JP4613942B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置において、特に内外気モードの切換制御に関するものである。

従来、車両用空調装置において、空調ケース内に吸い込む空気の内外気モードの切換は、目標吹出温度ＴＡＯに応じて行われている。例えば、目標吹出温度ＴＡＯが所定切換値より低くなると、冷房能力を向上するために内気（車室内空気）を空調ケース内に吸い込む内気モードとし、目標吹出温度ＴＡＯが所定切換値より高くなると、外気（車室外空気）を空調ケース内に吸い込む外気モードとしている。

なお、上記目標吹出温度ＴＡＯは、車室内に吹き出す空調風の目標温度であって、車室内の温度、外気温度、車室内へ入射する日射量、車室内の設定温度等を入力情報として所定の演算式にて算出されるものであり、車室内の空調熱負荷に対応する。そして、目標吹出温度ＴＡＯは、夏場において車室内を冷房する場合は、低い値となり、冬期のように車室内を暖房する場合は、高い値となる。

また、この目標吹出温度ＴＡＯは、上記内外気モードの切換の他に、上記空調風の送風量をも決定するパラメータとなっている。具体的には、図４中実線に示すように目標吹出温度ＴＡＯが高い領域（図中右側）と、低い領域（図中左側）では送風量が大きくなり、目標吹出温度ＴＡＯの中間領域では送風量は最も小さくなる。

従って、上記内外気モードの切換と空調風の送風量とは、共に目標吹出温度ＴＡＯにて決定されるため、１対１の関係がある。ところで、従来、車両用空調装置では、上記内外気モードの所定切換値は、以下のような考え方で設定している。

すなわち、目標吹出温度ＴＡＯの高温領域や低温領域のごとく空調風の送風量が非常に大きい状態となる領域に上記所定切換値を設定すると、内外気モードを切り換えるときに、送風量が大きいため、内外気モードの通風抵抗の差に起因する送風騒音の変化量が大となる。その結果、車室内乗員に違和感を与え、好ましくない。そこで、上記所定切換値は、空調風による送風騒音の変化が小さく、かつ十分な冷房能力が得られる所を狙って、車種毎に設定されている。

ところで、上記従来装置では、空調風の送風量が目標吹出温度ＴＡＯのみで決定されるようになっているが、車両のごとく広範に使用環境条件が変化するものでは、単純にＴＡＯのみで送風量を決定すると、乗員が要求する空調感覚（温度感覚）に合致した送風量を必ずしも得ることができない。

そこで、本発明者は、図４中１点鎖線および破線で示すように乗員の空調感覚に大きな影響を与える外気温度（Ｔam）に応じて、空調風の送風量を補正する非線形制御を行うことを検討した。

しかしながら、このような非線形制御を行うと、同じ目標吹出温度ＴＡＯであっても、外気温度（Ｔam）に応じて送風量が変化する。このため、内外気モードの所定切換値と送風量との関係が変化し、上記所定切換値を常に送風騒音の変化の小さい所に設定できないという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、内外気モードの切換を、常に送風騒音の変化が小さい所で確実に行うことができる車両用空調装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１ないし１０記載の発明では、車室内の空調環境に影響を与える空調環境情報（Tset、Tr、Tam、Ts、Tw、Te）に基づいてブロワ電圧（ＢＬＷ）を決定し、ブロワ電圧（ＢＬＷ）により送風機（５）の送風量を決定制御する送風量制御手段（Ｓ１４０）と、
空調ケース（１）内に車室内空気のみを導入する内気モードと、空調ケース（１）内に車室外空気のみを導入する外気モードと、空調ケース（１）内に車室内空気と車室外空気の両方を導入する半内気モードとを切り換える内外気切換ドア（４）と、
車室内の冷房負荷が所定値より大きいか否かを判定する判定手段（Ｓ１５１）と、
判定手段（Ｓ１５１）にて冷房負荷が所定値より小さいと判定されたときに、外気モードを決定する外気モード決定手段（Ｓ１５３）と、
判定手段（Ｓ１５１）の判定結果及びブロワ電圧（ＢＬＷ）に基づいて内外気切換ドア（４）による内外気モードを決定する内外気モード決定手段（Ｓ１５２）とを有し、
内外気モード決定手段（Ｓ１５２）は、判定手段（Ｓ１５１）にて冷房負荷が所定値より大きいと判定されると、先ず、ブロワ電圧（ＢＬＷ）に基づいて内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）を算出し、
内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）はブロワ電圧（ＢＬＷ）が大きくなるにつれて大きくなるように決定されるとともに、ブロワ電圧（ＢＬＷ）が所定範囲内で変化しても内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）は一定値を維持するように決定され、
内外気モード決定手段（Ｓ１５２）は、内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）が所定ブロワ電圧より大きいときに内気モードを決定し、内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）が所定ブロワ電圧より小さいときに半内気モードを決定することを特徴としている。

