JP2005324638A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車載された湿度センサの経時劣化補正を、人手によらず簡便、確実に行う。
【解決手段】 経過時間算出手段２００は、ナビゲーション装置４３から現在日時情報を入手し、入手した現在日時よりＥＣＵ２２の製造年月日を減算することにより、車両の新車時からの経過時間（日数）Ｔを算出する。劣化補正手段２１０は、湿度センサ２９の出力値ψに経過時間Ｔに応じて所定期間τ（１年）毎に基準補正値ａ分増加する劣化補正値を加算することにより、湿度センサの経時劣化補正された検出値とする。これにより、時間（日数）の経過に応じて常に、自動的に湿度センサの経時劣化を補正することができる。その補正値は１年毎に増加する程度の小さい値とし、常に正確な補正値を得ることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、湿度センサを備えた車両用空調装置に関する。

従来より、車両用空調装置において、車室内の湿度を検出する湿度センサによる検出湿度に基づいて湿度制御を実行するものが供されている。このような湿度センサを用いた車両用空調装置では、車室外の環境或いは乗員数にかかわらず車室内を快適な湿度環境に維持し、省動力を図りながら窓ガラスの曇を除去（防曇）することが可能である。

この湿度センサは、一般的に、使用される環境条件（センサ汚れ）や経過時間（高温、高湿のサイクル負荷等）を要因とする経時劣化により検出精度の低下が生ずる。このような経時劣化した湿度センサにより空調制御を行っても、好ましい制御特性を得ることができない。特に、防曇を行う場合には、特性が劣化した湿度センサを用いるとその出力が低湿度側に検出するので、防曇効果を得にくいという問題が生ずる。

従来、このような問題に対処するために、いくつかの方法があった。一つは、湿度センサの検出値を補正する、すなわち、真値に近づけるようにするのではなく、経時劣化しても常に防曇効果が得られるよう、予め湿度センサ出力に、劣化時の最大出力低下量に相当するオフセット値を与えて、これを空調制御に用いる方法である。

他の一つは、湿度センサの劣化補正が必要と判断されるときに、作業員が車室内の湿度を較正用の湿度計で正確に計測し、この計測値とこのときの車載された湿度センサ出力値とから算出される湿度センサの劣化特性を空調制御装置に記憶させることにより、以降のセンサ出力を、空調制御装置が記憶した劣化特性に基づき補正するものである（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３１７０１８号公報

前者の従来技術では、経時劣化の有無、およびその程度に無関係に、湿度センサ出力値に所定値を加えるものである。すなわち、新車時には、劣化していない湿度センサが検出した真の湿度値よりも所定値分高い値を、検出した湿度値とするものであるため、不必要な防曇判定をしてしまうという問題があった。このような、不必要な防曇判定に基づく防曇制御により、無駄な圧縮機駆動が行われ、エネルギー消費が増加するという問題が生ずる。

また、後者の従来技術では、補正作業は、専門の技術を習得した整備士等によって行われる必要があり、全ての車両に対して確実に湿度センサの補正を行うことは困難であった。また、この従来技術では、補正時点でのセンサ出力値は正確であるが、その後の経時劣化に対処するためには整備士等による同様の補正作業を繰り返す必要があり、これを適宜行うことは困難であった。

本発明は、上記点に鑑み、車載された湿度センサの経時劣化補正を、人手によらず簡便、確実に行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両における車室内の空調状態を調整する空調手段（１）と、車両に搭載されている湿度センサ（２９）と、湿度センサの出力に基づき空調手段を制御する空調制御手段（２２）とを備える車両用空調装置であって、車両における所定時点からの経過時間を算出する経過時間算出手段（２００）と、算出された経過時間に応じた大きさの劣化補正値を、湿度センサ出力値に加算して湿度センサ補正値として出力する劣化補正手段（２１０）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、湿度センサの出力値に、車両の所定時点からの経過時間に応じた大きさの劣化補正値を加えた値を湿度センサ補正値とすることにより、湿度センサの出力値を補正する。したがって、時間経過に伴って湿度センサの出力値が低下する経時劣化に対して自動的に、すなわち簡便、確実に湿度センサの出力値を補正することができる。

