JP2004136804A

JP2004136804A - Ventilation control method and ventilation controller for vehicle

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Publication number: JP2004136804A
Application number: JP2002303943A
Authority: JP
Inventors: Kengo Okita; 沖田　研吾; Yuji Shindo; 進藤　裕司; Osamu Noro; 野呂　治; Hideki Takase; 高瀬　秀樹; Hiroyoshi Oka; 岡　太良
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ventilation control method and a ventilation controller for a vehicle, which have simpler construction, can restrain a rapid change of pressure in the vehicle and can prevent a reduction of airflow rate due to dirt on fans and ducts. <P>SOLUTION: The ventilation controller for a vehicle is constructed to ventilate and control air in the vehicle A through control of the air supply fan 21 and the exhaust fan 31. The controller comprises an outside pressure sensor 50 for detecting outside pressure of the vehicle and a pressure change restraining means 42 for restraining a change of in-vehicle pressure based on a detected value of the outside pressure sensor 50. The pressure change restraining means 42 generates a rotation speed correction command for correcting an air supply rotation speed command and an exhaust rotation speed command, drives the air supply fan 21 and the exhaust fan 31 at the rotation speeds corrected by the rotation speed correction command, and restrains a rapid increase of outside pressure from propagating to an inside of the vehicle. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の換気制御方法および換気制御装置に関する。さらに詳しくは、新幹線車両などのように気密性の高い車両の換気制御方法および換気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、新幹線などの長距離高速交通機関では車両の自然換気が困難であるため、車両をある程度気密性の高い構造とするとともに、給気ファンおよび排気ファンを備えた換気装置により各車両を定員に応じた風量で強制換気することが行われている。したがって、各車両内部は換気装置を介して外部と連通されているため、例えば車両同士のすれちがいや車両のトンネルへの進入により車外圧力が変動した場合は、そのままでは車内圧力が急激に変動することになり、その結果乗客の耳部に、いわゆる耳つんと呼ばれる不快感を生じさせることがある。
【０００３】
また、気候の変動などによっても車両内外で定常的な気圧差が生じるため、気密が解除されたときに車両内の気圧が急激に変動する。例えば、冬季のように外気温が車内気温よりも低くなる条件下では、給気風量と排気風量とを等しくしても、給気の質量流量が排気の質量流量よりも大きくなる。このため、給気風量と排気風量とが等しくなるように各ファンの回転数を設定すると、車内の気圧が外気圧よりも高めとなる。その逆に、夏季は車内気圧が外気圧よりも低めとなる。
【０００４】
この結果、このような状態でドアを開放したときには、車内の気圧が急激に変動して乗客が耳部に不快感を覚えることとなる。
【０００５】
かかる問題を解決すべく、本発明者等は、外気圧を検出する外気圧センサの検出値を参照して、車内圧力が急激に変動しないように制御するとともに、車両内外に設置された温度センサの検出値を参照して、車両内外の温度差に応じて車両内外の気圧差を解消するように制御する方法および装置を既に提案している（特開２００１−１８０４８４号公報）。
【０００６】
本発明者等の先の提案によれば、前述した車内圧力の急激な変動を抑制できるので、乗客が耳部に不快感を覚えるという問題は解消できるが、車両内外に温度センサを設置する必要があるため、その配線を含め換気装置全体の構造が複雑になるという問題がある。
【０００７】
また、装置を継続的に使用していると、タバコの煙に含まれる異物や衣服の繊維などがファンやダクト表面に付着して送風に対する抵抗が増加するため、ファンをあらかじめ設定された基準回転数で駆動させていたのでは必要換気風量を維持できなくなる。
【０００８】
しかしながら、本発明者等の先の提案では、かかるファンやダクトの汚れによる換気風量の減少に対応できないため、作業員が定期的にファンやダクトなどの点検・清掃を行う必要があるという問題もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は本発明者等の先の提案の課題に鑑みなされたものであって、より簡素な構成で車両内圧力の急激な変動を抑制することができ、しかもファンやダクトの汚れによる換気風量の減少をも防止できる車両の換気制御方法および換気制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両の換気制御方法の第１形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御方法であって、前記回転式給気手段および回転式排気手段をそれぞれ基準回転数で駆動しながら車両外部の圧力を検出し、検出された圧力に変動があった場合、その圧力変動の車内への伝播を抑制するよう前記回転式給気手段の回転数および回転式排気手段の回転数を補正することを特徴とする。
【００１１】
本発明の車両の換気制御方法の第２形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御方法であって、前記回転式給気手段および回転式排気手段をそれぞれ電動機により基準回転数で駆動しながら、各電動機の回転数および供給電流値を検出し、検出された回転数および供給電流値に基づいて、前記回転式給気手段および回転式排気手段により送風される空気の質量流量が、それぞれ所望質量流量となるよう前記各電動機の回転数を補正することを特徴とする。
【００１２】
本発明の車両の換気制御方法の第３形態は、第１形態と第２形態とを組み合わせて車両の換気をなす車両の換気制御方法であって、前者の換気制御方法が適用されている間は、後者の換気制御方法の適用が禁止されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車両の換気制御方法の第１形態および第３形態においては、車外の圧力が上昇した場合、回転式給気手段の回転数を減少させるとともに、回転式排気手段の回転数を増加させるものとされるのが好ましい。
【００１４】
本発明の車両の換気制御方法の第２形態および第３形態においては、前記検出された供給電流値と、前記検出された回転数に対応した標準電流値との差に応じて、前記各電動機の回転数を補正するとようにされるのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の車両の換気制御方法の第２形態および第３形態においては、回転数を補正係数を用いて補正するとともに、その補正係数を一定時間毎度に見直すようにされてもよい。
【００１６】
一方、本発明の車両の換気制御装置の第１形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、車外の圧力を検出する車外圧力検出手段と、該車外圧力検出手段の検出値に基づいて車内圧力の変動を抑制する圧力変動抑制手段とを備え、前記圧力変動抑制手段により、給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の車両の換気制御装置の第２形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、前記回転式給気手段を駆動する給気電動機と、前記回転式排気手段を駆動する排気電動機と、前記給気電動機への供給電流を検出する給気供給電流検出手段と、前記排気電動機への供給電流を検出する排気供給電流検出手段と、前記給気電動機の回転数を検出する給気電動機回転数検出手段と、前記排気電動機の回転数を検出する排気電動機回転数検出手段と、前記回転式給気手段の回転数を補正する給気質量流量制御手段と、前記回転式排気手段の回転数を補正する排気質量流量制御手段とを備え、前記給気質量流量制御手段により、前記給気供給電流検出手段および給気電動機回数検出手段の各検出値に基づいて、給気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、前記排気質量流量制御手段により、前記排気供給電流検出手段および排気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の車両の換気制御装置の第３形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、車外の圧力を検出する車外圧力検出手段と、該車外圧力検出手段の検出値に基づいて車内圧力の変動を抑制する圧力変動抑制手段と、前記回転式給気手段を駆動する給気電動機と、前記回転式排気手段を駆動する排気電動機と、前記給気電動機への供給電流を検出する給気供給電流検出手段と、前記排気電動機への供給電流を検出する排気供給電流検出手段と、前記給気電動機の回転数を検出する給気電動機回転数検出手段と、前記排気電動機の回転数を検出する排気電動機回転数検出手段と、前記回転式給気手段の回転数を補正する給気質量流量制御手段と、前記回転式排気手段の回転数を補正する排気質量流量制御手段とを備え、前記圧力変動抑制手段により、給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、前記給気質量流量制御手段により、前記給気供給電流検出手段および給気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、給気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、前記排気質量流量制御手段により、前記排気供給電流検出手段および排気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の車両の換気制御装置の第３形態においては、補正可否判定手段を備え、圧力変動抑制手段により給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、該回転数補正指令による回転数の補正がなされている間は、前記給気質量流量制御手段および排気質量流量制御手段による制御が禁止されてなるのが好ましい。
【００２０】
本発明の車両の換気制御装置の第１形態および第３形態においては、車外の圧力が上昇した場合、回転式給気手段の回転数を所定速度で減少させるよう制御するとともに、回転式排気手段の回転数を所定速度で増加させるよう制御するようにされてなるのが好ましい。
【００２１】
本発明の車両の換気制御装置の第２形態および第３形態においては、検出された供給電流値と、検出された回転数に対応した標準電流値との差に応じて、回転式給気手段および回転式排気手段の回転数を補正するようにされてなるのが好ましい。
【００２２】
しかして、本発明の車両の換気制御装置は車両に備えられる。
【００２３】
【作用】
本発明は前記のごとく構成されているので、簡素な構成により、車両内圧力の急激な変動および換気質量流量の変動を抑制することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２５】
実施形態１
本発明の実施形態１にかかる車両の換気制御方法が適用される車両換気システム（以下、単に換気システムという）のブロック図を図１に示す。この換気システム１０は、新幹線などの長距離高速交通機関における車両換気システムとして使用されるものであって、図１に示すように、外気を車両内部に供給する給気機構２０と、車両内部の空気を車外に排出する排気機構３０と、給気機構２０および排気機構３０を制御する制御ユニット４０と、外気圧を検出してこの検出値を制御ユニット４０に出力する圧力センサ５０とを主要構成要素としてなる。
【００２６】
図２に示すように、給気機構２０は、給気ファン（回転式給気手段）２１と、給気ファン２１を駆動する給気ファンモータ２１ａと、給気ファンモータ２１ａの回転位置に応じた信号を出力する例えばレゾルバからなる位置センサ２１ｂと、位置センサ２１ｂの出力信号に基づき検出される給気ファンモータ２１ａの回転数を参照しつつ後掲する給気回転数指令Ｒ_Ｄ１に応じた電力（電流）を給気ファン２１に供給する給気ファンインバータ２２と、給気ファン２１が設置される、車両Ａ内部に外気を通風する給気ダクト２３とから構成される。
【００２７】
また、図２に示すように排気機構３０は、排気ファン（回転式排気手段）３１と、排気ファン３１を駆動する排気ファンモータ３１ａと、排気ファンモータ３１ａの回転位置に応じた信号を出力する例えばレゾルバからなる位置センサ３１ｂと、位置センサ３１ｂの出力信号に基づき検出される排気ファンモータ３１ａの回転数を参照しつつ後掲する排気回転数指令Ｒ_Ｄ２に応じた電力（電流）を排気ファン３１に供給する排気ファンインバータ３２と、排気ファン３１が設置される、車両Ａ内部の空気を外部に通風する給気ダクト３３とから構成される。
【００２８】
次に、給気ファンインバータ２２および排気ファンインバータ３２の詳細な構成を説明する。
【００２９】
給気ファンインバータ２２は、位置センサ２１ｂの出力信号に基づいてモータ２１ａの回転数を検出する微分器からなる回転数検出器（回転数検出手段）６１Ａと、制御ユニット４０からの給気回転数指令Ｒ_Ｄ１と回転数検出器６１Ａにより検出される回転数（以下、検出回転数という）ω１との差（偏差）に応じた電流指令を発する回転数制御器６２Ａと、位置センサ２１ｂの出力信号に基づきモータ２１ａに供給される電流を調整するように回転数制御器６２Ａが発する電流指令と後掲する検出電流値Ｉ_Ｄ１との差（偏差）に応じた制御信号を出力する電流制御器６３Ａと、電流制御器６３Ａが出力する制御信号に応じた電力（電流）をモータ２１ａに供給する電力変換器６４Ａと、電力変換器６４Ａからモータ２１ａに供給される電流値を検出し、検出電流値Ｉ_Ｄ１として出力する電流検出器（電流検出手段）６５Ａとから構成される。
【００３０】
排気ファンインバータ３２は、位置センサ３１ｂの出力信号に基づいてモータ３１ａの回転数を検出する微分器からなる回転数検出器（回転数検出手段）６１Ｂと、制御ユニット４０からの回転数指令Ｒ_Ｄ２と回転数検出器６１Ｂにより検出される回転数（以下、検出回転数という）ω２との差（偏差）に応じた電流指令を発する回転数制御器６２Ｂと、位置センサ３１ｂの出力信号に基づきモータ３１ａに供給される電流を調整するように回転数制御器６２Ｂが発する電流指令と後掲する検出電流値Ｉ_Ｄ２との差（偏差）に応じた制御信号を出力する電流制御器６３Ｂと、電流制御器６３Ｂが出力する制御信号に応じた電力（電流）をモータ３１ａに供給する電力変換器６４Ｂと、電力変換器６４Ｂからモータ３１ａに供給される電流値を検出し、検出電流値Ｉ_Ｄ２として出力する電流検出器（電流検出手段）６５Ｂとから構成される。
【００３１】
次に、図２および図３を参照して制御ユニット４０を説明する。
【００３２】
制御ユニット４０は、あらかじめ設定される給気ファン２１の基準回転数（以下、給気基準回転数という）Ｒ_Ｂ１および排気ファン３１の基準回転数（以下、排気基準回転数という）Ｒ_Ｂ２を後掲する各種回転数補正指令７１、７２、７３を用いて補正するようにして給気回転数指令Ｒ_Ｄ１および排気回転数指令Ｒ_Ｄ２を生成し、給気ファンインバータ２２および排気ファンインバータ３２にそれぞれ出力する回転数指令器（基準回転数設定手段）４１と、外気圧の急激な変動が車両Ａ内部に伝わらないように、圧力センサ５０により検出される車外気圧に基づいて給気ファン２１および排気ファン３１の各基準回転数を調節する回転数補正指令７１を生成する車内圧力制御器（圧力変動抑制手段）４２と、車両Ａ内外の温度差により生じる車両Ａ内外の圧力差を解消するとともにファンやダクトの汚れに起因する換気量の減少を補償するように、給気ファン２１および排気ファン３１の各回転数を基準回転数に対して調節する回転数補正指令７２、７３を生成する給気質量流量制御器（給気質量流量制御手段）４３および排気質量流量制御器（排気質量流量制御手段）４４とを備えてなる。
【００３３】
ここで、給気基準回転数Ｒ_Ｂ１および排気基準回転数Ｒ_Ｂ２は、例えば車両内外の気圧が等しくかつ気温が後掲する標準気温と一致する条件の下で、車両の定員に応じた所定質量流量の換気を行うことができるように給気ファン２１および排気ファン３１のそれぞれについて設定される回転数とされる。また、このような基準回転数の設定は、以下の原理に従ってなされる。
【００３４】
図４に示すように、一般にファンはその形状、大きさ、回転数によって風量と圧力との関係が決まる。この関係をファンのＰＱ特性と称し、この特性曲線に当該ファンが設置されるダクトの圧力損失特性曲線を重ね合わせることによって、ある回転数Ｎにおける当該ファンの送風量Ｑを求めることができる。このとき送風量Ｑは回転数Ｎに比例し、圧力Ｐは回転数Ｎの２乗に比例する。このことより、例えばある回転数Ｎおよび回転数２Ｎにおける送風量Ｑおよび２Ｑを知ることによって、前掲した所定質量流量Ｑ_０に対応する回転数（基準回転数）Ｎ_０を算出することができる。
【００３５】
以下、制御ユニット４０の各構成要素を詳細説明する。
【００３６】
回転数指令器４１は、図３に示すように、給気基準回転数Ｒ_Ｂ１から車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を減算するようにして補正する第１減算器４１ａと、減算器４１ａの出力値に給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２を加算するようにして補正し、給気回転数指令Ｒ_Ｄ１として出力する第１加算器４１ｂと、排気基準回転数Ｒ_Ｂ２に車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を加算するようにして補正する第２加算器４１ｃと、第２加算器４１ｃの出力値から排気質量流量制御器４４が出力する回転数補正指令７３を加算するようにして補正し、排気回転数指令Ｒ_Ｄ２として出力する第２減算器４１ｄとから構成される。
【００３７】
車内圧力制御器４２は、圧力センサ５０により検出される車外圧力の変動量を抽出する圧力変動量抽出回路４２ａと、抽出された変動量を適宜増幅し回転数補正指令７１として出力するアンプ４２ｂとから構成される。
【００３８】
給気質量流量制御器４３は、検出回転数ω１に対応する標準電流値を出力する標準電流値生成器４３ａと、標準電流値と検出電流値Ｉ_Ｄ１との差（偏差）に応じた回転数補正指令７２を出力する補正指令生成器４３ｂとを備えてなるものとされる。
【００３９】
ここで、標準電流値とは、ファンやダクトの汚れに起因する送風特性の劣化が生じておらずかつ車内外の気温が春季または秋季の平均気温などを参照して決定される気温（標準気温という）と一致している状態でファンモータ２１ａ（３１ａ）を所望回転数で駆動するのに必要とされる電流値をいう。また、このような標準電流値は、例えば検出回転数ω１を独立変数とし標準電流値を従属変数とする関数を標準電流値生成器４３ａに与え、標準電流値生成器４３ａが入力される検出回転数ω１に対応する標準電流値を出力するようにして生成される。また、所望回転数と標準電流値との関係を示すマップを標準電流値生成器４３ａに与えても良い。
【００４０】
補正指令生成器４３ｂは、所定の補正曲線により検出電流値Ｉ_Ｄ１の標準電流値との偏差に応じた回転数補正指令７２を生成する。ここで、前記補正曲線は、例えば所定運転時間後のメンテンナス前の車両において給気ファンモータ２１ａの回転数および電流値、車内外圧力、車内外気温などを計測し、それらのデータを統計処理することにより得られるものとされる。また、前記偏差と従属変数との関係を表す関数またはマップとして与えられてもよい。
【００４１】
排気質量流量制御器４４は、検出回転数ω２に対応する標準電流値を出力する標準電流値生成器４４ａと、標準電流値と検出電流値Ｉ_Ｄ２との差（偏差）に応じた回転数補正指令７３を出力する補正指令生成器４４ｂとを備えてなるものとされる。
【００４２】
以下、図５〜図７を参照しながら、かかる構成とされている制御ユニット４０による制御について説明する。始めに、車内圧力制御器４２による補正処理を説明する。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、車外気圧の急激な変化が生じると、車内気圧との差に応じた風量変化が給排気風量に起こり（同図（ｂ）、（ｃ）参照）、車内圧力の変動を引起す（同図（ｄ）参照）。このとき、車外圧力の変化に対して、車内圧力は近似的に１次遅れで追従する。
【００４４】
車外圧力の変化に対する車内圧力の応答時定数Ｔ_１は、車両容積とダクトの圧力損失特性に依存するが、１秒から数秒程度と推定される。一方、回転数指令の変化に対する実用的なモータの回転数の応答も数秒である。