これにより、車室内を急速に冷却するときで、内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）が所定ブロワ電圧より大きいと、内気モードを決定して空調ケース内に車室内空気のみを導入する。このため、冷房能力を向上できる。

一方、車室内を冷却中に内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）が所定ブロワ電圧より小さくなると、半内気モードを決定して空調ケース内に車室内空気と車室外空気の両方が導入される。この結果、車室内の換気を行いながら、冷房能力の確保を図ることができる。

つまり、本発明では、空調ケース内に車室内空気のみを導入している内気モード状態から、空調ケース内に車室外空気を導入する半内気モード状態への切換が、内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）にて決定され、この内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）は送風量を決めるブロワ電圧（ＢＬＷ）に基づいて決定されるため、内外気モードの切換値と送風量とがほぼ１対１の関係となる。この結果、上記切換値を常に送風騒音の変化が小さい所で、かつ冷房能力が十分得られる所に設定することができる。

また、冷房負荷が所定値より小さい場合は、冷房能力を高める必要が無いため、常に外気モードを決定して空調ケース内に外気のみが導入される。このため、車室内の換気を行うとともに、車両窓ガラスの防曇性を向上できる。

また、請求項１記載の発明では、送風量を決めるブロワ電圧（ＢＬＷ）にて内外気モードを直接決定せずに、判定手段（Ｓ１５１）にて冷房負荷が所定値より大きいと判定されると、内外気モード決定手段（Ｓ１５２）において、先ず、ブロワ電圧（ＢＬＷ）に基づいて内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）を算出するとともに、この内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）を、ブロワ電圧（ＢＬＷ）が大きくなるにつれて大きくなるように決定するとともに、ブロワ電圧（ＢＬＷ）が所定範囲内で変化しても内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）は一定値を維持するように決定している。

これによると、車室内への送風量を決定するブロア電圧（ＢＬＷ）と、内外気モードを決定するブロア電圧（ＢＬＷｏ）との間に所定のずれを設けることができる。そのため、入力値変動によりブロア電圧（ＢＬＷ）が変動しても内外気モードが簡単に変動しないようにすることができる。

また、請求項２記載の発明では、空調環境情報として、少なくとも車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値を算出する手段を有し、送風量制御手段（Ｓ１４０）は、車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値と、空調環境情報のうち、少なくとも１つの情報（Tam）とに基づいてブロワ電圧（ＢＬＷ）を決定するようになっており、
前記情報（Tam）の変化により、前記偏差に関連した値が同一であっても、ブロワ電圧（ＢＬＷ）を異なった値にすることを特徴としている。

これによると、車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値だけでなく、空調環境情報のうち、少なくとも１つの情報（Tam）に基づいてブロワ電圧（ＢＬＷ）を決定することにより、乗員の要求する空調感覚により合致した送風量を得ることができる。

また、空調環境情報の変化に応じてブロワ電圧が変化しても、内外気モードの切換をブロワ電圧に基づいて行うから、常に送風騒音の変化が小さい所で内外気モードの切換を行うことができる。

なお、請求項２における、上記車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値は、請求項３に記載のごとく、車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）の偏差であり、あるいは、請求項４に記載のごとく、少なくとも車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）とに基づいて算出される空調風の目標吹出温度（ＴＡＯ）である。

また、請求項５記載の発明では、冷房負荷が所定値より大きい状態において、送風量制御手段（Ｓ１４０）は、目標吹出温度（ＴＡＯ）が低くなるほど、ブロワ電圧（ＢＬＷ）を大きくし、空調環境情報の少なくとも１つは、車室外温度（Tam）であり、目標吹出温度（ＴＡＯ）が同一であっても、車室外温度（Tam）が低くなるほど、ブロワ電圧（ＢＬＷ）を大きくすることを特徴としている。

ここで、請求項５の技術的背景について説明すると、春秋等の中間期では、外気温度は暑くとも寒くとも感じない程度の温度であるため、目標吹出温度は、中間領域のある値となっている。そして、例えば、乗員が冷たい空調風を多く吹き出したいと考えて、温度設定器を操作して設定温度を若干下げたとしても、目標吹出温度は夏場のような十分低い値まで低下しない。このため、図４にて分かるようにブロワ電圧は大きな値となりにくいので、冷風量を増やしたいという、乗員の要望を満たすことができない。
例えば、中間期（図４中外気温度２０℃）において、設定温度２５℃で車室内温度も２５℃で目標吹出温度が中間領域にあったとする。そして、この状態から設定温度を下げて目標吹出温度が図４のｂからｄに移動したとする。この際、図４中実線で示す特性線（外気温度３０℃）だけしか設定されていない場合であれば、ブロア電圧（ＢＬＷ）は最低値のままであり、冷風量を増加できない。

