JP2006168585A - 車両用除菌装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】専用の電圧調整手段を設けることなく、太陽電池を電源として利用可能な車両用除菌装置を提供すること。
【解決手段】太陽光線を電気エネルギーに変換する太陽電池(5)より給電され、この太陽電池(5)の出力に応じて作動電力の大きさが変化する車載電気負荷(8、8A)と、
太陽電池(5)より給電され、車室内を除菌する除菌手段(9)と、
太陽電池(5)を電源として用い、除菌手段(9)の作動を制御する制御手段(43)とを備え、
制御手段(43)は、太陽電池(5)の出力に応じて除菌手段(9)の作動を制御することを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】太陽光線を電気エネルギーに変換する太陽電池(5)より給電され、この太陽電池(5)の出力に応じて作動電力の大きさが変化する車載電気負荷(8、8A)と、
太陽電池(5)より給電され、車室内を除菌する除菌手段(9)と、
太陽電池(5)を電源として用い、除菌手段(9)の作動を制御する制御手段(43)とを備え、
制御手段(43)は、太陽電池(5)の出力に応じて除菌手段(9)の作動を制御することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、太陽光線を電気エネルギーに変換する太陽電池の出力を電源として用い、車室内を除菌する車両用除菌装置に関する。
従来、車載用空気清浄機のダクト内に脱臭部を設け、この脱臭部の風上もしくは風下のオゾン発生器を設置し、このオゾン発生器に太陽電池から電源を供給することで、エンジン停止している駐車中も含め、太陽電池が電気を発生している場合には常にオゾンを発生し、脱臭部の再生を図ることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
実開平7−11412号公報
しかしながら、夏季の高温高日射状況から冬季の低温低日射状況の温度環境範囲まで、太陽電池を使用しようとすると、太陽電池は通常半導体で負温度特性があり、例えば、高温状況に対応して太陽電池電圧を12vで設定した場合、低温状況では太陽電池電圧は20v程度にも上昇する可能性がある。そのため、高電圧の影響によりオゾン発生器に不具合が生じる可能性があり、回路素子を特別に高耐圧化するか、もしくは太陽電池電圧に対する電圧調整手段が必要となる。また、逆に低温側で太陽電池電圧を設定した場合には、高温時に太陽電池電圧が不足し、実用的でない。
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、専用の電圧調整手段を設けることなく、太陽電池を電源として利用可能な車両用除菌装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するため、請求項1ないし請求項10に記載の技術的手段を採用する。
請求項1に記載の本発明の車両用除菌装置では、車両に搭載され、太陽光線を電気エネルギーに変換する太陽電池(5)より給電されて、この太陽電池(5)の出力に応じて作動電力の大きさが変化する車載電気負荷(8、8A)と、太陽電池(5)より給電され、車室内を除菌する除菌手段(9)と、太陽電池(5)を電源として用い、除菌手段(9)の作動を制御する制御手段(43)とを備え、
制御手段(43)は、太陽電池(5)の出力に応じて除菌手段(9)の作動を制御することを特徴とする。
制御手段(43)は、太陽電池(5)の出力に応じて除菌手段(9)の作動を制御することを特徴とする。
それにより、本発明では、太陽電池の発生電力が増減してもそれに応じて車載電気負荷の作動電力も変化するため、太陽電池電圧が高くなるのを抑えることが可能になり、特別な電圧調整手段を設けることなく、太陽電池を電源として除菌手段を駆動させることが可能になる。しかも、除菌手段および制御手段とも太陽電池を電源として用いるため、車載バッテリの電気的負担も軽減することが可能になる。
請求項2に記載の本発明の車両用除菌装置では、車両の駐車時に、車載電気負荷(8、8A)として、太陽電池(5)より給電される車室内送風用のブロワモータ(8)を用いることにより、車両用空調装置において利用されているブロワモータを電圧調整手段として兼用し、太陽電池電圧が高くなるのを抑えることが可能になる。
請求項3に記載の本発明の車両用除菌装置では、ブロワモータ(8)を含む車室内換気装置(300)を備え、制御手段(43)は、車両の駐車時に、太陽電池(5)の出力に応じてブロワモータ(8)および除菌手段(9)の作動を制御することにより、駐車時において、車載バッテリの電気的負担を軽減しつつ、換気と除菌処理により車室内を快適な環境にすることが可能になる。
請求項4に記載の本発明の車両用除菌装置では、制御手段(43)は、ブロワモータ(8)の作動期間中に除菌手段(9)を作動させることにより、ブロワモータによる電圧調整が十分機能している状態で、除菌手段を作動させることができ、除菌手段に対し太陽電池より高電圧が印加されることを確実に防ぐことが可能になる。
請求項5に記載の本発明の車両用除菌装置では、制御手段(43)は、太陽電池(5)の出力に応じて除菌手段(9)の作動を制御する除菌制御手段(435)と、太陽電池(5)の出力に応じてブロワモータ(8)の作動を制御するモータ制御手段(434)とを有することで、各制御手段により除菌処理と換気処理を行うことができる。
請求項6に記載の本発明の車両用除菌装置では、除菌制御手段(435)は、太陽電池(5)の電圧が所定範囲内にあるとき、太陽電池(5)より除菌手段(9)に給電させ、除菌手段(9)を作動させることにより、電圧調整手段が十分機能しない状態が発生しても、太陽電池電圧を監視することで除菌手段に誤って高電圧が印加されることを防ぐことが可能になる。
