコン負荷余力が相対的に小さい運転状態を中心にエアコンを作動させることにより、エアコンの作動時間および作動パワーを減少させることを目論む。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明の機構は、機能的に、入力信号部、エアコン制御装置部、および出力信号部から構成される。制御装置への入力信号は、アクセルの踏み込み状態、ブレーキの踏み込み状態、サイドブレーキのロック状態、ギアの選択状態、エンジン回転数、スピードをモニターしているもので、これらのいずれか、あるいは任意の組み合わせか、あるいは計算処理値から成る信号が本発明に係るエアコン制御装置に入力される。制御装置からの出力はエアコンの動作をオン・オフ制御する出力信号である。本発明に係るエアコン制御装置によりエアコンが作動している間のエアコンの態様は既存の強度（温度や風量）調節機構の支配下に入れることができる。【０００５】  自動車運転は加速、定速運転、減速、停止のいずれかの行程の繰り返しである。減速行程ではブレーキ操作により運動エネルギーを摩擦熱に変換するため、エネルギー効率上は無駄な損失となっている。さらに走行中に加速・減速の繰り返しが多いほどエネルギー効率は低下する。本発明に係る第一の制御機構は、エネルギーが摩擦熱で浪費される減速行程を中心にエアコンを作動させようとするものである。通常、減速はアクセルペダルの解除、ブレーキの踏み込みなどの物理的状態、もしくは速度の低下、エンジン回転数の低下により検知することができ、これらと同期させてエアコンの運転を作動させる。エアコンの作動はエンジンの回転抵抗となるので、減速時には有効なエンジンブレーキとしても機能することになる。【０００６】  本発明に係る第一の制御機構により、減速行程以外に自動車が停止中もエアコンを作動させることもできる。基本的には、停止状態はブレーキの踏み込みまたはアクセルペダルの解除に包含されるからである。さらに、停止状態は、ギア選択がパーキング状態に選択されていることや、サイドブレーキがかかっていること、あるいは計器の速度がゼロになっていることによっても検知することができ、本発明に係る第二の制御機構により、これらの静止を示す信号と同期させてエアコンの運転を作動させることができる。【０００７】  自動車の加速状態への移行は、アクセルペダルの踏み込み、速度の上昇、エンジン回転数の増大により検知することができ、本発明に係る第三の制御機構により、これらのいずれかと同期させてエアコンの作動を停止させる。【０００８】  一般道の走行に比し、高速道路における走行では加速・減速のサイクルが少なく、かつアクセルを踏み込む時間が持続するため、本発明に係る上記第一および第二の機構のみではエアコンの作動自体が見込めなくなる。そこでオプションとして、高速運転中にのみ有効となる第四の制御機構を設け、高速走行時の省エネルギー仕様のエアコン作動を達成することもできる。すなわち、任意に設定できる高速度（例えば時速８０ｋｍ）に達した時点より、第四の制御機構が有効となり、エンジンの回転数の時間減分値（傾き：Δｒｐｍ／Δｔ）が任意に設定できる値以下になると（例えば−２００ｒｐｍ／２秒以下の低下）、エアコンを始動させる。そして、エンジンの回転数の時間増分値（傾き：Δｒｐｍ／Δｔ）が任意に設定できる値以上になると（例えば２００ｒｐｍ／２秒以上の上昇）、エアコンを停止させる。エンジン回転数の代わりに、速度の時間差分値をモニターすることにより同様の制御を行うこともできる。あるいは、エンジン回転数や速度の差分値の代わりに、エンジン回転数や速度そのものの値と連動させてエアコンのオン・オフを制御することも可能である。
第四の制御機構の別の方法として、任意の速度（例えば時速８０ｋｍ）に達した状態では、速度が一定時間以上にわたり定速に維持された場合にエアコンを始動させるように制御することもできる。ここで定速とは任意の時間あたりの速度の変動が任意の値以下であるものと定義される（例えば５ｋｍ／３０秒以下、すなわち３０秒間の観察時間の速度変動が５ｋｍ以内であること）。そして、エンジンの回転数の時間増分値（傾き）が任意に設定できる値以上になると（例えば２００ｒｐｍ／２秒以上の上昇）、エアコンは停止させる。この後、再度、定速に維持されるか、アクセルを解除するか、エンジンの回転数の時間減分値（傾き）が任意の値以下になるか（例えば−２００ｒｐｍ／２秒以下の低下）、あるいはブレーキを踏むことによりエアコンは再びオンとすることができる。