【００４５】
車内圧力制御器４２では、ハイパスフィルタとして機能する圧力変動量抽出回路４２ａにより車外圧力の変動分だけを抽出し、この抽出値をアンプ４２ｂにより適宜増幅して、この増幅値を回転数補正指令７１として回転数指令器４１に送出する。回転数指令器４１では給気基準回転数から回転数補正指令７１を減算する一方、排気基準回転数に回転数補正指令７１を加算するようにして給気基準回転数および排気基準回転数をそれぞれ補正する。
【００４６】
これにより、図６（ａ）に示すような車外圧力の変動の影響が車内圧力に及ぶ前に、給気および排気ファン２１，３１の各回転数を調整して（同図（ｂ）、（ｃ）参照）、給排気風量の変動を抑制する（同図（ｄ）、（ｅ）参照）。こうして、車外圧力の車内への伝播による車内圧力の過渡的な変動を抑制するとともに、車外圧力の変化がある程度持続した場合は、車内圧力を車外圧力に徐々に追従させる（同図（ｆ）参照）ことが可能となる。すなわち、標高の変化や気候の変化による車外圧の変化に車内圧力を追従させることが可能となる。
【００４７】
次に、給気質量流量制御器４３および排気質量流量制御器４４による補正処理を説明する。
【００４８】
前掲したとおり給気基準回転数Ｒ_Ｄ１および排気基準回転数Ｒ_Ｄ２は、車両内外の気温が標準気温に一致し、かつ車両内外の気圧が等しい状態（以下、基準状態ともいう）の下で、所定の質量流量（以下、必要質量流量という）の換気を行えるよう定められるものである。ここで、空気密度は気温に反比例するため、同一の回転数でファン２１、３１を駆動していても気温が変化すればそれにつれて送風量（質量流量）も変化する。
【００４９】
特に、車内気温は空調装置によりほぼ前記標準気温程度に維持されるため、排気ファン３１を常に排気基準回転数Ｒ_Ｄ２で運転していても排気質量流量が必要質量流量から大きくずれることはない。一方、車外気温は、例えば夏季や日中には標準気温よりも高くなり、これにより空気密度が小さくなるため給気質量流量が減少する。逆に、冬季や夜間には標準気温よりも低くなり、空気密度は大きくなるため給気質量流量が増加する。
【００５０】
このようにして給気質量流量が変動すると、車両Ａ内外の気圧に定常的な不均衡が生じることとなるため、例えば列車が駅に到着して扉が開放されたときに、車内圧力が急激に変動して乗客が耳部に不快感を生じるといった結果を招くことになる。
【００５１】
また、長期間の運転によりファン、ダクトが汚れるとファンの送風性能が低下したり、ダクトの流路抵抗が増大するといった現象が起こる。すなわち、送風系の特性（以下、送風特性という）が劣化する。このため、基準回転数でファンを駆動していても必要質量流量が得られなくなる。
【００５２】
給気質量流量制御器４３および排気質量流量制御器４４は、このような車両内外の温度差に起因する車両内気圧の変動、および送風特性の劣化に起因する換気質量流量の減少を防止するための補正動作を行う。
【００５３】
まず、給気質量流量制御器４３が車両内外の温度差に起因する車両内気圧の変動を防止するよう基準回転数を補正する補正動作を説明する。
【００５４】
Ａ．外気温が上昇した場合
【００５５】
（１）外気温が上昇すると空気密度が低下し、これにより一定回転数で駆動されている給気ファン２１の送風量（質量流量）が減少する。この結果、給気ファン２１の送風動力が減少し、これにより給気ファンモータ２１ａに供給されている電流が低下する。
【００５６】
（２）給気ファンモータ２１ａへの供給電流が低下すると検出電流値Ｉ_Ｄ１が標準電流値よりも小さくなり、その偏差が補正指令生成器４３ｂに入力される。補正指令生成器４３ｂは、この偏差を打ち消すようファン回転数を増加させる回転数補正指令７２を生成し、回転数指令器４１に出力する。
【００５７】
（３）回転数指令器４１は、車内圧制御器４２が出力する回転数補正指令７１により補正された基準回転数Ｒ_Ｂ１を給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２によりさらに補正するようにして給気回転数指令Ｒ_Ｄ１を生成し、給気ファンインバータ２２に出力する。
【００５８】
（４）給気ファンインバータ２２は、給気回転数指令Ｒ_Ｄ１を目標値とするファン回転数のフィードバック制御を実施する。これによって、給気ファン２１の回転数が増大し、車内圧の低下が防止される。
【００５９】
Ｂ．外気温が低下した場合
【００６０】
（１１）逆に外気温が低下すると空気密度が増大し、これにより所定回転数で駆動されている給気ファン２１の送風量（質量流量）が増大する。この結果、給気ファン２１の送風動力が増大し、これにより給気ファンモータ２１ａに供給されている電流が増大する。
【００６１】
（１２）給気ファンモータ２１ａへの供給電流が増大すると、検出電流値Ｉ_Ｄ１が標準電流値よりも大きくなり、その偏差が補正指令生成器４３ｂに入力される。補正指令生成器４３ｂはこの偏差を打ち消すようファン回転数を減少させる回転数補正指令７２を生成し、回転数指令器４１に出力する。
【００６２】
（１３）回転数指令器４１は、車内圧制御器４２が出力する回転数補正指令７１により補正された基準回転数Ｒ_Ｂ１を給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２によりさらに補正するようにして給気回転数指令Ｒ_Ｄ１を生成し、給気ファンインバータ２２に出力する。
【００６３】
（１４）給気ファンインバータ２２は、給気回転数指令Ｒ_Ｄ１を目標値とするファン回転数のフィードバック制御を実施する。これによって、給気ファン２１の回転数が減少され、車内圧の上昇が防止される。
【００６４】
次に、図７を参照して送風特性の劣化による換気量の減少を補償する場合について説明する。
【００６５】
まず、ファンやダクトの汚れが送風系に与える影響を説明する。
【００６６】
ファンやダクトが汚れた場合の現象としては、（１）ファンに異物（たばこの煙に含まれるヤニ、衣服の繊維など）が付着することによる送風能力の低下、（２）ダクト壁に異物が付着すること、あるいは通風路のフィルタ等が目詰まりすることによる圧損の増加、という二通りが考えられる。以下、これらの現象により給気機構２０および排気機構３０の給排気性能がどのような変化するかを示す。
【００６７】
図７に示すように、ファンの回転数を一定に保持したとき、風量と昇圧量との間には、一般に、図に曲線（以下、風量−圧力特性曲線ともいう）Ｌ１で示すような負の相関がある。また、風量と圧損との間には、図に曲線（以下、風量−圧損特性曲線ともいう）Ｌ２で示すような正の相関がある。この結果、ダクト中に配されるファンにより一定回転数で送風を行う場合、この送風系は曲線Ｌ１と曲線Ｌ２との交点（以下、動作点ともいう）Ｐ１における風量および圧損で動作することになる。
【００６８】
ここで、前記（１）のように、ファンの汚れにより送風能力が低下した場合には、同一の回転数、昇圧量でも風量が低下するため、ファンの送風能力を示す風量−昇圧量特性曲線Ｌ１は、左下方にシフトして曲線Ｌ１１のようになる。この結果、動作点Ｐ１は曲線Ｌ２に沿って点Ｐ１１まで移動し、風量と昇圧量がともに減少する。その結果、これらの積である送風動力が減少し、ファンの軸動力が減少する。ここで、前述したようにファンの回転数は一定に保持されているため、トルクが減少してファンモータの駆動電流が減少する。したがって、検出電流の減少によりファンの汚れに起因する送風能力の低下を検知することができる。
【００６９】
また、前記（２）のようにダクトの汚れに起因して圧損が増大した場合には、風量−圧損特性曲線Ｌ２は傾きが全体的に増加するように変形され、図７（ｃ）の曲線Ｌ１２に示すようになる。この結果、動作点Ｐ１は曲線Ｌ１に沿って点Ｐ１２まで移動する。すなわち、風量は減少するが昇圧量は増加する。
【００７０】
ここで、昇圧量増加の割合が風量減少の割合よりも大きければ、これらの積である送風動力は増加し、逆に風量減少の割合が昇圧量増加の割合よりも大きければ、送風動力は減少する。図より、前者の関係があるのは風量−昇圧量特性曲線Ｌ１の傾きの絶対値が大きな部分、すなわち風量−昇圧量特性曲線Ｌ１において閉曲線Ｌ３で囲まれた横軸（風量軸）との交点に近い部分である。
【００７１】
しかしながら、通常は動作点Ｐ１はこの部分にはなく、圧損の増大により送風動力が減少するという関係が成り立つ。
【００７２】
以上より、ファンの汚れにより送風能力が低下した場合、およびダクトの汚れにより圧損が増大した場合、のいずれの場合にも送風動力が減少する。それ故、基準回転数でファンを駆動するのに要する電流の減少を検出することによって、送風特性の劣化を検知することが可能となる。
【００７３】
したがって、送風系統の汚れに起因する特性の劣化についても検出電流値の変化により検知することができ、以下に示すように、前掲した外気温度上昇の場合と同様にして回転数を補正し、換気質量流量の減少を補うことが可能となる。なお、以下の説明においては給気ファン２１を例に取り説明されているが、排気ファン３１についても同様である。
【００７４】
（２１）送風特性の劣化に起因して給気ファンモータ２１ａへの供給電流が低下すると、検出電流値Ｉ_Ｄ１が標準電流値よりも小さくなり、その偏差が補正指令生成器４３ｂに入力される。
【００７５】
（２２）補正指令生成器４３ｂは、この偏差を打ち消すようファン回転数を増加させる回転数補正指令７２を生成し、回転数指令器４１に出力する。
【００７６】
（２３）回転数指令器４１は、車内圧制御器４２が出力する回転数補正指令７１により補正された基準回転数Ｒ_Ｂ１を、給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２によりさらに補正するようにして給気回転数指令Ｒ_Ｄ１を生成し、給気ファンインバータ２２に出力する。
【００７７】
（２４）給気ファンインバータ２２は、給気回転数指令Ｒ_Ｄ１を目標値とするファン回転数のフィードバック制御を実施する。これによって、給気ファン２１の回転数が増大し、換気質量流量の減少が防止される。
【００７８】
このように、実施形態１の換気システム１０によれば、換気質量流量の変動を検出電流値と標準電流値とを比較するようにして検知し、検出電流値の標準電流値との偏差に応じた回転数補正指令により基準回転数を補正するので、車両内外の温度差に起因する車内圧の変動を防止するとともに、送風系の汚れ（ファンの汚れ、ダクトの汚れ、フィルタの目詰まり等）に起因する換気質量流量の減少をも補償することが可能となる。
【００７９】
したがって、数メートルから数十メートルの配線を必要とし、しかも設置場所の確保にも困難を伴うことが多い温度センサを使用することなく、インバータからファンモータに供給される電流の検出値のみに基づいて、車両内外の温度差に起因する車内圧の変動を防止することが可能となる。これによって、換気システム１０が簡素化される。
【００８０】
また、温度センサ出力では検出できない送風系の特性劣化による換気量の減少をも検出し、補正することが可能となる。
【００８１】
実施形態２
本発明の実施形態２に係る車両換気制御方法が適用される、車両換気システムの要部ブロック図を図８に示す。この実施形態２は実施形態１を改変してなるものであって、車内圧力制御器４２による圧力制御が実行されている間は、給気質量流量制御器４３および排気質量流量制御器４４による制御を禁止しようとするものである。というのは、本来の圧力制御のために車内圧力制御器４２から回転数指令器４１に回転数補正指令が送出されると、その指令に基づいて給気ファン２１および排気ファン３１を加減速させるために電流値が大きく変動する。
【００８２】
このときに、検出電流値に基づいて各質量流量制御器４３、４４が基準回転数を補正したのでは、加減速のための電力調節が行えないこととなって、外圧変動に伴う車内圧力の急激な変動を抑制できなくなるからである。
【００８３】
そこで、この実施形態２では、時々刻々の検出電流値に基づく補正処理を廃止し、外気温の変動および送風特性の劣化は極短時間の間には起こらないものとして、ファンの駆動状態が定常状態であるときに補正量（後掲する補正係数Ｋ１、Ｋ２）を設定し、かつ一定時間毎（例えば１時間毎）に補正量の見直しを行い、この補正量を用いて基準回転数を補正するようにして、車内圧力制御器４２による圧力制御を妨害することなく換気質量流量の変動を防止することを可能とするものとされる。
【００８４】
以下、実施形態２の制御ユニット４０Ａの具体的な構成を説明する。なお、実施形態２の換気システムのその余の構成は実施形態１と同様とされる。
【００８５】
制御ユニット４０Ａは、給気基準回転数Ｒ_Ｂ１および排気基準回転数Ｒ_Ｂ２を補正して給気回転数指令Ｒ_Ｄ３および排気回転数指令Ｒ_Ｄ４を生成し、給気ファンインバータ２２および排気ファンインバータ３２にそれぞれ出力する回転数指令器（基準回転数設定手段）４１Ａと、実施形態１と同様構成の車内圧力制御器（圧力変動抑制手段）４２と、検出回転数ω１、ω２および検出電流値Ｉ_Ｄ１、Ｉ_Ｄ２に基づいて各基準回転数Ｒ_Ｂ１、Ｒ_Ｂ２を補正するための補正処理を実施し、この処理結果に応じた補正量修正指令を回転数指令器４１Ａに出力する給気質量流量制御器（質量流量制御手段）４３Ａおよび排気質量流量制御器（質量流量制御手段）４４Ａと、検出回転数ω１、ω２に基づく所定の判定処理を実施し、この判定結果にしたがって補正量修正の許可または禁止する給気補正可否判定部４５および排気補正可否判定部４６とを備えてなる。
【００８６】
回転数指令器４１Ａは、車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を給気基準回転数Ｒ_Ｂ１から減算するようにして補正する減算器４１ａと、減算器４１ａの出力値に給気質量流量制御器４３Ａが出力する補正係数修正指令７２Ａに基づいて設定される補正係数Ｋ１を乗算するようにして補正し、給気回転数指令Ｒ_Ｄ３として出力する第１乗算器４１ｅと、車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を排気基準回転数Ｒ_Ｂ２に加算するようにして補正する加算器４１ｃと、加算器４１ｃの出力値に排気質量流量制御器４４Ａが出力する補正係数修正指令７３Ａに信号に基づいて設定される補正係数Ｋ２を乗算するようにして補正し、排気回転数指令Ｒ_Ｄ４として出力する第２乗算器４１ｆとから構成される。
【００８７】
また、給気質量流量制御器４３Ａは、給気ファン２１の検出回転数ω１に対応した標準電流値を出力する標準電流値生成器４３ａと、検出電流値Ｉ_Ｄ１の標準電流値との差（偏差）に応じた補正係数修正指令７２Ａを発する補正係数修正器４３ｃとを備えてなる。
【００８８】
排気質量流量制御器４４Ａは、排気ファン３１の検出回転数ω２に対応した標準電流値を出力する標準電流値生成器４４ａと、検出電流値Ｉ_Ｄ２の標準電流値との差（偏差）に応じた補正係数修正指令７３Ａを発する補正係数修正器４４ｃとを備えてなる。
【００８９】
以下、図９を参照して給気補正実施可否判定部４５および排気補正可否判定部４６が実施する判定処理と補正処理のアルゴリズムを示す。なお、この補正処理は、有意な温度変動が生じ得る一定時間毎、例えば１時間毎に実施されるものとされる。
【００９０】
ステップＳ１：ファン回転数ωおよびファンモータに供給される電流値ｉを検出するとともに、ファン回転数ωに対応する標準電流値を生成し、ステップＳ２に進む。
【００９１】
ステップＳ２：ファン回転数ωの変化率が所定値εよりも小さいか否かを判定する。ただし、所定値εはファン回転数が変化したかを判定するためにあらかじめ定められる上限値とされる。ファン回転数ωの変化率が上限値εよりも小さいとき（Ｙｅｓ）はステップＳ３に進み、そうでないとき（Ｎｏ）はステップＳ１に戻る。
【００９２】
ステップＳ３：ファン回転数ωの変化率が上限値εよりも小さい状態が持続している持続時間Ｔを計測し、ステップＳ４に進む。
【００９３】
ステップＳ４：持続時間Ｔが所定時間Ｔ_０を超えたかを判定する。ただし、所定時間Ｔ_０は、ファン回転数が一定回転数で定常状態となったことを判定するためにあらかじめ定められる下限時間とされる。持続時間Ｔが所定時間Ｔ_０を超えているとき（Ｙｅｓ）にはステップＳ５に進み、そうでないとき（Ｎｏ）はステップＳ２に戻る。
【００９４】
ステップＳ５：適正電流値Ｉ_Ｐと、検出電流値Ｉ_Ｄとを比較し、ステップＳ６に進む。
【００９５】
ステップＳ６：検出電流値Ｉ_Ｄの適正電流値Ｉ_Ｐからの偏差に応じて補正係数Ｋを修正し、処理を終了する。
【００９６】
このように、実施形態２においては、ファン回転数が一定回転で定常状態であることが確認されたときの検出電流値Ｉ_Ｄに基づいて、基準回転数Ｒ_Ｄを補正するための補正係数Ｋ１、Ｋ２を設定するものとされるため、車内圧力制御器４２による車内圧制御を妨害することなく車両内外の気温差によって生じる車両内外の圧力差を解消し、換気質量流量の変動を防止することが可能となる。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、車外圧力の急激な変動が車内に伝播されるのが抑制されるという優れた効果が得られる。
【００９８】
また、本発明の好ましい形態によれば、温度センサを設けることなく外気温の変動による給気質量流量の変動を抑制することができるととともに、ファンやダクトの汚れに起因する換気質量流量の減少も同様に防止できるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１にかかる車両の換気制御方法が適用される車両換気システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同システムのより詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】制御ユニットのより詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】各ファンの基準回転数を決定する原理を説明するためのグラフ図である。
【図５】車内圧の変動を抑制する制御を実行しない場合の各物理量の変化の様子を示すグラフ図であり、（ａ）は車外気圧の変化を示し、（ｂ）および（ｃ）はこれに伴う給排気風量それぞれの変化を示し、（ｄ）はこの結果生じる車内気圧の変化を示す。
【図６】車内圧の変動を抑制する制御を実行する場合の各物理量の変化の様子を示すグラフ図であり、（ａ）は車内気圧の変化を示し、（ｂ）および（ｃ）はこの変化に対応して前記制御を行ったときの給排気ファンそれぞれの回転数の変化を示し、（ｄ）および（ｅ）はこれに伴う給排気風量それぞれの変化を示し、（ｆ）はこの結果生じる車内気圧の変化を示す。
【図７】送風特性の劣化による送風量の減少を補償する制御を実行する場合の各物理量の関係を示すグラフ図であり、（ａ）は基準状態における送風量と圧力との関係を示し、（ｂ）はこの関係に対するファンの汚れによる影響を示し、（ｃ）はこの関係に対するダクトの汚れによる影響を示す。
【図８】本発明の実施形態２にかかる車両の換気制御方法が適用される車両換気システムの要部を示すブロック図である。
【図９】同システムの制御ユニットにおける補正処理のアルゴリズムを示す流れ図である。
【符号の説明】
１０　　車両換気システム
２０　　給気機構
２１　　給気ファン（回転式給気手段）
３０　　排気機構
３１　　排気ファン（回転式排気手段）
４０　　制御ユニット
４１　　回転数指令器（基準回転数設定手段）
４２　　車内圧力制御器（圧力変動抑制手段）
４３　　給気質量流量制御器（質量流量制御手段）
４４　　排気質量流量制御器（質量流量制御手段）
５０　　圧力センサ
６２Ａ、６２Ｂ　回転数検出器（回転数検出手段）
６６Ａ、６６Ｂ　電流検出器（電流検出手段）
Ａ　　車両[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle ventilation control method and a ventilation control device. More specifically, the present invention relates to a ventilation control method and a ventilation control device for a highly airtight vehicle such as a Shinkansen vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, long-distance high-speed transportation such as the Shinkansen has difficulty in natural ventilation of vehicles, so the structure of the vehicle is somewhat airtight and each vehicle is occupied by a ventilator equipped with air supply and exhaust fans. Forced ventilation is performed with the airflow according to the air flow. Therefore, since the inside of each vehicle is communicated with the outside through the ventilation device, if the pressure outside the vehicle fluctuates due to, for example, passing each other or entering the tunnel of the vehicle, the pressure inside the vehicle may fluctuate rapidly as it is. As a result, discomfort may be caused in the passenger's ears, which is called ear pinching.
[0003]