請求項7に記載の本発明の車両用除菌装置では、制御手段(43)は、車室内の換気時において、ブロワモータ(8)の起動時の制御量を設定する第1の制御特性値、およびモータ起動後の制御量を太陽電池(5)の出力値に基いて設定する第2の制御特性値を記憶する記憶手段(436)を有し、
モータ制御手段(43)は、駐車時に、太陽電池(5)の出力と、記憶手段(436)に記憶された第1、第2の制御特性値とを用いて、ブロワモータ(8)の起動時および起動後の作動を制御することを特徴とする。
モータ制御手段(43)は、駐車時に、太陽電池(5)の出力と、記憶手段(436)に記憶された第1、第2の制御特性値とを用いて、ブロワモータ(8)の起動時および起動後の作動を制御することを特徴とする。
それにより、本発明によれば、太陽電池をブロワモータの電源として利用するものの、太陽電池電圧によるブロワモータの成り行き制御とはせずに、予め定めた第1、第2の制御特性値を用い、例えば、太陽電池の出力特性やモータの作動特性を考慮した制御特性値とすることで、ブロワモータの制御性能を向上させることが可能となり、太陽電池電圧やその変動に対して起動時や起動後のモータ作動を安定させることが可能になる。
請求項8に記載の本発明の車両用除菌装置では、記憶手段(436)に記憶された第2の制御特性値は、太陽電池の電圧に応じてブロワモータ(8)の出力特性量を設定する特性値であり、
制御手段(43)は、太陽電池電圧に応じて第2の制御特性値から出力特性量を選択し、この出力特性量を用いてブロワモータ(8)の起動後の作動を制御し、ブロワモータ(8)の作動電力を太陽電池(5)の発生電力に近づける出力特性量設定手段(434)を有することを特徴とする。
制御手段(43)は、太陽電池電圧に応じて第2の制御特性値から出力特性量を選択し、この出力特性量を用いてブロワモータ(8)の起動後の作動を制御し、ブロワモータ(8)の作動電力を太陽電池(5)の発生電力に近づける出力特性量設定手段(434)を有することを特徴とする。
それにより、本発明では、出力特性量設定手段を用いて、太陽電池電圧に応じてブロワモータの出力特性量を可変することでブロワモータの作動電力を確保し、しかも作動電力が太陽電池の発生電力に近づける出力特性量を選択することで、ブロワモータにおいて、太陽電池の発生電力の利用効率を高めることが可能になる。
請求項9に記載の本発明の車両用除菌装置では、除菌制御手段(435)は、ブロワモータ(8)の作動開始より所定時間後に、除菌手段(9)を作動させることで、ブロワモータの作動が安定し、電圧調整機能が十分機能する状態において除菌手段を作動させることが可能になり、除菌手段に対し高電圧が印加されることを防止することが可能になる。
請求項10に記載の本発明の車両用除菌装置では、除菌手段(9)は、除菌イオンを発生させて車室内の除菌を行う除菌装置(9)であり、車室内に浮遊させることで広い領域まで除菌を行うことが可能になる。
以下、本発明の車両用除菌装置の一実施形態について説明する。
本実施形態では、本発明の車両用除菌装置を、モータ制御による車両用換気制御装置と組み合わせて使用する場合を例として説明するが、本発明は、車両用除菌装置の電源として太陽電池を共通利用し、この太陽電池の出力に応じて作動電力の大きさが変化する車載電気負荷を組み合わせた構成であれば、適用可能である。
この車載電気負荷としては、車両に搭載された既存の装置、例えば、駐車時に日射の影響を受ける荷物室内の空気循環装置や車載冷温蔵庫のファンなど、太陽電池を電源として他の用途に用いるモータ負荷、もしくは駐車時の日射量に応じた熱量を発生する抵抗負荷などにも適用可能である。
本来太陽電池は、図4に示すような電圧―電流特性を有し、無負荷(負荷電流無し)時には特性の右端となり最高電圧(例えば、22v以上)を発生し、電気負荷(負荷電流)を増やすことで発生電圧を低下させることができる。本発明では、太陽電池を共通電源とする車載電気負荷の作動電力を太陽電池の出力に応じて可変させる構成とし、車両用除菌装置に対し太陽電池の電圧調整機能を与えるものである。
(全体構成)
図1は、車両用除菌装置を含む車両用換気制御装置および車両用空調装置の全体構成を示すブロック図である。
図1は、車両用除菌装置を含む車両用換気制御装置および車両用空調装置の全体構成を示すブロック図である。
図1において、車載バッテリ1と直接接続される入力線L1、車載バッテリ1よりイグニッションスイッチ(以下IGスイッチという)2を介して接続される入力線L2があり、車両用空調装置の作動を制御する空調制御ユニット3には両入力線L1、L2が接続されている。一方、駐車時に車室内の換気制御を行う換気制御ユニット4には、電源としては太陽電池5の入力線L3が接続されるのみであり、信号線L2からはIGスイッチ2のON、OFF情報を入手しているにとどまる。この換気制御ユニット4には、利用者の操作によりON、OFFする換気指示信号を発生する換気指示スイッチ6が接続されている。
電源切替スイッチ7は、ブロワモータ8に給電する電源として、車載バッテリ1か太陽電池5かを切り替える。この場合、IGスイッチ2がONのときは、リレーコイル71をONしてリレースイッチ72を車載バッテリ1側に切り替え、また図示のようにIGスイッチ2がOFFのときは、リレーコイル72をOFFしてリレースイッチ72を太陽電池5側に切り替えるように構成してある。
また、車室内の除菌を行う除菌装置9には、信号線L2もしくは信号線L3に接続され、IGスイッチ2がOFFのときは、スイッチSW1を介して信号線L3に接続され、太陽電池5の出力となる太陽電池電圧(ソーラ電圧)を受けるように構成してある。
空調制御ユニット3は、マイコンおよび周辺回路からなる空調制御手段31とスイッチSW4、SW5とを有し、この空調制御手段31からスイッチSW4を介した第1のモータ制御信号と、排気制御手段43からスイッチSW2を介した第2のモータ制御信号との合流点32でワイヤードORを取る構成である。また、この空調制御手段31からスイッチSW5を介した第1の除菌制御信号と、換気制御手段43からスイッチSW3を介した第2の除菌制御信号との合流点33でワイヤードORを取る構成である。
