JP2007216793A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 助手席における乗員の有無を精度良く判定し、運転者が所望する空調状態を得ることが容易な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】 本発明の車両用空調装置１Ａにおいて、空調ＥＣＵ５Ａは、マトリックス型の赤外線センサ８が検出した温度分布に基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定し、助手席に乗員が着座していないと判定した場合、運転席側の空調条件を援用して、助手席側の空調状態を調整するように空調ユニット２を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

従来より、車室内の空調状態を運転席側と助手席側とで独立して調整可能な車両用空調装置が知られている。

特開２００５−１３８７９３号公報

ところで、運転席側と助手席側とで独立して空調制御している状態では、助手席から乗員が居なくなった場合でもその制御状態が維持されてしまうことから、車両に残された運転者が所望する空調状態を得るのに効率が悪いことがある。例えば、運転席側と助手席側とで大きく設定温度が離れている場合には、温度が相殺されてしまうので、運転者が所望する空調状態を得るのには非常に効率が悪い。

また、運転席側と助手席側とで独立して空調制御する「独立制御」と、運転席側と助手席側とを一括して空調制御する「一括制御」とを切替え可能なスイッチ（いわゆる“ＤＵＡＬスイッチ”）が設けられることもあるが、助手席に乗員が着座しているか否かの操作を運転者にその都度強いることは、運転者にとって大変煩雑である。

また、乗員が座席に着座しているか否かを検出する着座検出センサや、着座している乗員がシートベルトをしているか否かを検出するシートベルト検出センサなどを備えるとともに、これらを用いて助手席の乗員の有無を判定し、「独立制御」と「一括制御」を切替える装置が特許文献１に開示されている。しかしながら、助手席に重い荷物を置いたり、助手席の乗員がシートベルトをしない場合などには、助手席における乗員の有無を誤判定してしまうことから、運転者が所望する空調状態を得ることは困難である。

本発明は、上記問題を鑑みて為されたものであり、助手席における乗員の有無を精度良く判定し、運転者が所望する空調状態を得ることが容易な車両用空調装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するため、本発明の車両用空調装置は、
車室内の空調状態を運転席側と助手席側とで独立して調整可能な空調ユニットと、
助手席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサと、
温度センサが検出した温度に基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定する判定手段と、
判定手段が助手席に乗員が着座していないと判定した場合に、運転席側の空調条件を援用して助手席側の空調状態を調整するように空調ユニットを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

これによると、助手席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサを用いることで、助手席に着座する乗員の有無を精度良く判定することができるので、助手席に乗員が着座していない場合であっても、運転者が所望する空調状態を良好に得ることが可能となる。

ここで、助手席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサは、助手席に着座した乗員の身体の少なくとも一部（例えば、顔など）が含まれる領域を検出対象領域（助手席側領域）として、助手席側領域における表面温度を検出するもの、例えば、助手席側領域から放射される赤外線の量を検出することが可能な赤外線検出素子を有する赤外線センサとすることができる。また、この場合、助手席に着座する乗員の有無は、例えば、検出された赤外線の総量が所定値よりも多いか少ないかによって判定することができる。

また、本発明の車両用空調装置において、
温度センサは、助手席側領域の温度分布を検出するものであり、
判定手段は、温度センサが検出した温度分布に基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定する。

これによると、助手席側領域の温度分布を検出する温度センサを用いることで、温度分布を基にして乗員の体格といった要素までも判定材料とすることができるので、助手席に着座する乗員の有無をより精度良く判定することが可能となる。

ここで、助手席側領域の温度分布を検出する温度センサは、助手席側領域を複数部位に分割して、各部位の表面温度を非接触で検出する素子が複数配列したもの、例えば、複数の赤外線検出素子がマトリックス状に配列したマトリックス型赤外線センサとすることができる。また、この場合、助手席に着座する乗員の有無は、例えば、検出された赤外線の総量が所定値よりも多いか少ないかのみならず、検出された赤外線の量が所定値よりも多い部位の面積率や集合の程度を解析して乗員の人体領域が存在するかを判断することによっても判定することができる。

また、本発明の車両用空調装置において、
助手席に着座する乗員の有無を判定可能な温度以外のパラメータを検出する補助センサを備え、
判定手段は、温度センサが検出した温度および補助センサが検出したパラメータに基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定する。

これによると、温度センサが検出した温度および補助センサが検出したパラメータに基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定することで、温度センサが検出した温度のみに基づく場合よりも、助手席に着座する乗員の有無をより精度良く判定することができる。

ここで、補助センサは、助手席に着座する乗員の有無を判定可能な温度以外のパラメータを検出するものであって、例えば、助手席におけるシートベルトの着脱を検出するシートベルト検出センサや、助手席のシートに組み込まれた着座する乗員の圧力を検出する着座センサなどを用いることができる。また、この場合、助手席に着座する乗員の有無は、例えば、温度センサが検出した温度が乗員の有無を判定する境界の近傍（グレーゾーン）にある場合に、補助センサが検出したパラメータに基づく判定を組み合わせることで判定することができる。