第四の制御機構のさらに別の方法として、下り坂かもしくは減速時のみにより厳密に限定してエアコンを作動させることもできる。まずアクセルの踏み込み深度を解除（０）から最大踏み込み（１００）の間の相対値で表わした入力信号をモニターする。そして処理値としてエンジンの回転数または速度とアクセル踏み込み深度の比（エンジンの回転数／アクセル踏み込み深度値、あるいは速度／アクセルの踏み込み深度値）をモニターし、これが任意に設定できる閾値を超えた場合に下り坂と判定し、エアコンを始動させる。下り坂ではあるエンジン回転数を与えるアクセルの踏み込み深度は浅く（小さく）なる。また、変法では、アクセル踏み込み深度自体が任意に設定できる閾値（Δアクセル踏み込み深度／Δｔ）だけ減少した場合にも、下り坂かもしくは減速時と判定してエアコンを始動させる。逆に、アクセル踏み込み深度が任意に設定できる閾値だけ上昇した場合にはエアコン作動を停止させる。
以上のような第四の制御機構に係るいずれかのアルゴリズムにより、高速道路における運転でもエアコンの省エネルギー効率を高めることができる。さらに、追い越し時に加速を損なうこともなく、円滑な走行を保証する。第四の制御機構が機能している状態においても、優先的な機構としてアクセルペダルが解除されるか、あるいはブレーキペダルが踏み込まれるた瞬間にエアコンを始動させる。また、上記第四の機構が作動していた状態から、先に定めた任意に設定できる高速度（例えば時速８０ｋｍ）未満の速度走行となると、上記第一〜第三の制御機構が優先状態に切り替わる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明に係る車両用エアコン制御装置によれば、エアコン作動時間を半減させること、主に摩擦エネルギーとして散逸していた動力装置の運動エネルギーを利用してエアコンのコンプレッサーを作動させること、加速時の燃料消費の増大を削除することにより、従来のエアコンに必要な余分な燃料消費を半減させることができる。エンジンの冷房余力が相対的に低いエンジンの回転状況下でエアコンを作動させるため、エアコンに消費されるエネルギーも限定される。こうした複合作用により、夏期の二酸化炭素排泄削減に寄与する。また、空調のコントロールパネルにＥＣＯモード自体が装備されていることにより、乗員の節エネルギー意識を喚起する効果も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  エアコンのコントロールパネルには一般的にオフ、ＡＵＴＯ（自動）、風量、設定温度を指定するボタンもしくはダイヤルもしくはレバーが設置されている。本発明ではまず、コントロールパネルに新たにＥＣＯモードを設ける（呼称の一例でありこれに限定されるものではない）。ＥＣＯモードを選択することにより、本発明に係る機構が作動し、エアコンのオン・オフ作動はＥＣＯモードの支配下に移行する。ＥＣＯモードにおける風量は、風量を指定指定している場合はその風量が選択され、ＡＵＴＯを選択している場合は、ＡＵＴＯの制御系が指定する風量となる。送風温度も同様に規定され得る。本発明に係る車両用空調制御装置では入力（運転操作）と出力（エアコンのオン・オフ）の対応を任意に設定することができるが、第一〜第三の制御機構に係る最も標準的なプログラムを下表に示す。◎印の制御は本発明に係る車両用エアコン制御装置に具備していることが好ましく、○印の制御は必要に応じて選択する。
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【実施例】
【００１１】  本発明に係る車両用エアコン制御装置を作動させるため、空調制御パネルのＥＣＯモードが選択されていると、エンジン始動後、任意の時間（例えば数秒）が経過して後、あるいはエンジン回転数が任意の値に達して後、エアコンの動作が開始する。アクセルペダルを踏むとエアコンは停止し、加速の支障とはならない。巡航速度に達し、アクセルペダルを解除するか、ブレーキペダルを踏むと再びエアコンは始動する。一連の減速から停止行程にわたり、再度加速に移行するまでエアコンは作動している。
猛暑や直射日光に長時間暴露され車体温や車内温が著しく上昇している状況で自動車の走行を開始する場合、運転開始当初からＥＣＯモードを選択すると、外気温や車体温に打ち勝って車内温度を体感上快適な水準に低下させることは困難である。この場合、車内の暖気を換気するとともに、当初はＡＵＴＯモードか高風量モードを選択し、車内温度が受容可能な水準に達して後に、ＥＣＯモードを選定し、本発明に係る車両用エアコン制御装置を始動させる。すなわち猛暑下では空調の導入はＡＵＴＯなど従来の温度制御を利用し、空調の維持をＥＣＯ制御に切り替えて運用することが望ましい。【００１２】  本発明に係る車両用エアコン制御装置を作動させるため、空調制御パネルのＥＣＯモードが選択されていると、下り坂では、アクセルペダルの解除、ブレーキペダルの踏み込みが信号となりエアコンが作動している。