そして空調制御ユニット3は、図2、図3に示すような車両用空調装置の空調ユニット300および空気ダクト313内に配置された除菌装置9の作動を制御する。なお、スイッチSW2〜SW5は、例えば、図示のようなNPN型トランジスタであり、Hレベルの制御信号を受けるとONしてLレベル信号を出力する構成である。
この空調ユニット300は、車室内の前部の図示していないインスツルメントパネルに、デフロスタ吹出口301と、乗員に向けたフェイス吹出口302と、フット吹出口303とを設け、各ドア304、305、306を電気的に開閉駆動することで所望の吹出モードを実現する。
ブロワファンを構成するブロワモータ8の上流側には、外気導入口307と内気導入口308を設け、内外気切替ドア309を電気的に切り替え駆動することで、車室内への内気もしくは外気の導入モードを実現する。エバポレータ310、ヒータコア311、エアミックスドア312は、所望温度の空調空気を実現し、下流側の各吹出口301〜303から車室内に吹出す。
なお、後述する除菌装置9は空調ダクト313内に設置され、空調空気に乗せて除菌イオンを車室内に供給する。この除菌装置9は空調ダクト9内に他に、図示していない空気清浄器側に設置したり、単独で車室内に設置してもよい。
本実施例では、空調制御ユニット3は、IGスイッチ2のOFF直後に、各ドア304、305、306、309、312を開閉駆動し、駐車時の換気モードを予め設定しておくようにしている。例えば、デフロスタ吹出口301とフェイス吹出口302を開くと共に、外気導入口307側を開き、エアミックスドア312を通風抵抗の少ないヒータコア閉成側に回動し、全体として通風抵抗の少ない状態で外気を車室内へ導入でき、車室内の冷却や除菌を行えるようにしている。
換気制御ユニット4は、信号線L3に接続されて太陽電池5の出力であるソーラ電圧Vsunの変動を平滑化させて取り出す太陽電池電圧検出手段431と、太陽電池5のソーラ電圧Vsunを受けて、例えば5vの定電圧を発生し換気制御手段43に給電する安定化電源回路42と、マイコンおよび周辺回路からなる換気制御手段43と、各スイッチSW1、SW2、SW3と、逆流防止用ダイオード44、45、46とを有する。
換気制御手段43は、マイコンによる機能実現手段として、ソーラ電圧Vsunと所定電圧値との大小関係を判定する電圧判定手段431と、IGスイッチ2のON、OFF状態を判定するIGスイッチ状態判定手段432と、IGスイッチ2のOFF時(つまり車両を使用しない駐車時に相当)にブロワモータ8の作動を制御するモータ制御手段434と、太陽電池5から除菌装置9への給電を指示すると共に、駐車時に除菌装置9の作動を制御する除菌制御手段435とを有する。
また、回路構成手段として、RAMやレジスタメモリ、書き換え可能な不揮発性メモリ等の第1記憶手段433と、制御量のデータテーブル(データマップ)を記憶するROM等の第2記憶手段とを有する。
太陽電池5は、複数の太陽電池セルを直列接続し、かつその直列接続した直列セルを複数個並列接続することで所望の電圧、電流を発生する太陽電池モジュールを構成しており、図2に示すように車両の天井に設けたサンルーフ内に設置されている。
ブロワモータ8は、車両用空調装置のブロワモータと兼用しており、ここでは電流制御可能な3相のブラシレスモータ81が使用され、外部からのデューティ信号に応じてモータ81に与えるパルス幅を可変制御するモータ駆動回路82を有する。なお、ブラシレスモータ81に代えて通常の制御回路付きの直流モータでも使用可能である。
除菌装置9は、除菌イオンを発生するプラズマユニット91を有し、除菌制御手段435の出力指示を受けてスイッチSW1をONしてソーラ電圧Vsunを給電し、しかも除菌制御手段435もしくは空調制御手段31からの作動指示信号を受けるとスイッチSW6をONし、プラズマユニット91を駆動する。なお、除菌装置9として、プラズマユニット91に代えて、マイナスイオン発生器やオゾン発生器を用いるようにしてもよい。
(換気制御手段43)
次に、換気制御手段43の作動を説明する前に、本発明の特徴となる太陽電池5で発電された電力をブロワモータ8で略完全に消費し、換気効率を高めるためのモータ制御の手法を説明する。
次に、換気制御手段43の作動を説明する前に、本発明の特徴となる太陽電池5で発電された電力をブロワモータ8で略完全に消費し、換気効率を高めるためのモータ制御の手法を説明する。
図4は、太陽電池5の電圧―電流特性を示し、日射量に応じて発生電力Pmaxが変化することが分かる。一方、ブロワモータ8としてブラシレスモータ81のデューティ比を変えてモータ回転数を制御するとき、図5に示すように、ソーラ電圧Vsunとデューティ比Dxに応じて必要作動電力Pが決まる。
特に、ソーラ電圧Vsunよりデューティ比Dx(つまり電流)の影響が大きく、ソーラ電圧Vsunが変動してもデューティ比Dxを変え、モータ81の回転数制御を行うことにより必要作動電力Pを確保できることが分かる。従って、ソーラ電圧Vsunが低いときには、デューティ比Dxを上げて電流を増やすことで必要作動電力Pを確保できる。
そこで、図6に示すように、太陽電池5で発電された電力をブラシレスモータ81で略完全に消費するには、日射量に応じて変化する電圧―電流特性の発生電力Pmaxに略一致する、もしくはより近づけることが可能な必要作動電力となるデューティ比Dxを選択し、ブラシレスモータ81を制御すればよいことが分かる。
つまり、ソーラ電圧Vsunに応じてデューティ比Dxを設定し、このデューティ比Dxによって決まるモータ電流とソーラ電圧Vsunとのバランス点でモータ作動が安定するが、その安定点が、日射量によって決まる太陽電池5の電圧―電流特性上の発生電力Pmaxに略一致するようにデューティ比Dx(つまり出力特性量)を選択し、制御することで可能になる。