In addition, since a steady pressure difference occurs inside and outside the vehicle due to a change in climate, etc., the pressure inside the vehicle fluctuates rapidly when the airtightness is released. For example, under conditions in which the outside air temperature is lower than the vehicle interior air temperature, such as in winter, even if the supply air flow rate is equal to the exhaust air flow rate, the mass flow rate of the supply air becomes larger than the mass flow rate of the exhaust air. For this reason, when the rotation speed of each fan is set so that the supply air volume and the exhaust air volume are equal, the air pressure inside the vehicle becomes higher than the external air pressure. Conversely, in summer, the inside air pressure is lower than the outside air pressure.
[0004]
As a result, when the door is opened in such a state, the pressure inside the vehicle fluctuates rapidly, and the passenger feels discomfort at the ear.
[0005]
In order to solve such a problem, the present inventors refer to a detection value of an outside air pressure sensor for detecting an outside air pressure, control the inside pressure of the vehicle so as not to fluctuate rapidly, and perform temperature sensors installed inside and outside the vehicle. A method and an apparatus for controlling so as to eliminate the atmospheric pressure difference between the inside and outside of the vehicle in accordance with the temperature difference between inside and outside of the vehicle with reference to the detected value (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-180484) have already been proposed.
[0006]
According to the earlier proposals of the present inventors, since the above-mentioned rapid fluctuation of the in-vehicle pressure can be suppressed, the problem that passengers feel discomfort in the ears can be solved, but it is necessary to install temperature sensors inside and outside the vehicle. Therefore, there is a problem that the structure of the entire ventilation device including the wiring is complicated.
[0007]
In addition, if the device is used continuously, foreign substances contained in cigarette smoke and clothing fibers adhere to the surface of the fan and duct, increasing the resistance to airflow. If it is driven by a number, the required ventilation air volume cannot be maintained.
[0008]
However, the previous proposals of the present inventors cannot cope with the reduction of the ventilation air volume due to the dirt on the fan and the duct, so that there is also a problem that an operator needs to periodically inspect and clean the fan and the duct. is there.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems of the previous proposals of the present inventors, and can suppress a rapid fluctuation of the pressure in a vehicle with a simpler configuration, and furthermore, a ventilation air volume due to dirt of a fan or a duct. It is an object of the present invention to provide a ventilation control method and a ventilation control device for a vehicle that can also prevent a decrease in the number of vehicles.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A first form of the vehicle ventilation control method according to the present invention is a vehicle ventilation control method for controlling a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate air in the vehicle, wherein the rotary air supply unit and The rotary air supply means detects pressure outside the vehicle while driving the rotary exhaust means at the reference rotation speed, and when the detected pressure fluctuates, the rotary air supply means suppresses the propagation of the pressure fluctuation into the vehicle. And the rotational speed of the rotary exhaust means is corrected.
[0011]
A second form of the vehicle ventilation control method according to the present invention is a vehicle ventilation control method for controlling the rotary air supply means and the rotary exhaust means to ventilate the air in the vehicle, wherein the rotary air supply means and While rotating the rotary exhaust means at the reference rotation speed by the motors, respectively, the rotation speed and the supply current value of each motor are detected, and based on the detected rotation speed and the supply current value, the rotary air supply means and the rotation are supplied. The rotation speed of each of the electric motors is corrected so that the mass flow rate of the air blown by the air exhaust unit becomes a desired mass flow rate.
[0012]
A third form of the vehicle ventilation control method according to the present invention is a vehicle ventilation control method for performing vehicle ventilation by combining the first form and the second form, wherein the former ventilation control method is applied. Is characterized in that application of the latter ventilation control method is prohibited.
[0013]
In the first and third embodiments of the vehicle ventilation control method according to the present invention, when the pressure outside the vehicle increases, the rotational speed of the rotary air supply unit is decreased and the rotational speed of the rotary exhaust unit is increased. Preferably.
[0014]
In the second and third embodiments of the vehicle ventilation control method of the present invention, each of the electric motors is controlled according to a difference between the detected supply current value and a standard current value corresponding to the detected rotation speed. Is preferably corrected.
[0015]
In the second and third embodiments of the vehicle ventilation control method of the present invention, the rotation speed may be corrected using the correction coefficient, and the correction coefficient may be reviewed every predetermined time.
[0016]
On the other hand, a first embodiment of the vehicle ventilation control device of the present invention is a vehicle ventilation control device that controls a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate air in the vehicle, and detects pressure outside the vehicle. And a pressure fluctuation suppressing means for suppressing fluctuations in the vehicle interior pressure based on the detection value of the external pressure detecting means. A rotation speed correction command for correcting the rotation speed is generated.
[0017]
A second form of the vehicle ventilation control device according to the present invention is a vehicle ventilation control device that controls a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate the air in the vehicle. A supply air motor to be driven; an exhaust motor to drive the rotary exhaust means; an air supply current detection means to detect a supply current to the air supply motor; and an exhaust supply to detect a supply current to the exhaust motor Current detection means, air supply motor rotation number detection means for detecting the rotation number of the air supply motor, exhaust motor rotation number detection means for detecting the rotation number of the exhaust motor, and rotation number of the rotary air supply means And an exhaust mass flow control means for correcting the number of revolutions of the rotary exhaust means, wherein the air supply current detection means and the air supply are controlled by the air supply mass flow control means. Motor frequency detection means A rotation speed correction command for correcting the air supply rotation speed command is generated based on each detection value, and the exhaust mass flow rate control unit detects the rotation speed correction command based on the detection values of the exhaust supply current detection unit and the exhaust motor rotation speed detection unit. Thus, a rotation speed correction command for correcting the exhaust rotation speed command is generated.
[0018]
A third form of the vehicle ventilation control device according to the present invention is a vehicle ventilation control device for controlling a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate the air inside the vehicle, and detects an outside pressure of the vehicle. A pressure detection unit, a pressure fluctuation suppression unit that suppresses a change in the vehicle interior pressure based on a detection value of the outside pressure detection unit, an air supply motor that drives the rotary air supply unit, and a drive of the rotary exhaust unit Exhaust motor, supply current detection means for detecting supply current to the supply motor, exhaust supply current detection means for detecting supply current to the exhaust motor, and detection of the number of revolutions of the supply motor Supply motor rotation speed detection means, exhaust motor rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the exhaust motor, supply air mass flow control means for correcting the rotation speed of the rotary air supply means, Compensate the number of rotations of the exhaust means An exhaust gas mass flow rate control means for correcting the air supply speed command and the exhaust speed command by the pressure fluctuation suppressing means. A rotation speed correction command for correcting the air supply rotation speed command is generated based on the respective detection values of the supply current detection device and the supply motor rotation speed detection device, and the exhaust gas flow control device controls the exhaust supply current detection device. And a rotation speed correction command for correcting the exhaust rotation speed command is generated based on each detection value of the exhaust motor rotation speed detection means.
[0019]
According to a third aspect of the vehicle ventilation control device of the present invention, a correction possibility determination unit is provided, and a rotation speed correction command for correcting the air supply rotation speed command and the exhaust rotation speed command is generated by the pressure fluctuation suppression unit, and the rotation speed correction command is generated. It is preferable that the control by the supply air mass flow control means and the exhaust air mass flow control means is prohibited while the rotational speed is being corrected by the number correction command.