この劣化補正値は、請求項２に記載のように、所定時点からの第１所定期間の間は、予め補正値記憶手段（２２０）に記憶されている所定期間に応じた基準補正値とし、次の第２所定期間の間は基準補正値の２倍の値とし、以降、経過時間の所定期間の倍数に応じて基準補正値の倍数の大きさとなるよう設定することができる。

なお、経過時間算出手段は、請求項３に記載するように、入手された現在時刻情報と車両に設定された初期時刻とに基づき算出することができる。すなわち、初期時刻から現在時刻までの経過時間として算出することができる。

あるいは、車両の走行距離は、近似的に時間（日数）経過にほぼ比例することから、経過時間算出手段は、請求項４に記載のように、入手された車両の走行距離に応じて経過時間を算出することができる。

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

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の全体構成図である。空調装置１の空調ケース２は車室内前部の計器盤内側に配置され、車室内へ向かって流れる空気の通路を形成する。空調ケース２の上流端には内外気切替箱３が設けられ、この内外気切替箱３内の内外気切替ドア４により内気吸入口５と外気吸入口６とを開閉することにより、車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）を切替導入する。内外気切替箱３の下流側には送風機７が配置され、送風機７のケース８に遠心式送風ファン９が収納され、駆動用モータ１０にて送風ファン９を回転駆動する。

送風機７の下流側には、空気通路としての空調ケース２を全面塞ぐようにして、冷房用熱交換器としての蒸発器１１が配置されている。この蒸発器１１は車両エンジン（図示せず）により駆動される圧縮機４０を持つ冷凍サイクルに設けられるものであって、蒸発器１１に流入した低圧冷媒が送風機７の送風空気から吸熱して蒸発することにより、自身を通過する空気を冷却する空気冷却作用および自身を通過する空気を除湿する空気除湿作用を行う。なお、圧縮機４０には動力断続用の電磁クラッチ４１が備えられ、車両エンジンの動力が電磁クラッチ４１を介して伝達される。

空調ケース２内で、蒸発器１１の下流側に暖房用熱交換器として車両エンジンの温水（冷却水）を熱源として空気を加熱する温水式ヒータコア１２が配置されている。そして、この温水式ヒータコア１２の側方にはバイパス通路１３が形成されて、温水式ヒータコア１２をバイパスして空気（冷風）が流れるようになっている。

蒸発器１１とヒータコア１２の間には、板状ドアからなるエアミックスドア１４が回転可能に配置されている。このエアミックスドア１４は温度調節手段であり、温水式ヒータコア１２を通過する温風とバイパス通路１３を通過する冷風との風量割合を調節することにより車室内への吹出空気温度を調節する。温水式ヒータコア１２からの温風とバイパス通路１３からの冷風が温水式ヒータコア１２下流側で混合して所望温度の空気を作り出すことができる。

さらに、空調ケース２の下流端部には、吹出モード切替部を構成するデフロスタ開口部１５とフェイス開口部１６とフット開口部１７が開口している。デフロスタ開口部１５は図示しないデフロスタダクトを介して車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すもので、回転自在な板状のデフロスタドア１５ａにより開閉される。

また、フェイス開口部１６は図示しないフェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すもので、回転自在な板状のフェイスドア１６ａにより開閉される。また、フット開口部１７は図示しないフットダクトを介して車室内乗員の足元に向けて空気を吹き出すもので、回転自在な板状のフットドア１７ａにより開閉される。

上記した吹出モードドア１５ａ、１６ａ、１７ａは共通のリンク機構１８に連結され、このリンク機構１８を介してサーボモータからなる電気駆動装置１９により駆動される。なお、内外気切替ドア４およびエアミックスドア１４も、それぞれサーボモータからなる電気駆動装置２０、２１により駆動される。

本実施形態においては、吹出モードドア１５ａ、１６ａ、１７ａの開閉により、フェイス開口部１６を全開してフェイス開口部１６から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモードと、フェイス開口部１６とフット開口部１７の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモードと、フット開口部１７を全開するとともにデフロスタ開口部１５を小開度だけ開口して、フット開口部１７から主に空気を吹き出し、デフロスタ開口部１５から少量の空気を吹き出すフットモードと、デフロスタ開口部１５およびフット開口部１７を同程度開口することにより、フットモードに比較してフット開口部１７からの吹出風量を減少させ、デフロスタ開口部１５からの吹出風量を増加させるフットデフロスタモードと、デフロスタ開口部１５を全開してデフロスタ開口部１５から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとを設定できるようになっている。