なお、本例では、ソーラ電圧Vsunに応じてデューティ比Dx(出力電流の特性量)を設定しているが、ブラシレスモータ81の出力特性量として、出力電流の他に、モータ回転数、モータ電圧、もしくはこのモータ81によって駆動されるファン風量を適用することも可能である。
次に、第1図に示す装置全体の概略作動を、図を用いて説明する。
図7(a)は、換気制御手段43における制御の概要を示すフローチャート、(b)は、空調制御手段31における制御の概要を示すフローチャートである。
まず、IGスイッチ2のOFF時(つまり駐車時)において、車両周囲に日射があり太陽電池5の出力が十分あるとき、換気制御手段43が作動する。そのとき、図7(a)に示すように、換気制御手段43は、定期的にソーラ電圧Vsunや換気指示スイッチ6の情報を入力し(ステップ1000)、換気制御処理、つまりブロワモータ8の制御処理(ステップ2000)と、除菌制御処理、つまりプラズマユニット91の制御処理(ステップ3000)を順次実施する。一方、太陽電池5の出力が十分でないとき、換気制御手段43は停止しており、各処理1000〜3000は実施されない。
他方、空調制御手段31には車載バッテリより常時電源が供給されているため、IGスイッチ2のON、OFF状態に応じて作動する。図7(b)に示すように、IGスイッチ2がOFF、特にON→OFF直後のときには、車室内を換気可能なモードにするため、図2、図3に示す空調ユニット300の各ドア304、305、306、309、312を開閉駆動し、駐車時の換気モードを予め設定しておくようにしている(ステップ4001、4002、4003)。
IGスイッチ2がON状態にあるときには、通常の空調制御が実施される。図示してない各センサより、例えば、内気温度、外気温度、日射量、等の各種信号が入力処理され(ステップ4004)、必要吹出し温度の算出、ブロワ制御量の決定、内外気切替処理、吹出口モードの決定、およびエアミックスドア開度の算出が行われ(ステップ4005〜4009)、ブロワモータ8や各ドア304、305、306、309、312を制御する。続いて、車両運転中の除菌制御処理を行い(ステップ4010)、除菌装置9の作動を制御する。
(換気制御処理)
次に、モータ制御手段434が行う換気制御処理について、図8〜図14を用いて詳述する。
次に、モータ制御手段434が行う換気制御処理について、図8〜図14を用いて詳述する。
図8は、換気制御処理の全体フローを示すフローチャート、図9は、図8をより良く理解するための換気制御処理の制御仕様を示す表であり、両図は実質同じ内容である。図10は、ソーラ電圧Vsun―駆動デューティ比Dxとの関係を示す制御特性図であり、特性Aはモータ起動時の制御量を設定する第1の制御特性、特性Bはモータ起動後の制御量をソーラ電圧Vsunに基いて設定する第2の制御特性を示し、いずれの特性A、Bも、データテーブルとして第2記憶手段436に記憶されている。
ここで、以下の説明に使用される各設定電圧V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7は、添数字の大きいものほど設定電圧が高いものにしてある。また、各設定時間T1,T2,T3,T4,T5は、添数字が大きいものほど設定時間が長いものにしてある。
まず、IGスイッチ2がOFF、換気指示スイッチ6がON、ソーラ電圧Vsunの判定値F1(SB)=1、およびDUTY駆動タイマーの判定値F2(t)=1を満足すると、ステップ2005に進む(ステップ2001〜2004)。続いて、ブロワモータ8(ここではブラシレスモータ81)の起動時であれば、第2記憶手段436より特性Aによって決まる起動時デューティ比Dstを読出し、このデューティ比Dstの信号を、スイッチSW2を介してモータ駆動回路82に出力し、ブロワモータ8を起動させる(ステップ2005、2006、2008)。
一方、ブロワモータ8がすでに起動後であれば、第2記憶手段436より特性Bによって決まるソーラ電圧Vsunに応じたデューティ比Dxを読出し、このデューティ比Dxの信号を、スイッチSW2を介してモータ駆動回路82に出力し、ブロワモータ8の回転数制御を行う。これらステップ2005〜2008が、デューティ比設定手段を構成しており、請求項8の出力特性量設定手段に相当する。
他方、ステップ2001〜2004のいずれかがNOであれば、ステップ2009に進み、モータ制御を中止し、ブロワモータ8を停止させることになる。
ここで、図8に示すステップ2003において、ソーラ電圧Vsunの判定値F1(SB)=1か否かを判定しているが、実際にはタイマー割込み処理などの別ルーチンにおいて、定期的にソーラ電圧Vsunが所定の範囲内にあるかを判定し、その判定結果を第1記憶手段433に記憶しておく。ステップ2003では、その判定結果を第1記憶手段433から読み出し、確認、判定している。この第1記憶手段433には、マイコン内のRAMやレジスタメモリ、もしくは書き換え可能な不揮発性メモリが利用される。
そこで、ソーラ電圧Vsunが所定の範囲内にあるか否かを判定して第1記憶手段433に記憶する別ルーチンについて、図11を用いて説明する。図11(a)はそのフローチャート、(b)はその作動特性を示す説明図である。前提として、両判定値F1d(SB)、F1(SB)は、当初は初期設定されてF1d(SB)、F1(SB)=0としてある。当初とは、ソーラ電圧Vsunが発生して換気制御手段43が作動を開始する時点である。
まず、ステップ2101では、ソーラ電圧Vsunを取り込み、ソーラ電圧Vsunがブロワモータ8の起動開始電圧V4より高ければ、判定値F1(SB)=1にセットする(ステップ2102、2103)。この状態が第1設定時間T3秒以上継続すれば判定値F1d(SB)=1にセットする。他方、ソーラ電圧VsunがV2より低くいときは、両判定値F1d(SB)、F1(SB)=0とし、V2〜V4の間にあるときは直前の判定値F1(SB)=0を維持することになる。