[0020]
In the first and third aspects of the vehicle ventilation control device of the present invention, when the pressure outside the vehicle increases, the rotational speed of the rotary air supply means is controlled to decrease at a predetermined speed, and the rotary exhaust means is controlled. Is preferably controlled to increase the number of revolutions at a predetermined speed.
[0021]
In the second and third embodiments of the vehicle ventilation control device according to the present invention, rotary air supply means is provided in accordance with a difference between a detected supply current value and a standard current value corresponding to the detected rotation speed. Preferably, the rotational speed of the rotary exhaust means is corrected.
[0022]
Thus, the vehicle ventilation control device of the present invention is provided in a vehicle.
[0023]
[Action]
Since the present invention is configured as described above, it is possible to suppress a rapid change in the vehicle internal pressure and a change in the ventilation mass flow rate with a simple configuration.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to only such embodiments.
[0025]
Embodiment 1
FIG. 1 is a block diagram of a vehicle ventilation system (hereinafter simply referred to as a ventilation system) to which a vehicle ventilation control method according to a first embodiment of the present invention is applied. This ventilation system 10 is used as a vehicle ventilation system in long-distance high-speed transportation such as a bullet train, and as shown in FIG. 1, an air supply mechanism 20 for supplying outside air to the inside of the vehicle, The main components are an exhaust mechanism 30 that discharges air out of the vehicle, a control unit 40 that controls the air supply mechanism 20 and the exhaust mechanism 30, and a pressure sensor 50 that detects an external pressure and outputs the detected value to the control unit 40. Become an element.
[0026]
As shown in FIG. 2, the air supply mechanism 20 includes an air supply fan (rotary air supply means) 21, an air supply fan motor 21a for driving the air supply fan 21, and a rotation position of the air supply fan motor 21a. Sensor 21b composed of, for example, a resolver that outputs a detected signal, and an air supply rotation speed command R described later with reference to the rotation speed of the air supply fan motor 21a detected based on the output signal of the position sensor 21b. _D1 An air supply fan inverter 22 that supplies electric power (current) corresponding to the air supply to the air supply fan 21, and an air supply duct 23 in which the air supply fan 21 is installed and through which outside air flows inside the vehicle A.
[0027]
As shown in FIG. 2, the exhaust mechanism 30 outputs an exhaust fan (rotary exhaust means) 31, an exhaust fan motor 31a for driving the exhaust fan 31, and a signal corresponding to the rotational position of the exhaust fan motor 31a. For example, an exhaust rotational speed command R described later with reference to a position sensor 31b composed of a resolver and a rotational speed of an exhaust fan motor 31a detected based on an output signal of the position sensor 31b. _D2 An exhaust fan inverter 32 that supplies electric power (current) corresponding to the exhaust fan 31 to the exhaust fan 31 and an air supply duct 33 in which the exhaust fan 31 is installed and that ventilates the air inside the vehicle A to the outside.
[0028]
Next, detailed configurations of the air supply fan inverter 22 and the exhaust fan inverter 32 will be described.
[0029]
The air supply fan inverter 22 includes a rotation speed detector (rotation speed detection means) 61A including a differentiator for detecting the rotation speed of the motor 21a based on the output signal of the position sensor 21b, and an air rotation speed from the control unit 40. Command R _D1 A rotation speed controller 62A that issues a current command according to the difference (deviation) between the rotation speed (hereinafter referred to as a detected rotation speed) ω1 and a rotation speed detected by the rotation speed detector 61A, and a motor based on the output signal of the position sensor 21b. A current command issued by the rotation speed controller 62A to adjust the current supplied to the motor 21a and a detected current value I described later. _D1 A current controller 63A that outputs a control signal corresponding to a difference (deviation) from the current, a power converter 64A that supplies power (current) to the motor 21a according to a control signal output by the current controller 63A, The current value supplied from the heater 64A to the motor 21a is detected, and the detected current value I _D1 And a current detector (current detecting means) 65A that outputs the current as a current.
[0030]
The exhaust fan inverter 32 includes a rotation speed detector (rotation speed detecting means) 61B including a differentiator for detecting the rotation speed of the motor 31a based on the output signal of the position sensor 31b, and a rotation speed command R from the control unit 40. _D2 A rotation speed controller 62B that issues a current command corresponding to a difference (deviation) between the rotation speed (hereinafter referred to as a detected rotation speed) ω2 and a rotation speed detected by a rotation speed detector 61B, and a motor based on an output signal of the position sensor 31b. A current command issued by the rotation speed controller 62B to adjust the current supplied to the motor 31a and a detected current value I described later. _D2 Current controller 63B that outputs a control signal according to the difference (deviation) between the two, a power converter 64B that supplies power (current) to the motor 31a according to the control signal output by the current controller 63B, The current value supplied to the motor 31a from the heater 64B is detected, and the detected current value I _D2 And a current detector (current detecting means) 65B which outputs the current as a current.
[0031]
Next, the control unit 40 will be described with reference to FIGS.
[0032]
The control unit 40 determines a preset reference rotation speed (hereinafter referred to as an air supply reference rotation speed) R of the air supply fan 21. _B1 And the reference rotation speed R of the exhaust fan 31 (hereinafter referred to as the exhaust reference rotation speed) R _B2 Is corrected by using various rotational speed correction commands 71, 72, 73 described later. _D1 And exhaust speed command R _D2 And a speed sensor (reference speed setting means) 41 for outputting to the air supply fan inverter 22 and the exhaust fan inverter 32, respectively, and a pressure sensor for preventing a rapid change in the outside air pressure from being transmitted to the inside of the vehicle A. An in-vehicle pressure controller (pressure fluctuation suppressing means) 42 for generating a rotation speed correction command 71 for adjusting the respective reference rotation speeds of the air supply fan 21 and the exhaust fan 31 based on the outside air pressure detected by the vehicle 50; The rotational speeds of the air supply fan 21 and the exhaust fan 31 are set to the reference rotational speeds so as to eliminate the pressure difference between the inside and the outside of the vehicle A caused by the temperature difference of the vehicle A and to compensate for the decrease in the ventilation amount due to the contamination of the fans and ducts. Supply mass flow controller (supply mass flow control means) 43 and exhaust mass flow controller (exhaust mass flow Comprising a control means) 44.
[0033]
Here, the reference air supply speed R _B1 And exhaust standard rotation speed R _B2 For example, the air supply fan 21 and the exhaust fan can be ventilated under a condition in which the air pressure inside and outside the vehicle is equal and the temperature coincides with a standard temperature described later so that a predetermined mass flow rate can be ventilated according to the capacity of the vehicle. The number of rotations is set for each of 31. The setting of the reference rotation speed is performed according to the following principle.
[0034]
As shown in FIG. 4, the relationship between the air volume and the pressure is generally determined by the shape, size, and rotation speed of the fan. This relationship is referred to as a PQ characteristic of the fan, and by superimposing the pressure loss characteristic curve of the duct in which the fan is installed on the characteristic curve, it is possible to obtain the air flow rate Q of the fan at a certain rotational speed N. At this time, the blowing amount Q is proportional to the rotation speed N, and the pressure P is proportional to the square of the rotation speed N. From this, for example, by knowing the air flow rates Q and 2Q at a certain rotation speed N and a certain rotation speed 2N, the above-described predetermined mass flow rate Q ₀ Speed (reference speed) N corresponding to ₀ Can be calculated.
[0035]
Hereinafter, each component of the control unit 40 will be described in detail.
[0036]
As shown in FIG. 3, the rotation speed commander 41 is provided with an air supply reference rotation speed R. _B1 A first subtractor 41a that corrects by subtracting a rotational speed correction command 71 output from the in-vehicle pressure controller 42 from the vehicle speed, and a rotational speed correction command output from the supply air mass flow controller 43 to the output value of the subtractor 41a. 72, and the air supply speed command R _D1 Adder 41b, which outputs the output as _B2 A second adder 41c for adding a rotation speed correction command 71 output from the in-vehicle pressure controller 42 to the correction value, and a rotation speed correction output from the exhaust mass flow controller 44 based on the output value of the second adder 41c. The correction is made by adding the command 73, and the exhaust speed command R _D2 And a second subtractor 41d that outputs the same as