空調制御手段としての空調用電子制御装置（以下、ＥＣＵという）２２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものである。ＥＣＵ２２には、空調制御のために、温水温度Ｔｗ、内気温Ｔｒ、外気温Ｔａｍ、日射量Ｔｓ、蒸発器冷却度合としての蒸発器吹出温度Ｔｅ、エアミックスドア１４の実際の開度θ、車室内湿度（相対湿度）ψ（％ＲＨ）等を検出する各センサ群２３〜２９から検出信号が入力される。

なお、湿度センサ２９は、車室内の適宜の部位に設置され、その電気的特性（抵抗、容量等）が車室内相対湿度ψに応じて変化して相対湿度ψに応じた電気信号を発生するものである。具体的には、例えばアルミナ基板上にくし形の電極を設け、その電極上に導電性の高分子膜を塗布して構成されたもので、湿度により高分子膜に塗布された炭素粒子間の距離が変化して電極間の電気抵抗値が変化する特性を有する、いわゆる、抵抗型高分子湿度センサを用いることができる。あるいは、湿度センサ２９として、容量型高分子湿度センサを用いてもよい。

この湿度センサ２９は、内気センサ２４と同一部位（例えば、車室内前部の計器盤周辺部等）に設置することが好ましい。このようにすれば、湿度センサ２９の設置部位における車室内相対湿度ψと車室内温度（内気温）Ｔｒの両方を検出できるので、この両検出信号ＲＨ、Ｔｒから湿り空気線図に基づいて車室内の絶対湿度を算出することができる。従って、車室内の絶対湿度をも考慮した空調制御も可能となる。

更に、車室内の計器盤周辺に配置される空調操作パネル３０には、乗員により手動操作される下記の操作部材が備えられ、この操作部材の操作信号もＥＣＵ２２に入力される。

空調操作パネル３０の操作部材としては、温度設定信号Ｔｓｅｔを発生する温度設定スイッチ３１、送風機７の風量切替信号を発生する風量スイッチ３２、内外気切替信号を発生する内外気切替スイッチ３３、前述した吹出モードの切替信号を発生する吹出モードスイッチ３４、冷凍サイクルの圧縮機４０の電磁クラッチ４１のオンオフ信号を発生するエアコンスイッチ３５、空調の自動制御モードを設定するオートスイッチ３６等が設けられている。

なお、吹出モードスイッチ３４は、本例では、フェイス、バイレベル、フット、フットデフロスタの各モードをマニュアル設定するためのスイッチと、デフロスタモード専用のデフロスタスイッチとに分けて設けてある。

送風機７のファン駆動用モータ１０は駆動回路３７により印加電圧が制御され、このモータ印加電圧の制御により送風機７の回転速度を調整して送風機７の風量を制御する。また、圧縮機４０の電磁クラッチ４１への電源供給は駆動回路３８により断続される。ＥＣＵ２２には、車両エンジンのイグニッションスイッチ３９を介して車載バッテリ４２から電源が供給される。

ＥＣＵ２２は、使用者によって、オートスイッチ３６が操作されて「オートモード」が選択されると、車室内の温度が温度設定スイッチ３１により設定されている設定温度に維持されるように、吹出温度、風量、吹出口を自動的に制御する。

また、ＥＣＵ２２は、湿度センサ２９による検出値（相対湿度）に応じて圧縮機４０を駆動して蒸発器１１に冷媒を供給し、これにより車室内の空気を冷却して除湿を行う。あるいは、ＥＣＵ２２は、湿度センサ２９による相対湿度および内気センサ２４による内気温度Ｔｒとから車室内の絶対湿度を算出し、この絶対湿度が車両の図示しない窓ガラス表面での飽和湿度以下となるよう圧縮機４０を駆動して、窓ガラスの曇り防止を行う。

これらの動作は、例えば、特許第３３１７０１８号公報などで周知の方法により行うことができる。

次に、本実施形態における湿度センサ２９の検出値の経時劣化の補正方法について説明する。図２は、ＥＣＵ２２における、湿度センサ２９の検出値の経時劣化補正にかかわる機能ブロック図である。