つまり、判定値F1(SB)の設定にソーラ電圧Vsunのヒステリシス幅が設けてあり、しかも一旦判定値F1(SB)=1としても、この状態がT3秒継続しないと判定値F1(SB)=1にセットしないようにしている。それにより、遅延時間T3秒を設けてソーラ電圧Vsunが安定するまでの時間を設けることと、一旦モータの起動開始電圧を超えたときには、ヒステリシス幅が設けてソーラ電圧Vsunがある程度変動してもそれにより判定結果があまり変動しないようにすることで、ソーラ電圧Vsunの状態を安定して判断できるようにしている。これらステップ2102〜2105が、第1遅延動手段に相当する。
次に、ステップ2004において、DUTY駆動タイマーの判定値F2(t)=1を満足するか否かを判定しているが、実際にはタイマー割込み処理などの別ルーチンにおいて定期的に判定値F2(t)を求め、その判定結果を第1記憶手段433に記憶しておく。ステップ2004では、その判定結果を第1記憶手段433から読み出し、確認、判定している。
ここでは、車両が確実に駐車状態にあり、かつ太陽電池5が安定的に発電している状態にあるときにデューティ制御させるために、IGOFFタイマーの判定値F3(t)と、太陽電池5の電圧低下タイマーの判定値F4(t)とを求め、両F3(t)、F4(t)を第1記憶手段433に記憶しておく。ステップ2004では、両判定値F3(t)、F4(t)=1のときに判定値F2(t)=1とし、それ以外のときは0とし、判定処理を行っている。
なお、IGOFFタイマーは、車両が駐車状態にあることを判定するためであるが、利用者が車両を停止して降車する前から換気を開始することを防止し、換気による利用者への違和感、例えば、冬季の外気導入による車室温度の低下や、夏季の外気導入による車室温度の上昇などを防止する狙いがある。
そこで、これらの状態を判定して第1記憶手段433に記憶する別ルーチンについて、図12、図13を用いて説明する。
まず、図12は、車両が駐車状態にあることを判定して判定値F3(t)を設定する処理を示しており、(a)は、IGOFFタイマーの作動を示すフローチャート、(b)はその作動特性を示す説明図である。前提として、判定値F3(t)は当初は初期設定されてF3(t)=0としてある。
まず、ステップ2201では、IGスイッチ2のON、OFF情報を取り込み、IGスイッチ2がON→OFF時点にあるときから第2設定時間T5秒だけ経過すると、判定値F3(t)=1にセットし(ステップ2202〜2204)、第1記憶手段433に記憶しておく。他方、IGスイッチ2がOFF→ON時点ではタイマーをリセットし、判定値F3(t)=0を第1記憶手段433に更新記憶する(ステップ2202、2205、2206)。
これらステップ2202〜2204が、第2遅動手段に相当する。
この第2設定時間(タイマー時間)T5秒は、IGスイッチ2のOFF時点から車両が駐車状態に入ったことを予測するための設定値であり、利用者のIGスイッチOFF後の車両内滞在時間である。
なお、本例ではIGスイッチ2のON、OFF情報を用いているが、駐車状態を判定可能であれば、駐車状態検出手段として、ドアスイッチやサイドブレーキスイッチなどを用いて判定するようにしてもよい。
また、図13は、夜明け時や車両がトンネルから抜け出るときなど、暗い所から明るい所へと車両周囲の照度が変化し太陽電池5のソーラ電圧Vsunが未発電状態から徐々に上昇したとき、ソーラ電圧Vsunを安定して確保できることを判定して判定値F4(t)を設定する処理を示す。(a)は、電圧低下タイマーの作動を示すフローチャート、(b)はその作動特性を示す説明図である。前提として、判定値F4(t)は当初は初期設定されてF4(t)=0としてある。
まず、ステップ2301では、太陽電池5より発生するソーラ電圧Vsunを取り込み、ソーラ電圧Vsunが、換気制御ユニット4を安定して作動可能な作動可能電圧V1より高くなったときから第3設定時間T4秒だけ経過すると、判定値F4(t)=1にセットし(ステップ2302〜2304)、この判定値F4(t)を第1記憶手段433に記憶しておく。他方、ソーラ電圧VsunがV1以下になるとタイマーをリセットし、判定値F4(t)=0を第1記憶手段433に更新記憶する(ステップ2302、2305)。
そこで、ソーラ電圧Vsunが徐々に上昇して作動可能電圧V1を超えても直ちに判定値F4(t)=1とせずに、太陽電池5の発電状態が安定してV1超のソーラ電圧Vsunが得られるのを待ってから判定値F4(t)=1にセットしている。この第3設定時間(タイマー時間)T4秒は、ソーラ電圧Vsunが作動可能電圧V1を超えてから安定してV1超のソーラ電圧Vsunが得られるまでの見込み時間である。
次に、ステップ2007において、図10に示す特性Bのデータテーブル(記憶手段436)よりソーラ電圧Vsunに応じた駆動デューティ比Dxを読出し、設定しているが、実際にはタイマー割込み処理などの別ルーチンにおいて、定期的に駆動デューティ比Dxを求め、それらを第1記憶手段433に最新の数回分だけ記憶しておく。
そこで、ステップ2007では、最新の駆動デューティ比Dxを第1記憶手段433から読み出し、設定している。特に本例では、種々の回路部品や除菌装置9、等を高圧から保護するため、ソーラ電圧Vsunを所定の電圧範囲内、例えば9v〜16vに抑えるようにしている。この別ルーチンについて、図14を用いて説明する。
まず、ステップ2007に入る直前のステップ2006において、特性Aのデ−タテーブルより読み出した所定の駆動デューティ比Dstでブロワモータ8は起動されている。この駆動デューティ比Dstは比較的小さい値(本例では起動可能な最小値12%)であるためブロワモータ8の電流は小さく、図4、6に示す太陽電池5の電圧―電流特性の関係から日射量があるときには瞬間的に高電圧(例えば、20v以上)を発生する。