[0037]
The in-vehicle pressure controller 42 includes a pressure fluctuation amount extraction circuit 42a that extracts a fluctuation amount of the outside pressure detected by the pressure sensor 50, and an amplifier 42b that appropriately amplifies the extracted fluctuation amount and outputs it as a rotation speed correction command 71. Consists of
[0038]
The supply air mass flow controller 43 includes a standard current value generator 43a that outputs a standard current value corresponding to the detected rotation speed ω1, a standard current value and a detected current value I. _D1 And a correction command generator 43b that outputs a rotation speed correction command 72 corresponding to the difference (deviation) from the above.
[0039]
Here, the standard current value refers to a temperature (standard temperature) at which the airflow characteristics are not degraded due to the dirt on the fan or the duct, and the temperature inside and outside the vehicle is determined with reference to the average temperature in spring or autumn. ) In the state where the fan motor 21a (31a) is driven at a desired rotation speed. Further, such a standard current value is given to the standard current value generator 43a, for example, by giving a function having the detected rotation speed ω1 as an independent variable and the standard current value as a dependent variable to the standard current value generator 43a. It is generated so as to output a standard current value corresponding to the number ω1. Further, a map indicating the relationship between the desired rotation speed and the standard current value may be provided to the standard current value generator 43a.
[0040]
The correction command generator 43b calculates the detected current value I according to a predetermined correction curve. _D1 A rotation speed correction command 72 corresponding to the deviation from the standard current value is generated. Here, the correction curve measures, for example, the rotation speed and current value of the air supply fan motor 21a, the inside / outside pressure, the inside / outside temperature, and the like in the vehicle before the maintenance after the predetermined operation time, and statistically processes the data. It shall be obtained by doing so. Further, it may be given as a function or a map representing the relationship between the deviation and the dependent variable.
[0041]
The exhaust mass flow controller 44 includes a standard current value generator 44a that outputs a standard current value corresponding to the detected rotation speed ω2, a standard current value and a detected current value I. _D2 And a correction command generator 44b that outputs a rotation speed correction command 73 according to the difference (deviation) from the correction command generator 44b.
[0042]
Hereinafter, control by the control unit 40 having such a configuration will be described with reference to FIGS. First, the correction processing by the in-vehicle pressure controller 42 will be described.
[0043]
As shown in FIG. 5A, when a sudden change in the outside air pressure occurs, a change in the air flow according to the difference from the inside air pressure occurs in the supply / exhaust air amount (see FIGS. 5B and 5C). This causes pressure fluctuations (see FIG. 4D). At this time, the in-vehicle pressure approximately follows the change in the external pressure with a first-order delay.
[0044]
Response time constant T of vehicle interior pressure to changes in vehicle exterior pressure ₁ Is dependent on the vehicle volume and the pressure loss characteristics of the duct, but is estimated to be from one second to several seconds. On the other hand, a practical response of the rotation speed of the motor to a change in the rotation speed command is also several seconds.
[0045]
In the in-vehicle pressure controller 42, only the amount of change in the outside pressure is extracted by a pressure change amount extraction circuit 42a functioning as a high-pass filter, and the extracted value is appropriately amplified by an amplifier 42b. To the rotation speed commander 41. The rotation speed commander 41 subtracts the rotation speed correction command 71 from the air supply reference rotation speed, and adds the rotation speed correction command 71 to the exhaust reference rotation speed so that the air supply reference rotation speed and the exhaust reference rotation speed are respectively determined. to correct.
[0046]
Accordingly, before the influence of the fluctuation of the outside pressure as shown in FIG. 6A affects the inside pressure, the rotation speeds of the air supply and exhaust fans 21 and 31 are adjusted (FIGS. c)), and the fluctuation of the supply / exhaust air volume is suppressed (see FIGS. 3D and 3E). In this way, the transient fluctuation of the in-vehicle pressure due to the propagation of the out-vehicle pressure into the vehicle is suppressed, and when the change in the out-vehicle pressure continues to some extent, the in-vehicle pressure gradually follows the out-vehicle pressure (see FIG. 11F). ) Is possible. That is, it is possible to make the in-vehicle pressure follow a change in the external pressure due to a change in altitude or a change in climate.
[0047]
Next, a correction process performed by the supply air mass flow controller 43 and the exhaust air mass flow controller 44 will be described.
[0048]
As described above, air supply reference rotation speed R _D1 And exhaust standard rotation speed R _D2 Can perform ventilation at a predetermined mass flow rate (hereinafter, referred to as a required mass flow rate) in a state where the temperature inside and outside the vehicle is equal to the standard temperature and the air pressure inside and outside the vehicle is equal (hereinafter, also referred to as a reference state). It is determined. Here, since the air density is inversely proportional to the air temperature, even if the fans 21 and 31 are driven at the same rotation speed, if the air temperature changes, the blowing amount (mass flow rate) changes accordingly.
[0049]
In particular, since the temperature inside the vehicle is maintained at about the standard temperature by the air conditioner, the exhaust fan 31 is always set to the exhaust reference rotational speed R. _D2 The exhaust mass flow does not greatly deviate from the required mass flow even if the operation is performed at the speed. On the other hand, the outside air temperature becomes higher than the standard air temperature, for example, in summer or during the day, and the air density decreases, thereby reducing the supply air mass flow rate. Conversely, in winter or at night, the air temperature becomes lower than the standard temperature and the air density increases, so that the supply air mass flow increases.
[0050]
When the supply air mass flow fluctuates in this way, a steady imbalance occurs in the air pressure inside and outside the vehicle A. For example, when the train arrives at the station and the door is opened, the vehicle interior pressure increases rapidly. And the passengers feel discomfort in their ears.
[0051]
In addition, if the fan and the duct become dirty due to long-term operation, a phenomenon occurs in which the air blowing performance of the fan is reduced and the flow path resistance of the duct is increased. That is, the characteristics of the air blowing system (hereinafter, referred to as air blowing characteristics) deteriorate. Therefore, the required mass flow rate cannot be obtained even when the fan is driven at the reference rotation speed.
[0052]
The supply air mass flow controller 43 and the exhaust air mass flow controller 44 are provided to prevent the fluctuation of the vehicle internal pressure due to such a temperature difference between the inside and the outside of the vehicle and the reduction of the ventilation mass flow due to the deterioration of the ventilation characteristics. Is performed.
[0053]
First, a description will be given of a correction operation in which the supply air mass flow controller 43 corrects the reference rotation speed so as to prevent a change in the vehicle internal pressure due to a temperature difference between the inside and the outside of the vehicle.
[0054]
A. When the outside temperature rises
[0055]
(1) When the outside air temperature rises, the air density decreases, and as a result, the blowing amount (mass flow rate) of the air supply fan 21 driven at a constant rotation speed decreases. As a result, the blowing power of the air supply fan 21 decreases, and the current supplied to the air supply fan motor 21a decreases.
[0056]
(2) When the supply current to the air supply fan motor 21a decreases, the detected current value I _D1 Is smaller than the standard current value, and the deviation is input to the correction command generator 43b. The correction command generator 43b generates a rotation speed correction command 72 for increasing the fan rotation speed so as to cancel the deviation, and outputs the rotation speed correction command 72 to the rotation speed command device 41.
[0057]
(3) The rotation speed commander 41 is a reference rotation speed R corrected by a rotation speed correction command 71 output from the vehicle interior pressure controller 42. _B1 Is further corrected by a rotation speed correction command 72 output by the supply air mass flow controller 43 so that the air supply speed command R _D1 Is generated and output to the air supply fan inverter 22.
[0058]