ナビゲーション装置４３は、よく知られているように、図示しないＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して、このＧＰＳ信号に含まれる現在時刻（年月日時分秒）を入手し、ＥＣＵ２２へ出力する。ＥＣＵ２２では、経過時間算出手段２００が、予め設定されている車両の初期時刻から入手した現在時刻までの経過時間を、減算により算出する。なお、この車両の初期時刻は、例えば、ＥＣＵ２２内のＲＯＭ（図示せず）内に記録されているＥＣＵ２２の製造年月日を用い、経過時間は、新車時からの経過日数として算出することができる。

補正値記憶手段２２０には、例えば、所定期間τ＝１年（３６５日）に対する基準補正値ａ＝１％ＲＨ（相対湿度）が予め記憶されている。この基準補正値ａは、湿度センサ２９の経時劣化度に応じて決められるものであり、一般的な湿度センサとして、１０年経過後に１０％ＲＨ出力低下するものであれば、所定期間τ＝１年に対して基準補正値ａ＝１％ＲＨと設定することができる。

劣化補正手段２１０では、車両の初期時刻を所定時点とし、この所定時点からの経過時間（日数）Ｔが、第１の所定期間（τ＝１年）の間は、基準補正値ａを劣化補正値Δとして湿度センサ２９の出力値ψに加算する。そして、第１の所定期間の次の所定期間である第２の所定期間（τ＝１年）の間は、基準補正値ａの２倍、２ａを劣化補正値Δとして湿度センサの出力値ψに加算する。そして、以降、経過時間（日数）Ｔが、所定期間（τ＝１年）の倍数ｎに応じて、劣化補正値Δを基準補正値ａのｎ倍、すなわちｎａとして湿度センサ２９の出力値ψに加算することにより、湿度センサ２９の経時劣化補正を行う。

この補正の様子を、図３の時間線図に示す。図３では、新車時からの経過時間（日数）Ｔを横軸にとり、湿度センサ２９が経時劣化しないと仮定した場合の理想的な出力値、すなわち真の湿度値を破線で示している。また、湿度センサ２９の経時劣化により、その出力値は経過時間Ｔとともに低下するので、図３においては、真の湿度値（破線）に対する経時劣化する湿度センサ２９の出力値を右下がりの実線で示している。

本実施形態では、新車時からはじまる第１の所定期間（１年間）は、１×ａ＝ａを劣化補正値Δとして、湿度センサ２９の出力ψに加える。したがって、新車時の湿度センサ２９の検出値はψ（＝真値）＋Δ（＝ａ）であり、第１の所定期間の終了時点（新車時Ｔ＝０から１年経過後Ｔ＝τ）では、補正された湿度センサ２９の検出値ψ（＝真値−ａ）＋ａ＝真値となる。すなわち、第１の所定期間の間は、湿度センサ２９の補正された検出値は、真値＋ａから真値へと経時劣化とともに減少する。

ここで、基準補正値ａを、所定期間τ＝１年に応じた１％ＲＨ程度の小さい値としているので、補正された値と真値との誤差を小さく抑えることができる。

次の第２の所定期間、すなわち新車時Ｔ＝０からの経過日数Ｔが１年（Ｔ＝τ）ないし２年（Ｔ＝２τ）の１年間は、経過時間Ｔが所定期間τの２倍に相当するものとし、この期間の劣化補正値Δを基準補正値ａの２倍とする。したがって、この第２の所定期間における湿度センサ２９の検出値ψに対する補正値は、ψ＋２ａとなり、補正された湿度センサ２９の検出値は、第１の所定期間における検出値と同様に、第２の所定期間の開始時点では真値＋ａ、時間経過とともに減少して、第２の所定期間の終了時点では、真値となる。

以降、第ｎの所定期間、すなわち、新車時Ｔ＝０から（ｎ−１）年（Ｔ＝（ｎ−１）τ）ないしｎ年（Ｔ＝ｎτ）までの１年間の劣化補正値ΔをΔ＝ｎ×ａとして、この期間における湿度センサ２９の出力値ψに加えることにより、湿度センサ２９の経時劣化を補正して、検出値を真値に対して１％ＲＨ以内の誤差に収まるようにすることができる。