しかるに、請求項５記載の発明によると、目標吹出温度が同一であっても、車室外温度が低くなるほど、ブロア電圧（ＢＬＷ）が大きくなるように決定されるため、図４の一点鎖線の外気温度２０℃の特性により目標吹出温度が図４のｂからｄに移動すると、送風量は最低値より大きくなる。この結果、乗員の要望に応えることができ、空調フィーリングを改善できる。

なお、冷房負荷の判定は、請求項６ないし９に記載のごとく種々な手段を採用できる。例えば、請求項６のごとく車室内温度（Tr）と前記設定温度（Tset）との偏差に基づいて冷房負荷の判定を行うことができる。また、請求項７のごとく目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて冷房負荷の判定を行ってもよい。

また、請求項８のごとく車室外温度（Tam）に基づいて冷房負荷の判定を行ってもよい。また、請求項９のごとく車室外温度（Tam）と車室内への日射量（Ts）とに基づいて冷房負荷の判定を行ってもよい。

請求項１０記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、半内気モードでは、空調ケース（１）内に導入される車室内空気導入量と空調ケース（１）内に導入される車室外空気導入量との割合がリニアに制御されるようになっており、
半内気モードでは、内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）の低下に伴って車室外空気導入量の割合が徐々に増加することを特徴としている。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

次に、本発明の実施形態を図について説明する。

（第１実施形態）
図１は車両用空調装置の全体構成を示す。車両用空調装置は、車室内へ吹き出す空調風の空気流路をなす空調ケース１を有する。空調ケース１の空気上流側部位には、内気（車室内空気）を吸入するための内気吸入口２と、外気（車室外空気）を吸入するための外気吸入口３とが形成されている。

そして、空調ケース１の空気上流側部位には内外気切換ドア４が回動可能に設けられており、このドア４にて内気吸入口２を開いて外気吸入口３を閉じることで、空調ケース１内に内気のみを導入する内気循環モード（以下、内気モード）と、内気吸入口２を閉じて外気吸入口３を開くことで、空調ケース１内に外気のみを導入する外気導入モード（以下、外気モード）とを切り換えるようになっている。また、この内外気切換ドア４は、駆動手段としてのサ−ボモ−タ３３（図２参照）によって駆動される。

なお、外気吸入口３は、車室内と車室外とを仕切るダッシュパネル（図示しない）の上方側に形成されている。内外気切換ドア４の下流側部位には、空調ケース１内に車室内へ向かう空調風を送風する送風機であるファン５が配置されている。ファン５は、駆動手段としてブロワモータ６によって駆動され、ファンの回転数、すなわち車室内への送風量は、ブロワモータ６に印加されるブロワ電圧によって制御される。なお、このブロア電圧は空調制御装置２６（図２参照）によって決定される。

ファン５の下流側には、冷却用熱交換器である蒸発器７が配設されている。蒸発器７は、自動車のエンジン８によって駆動される圧縮機９の他に、凝縮器１０、レシーバ１１、減圧手段１２（具体的には膨張弁）がそれぞれ冷媒配管１３によって接続された冷凍サイクル１４の一部を構成する熱交換器である。なお、１５は凝縮器１０の冷却用ファンである。また、空調ケース１には、蒸発器７が発生した凝縮水を空調ケース１の外に排出する凝縮水排出口１６が形成されている。

空調ケース１内で、蒸発器７の空気下流側には、加熱用熱交換器であるヒータコア１７が配設されている。ヒータコア１７は、その内部にエンジン８の冷却水（温水）が流れ、この冷却水を熱源として通過する空気を加熱する温水式熱交換器である。

空調ケース１内で、ヒータコア１７の空気上流側には、蒸発器７からの冷風のうち、ヒータコア１７を通る風量割合と、ヒータコア１７をバイパスするバイパス通路１８を通る風量割合とを調節するエアミックスドア１９が回動可能に配設されている。このエアミックスドア１９は上記風量割合の調節により車室内への吹出空気温度を調節する温度調節手段であって、駆動手段としてのサーボモータ３４（図２参照）によって駆動されて回動量が調節される。

また、空調ケース１の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調風を吹き出すためのフェイス吹出口２０と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口２１と、フロントガラス２３の内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口２２とが形成されている。