(4) The air supply fan inverter 22 outputs the air supply speed command R _D1 The feedback control of the fan speed with the target value is performed. As a result, the rotation speed of the air supply fan 21 increases, and a decrease in the vehicle interior pressure is prevented.
[0059]
B. When the outside temperature drops
[0060]
(11) Conversely, when the outside air temperature decreases, the air density increases, and as a result, the blowing amount (mass flow rate) of the air supply fan 21 driven at a predetermined rotation speed increases. As a result, the blowing power of the air supply fan 21 increases, and the current supplied to the air supply fan motor 21a increases.
[0061]
(12) When the supply current to the air supply fan motor 21a increases, the detected current value I _D1 Is larger than the standard current value, and the deviation is input to the correction command generator 43b. The correction command generator 43b generates a rotation speed correction command 72 for reducing the fan rotation speed so as to cancel this deviation, and outputs it to the rotation speed command device 41.
[0062]
(13) The rotation speed commander 41 is configured to output the reference rotation speed R corrected by the rotation speed correction command 71 output from the vehicle interior pressure controller 42. _B1 Is further corrected by a rotation speed correction command 72 output by the supply air mass flow controller 43 so that the air supply speed command R _D1 Is generated and output to the air supply fan inverter 22.
[0063]
(14) The air supply fan inverter 22 outputs the air supply speed command R _D1 The feedback control of the fan speed with the target value is performed. As a result, the rotation speed of the air supply fan 21 is reduced, and an increase in the vehicle interior pressure is prevented.
[0064]
Next, a case will be described with reference to FIG. 7 in which a reduction in ventilation volume due to deterioration of the ventilation characteristics is compensated.
[0065]
First, the effect of dirt on the fan and the duct on the ventilation system will be described.
[0066]
The phenomena when the fan and the duct are contaminated include (1) a decrease in the air blowing capacity due to the adhesion of foreign substances (such as tar contained in cigarette smoke and clothing fibers) to the fan, and (2) foreign substances on the duct wall. There are two types of adhesion: increase in pressure loss due to clogging of a filter or the like in the ventilation path. Hereinafter, how the air supply and exhaust performances of the air supply mechanism 20 and the exhaust mechanism 30 change due to these phenomena will be described.
[0067]
As shown in FIG. 7, when the rotation speed of the fan is kept constant, a negative value between the air volume and the boosted volume as shown by a curve (hereinafter also referred to as an air volume-pressure characteristic curve) L1 in the figure is generally obtained. There is a correlation. Further, there is a positive correlation between the air volume and the pressure loss as shown by a curve (hereinafter, also referred to as an air volume-pressure loss characteristic curve) L2 in the figure. As a result, when air is blown at a constant rotation speed by a fan arranged in the duct, this air blowing system operates at the air volume and pressure loss at the intersection (hereinafter, also referred to as an operating point) P1 between the curves L1 and L2. Become.
[0068]
Here, as described in (1) above, when the air blowing capacity is reduced due to the dirt on the fan, the air volume is reduced even at the same rotation speed and boosted amount, so that the air volume-boosted amount characteristic curve indicating the air blowing capacity of the fan. L1 shifts to the lower left and becomes like a curve L11. As a result, the operating point P1 moves to the point P11 along the curve L2, and both the air volume and the boost amount decrease. As a result, the blowing power, which is the product of these, decreases, and the shaft power of the fan decreases. Here, as described above, since the rotation speed of the fan is kept constant, the torque decreases and the drive current of the fan motor decreases. Therefore, it is possible to detect a decrease in the blowing ability due to the dirt on the fan due to a decrease in the detection current.
[0069]
Further, when the pressure loss increases due to the contamination of the duct as in the above (2), the air flow-pressure loss characteristic curve L2 is deformed so that the slope increases as a whole, and the curve of FIG. As shown in L12. As a result, the operating point P1 moves to the point P12 along the curve L1. That is, the air volume decreases, but the pressure increase increases.
[0070]
Here, if the rate of increase in the amount of boost is greater than the rate of decrease in the amount of air, the blower power, which is the product of these, increases, and conversely, if the rate of decrease in the amount of air is greater than the rate of increase in the amount of boost, the amount of blown power decreases I do. As shown in the figure, the former relationship has a large absolute value of the gradient of the airflow-boosting amount characteristic curve L1, that is, the intersection of the airflow-boosting amount characteristic curve L1 with the horizontal axis (airflow axis) surrounded by the closed curve L3. It is a part close to.
[0071]
However, normally, the operating point P1 is not in this portion, and the relationship that the blowing power decreases due to an increase in pressure loss is established.
[0072]
As described above, the blowing power is reduced both in the case where the blowing capacity is reduced due to the contamination of the fan and in the case where the pressure loss is increased due to the contamination of the duct. Therefore, by detecting a decrease in the current required to drive the fan at the reference rotation speed, it is possible to detect the deterioration of the blowing characteristics.
[0073]
Therefore, the deterioration of the characteristics due to the contamination of the ventilation system can also be detected by the change in the detected current value, and as shown below, the rotation speed is corrected in the same manner as in the case of the outside air temperature rise described above, and the ventilation is performed. It is possible to compensate for the decrease in the mass flow rate. In the following description, the air supply fan 21 is described as an example, but the same applies to the exhaust fan 31.
[0074]
(21) If the supply current to the air supply fan motor 21a decreases due to the deterioration of the air blowing characteristics, the detected current value I _D1 Is smaller than the standard current value, and the deviation is input to the correction command generator 43b.
[0075]
(22) The correction command generator 43b generates a rotation speed correction command 72 for increasing the fan rotation speed so as to cancel this deviation, and outputs the rotation speed correction command 72 to the rotation speed command device 41.
[0076]
(23) The rotation speed commander 41 is a reference rotation speed R corrected by a rotation speed correction command 71 output from the vehicle interior pressure controller 42. _B1 Is further corrected by the rotation speed correction command 72 output by the supply air mass flow controller 43 so that the supply air speed command R _D1 Is generated and output to the air supply fan inverter 22.
[0077]
(24) The air supply fan inverter 22 outputs the air supply speed command R _D1 The feedback control of the fan speed with the target value is performed. As a result, the rotation speed of the air supply fan 21 increases, and a decrease in the ventilation mass flow rate is prevented.
[0078]
As described above, according to the ventilation system 10 of the first embodiment, the variation of the ventilation mass flow rate is detected by comparing the detected current value with the standard current value, and the variation is detected in accordance with the deviation of the detected current value from the standard current value. The reference rotation speed is corrected by the rotation speed correction command, which prevents fluctuations in the vehicle interior pressure due to temperature differences between the inside and outside of the vehicle, and dirt on the ventilation system (dirt of fans, dirt of ducts, clogged filters, etc.) It is also possible to compensate for a decrease in the ventilation mass flow rate caused by the above.
[0079]
Therefore, without using a temperature sensor that requires wiring of several meters to several tens of meters and it is often difficult to secure an installation place, it is based only on the detected value of the current supplied from the inverter to the fan motor. Thus, it is possible to prevent a change in the vehicle interior pressure due to a temperature difference between the inside and the outside of the vehicle. This simplifies the ventilation system 10.
[0080]
In addition, it is possible to detect and correct a decrease in the amount of ventilation due to deterioration in characteristics of the ventilation system that cannot be detected by the output of the temperature sensor.
[0081]
Embodiment 2
FIG. 8 shows a block diagram of a main part of a vehicle ventilation system to which the vehicle ventilation control method according to the second embodiment of the present invention is applied. The second embodiment is a modification of the first embodiment. While the pressure control by the in-vehicle pressure controller 42 is being performed, the control by the supply air mass flow controller 43 and the exhaust mass flow controller 44 is performed. Is to ban. That is, when a rotation speed correction command is sent from the in-vehicle pressure controller 42 to the rotation speed command device 41 for the original pressure control, the air supply fan 21 and the exhaust fan 31 are accelerated or decelerated based on the command. Therefore, the current value greatly fluctuates.