続いて、このステップ2007に進み、ステップ2401、2402では、ソーラ電圧Vsunを取り込み、特性Bのデータテーブルよりソーラ電圧Vsunに応じた駆動デューティ比Dxを読出し、第1記憶手段433に記憶する。その際、ソーラ電圧Vsunがデータテーブル値の中間にあるときには、補間計算により駆動デューティ比Dxを算出する。なお、第1記憶手段433には最新の数回分だけを逐次更新し記憶しておく。
続いて、最新の数回分の駆動デューティ比Dxからデューティ比が増加中で、しかもソーラ電圧Vsunが所定電圧V5より高いときには、駆動デューティ比Dxをより短い更新間隔(本例ではT1秒毎)で更新し、駆動デューティ比Dxを大きくすることでブロワモータ8の電流を増加させて、ソーラ電圧Vsunを早めに低下させ、高電圧の発生をできる限り抑えるようにしている(ステップ2403、2404、2405)。
一方、デューティ比が増加中であっても、ソーラ電圧Vsunが所定電圧V5より低いときには、駆動デューティ比Dxを少し遅い更新間隔(本例ではT2秒毎)で更新し、ブロワモータ8を安定的に電流制御する(ステップ2406)。実際には、駆動デューティ比Dxを大きくして電流を増加させると、ソーラ電圧Vsunが低下するため駆動デューティ比Dxを小さくし電流が低下する。すると再びソーラ電圧Vsunが上昇し、駆動デューティ比Dxを大きくして電流を増加させることを繰り返し、日射量によって定まる太陽電池5の電圧―電流特性の中で安定することになる。
他方、ステップ2403、2407において、駆動デューティ比Dxからデューティ比が減少中であれば、日射量の減少によるソーラ電圧Vsunの低下が予想され、駆動デューティ比Dxをできる限り短い更新間隔、望ましくはT1より短い更新間隔で更新して電流調整することにより、ブロワモータ8が停止もしくはハンチング(モータ8の断続作動)しないように制御する。
上記したように本実施形態の換気制御手段43によれば、ソーラ電圧Vsunに応じて駆動デューティ比Dxを適宜選択し、ブロワモータ8を適切に電流制御することで、ブロワモータ8がハンチングするのを抑えつつ、太陽電池5の発生電力を効果的に取出すことが可能となり、車室内の換気効率を一層高めることが可能になる。それによって、車室内の温度を下げることが可能になると共に、車室内を換気して空調環境も改善することが可能となり、車両の再利用時の冷房性能も向上させることが可能になる。
(除菌制御処理)
次に、除菌制御手段435が行う除菌制御処理について、図15〜図18を用いて詳述する。
次に、除菌制御手段435が行う除菌制御処理について、図15〜図18を用いて詳述する。
図15は、除菌制御処理の全体フローを示すフローチャート、図16は、図15をより良く理解するための除菌制御処理の制御仕様を示す表であり、両図は実質同じ内容である。
まず、IGスイッチ2がOFF、換気指示スイッチ6がON、モータ駆動DUTY出力がON、およびソーラ電圧Vsunの判定値F6(SB)=1を満足すると、ステップ3005に進む(ステップ3001〜3004)。続いて、スイッチSW1をONし(信号S2)、太陽電池5を電源として、除菌装置9へソーラ電圧Vsunの給電を行わせる(ステップ3005)。続いて、太陽電池5の給電期間内においてスイッチSW6をONし(信号S1)、プラズマユニット91を駆動させる(ステップ3006)。
ここで、除菌装置9の駆動タイミングS1は、図17に示すように、その前後に余裕時間TA、TBを持たせて給電タイミングS2を設定してあり、給電期間S2内に駆動タイミングS1が重なり、駆動時には除菌装置9が速やかに作動可能にしている。
つまり、ステップ3005では、ブロワモータ8の作動開始を確認し、しかもソーラ電圧Vsunが所定の電圧範囲内にあるとき、除菌装置9へ太陽電池5の給電を開始するものの、この時点ではスイッチSW6をOFFしており、プラズマユニット91は停止している。ステップ3006では、除菌装置5への給電開始より設定時間TAの経過後にスイッチSW6をONし(図17(a)の駆動タイミングS1)、プラズマユニット91の駆動を開始させている。他方、ステップ3001〜3004のいずれかがNOであれば、ステップ3007に進み、除菌装置9の作動を停止させることになる。
この設定時間TAは、ブロワモータ8が起動してから安定するまでの時間である。これはブロワモータ8の作動が安定し、太陽電池5の発生電力を十分に消費可能な状態、つまり太陽電池5に対してある程度の電気負荷がかかる状態にした後に、除菌装置9を作動させることで、高いソーラ電圧Vsunが除菌装置9に印加されないようにするためである。
ここで、図15に示すステップ3004において、ソーラ電圧Vsunの判定値F6(SB)=1か否かを判定しているが、実際にはタイマー割込み処理などの別ルーチンにおいて、定期的にソーラ電圧Vsunが所定の範囲内にあるかを判定し、その判定結果を第1記憶手段433に記憶しておく。ステップ3004では、その判定結果を第1記憶手段433から読み出し、ソーラ電圧Vsunが除菌装置9に対して許容範囲内にあるかを確認、判定している。除菌装置9は一般に高電圧に弱く、除菌装置9毎に定められた電圧範囲内に抑える必要がある。
そこで、ソーラ電圧Vsunが所定の範囲内にあるか否かを判定して第1記憶手段433に記憶する別ルーチンについて、図18を用いて説明する。図18(a)はそのフローチャート、(b)はその作動特性を示す説明図である。前提として、判定値F6(SB)は当初は初期設定されてF6(SB)=0としてある。当初とは、ソーラ電圧Vsunが発生して換気制御手段43が作動を開始する時点である。
まず、ステップ3101では、ソーラ電圧Vsunを取り込み、ソーラ電圧Vsunが、ブロワモータ8の起動開始電圧と同じ所定電圧V4より高ければ、判定値F6(SB)=1にセットする(ステップ3102〜3104)。ソーラ電圧Vsunが所定電圧V7より高ければ、判定値F6(SB)=0にリセットする(ステップ3105、3106)。