上記各吹出口２０〜２２の上流側部位には吹出口モード切換ドア２４、２５が回動可能に配設されている。このドア２４、２５の流路切換により、空調風をフェイス吹出口２０から吹き出すフェイスモード、空調風をフット吹出口２１から吹き出すフットモード、空調風をフェイス吹出口２０とフット吹出口２１とから吹き出すバイレベルモード、および空調風をデフロスタ吹出口２２から吹き出すデフロスタモードを選択できる。なお、これらの吹出口モード切換ドア２４、２５は、それぞれ駆動手段としてのサーボモータ３５、３６（図２参照）によって駆動される。

次に、図２を用いて上記車両用空調装置の制御系の構成を説明する。空調制御装置２６には、車室内の空調環境に影響を与える空調環境情報を検出する手段である各種センサが接続されている。具体的には、空調制御装置２６には、車室内温度の検出手段である内気温センサ２７、外気温度の検出手段である外気温センサ２８、車室内に照射される日射量の検出手段である日射センサ２９、ヒータコア１７に流入するエンジン冷却水温の検出手段である水温センサ３０、および蒸発器７の冷却度合い（具体的には蒸発器７を通過した直後の空気温度）の検出手段である蒸発器温度センサ３１が接続され、これらセンサからの信号が入力される。

さらに、空調制御装置２６には、車室内のインストルメントパネルに配設されたコントロールパネル３２上の各種操作スイッチ類が接続され、これらの操作スイッチ類からの信号が入力される。なお、上記コントロールパネル３２の操作スイッチとしては、例えば車室内の設定温度の設定手段である温度設定器３２ａ、後述の空調自動制御処理を行うための自動スイッチ（図示しない）等が設けられている。

空調制御装置２６の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータが設けられ、上記各センサ２７〜３１およびコントロールパネル３２の操作スイッチからの信号は、空調制御装置２６内の入力回路（図示せず）によってＡ／Ｄ変換された後、上記マイクロコンピュータへ入力されるように構成されている。なお、空調制御装置２６は、エンジン８の図示しないイグニッションスイッチがオンされたときに、図示しない車載バッテリーから電源が供給される。

次に、空調制御装置２６のマイクロコンピュータによる空調自動制御処理を図３のフローチャートを用いて説明する。なお、イグニッションスイッチがオンされて空調制御装置２６に電源が供給された状態において、上記コントロールパネル３２の自動スイッチがオンされると図３のルーチンが起動される。

先ず、ステップＳ１００では、初期化処理を行い、次のステップＳ１１０にて、コントロールパネル３２の上記温度設定器３２ａにて設定された設定温度Ｔset を読み込み、次に、ステップＳ１２０にて、上記センサ２７〜３１の各検出値をＡ／Ｄ変換した信号（Ｔr 、Ｔam、Ｔs 、Ｔw 、Ｔe ）を読み込む。

続いて、ステップＳ１３０にて、下記数式１に基づいて、車室内へ吹き出される空調風の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する。
（数１）
ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋam×Ｔam−Ｋs ×Ｔs ＋Ｃ
なお、上記Ｋset 、Ｋr 、Ｋam、およびＫs はゲイン、Ｃは補正用の定数である。

次にステップＳ１４０では、上記ＴＡＯに基づいて、ファン５による空調風の送風量（ブロアモータ６への印加電圧、これをブロワ電圧ＢＬＷと呼ぶ）を、ＲＯＭに記憶された図４のマップからサーチすることによって決定する。

具体的には、図４において、夏場の冷房時では、図４中左側のＴＡＯの低い領域が冷房負荷の大きい領域であり、ＴＡＯが所定値ａより低い領域では、ＴＡＯが低くなるほど、ブロア電圧ＢＬＷが高くなり、ＴＡＯがある値まで低くなるとブロア電圧ＢＬＷが飽和して一定となる。

そして、ＴＡＯが中間領域（図４の中央部、例えば春秋等の中間期））では、ＴＡＯの変化に係わらずブロア電圧ＢＬＷは、最も低い値で一定となるように決定される。また、冬場の暖房時では、ＴＡＯの高い領域（図４中右側）では、ＴＡＯが高くなるほど、ブロア電圧ＢＬＷが高くなり、ＴＡＯがある値まで高くなるとブロア電圧ＢＬＷが飽和して一定となる。

そして、本例では、図４のマップは実際には上記ＲＯＭ内に複数設けられており、図４に複数のマップを同時に記載している。これを見て分かるように、本例では、同一のＴＡＯであっても、外気温度（Ｔam）に応じてブロア電圧ＢＬＷが異なるように決定され、冷房時では外気温度が低くなるほどブロア電圧ＢＬＷが高くなるように決定される。

具体的には、ＴＡＯの低い領域で、外気温度が３０℃の場合、ＴＡＯが低下してブロア電圧ＢＬＷが増加し始めるのは、ＴＡＯが上記所定値ａであり、この場合における特性線は図４中実線となる。また、ＴＡＯの低い領域で、外気温度が２０℃の場合、ＴＡＯが低下してブロア電圧ＢＬＷが増加し始めるのは、ＴＡＯが上記所定値ａより高い値の所定値ｂとなり、この場合における特性線は図４中一点鎖線となる。