このように、劣化補正手段２１０は、新車時からの経過時間（日数）Ｔに応じて大きく設定される劣化補正値Δを湿度センサ２９の出力ψに常時加算して、湿度センサ２９の補正値として出力する。

除湿制御手段２３０は、劣化補正手段２１０から出力される湿度センサ２９の経時劣化補正された補正値を、車室内の実際の相対湿度値とみなして、この相対湿度値に基づき、上述のように、除湿手段としての圧縮機４０を駆動制御し、蒸発器１１に冷媒を供給して、除湿および曇り防止が行われる。

以上のように、本実施形態では、所定時点（新車時）からの経過時間（日数）が、ナビゲーション装置４３からの現在時刻情報に基づき自動的に算出される。そして、この所定時点からの経過時間（日数）が大きくなるに応じて大きくなるよう設定される劣化補正値Δを湿度センサ２９の出力値に加算することにより、経時劣化により低下する湿度センサ出力を自動的に補正して、真値に近似することができる。

この劣化補正値Δは、所定期間τ経過する毎に、この所定期間τに対応する基準補正値ａを湿度センサ出力に順次累積加算する。この所定期間τを例えば１年とすることにより、劣化補正値の基準補正値ａ分の増加を１年毎に行うことができるので、その増加分ａを例えば１％ＲＨ程度の小さい値とすることができる。したがって、補正された湿度センサの検出値は、常に真値に近似された値、すなわち、正確な補正値とすることができる。このように、本実施形態では、湿度センサ２９の劣化補正を自動的に、すなわち、専門の整備士等を要することなく簡便、確実に行うことができる。

なお、この所定期間τを１年より短く、例えば半年とすることにより、基準補正値ａを０．５％ＲＨとさらに小さい値とすることができる。これにより、半年毎に劣化補正値ａを増加させることができ、さらに正確な補正値を得ることができる。

また、経過時間算出手段２００における経過時間の算出において、上述のように、ナビゲーション装置４３からの現在時刻情報を用いて直接算出すること以外に、次のような方法でもよい。すなわち、車両の所定期間（１年間）における走行距離は、一般に運転者ごとにほぼ一定値（例えば、１年間に１００００ｋｍ走行）となる。そこで、この走行距離を近似的に、新車時からの経過時間に置き換えることができる。したがって、経過時間算出手段２００が、車両に搭載されている走行距離計４４から累積走行距離値を読み込み、この累積走行距離値を、運転者毎に設定された所定期間τにおける平均走行距離で割ることにより、経過時間（日数）を算出することができる。

本発明の実施形態の全体構成図である。 本実施形態の劣化補正を実行する機能ブロック図である。 経過時間に対する湿度センサ出力の補正の様子を示す線図である。

符号の説明

２２…空調用電子制御装置（ＥＣＵ）、２９…湿度センサ、
２００…経過時間算出手段、２１０…劣化補正手段、２２０…補正値記憶手段。

Claims (4)

1. 車両における車室内の空調状態を調整する空調手段（１）と、
   前記車両に搭載されている湿度センサ（２９）と、
   前記湿度センサの出力に基づき前記空調手段を制御する空調制御手段（２２）とを備える車両用空調装置であって、
   前記車両における所定時点からの経過時間を算出する経過時間算出手段（２００）と、
   前記算出された経過時間に応じた大きさの劣化補正値を、前記湿度センサ出力値に加算して湿度センサ補正値として出力する劣化補正手段（２１０）と、
   を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 所定期間に応じた基準補正値を記憶する補正値記憶手段（２２０）を備え、
   前記劣化補正手段は、前記劣化補正値を、前記所定時点からの第１所定期間の間は前記基準補正値とし、次の第２所定期間の間は前記基準補正値の２倍の値とし、以降、前記経過時間の前記所定期間の倍数に応じて前記基準補正値の前記倍数の大きさとなるよう設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 現在時刻情報を入手する手段（４３）を備え、
   前記経過時間算出手段は、前記入手された現在時刻情報と前記車両に設定された初期時刻とに基づき前記経過時間を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記車両の走行距離情報を入手する手段（４４）を備え、
   前記経過時間算出手段は、前記入手された走行距離に応じた前記経過時間を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。

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