一方、ソーラ電圧Vsunが所定電圧V7より低く、かつ高電圧側のヒステリシス幅を設定する所定電圧V6より低いときは、判定値F6(SB)=1にセットする(ステップ3107、3108)。ソーラ電圧VsunがV6〜V7にあるときは、直前の判定値F6(SB)を維持する(ステップ3109)。
他方、ステップ3103、3111において、ソーラ電圧Vsunが所定電圧V4以下のときには直前の判定値F6(SB)を維持する。他方、ステップ3102、3110において、ソーラ電圧Vsunが低電圧側のヒステリシス幅を設定する所定電圧V3以下のときには、判定値F6(SB)=0とする。
ここで、除菌装置9は、耐圧等の関係上、ブロワモータ8の作動中にソーラ電圧Vsunが印加され、駆動されるようにするため、低電圧側の所定電圧V3は、図11に示すブロワモータ8の最低作動電圧V2より高く設定してある。
上記したように本実施形態の除菌制御手段435によれば、車両の駐車時で、換気制御手段43が作動中において、ソーラ電圧Vsunが所定範囲内にあるとき、除菌装置9を作動させるようにし、駐車中に発生滞留する車室内の臭いや細菌、ウイルスを脱臭、除菌することが可能となる。しかも、除菌装置9の作動条件を厳選することにより、無人となる駐車中においても、除菌装置9を安全、かつ安定して作動させることが可能となる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、車室内換気装置を構成するブロワモータ8を、太陽電池5の電圧調整手段として利用している。本例では、太陽電池5に対する車載電気負荷として、車両に搭載された既存の装置、例えば、駐車時に日射の影響を受ける荷物室内の空気循環装置や車載冷温蔵庫のファンなど、太陽電池を電源として他の用途に用いるモータ負荷、もしくは駐車時の日射量に応じた熱量を発生する抵抗負荷などを用いた例である。
上記実施形態では、車室内換気装置を構成するブロワモータ8を、太陽電池5の電圧調整手段として利用している。本例では、太陽電池5に対する車載電気負荷として、車両に搭載された既存の装置、例えば、駐車時に日射の影響を受ける荷物室内の空気循環装置や車載冷温蔵庫のファンなど、太陽電池を電源として他の用途に用いるモータ負荷、もしくは駐車時の日射量に応じた熱量を発生する抵抗負荷などを用いた例である。
図1に示す実施形態と異なる点は、換気制御手段43に代えて制御手段43Aとなり、換気制御およびモータ制御に関する構成、および車両用空調装置に関する構成を省いたこと、除菌装置9の除菌作動を指示する除菌指示スイッチ10を設けたこと、ブロワモータ8に代えて車載電気負荷8Aを設けたことである。この車載電気負荷8Aは、抵抗負荷などのように太陽電池5から給電するだけの構成としてもよいが、図19中に破線で示すように、除菌制御手段435にて車載電気負荷8Aの作動を制御するか、もしくは外部より制御される車載電気負荷8Aの作動情報を受信するように構成してもよい。
図20に示すフローチャートでは、除菌制御手段435にて車載電気負荷8Aの作動を制御する場合を例として説明してある。
まず、IGスイッチ2がOFF、除菌指示スイッチ10がON、車載電気負荷8AがON、およびソーラ電圧Vsunの判定値F6(SB)=1を満足すると、ステップ3005に進む(ステップ3001〜3004)。続いて、スイッチSW1をONし(信号S2)、太陽電池5を電源として、除菌装置9へソーラ電圧Vsunの給電を行わせる(ステップ3005)。続いて、太陽電池5の給電期間内においてスイッチSW6をONし(信号S1)、プラズマユニット91を駆動させる(ステップ3006)。
なお、上記実施形態によれば、図10に示すソーラ電圧Vsun―駆動デューティ比Dxの制御特性図に従ってブロワモータ8の電流制御を行っていたが、ソーラ電圧Vsun―モータ回転数(もしくはファン風量)の出力特性量を示す制御特性テーブル、もしくはソーラ電圧Vsun―モータ印加電圧の出力特性量を示す制御特性テーブルを用い、ソーラ電圧Vsunに応じてブロワモータ8の出力特性を制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態によれば、ブロワモータ8としてブラシレスモータ81を駆動デューティ比Dxを調整して電流制御(回転数制御)を行っていたが、このブラシレスモータに代えてモータ制御回路付きの直流モータを利用し、図10に示す特性と類似の、モータ起動時の制御量を設定する第1の制御特性値(例えば、目標電圧値)、および起動後の制御量をソーラ電圧Vsunに基いて設定する第2の制御特性値(例えば、目標電圧値)を、第2記憶手段436に記憶しておき、これらの制御量を用いて直流モータを電圧制御するようにしても、同様の効果が期待できる。
また、上記実施形態によれば、換気制御ユニット4および空調制御ユニット3の両者からブロワモータ8および除菌装置9を制御するにあたり、制御出力端子を減らすために、換気制御ユニット4側の制御信号を一旦空調制御ユニット3側に取り込み、ワイヤードORする構成としているが、両ユニット3、4から別々にブロワモータ8および除菌装置9に出力するように構成してもよい。
1 車載バッテリ
2 イグニッションスイッチ
3 空調制御ユニット
31 空調制御手段
300 空調ユニット(車室内換気装置)
4 換気制御ユニット
41 太陽電池電圧検出手段
43 換気制御手段(制御手段)
43A 制御手段
431 電圧判定手段
432 IGスイッチ状態判定手段
434 モータ制御手段
435 除菌制御手段
436 第2記憶手段
5 太陽電池
6 換気指示スイッチ
7 電源切替スイッチ
8 ブロワモータ(車載電気負荷)
8A 車載電気負荷
81 ブラシレスモータ
82 モータ駆動回路
9 除菌装置
91 プラズマユニット
10 除菌指示スイッチ
SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6 スイッチ
2 イグニッションスイッチ
3 空調制御ユニット