また、ＴＡＯの低い領域で、外気温度が１０℃の場合、ＴＡＯが低下してブロア電圧ＢＬＷが増加し始めるのは、ＴＡＯが上記所定値ｂより高い値の所定値ｃとなり、この場合における特性線は図４中破線となる。このように、外気温度の低下につれて、ブロア電圧ＢＬＷが増加し始めるＴＡＯが高い温度（ａ＜ｂ＜ｃ）となる。なお、外気温度が１０、２０、３０℃以外の場合は、外気温度１０、２０、３０℃のマップに基づいて補間補正されるようになっている。

このようにした理由を以下に説明する。春秋等の中間期では、外気温度は暑くとも寒くとも感じない中間温度であるため、上記ＴＡＯは、空調始動時でも、上述の中間領域のある値（例えば、図４のｂ）となっている。そして、中間期において、乗員が冷たい空調風を多く吹き出したいと考えて、上記温度設定器３２ａを操作して設定温度を若干下げたとしても、上記数式１では外気温度が夏場に比べて低いため、上記ＴＡＯは図４のｂからｄに僅か移動するだけで、夏場のような十分低い値まで低下しない。このため、図４にて分かるようにブロア電圧ＢＬＷは最低値のままであり、車室内への冷風量が増加しないので、乗員の要望と相反する。

そこで、本例では、外気温度に応じてブロア電圧ＢＬＷを変更することで、乗員の要望を満足するようにしている。例えば、中間期（図４中外気温度２０℃）において、設定温度２５℃、車室内温度も２５℃でＴＡＯが上記中間領域のｂであったとする。そして、この状態から設定温度を下げてＴＡＯが図４中ｄとなったとする。この際、図４中実線で示す特性線（外気温度３０℃）だけしか無い場合であれば、ブロア電圧ＢＬＷは最低値のままである。

しかし、本例では、目標吹出温度ＴＡＯが同一であっても、車室外温度（Ｔam）が低くなるほど、ブロア電圧ＢＬＷが大きくなるように決定される。具体的には、１点鎖線の外気温２０°Ｃの特性に従って、ｂ→ｄへの変化により、ブロア電圧ＢＬＷは最低値より大きくなって、車室内への冷風量を増加できるので、乗員の要望に応えることができる。

また、本例では、ＴＡＯが高い領域（暖房時）においても、同一のＴＡＯに対して、外気温度（Ｔam）に応じてブロア電圧ＢＬＷが異なるように決定される。すなわち、外気温度が高くなるほどブロア電圧ＢＬＷが高くなるように決定される。本例では、ブロア電圧ＢＬＷは、外気温度が１０℃以上である場合は、図４中破線の特性線にて決定され、外気温度が０℃以下の場合は、図４中実線の特性線にて決定される。なお、外気温度が０℃以下、１０℃以上以外の場合は、外気温度Ｏ℃以下のマップ中および外気温度１０℃以上のマップ中の値に基づいて、補間補正されるようになっている。

このようにした理由は、春秋等の中間期において、乗員が設定温度を上げたときに、ブロア電圧ＢＬＷを大きくして、車室内への温風量を増加して、乗員の要望に応えるためである。

次にステップＳ１５０では、内外気モードの切換、すなわち、空調ケース１内への内気導入量と、空調ケース１内への外気導入量とを決定する。なお、この処理内容についての詳細は、後で説明する。

さらにステップＳ１６０では、上記ＴＡＯに対応する吹出口モードを、ＲＯＭに記憶された図５のマップからサーチすることによって決定する。続いて、ステップＳ１７０では、下記数式２に基づいて、車室内への吹出空気温度が上記ＴＡＯと一致するように、エアミックスドア１９の目標開度（ＳＷ）を算出する。
（数２）
ＳＷ＝（（ＴＡＯ−Ｔe ）／（Ｔw −Ｔe ））×１００ （％）
次にステップＳ１８０では、上記各ステップＳ１４０〜１７０で決定または算出した各モードが得られるように、各アクチュエータに対して制御信号を出力する。そして、ステップＳ１９０にて、制御サイクル時間τの経過を待った後、ステップＳ１１０の処理に戻る。

次に、上述のステップＳ１５０の詳細を図６に基づいて説明する。先ず、ステップＳ１５１では、車室内の冷房負荷が所定値より大きいか否かを判定する。本例では、この冷房負荷の大小の判定を、夏場の炎天下駐車直後のように、車室内が異常に暑くなっている場合に、車室内を急速に冷却するクールダウン状態にあるか否かに基づいて判定している。具体的には、本例におけるステップＳ１５１では、図７に示すマップから判定され、内気温度Ｔrが設定温度Ｔsetより所定温度Ｔ２（例えば５℃）以上高いか否かを判定している。