[0082]
At this time, if each of the mass flow controllers 43 and 44 corrects the reference rotation speed based on the detected current value, power adjustment for acceleration / deceleration cannot be performed, so that the internal pressure of the vehicle due to the external pressure fluctuation is reduced. This is because a rapid change cannot be suppressed.
[0083]
Therefore, in the second embodiment, the correction process based on the instantaneous detected current value is abolished, and it is assumed that the fluctuation of the outside air temperature and the deterioration of the air blowing characteristics do not occur in a very short time, and the driving state of the fan is steady. In the state, the correction amount (correction coefficients K1 and K2 described later) is set, and the correction amount is reviewed at regular time intervals (for example, every hour), and the reference rotation speed is corrected using the correction amount. In this way, it is possible to prevent the fluctuation of the ventilation mass flow rate without obstructing the pressure control by the in-vehicle pressure controller 42.
[0084]
Hereinafter, a specific configuration of the control unit 40A according to the second embodiment will be described. The remaining configuration of the ventilation system of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
[0085]
The control unit 40A is provided with an air supply reference rotation speed R. _B1 And exhaust standard rotation speed R _B2 To correct the air supply speed command R _D3 And exhaust speed command R _D4 , And outputs to the air supply fan inverter 22 and the exhaust fan inverter 32, respectively, and an in-vehicle pressure controller (pressure fluctuation suppressing means) 42 having the same configuration as that of the first embodiment. And the detected rotation speeds ω1, ω2 and the detected current value I _D1 , I _D2 Based on each reference rotational speed R _B1 , R _B2 And an exhaust air mass flow controller (mass flow control means) 43A and an exhaust air mass flow controller (mass flow controller) which output a correction amount correction command corresponding to the processing result to the rotation speed commander 41A. Mass flow rate control means) 44A, and a predetermined determination process based on the detected rotation speeds ω1 and ω2, and an air supply correction availability determination unit 45 and an exhaust correction availability determination unit for permitting or inhibiting correction amount correction according to the determination result. 46.
[0086]
The rotation speed commander 41A receives the rotation speed correction command 71 output from the in-vehicle pressure controller 42, _B1 And a correction coefficient K1 set on the basis of a correction coefficient correction command 72A output by the supply air mass flow controller 43A to the output value of the subtracter 41a. Correct and supply air speed command R _D3 The first multiplier 41e which outputs the rotation speed correction command 71 output from the in-vehicle pressure controller 42 as the exhaust reference rotation speed R _B2 And an output value of the adder 41c is multiplied by a correction coefficient K2 set based on a signal to a correction coefficient correction command 73A output by the exhaust mass flow controller 44A. The exhaust rotation speed command R _D4 And a second multiplier 41f that outputs
[0087]
The supply air mass flow controller 43A includes a standard current value generator 43a that outputs a standard current value corresponding to the detected rotation speed ω1 of the air supply fan 21; _D1 And a correction coefficient corrector 43c that issues a correction coefficient correction command 72A according to the difference (deviation) from the standard current value.
[0088]
The exhaust mass flow controller 44A includes a standard current value generator 44a that outputs a standard current value corresponding to the detected rotation speed ω2 of the exhaust fan 31, and a detected current value I. _D2 And a correction coefficient corrector 44c that issues a correction coefficient correction command 73A according to the difference (deviation) from the standard current value.
[0089]
Hereinafter, the algorithm of the determination process and the correction process performed by the air supply correction availability determination unit 45 and the exhaust gas correction availability determination unit 46 will be described with reference to FIG. Note that this correction process is performed at regular intervals, for example, every hour at which significant temperature fluctuations may occur.
[0090]
Step S1: The fan speed ω and the current value i supplied to the fan motor are detected, a standard current value corresponding to the fan speed ω is generated, and the process proceeds to step S2.
[0091]
Step S2: It is determined whether or not the rate of change of the fan speed ω is smaller than a predetermined value ε. However, the predetermined value ε is a predetermined upper limit value for determining whether the fan speed has changed. When the rate of change of the fan speed ω is smaller than the upper limit value ε (Yes), the process proceeds to step S3; otherwise (No), the process returns to step S1.
[0092]
Step S3: The duration T during which the rate of change of the fan speed ω is smaller than the upper limit ε is measured, and the process proceeds to step S4.
[0093]
Step S4: The duration T is the predetermined time T ₀ Is determined. However, the predetermined time T ₀ Is a predetermined lower limit time for determining that the fan rotation speed has reached a steady state at a constant rotation speed. The duration T is a predetermined time T ₀ Is exceeded (Yes), the process proceeds to step S5, and if not (No), the process returns to step S2.
[0094]
Step S5: proper current value I _P And the detected current value I _D And proceeds to step S6.
[0095]
Step S6: detected current value I _D Appropriate current value I _P Then, the correction coefficient K is corrected according to the deviation from, and the process is terminated.
[0096]
As described above, in the second embodiment, the detected current value I when the fan speed is confirmed to be constant and steady state is confirmed. _D Based on the reference rotational speed R _D Correction coefficients K1 and K2 are set to correct the pressure difference between the inside and outside of the vehicle caused by the temperature difference between inside and outside of the vehicle without disturbing the inside pressure control by the inside pressure controller 42. It is possible to prevent a change in the mass flow rate.
[0097]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, an excellent effect is obtained in that a rapid change in the pressure outside the vehicle is suppressed from being propagated inside the vehicle.
[0098]
Further, according to the preferred embodiment of the present invention, it is possible to suppress the fluctuation of the supply air mass flow due to the fluctuation of the outside air temperature without providing a temperature sensor, and to reduce the ventilation mass flow caused by the contamination of the fan and the duct. Can also be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle ventilation system to which a vehicle ventilation control method according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration of the system.
FIG. 3 is a block diagram showing a more detailed configuration of a control unit.
FIG. 4 is a graph for explaining a principle of determining a reference rotation speed of each fan.
FIGS. 5A and 5B are graphs showing changes in physical quantities when control for suppressing fluctuations in the internal pressure of the vehicle is not executed. FIG. 5A shows changes in the atmospheric pressure outside the vehicle, and FIGS. And (d) show the resulting changes in the vehicle interior air pressure.
FIGS. 6A and 6B are graphs showing a state of a change in each physical quantity in a case where control for suppressing a change in the vehicle interior pressure is executed. FIG. 6A shows a change in the vehicle interior pressure, and FIGS. A change in the rotation speed of each of the supply and exhaust fans when the control is performed in response to the change is shown. (D) and (e) show changes in each of the supply and exhaust airflows associated therewith, and (f) shows the result. The resulting change in vehicle interior pressure is shown.
FIGS. 7A and 7B are graphs showing a relationship between respective physical quantities when executing control for compensating for a decrease in the amount of air blown due to deterioration of the air blow characteristic; FIG. 7A shows a relationship between the air blow amount and pressure in a reference state; (B) shows the effect of fan contamination on this relationship, and (c) shows the effect of duct contamination on this relationship.
FIG. 8 is a block diagram showing a main part of a vehicle ventilation system to which a vehicle ventilation control method according to a second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 9 is a flowchart showing an algorithm of a correction process in the control unit of the system.
[Explanation of symbols]
10 Vehicle ventilation system
20 Air supply mechanism
21 Air supply fan (rotary air supply means)
30 Exhaust mechanism
31 Exhaust fan (rotary exhaust means)
40 control unit
41 Speed commander (reference speed setting means)
42 In-vehicle pressure controller (pressure fluctuation suppression means)
43 Supply air mass flow controller (mass flow control means)
44 Exhaust mass flow controller (mass flow control means)
50 pressure sensor
62A, 62B rotation speed detector (rotation speed detection means)
66A, 66B Current detector (current detection means)
A vehicle