31 空調制御手段
300 空調ユニット(車室内換気装置)
4 換気制御ユニット
41 太陽電池電圧検出手段
43 換気制御手段(制御手段)
43A 制御手段
431 電圧判定手段
432 IGスイッチ状態判定手段
434 モータ制御手段
435 除菌制御手段
436 第2記憶手段
5 太陽電池
6 換気指示スイッチ
7 電源切替スイッチ
8 ブロワモータ(車載電気負荷)
8A 車載電気負荷
81 ブラシレスモータ
82 モータ駆動回路
9 除菌装置
91 プラズマユニット
10 除菌指示スイッチ
SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6 スイッチ
Claims (10)
- 車両に搭載され、太陽光線を電気エネルギーに変換する太陽電池(5)より給電されて、この太陽電池(5)の出力に応じて作動電力の大きさが変化する車載電気負荷(8、8A)と、
前記太陽電池(5)より給電され、車室内を除菌する除菌手段(9)と、
前記太陽電池(5)を電源として用い、前記除菌手段(9)の作動を制御する制御手段(43)とを備え、
前記制御手段(43)は、前記太陽電池(5)の出力に応じて前記除菌手段(9)の作動を制御することを特徴とする車両用除菌装置。 - 前記車載電気負荷(8、8A)は、前記車両の駐車時に、前記太陽電池(5)より給電される車室内送風用のブロワモータ(8)であることを特徴とする請求項1に記載の車両用除菌装置。
- 前記ブロワモータ(8)を含む車室内換気装置(300)を備え、
前記制御手段(43)は、前記車両の駐車時に、前記太陽電池(5)の出力に応じて前記ブロワモータ(8)および前記除菌手段(9)の作動を制御することを特徴とする請求項2に記載の車両用除菌装置。 - 前記制御手段(43)は、前記ブロワモータ(8)の作動期間中に前記除菌手段(9)を作動させることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の車両用除菌装置。
- 前記制御手段(43)は、前記太陽電池(5)の出力に応じて前記除菌手段(9)の作動を制御する除菌制御手段(435)と、前記太陽電池(5)の出力に応じて前記ブロワモータ(8)の作動を制御するモータ制御手段(434)とを有することを特徴とする請求項3に記載の車両用除菌装置。
- 前記除菌制御手段(435)は、前記太陽電池(5)の電圧が所定範囲内にあるとき、前記太陽電池(5)より前記除菌手段(9)に給電させ、前記除菌手段(9)を作動させることを特徴とする請求項5に記載の車両用除菌装置。
- 前記制御手段(43)は、前記車室内の換気時において、前記ブロワモータ(8)の起動時の制御量を設定する第1の制御特性値、およびモータ起動後の制御量を前記太陽電池(5)の出力値に基いて設定する第2の制御特性値を記憶する記憶手段(436)を有し、
前記モータ制御手段(43)は、駐車時に、前記太陽電池(5)の出力と、前記記憶手段(436)に記憶された前記第1、第2の制御特性値とを用いて、前記ブロワモータ(8)の起動時および起動後の作動を制御することを特徴とする請求項5に記載の車両用除菌装置。 - 前記記憶手段(436)に記憶された前記第2の制御特性値は、前記太陽電池の電圧に応じて前記ブロワモータ(8)の出力特性量を設定する特性値であり、
前記制御手段(43)は、前記太陽電池電圧に応じて前記第2の制御特性値から前記出力特性量を選択し、この出力特性量を用いて前記ブロワモータ(8)の起動後の作動を制御し、前記ブロワモータ(8)の作動電力を前記太陽電池(5)の発生電力に近づける出力特性量設定手段(434)を有することを特徴とする請求項7に記載の車両用除菌装置。 - 前記除菌制御手段(435)は、前記ブロワモータ(8)の作動開始より所定時間後に、前記除菌手段(9)を作動させることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の車両用除菌装置。
- 前記除菌手段(9)は、除菌イオンを発生させて前記車室内の除菌を行う除菌装置(9)であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の車両用除菌装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004364996A JP2006168585A (ja) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | 車両用除菌装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2006168585A true JP2006168585A (ja) | 2006-06-29 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011068283A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Denso Corp | 車両用電源切替制御装置 |
CN109927517A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-25 | 郑永宏 | 一种汽车空气净化系统及方法 |
-
2004
- 2004-12-16 JP JP2004364996A patent/JP2006168585A/ja not_active Withdrawn
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CN109927517A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-25 | 郑永宏 | 一种汽车空气净化系统及方法 |
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