つまり、内気温度が所定温度より高いときとは、車室内を冷却しているときであり、さらに内気温度が設定温度より所定温度Ｔ２以上高いときには、車室内を急速に冷却中であると判断できる。そして、図７のマップでの判定結果がＹＥＳで、車室内を急速に冷却中（クールダウン状態）であると判定されると、冷房負荷が所定値より大きいとみなして、ステップＳ１５２に進み、内外気モードを決定する。

ここで、本例における内外気モードとは、上述の内気モードと外気モードとの他に空調ケース１内に内気と外気の双方を導入する半内気モードとが切換設定可能となっている。半内気モードとは、図１中内外気切換ドア４の開度（作動位置）を作動範囲ｓ（図１中矢印で示す）のうち、中間位置とする。これにより、空調ケース１内に内気と外気の双方が同時に導入される。本例では、さらに半内気モードにおいて空調ケース１内に導入される内気導入量と、空調ケース１内に導入される外気導入量との割合をリニアに制御できるようになっている。

例えば、上記外気モードでの内外気切換ドア４の開度を０％とし、上記内気モードでの内外気切換ドア４の開度を１００％とすると、内外気切換ドア４の開度は、図８に示すような関係となる。ここで、図８に示すように内外気モードは、上記ブロア電圧ＢＬＷが大きくなるほど、内外気切換ドア４の開度が大きくなるように決定される。これにより、本例における内外気モードの切換は以下のように行われる。

例えば、図４において外気温度が３０℃であり、ＴＡＯが非常に低い値となって、ブロア電圧ＢＬＷが最大値であったとする（図４中最も左側）。この場合は、冷房能力確保の観点からして、内外気モードを内気モードとする必要があり、ブロア電圧ＢＬＷが最大であるため、図８のマップからして内外気モードは内気モードに決定される。

そして、空調風の送風量が最大状態で車室内が冷却され、車室内が冷却されるにつれて内気温度が低下するため、上記数式１によりＴＡＯが徐々に上昇して、図４中右側に移行していく。このため、ブロア電圧ＢＬＷは最大値から徐々に下がっていくことになる。そして、ブロア電圧ＢＬＷが図８に示す所定ブロア電圧（所定送風量）ＢＬＷ１より低くなると、換言すると、空調風の送風量が所定送風量より小さくなると、半内気モードに切り換わり、空調ケース１内に外気が導入される。

纏めると、車室内を急速に冷却するときで、送風量が所定送風量より大きいと、空調ケース１内に内気のみを導入する。このため、冷房能力を向上できる。一方、車室内を冷却中に送風量が所定送風量より小さくなると、空調ケース１内に外気が導入される。このため、車室内の換気を行うことができる。

このように本例では、車室内を冷却中で、空調風の送風量が所定送風量より小さくなると、空調ケース１内に内気のみを導入する内気モードから、空調ケース１内に外気と内気の両方を導入する半内気モードに切り換えるため、車室内の冷却中に外気温度によって送風量を変化させても、送風量と内外気切換ドア４の開度とが１対１の関係となる。すなわち、内外気切換ドア４の開度が図８に示すように常にブロア電圧ＢＬＷ（風量）により決定されることになる。

従って、本例では、内気モードから半内気モードに切り換わる切換値（ＢＬＷ１）を、常に騒音変化が小さく、十分な冷房能力が得られる点に設定することができる。また、図６のステップＳ１５１の判定結果がＮＯ（図７のマップ参照）となり、冷房負荷が所定値より小さい場合（例えば季節として春秋冬）は、冷房能力を高める必要が無いため、ステップＳ１５３に進んで、内外気モードとして外気モードが決定される。これにより、例えば、冬期において車室内の換気を行うとともに、車両窓ガラスの防曇性を向上できる。

なお、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１３０が本発明の目標吹出温度算出手段を、また、ステップＳ１４０が本発明の送風量制御手段をそれぞれ構成している。また、図６において、ステップＳ１５１が本発明の判定手段を構成している。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、車室内の冷房負荷が所定値より大きいか否かを判定する手段として、内気温度Ｔｒと設定温度Ｔｓｅｔとの偏差（Ｔｒ−Ｔｓｅｔ）を用いたが、上記ＴＡＯは車室内の空調熱負荷に対応するものであるため、この点に着目して、第２実施形態では、ステップＳ１５１による判定に上記ＴＡＯを用いている。すなわち、図９のマップに示すようにＴＡＯが所定値Ｔ４より低いときは車室内の冷房負荷が所定値より大きいと判定する。