Claims

A ventilation control method for a vehicle that controls a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate air in the vehicle,
Detecting the pressure outside the vehicle while driving the rotary air supply means and the rotary exhaust means at the respective reference rotation speeds,
When the detected pressure fluctuates, the rotational speed of the rotary air supply means and the rotational speed of the rotary exhaust means are corrected so as to suppress the propagation of the pressure fluctuation into the vehicle. Ventilation control method.

A ventilation control method for a vehicle that controls a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate air in the vehicle,
While driving the rotary air supply unit and the rotary exhaust unit at the reference rotation speed by the respective motors, the rotation speed and the supply current value of each motor are detected,
On the basis of the detected rotation speed and the supply current value, the rotation speed of each of the electric motors is corrected so that the mass flow rate of the air blown by the rotary air supply means and the rotary exhaustion means becomes the desired mass flow rate, respectively. A method for controlling ventilation of a vehicle, comprising:

A vehicle ventilation control method for performing vehicle ventilation by combining the vehicle ventilation control method according to claim 1 and the vehicle ventilation control method according to claim 2, wherein the former ventilation control method is applied. During which the application of the latter ventilation control method is prohibited.

4. The vehicle ventilation control method according to claim 1, wherein when the pressure outside the vehicle increases, the rotation speed of the rotary air supply means is decreased and the rotation speed of the rotary exhaust means is increased.

The vehicle according to claim 2 or 3, wherein the number of rotations of each of the electric motors is corrected according to a difference between the detected supply current value and a standard current value corresponding to the detected number of rotations. Ventilation control method.

4. The vehicle ventilation control method according to claim 2, wherein the rotational speed is corrected using a correction coefficient, and the correction coefficient is reviewed every predetermined time.

A ventilation control device for a vehicle that controls a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate air in the vehicle,
External pressure detecting means for detecting pressure outside the vehicle, and pressure fluctuation suppressing means for suppressing fluctuations in the internal pressure based on the detection value of the external pressure detecting means,
A ventilation control device for a vehicle, wherein the pressure fluctuation suppressing means generates a rotation speed correction command for correcting an air supply speed command and an exhaust speed command.

A ventilation control device for a vehicle that controls a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate air in the vehicle,
An air supply motor for driving the rotary air supply means, an exhaust motor for driving the rotary exhaust means, an air supply current detection means for detecting a supply current to the air supply motor, Exhaust supply current detection means for detecting supply current; supply motor rotation number detection means for detecting the rotation number of the supply motor; exhaust motor rotation number detection means for detecting the rotation number of the exhaust motor; An air supply mass flow control means for correcting the rotation speed of the type air supply means, and an exhaust mass flow control means for correcting the rotation speed of the rotary exhaust means,
The supply air mass flow control unit generates a rotation speed correction command for correcting the supply air rotation speed command based on each detection value of the air supply current detection unit and the air supply motor rotation speed detection unit,
A vehicle, wherein the exhaust mass flow rate control means generates a rotation speed correction command for correcting the exhaust rotation speed command based on the detection values of the exhaust supply current detection means and the exhaust motor rotation speed detection means. Ventilation control device.

A ventilation control device for a vehicle that controls a rotary air supply unit and a rotary exhaust unit to ventilate air in the vehicle,
External pressure detecting means for detecting pressure outside the vehicle, pressure fluctuation suppressing means for suppressing fluctuations in the internal pressure based on the detection value of the external pressure detecting means, and an air supply motor driving the rotary air supply means, An exhaust motor for driving the rotary exhaust means, an air supply current detection means for detecting a supply current to the air supply motor, an exhaust supply current detection means for detecting a supply current to the exhaust motor, Supply motor rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the air motor, exhaust motor rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the exhaust motor, and air supply mass flow rate for correcting the rotation speed of the rotary air supply means. Control means, comprising an exhaust mass flow rate control means for correcting the rotation speed of the rotary exhaust means,
A rotation speed correction command for correcting the air supply speed command and the exhaust speed command is generated by the pressure fluctuation suppressing unit,
The supply air mass flow control unit generates a rotation speed correction command for correcting the supply air rotation speed command based on each detection value of the air supply current detection unit and the air supply motor rotation speed detection unit,
A vehicle, wherein the exhaust mass flow rate control means generates a rotation speed correction command for correcting the exhaust rotation speed command based on the detection values of the exhaust supply current detection means and the exhaust motor rotation speed detection means. Ventilation control device.

A correction possibility determination unit is provided, and a rotation speed correction command for correcting the supply rotation speed command and the exhaust rotation speed command is generated by the pressure fluctuation suppression unit, and while the rotation speed is corrected by the rotation speed correction command, 10. The ventilation control device for a vehicle according to claim 9, wherein the control by the supply air mass flow control means and the exhaust air mass flow control means is prohibited.

When the pressure outside the vehicle increases, control is performed so as to reduce the rotation speed of the rotary air supply means at a predetermined speed and to control the rotation speed of the rotary exhaust means at a predetermined speed. The ventilation control device for a vehicle according to claim 7 or 9, wherein:

The rotational speeds of the rotary air supply means and the rotary exhaust means are corrected according to a difference between the detected supply current value and a standard current value corresponding to the detected rotational speed. The vehicle ventilation control device according to claim 8 or 9, wherein:

A vehicle comprising the vehicle ventilation control device according to any one of claims 7 to 12.