エンジンブレーキの抵抗を増大させ、減速を助長する作用もある。【００１３】  渋滞状況では、アクセルペダルやブレーキペダルの踏み込みあるいは解除操作が頻回に繰り返されるが、本発明に係る車両用エアコン制御装置を作動させるために、空調制御パネルのＥＣＯモードが選択されていると、繰り返しの度に、加速時にはエアコンはオフとなり、減速時にはエアコンはオンとなる。本発明に係る車両用エアコン制御装置によると、とりわけ渋滞時に摩擦熱として散逸されるエネルギーの抑制効果が大きい。【００１４】  高速道路の運転においては、巡航速度を維持するためにアクセルペダルを持続的に踏み込んでおく時間が長い。本発明に係る車両用エアコン制御装置を作動させるため、空調制御パネルのＥＣＯモードが選択されていると、第四の制御機構により、アクセルペダルが踏み込まれていても、一例として図２に示すようなアルゴリズム制御により、省エネルギーを重視する観点から、エアコンのオン・オフ制御が行うことができる。すなわち、自動車の移動速度が任意の値（Ｐ、例えば８０ｋｍ／ｈ）に達すると第四の制御機構が機能し、自動車速度あるいはエンジンの回転数の値およびその時間差分値をモニターすることにより、いずれかの値もしくは時間差分値が任意の閾値を超えた段階でエアコンのオン・オフを切り替える。プラスの差分値は加速を反映し、マイナスの差分値は減速を反映する。いずれもマイナスの差分値が閾値を超えた場合にエアコンを始動させ、プラスの差分値が閾値を超えた場合にエアコンは停止させるオン・オフ制御を行う。図２では、一例として、エンジンの回転数の時間差分値をモニターすることによりエアコンを制御する機構のフローチャートを示す。Ｑ（＜０）の絶対値が大きいほど、エアコン作動時間は短くなり、Ｒ値が大きいほどエアコン作動時間が長くなる。図２には示していないが、アクセルペダルの解除あるいはブレーキペダルを踏み込んだ信号は常にアルゴリズムに優先してエアコンを始動させる。
第四の制御機構に係る別の制御アルゴリズムとして、下り坂かもしくは減速時のみにより厳密に限定してエアコンを作動させることもできる。下り坂や減速状態を判断するために、新たにアクセルの踏み込み深度を解除（０）から最大踏み込み（１００）の間の相対値で表わした入力信号を設ける。さらにその計算処理値としてエンジンの回転数または速度とアクセル踏み込み深度の比（エンジンの回転数／アクセル踏み込み深度値、あるいは速度／アクセルの踏み込み深度値）もモニターし、これが任意に設定できる閾値を超えた場合に下り坂と判定し、エアコンを始動させる。また、これの変法として、アクセル踏み込み深度自体が任意に設定できる閾値（Δアクセル踏み込み深度／Δｔ）だけ減少した場合にも、下り坂かもしくは減速時と判定してエアコンを始動させる。アクセル踏み込み深度が任意に設定できる閾値だけ上昇した場合にはエアコン作動を停止させる。アクセルペダルの解除あるいはブレーキペダルを踏み込んだ信号は常にいずれのアルゴリズムにも優先してエアコンを始動させる点は同様である。
【産業上の利用の可能性】
【００１５】  本発明に係る車両用エアコン制御装置は、エコーフレンドリー（環境への優しさ）やエネルギー節約を指向するユーザー意識の高まりとともに自家用自動車、トラックの空調に装備する需要の増大が見込まれる。また、自動車製造メーカーの環境保護に対する責任意識の高まりとともに販売される自動車に標準装備されていく可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エアコン制御機構図である。
【図２】第四の制御機構のフローチャート（高速道路走行用）の一例である。
【符号の説明】
【００１６】Ａ  入力パラメーター
Ｂ  エアコン制御装置
Ｃ  エアコンコントロールパネル
１  ブレーキペダル作動状態
２  アクセルペダル作動状態
３  ギア選択
４  サイドブレーキ作動状態
５  スピードメーター値
６  エンジン回転数
７  ＥＣＯモード選択スイッチ
８  ＡＵＴＯ／風量設定スイッチ
９  空調装置
Ｐ  指定の速度値（任意設定、例として８０ｋｍ／ｈ）
Ｑ  指定の時間あたりのエンジン回転数の差分値（任意設定、例として−２００ｒｐｍ／２ｓｅｃ）
Ｒ  指定の時間あたりのエンジン回転数の差分値（任意設定、例として２００ｒｐｍ／２ｓｅｃ）
【図１】
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【図２】
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