（第３実施形態）
第３実施形態では、外気温が車室内の空調熱負荷に大きな影響を及ぼすものである点に着目して、ステップＳ１５１による判定に外気温を用いている。すなわち、図１０のマップに示すように外気温が所定値Ｔ６（例えば、１０°Ｃ）より高いときは車室内の冷房負荷が所定値より大きいと判定する。

（第４実施形態）
第４実施形態では、外気温と日射量の両方が車室内の空調熱負荷に大きな影響を及ぼすものである点に着目して、ステップＳ１５１による判定に外気温と日射量の両方を用いている。すなわち、図１１のマップに示すように外気温と日射量の組み合わせで区画される２つの領域Ａ、Ｂを設定して、外気温と日射量が領域Ａにあるときは冷房負荷が大きいと判定し、外気温と日射量が領域Ｂにあるときは冷房負荷が小さいと判定する。

（第５実施形態）
第１実施形態では、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１５１により冷房負荷が大きいと判定されると、ステップＳ１５２にてブロア電圧ＢＬＷ（風量）に基づいて直接、内外気モードを決定しているが、第５実施形態では、図１２に示すように、送風量を決定するブロア電圧ＢＬＷに基づいて、先ず、内外気モード用ブロア電圧ＢＬＷｏを算出し、この内外気モード用ブロア電圧ＢＬＷｏに基づいて内外気モードをステップＳ１５２にて最終的に決定するものである。

これによると、車室内への送風量を決定するブロア電圧ＢＬＷと、内外気モードを決定するブロア電圧ＢＬＷｏとの間に所定のずれを設けることができる。そのため、入力値変動によりブロア電圧ＢＬＷが変動しても内外気モードが簡単に変動しないようにすることができる。

（第６実施形態）
上記第１実施形態では、図４に示すように、目標吹出温度ＴＡＯと外気温度Ｔamに基づいてブロワ電圧ＢＬＷを決定しているが、第６実施形態では、図１３に示すように、設定温度Ｔset と内気温Ｔｒとの温度偏差（Ｔset −Ｔｒ）、および外気温度Ｔamに基づいてブロワ電圧ＢＬＷを決定している。このようにしても、第１実施形態と同様に乗員の空調感覚により合致した送風量を決定できる。

（変形例）
なお、車両用空調装置における風量として、日射時の風量増加のあるフェイスモードおよびバイレベルモード時の風量と、日射時の風量増加のないフットモード時の風量とを別々に算出する場合がある。この場合は、フェイスモードおよびバイレベルモード時の風量、あるいはフットモード時の風量に応じて、内外気モードを決定すればよい。

また、運転席側の空調ゾーンと助手席側の空調ゾーンとをそれぞれ独立に温度制御する、左右独立温度制御方式の車両用空調装置では、運転席側の風量と助手席側の風量とを独立に算出するので、運転席側の風量に応じて内外気モードを決定したり、あるいは、助手席側の風量に応じて内外気モードを決定したり、さらには、運転席側の風量と助手席側の風量の平均値に応じて内外気モードを決定してもよい。

また、第１実施形態では、図８に示すように、内気導入量と外気導入量とがリニアに切換可能であったが、本発明は、第１実施形態でいう内気モードと半内気モードと外気モードとを選択的（段階的）に決定するものであっても良い。また、半内気モードを設定せずに、内気モードと外気モードとの間で、内外気モードを選択的（段階的）に切り換えるものであっても良い。

また、上記第１実施形態では、図４に示すように、外気温度にてブロア電圧ＢＬＷを変更したが、外気温度と日射量とを組み合わせて、ブロア電圧ＢＬＷを変更するようにしても良い。さらには、設定温度や内気温度にてブロア電圧ＢＬＷを変更するようにしても良い。

また、上記第１実施形態では、車室内の冷房負荷が所定値より大きいか否かを判定する手段として、内気温度と設定温度との偏差を用いたが、内気温度が所定温度以上か否かを判定しても良い。

また、本発明は、例えば内気温度、設定温度、外気温度、日射量を入力変数としたニューロ制御、ファジー等の非線形制御を行うものでも、勿論適用できる。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。 第１実施形態における車両用空調装置の制御構成を示すブロック図である。 第１実施形態における制御内容を表すフローチャートである。 第１実施形態におけるＴＡＯとブロア電圧ＢＬＷとの関係を示す特性図である。 第１実施形態におけるＴＡＯと吹出口モードとの関係を示す特性図である。 第１実施形態における要部の制御内容を表すフローチャートである。 第１実施形態における冷房負荷の判定内容を示す特性図である。 第１実施形態におけるブロア電圧ＢＬＷと内外気モードとの関係を表す特性図である。 第２実施形態における冷房負荷の判定内容を示す特性図である。 第３実施形態における冷房負荷の判定内容を示す特性図である。 第４実施形態における冷房負荷の判定内容を示す特性図である。 第５実施形態におけるブロア電圧ＢＬＷと内外気モード用ブロア電圧ＢＬＷ0との関係を示す特性図である。 第６実施形態における温度偏差（Ｔset −Ｔr ）とブロア電圧ＢＬＷとの関係を示す特性図である。

符号の説明

１…空調ケース、５…ファン、２６…空調制御装置、２７…内気温センサ、２８…外気温センサ、２９…日射センサ、３２ａ…温度設定器。

Claims (10)

1. 空気流路を形成する空調ケース（１）と、
   前記空調ケース（１）内に車室内へ向かう空調風を送風する送風機（５）と、
   車室内の空調環境に影響を与える空調環境情報（Tset、Tr、Tam、Ts、Tw、Te）に基づいてブロワ電圧（ＢＬＷ）を決定し、前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）により前記送風機（５）の送風量を決定制御する送風量制御手段（Ｓ１４０）と、
   前記空調ケース（１）内に車室内空気のみを導入する内気モードと、前記空調ケース（１）内に車室外空気のみを導入する外気モードと、前記空調ケース（１）内に車室内空気と車室外空気の両方を導入する半内気モードとを切り換える内外気切換ドア（４）と、
   車室内の冷房負荷が所定値より大きいか否かを判定する判定手段（Ｓ１５１）と、
   前記判定手段（Ｓ１５１）にて前記冷房負荷が前記所定値より小さいと判定されたときに、前記外気モードを決定する外気モード決定手段（Ｓ１５３）と、
   前記判定手段（Ｓ１５１）の判定結果及び前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）に基づいて前記内外気切換ドア（４）による内外気モードを決定する内外気モード決定手段（Ｓ１５２）とを有し、
   前記内外気モード決定手段（Ｓ１５２）は、前記判定手段（Ｓ１５１）にて前記冷房負荷が前記所定値より大きいと判定されると、先ず、前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）に基づいて内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）を算出し、
   前記内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）は前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）が大きくなるにつれて大きくなるように決定されるとともに、前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）が所定範囲内で変化しても前記内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）は一定値を維持するように決定され、
   前記内外気モード決定手段（Ｓ１５２）は、前記内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）が所定ブロワ電圧より大きいときに前記内気モードを決定し、前記内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）が所定ブロワ電圧より小さいときに前記半内気モードを決定することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空調環境情報として、少なくとも車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値を算出する手段を有し、
   前記送風量制御手段（Ｓ１４０）は、前記車室内温度（Tr）と前記車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値と、前記空調環境情報のうち、少なくとも１つの情報（Tam）とに基づいて前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）を決定するようになっており、
   前記情報（Tam）の変化により、前記偏差に関連した値が同一であっても、前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）を異なった値にすることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記車室内温度（Tr）と前記車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値が、車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）の偏差であることを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置。
4. 前記車室内温度（Tr）と前記車室内の設定温度（Tset）の偏差に関連した値が、少なくとも車室内温度（Tr）と車室内の設定温度（Tset）とに基づいて算出される空調風の目標吹出温度（ＴＡＯ）であることを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置。
5. 前記冷房負荷が前記所定値より大きい状態において、前記送風量制御手段（Ｓ１４０）は、前記目標吹出温度（ＴＡＯ）が低くなるほど、前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）を大きくし、前記情報は、車室外温度（Tam）であり、前記目標吹出温度（ＴＡＯ）が同一であっても、前記車室外温度（Tam）が低くなるほど、前記ブロワ電圧（ＢＬＷ）を大きくすることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。
6. 前記判定手段（Ｓ１５１）は、前記車室内温度（Tr）と前記設定温度（Tset）との偏差に基づいて前記冷房負荷の判定を行うことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
7. 前記判定手段（Ｓ１５１）は、前記目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて前記冷房負荷の判定を行うことを特徴とする請求項４または５記載の車両用空調装置。
8. 前記判定手段（Ｓ１５１）は、車室外温度（Tam）に基づいて前記冷房負荷の判定を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
9. 前記判定手段（Ｓ１５１）は、車室外温度（Tam）と車室内への日射量（Ts）とに基づいて前記冷房負荷の判定を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
10. 前記半内気モードでは、前記空調ケース（１）内に導入される車室内空気導入量と前記空調ケース（１）内に導入される車室外空気導入量との割合がリニアに制御されるようになっており、
    前記半内気モードでは、前記内外気モード用ブロワ電圧（ＢＬＷｏ）の低下に伴って前記車室外空気導入量の割合が徐々に増加することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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