また、本発明の車両用空調装置において、
空調ユニットが以前に運転席側とは独立して助手席側の空調状態を調整した際の助手席側の空調条件を記憶している記憶手段を備え、
制御手段は、判定手段が助手席に乗員が着座していると判定した場合に、記憶手段に記憶されている空調条件を援用して助手席側の空調状態を調整するように空調ユニットを制御する。

これによると、助手席に乗員が着座している場合に、空調ユニットが以前に運転席側とは独立して助手席側の空調状態を調整した際の助手席側の空調条件に基づいて助手席側の空調状態を調整することから、助手席に着座する乗員が所望する空調状態を適宜得ることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用空調装置１Ａの全体構成を概略的に示す図である。

車両用空調装置１Ａは、空調ユニット２と、その動作を制御する空調ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５Ａと、を主に有する。また、空調ＥＣＵ５には、操作パネル６と、空調に利用されるパラメータを検出する各種センサ５９と、赤外線センサ（温度センサ）８と、が接続されている。

空調ユニット２は、いわゆるＨＶＡＣ（Heating, Ventilating and Air-Conditioning）ユニットであり、車室内の空調状態を運転席側と助手席側とで独立して調整可能に構成されている。

空調ユニット２のダクト２８には、車内空気を循環させるための内気吸込口４２と、車外の空気を取込む外気吸込口４１とが形成されており、内外気切替ダンパー２４によりいずれかに切替えて使用される。これら内気吸込口４２ないし外気吸込口４１からの空気は、ブロワ２１によってダクト２８内に吸い込まれる。

ダクト２８内には、吸い込まれた空気を冷却して冷気を発生させるためのエバポレータ２２が設けられている。そして、エバポレータ２２よりも下流側（吹出口側）は、運転席側の吹出口４３〜４５へ至る経路と助手席側の吹出口４６，４７へ至る経路に分岐している。

エバポレータ２２の下流には、エバポレータ２２からの冷気を加熱して暖気を発生させるヒータコア２３（エンジン冷却水の廃熱により発熱動作する）が設けられており、これら冷気と暖気とがエアミックスダンパー２５，２６の角度位置に対応した比率にて混合され、吹出口４３〜４７から吹き出される。

図２に示すように、フロントガラス曇り止め用のデフロスタ吹出口４３はフロントガラスの内面下縁に対応するインパネ上方奥に、運転席側フェイス吹出口４５はインパネの正面中央右寄りと右隅に、助手席側フェイス吹出口４６はインパネの正面中央左寄りと左隅に、運転席側フット吹出口４４はインパネ下面右奥の運転席側足元に、助手席側フット吹出口４７はインパネ下面左奥の助手席側足元に、それぞれ開口しており、図１に示すように吹出口切替用ダンパー３２〜３６によってそれぞれ開閉状態が切替えられる。

ここで、内外気切替ダンパー２４はサーボモータ７１により、エアミックスダンパー２５，２６はサーボモータ７２，７３により、それぞれ駆動される。また、吹出口切替用ダンパー３２〜３６は、それぞれの開閉状態を切替えるダンパー駆動ギア機構３１を介してサーボモータ７４により駆動される。

これらサーボモータ（アクチュエータ）７１〜７４は、空調ＥＣＵ５Ａによって回転が制御されるとともに、ロータの回転位置や回転速度などの情報を検出して空調ＥＣＵ５Ａにフィードバックする。サーボモータ７１〜７４には、ＤＣサーボモータを用いることができる。また、これに限らず、ステッピングモータなど他の種類のモーターを用いても良い。

空調ＥＣＵ５Ａは、空調ユニット２の制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを含んで構成されるマイクロプロセッサからなる。ＲＯＭは、ＣＰＵが実行するプログラム及びそれに必要なデータを記憶している。ＲＡＭは、ＣＰＵがプログラムを実行する際に作業領域として利用される。ここで、空調ＥＣＵ５Ａは、本発明の判定手段および制御手段として機能する。

また、空調ＥＣＵ５Ａには、空調に利用される各種センサ５９が接続されている。各種センサ５９には、車室内温度を検出する内気センサ，外気温度を検出する外気センサ，日射量を検出する日射センサ，エバポレータ通過後の空気温を検出するエバポレータセンサ，エンジン冷却水の水温を検出する水温センサなどが含まれる。

また、空調ＥＣＵ５Ａには、操作パネル６が接続されている。操作パネル６は、図２に示すように、インパネの正面中央のフェイス吹出口４５，４６の下側に配置されており、図３に示すように、各種スイッチや表示部が設けられている。具体的には、操作パネル６には、ＡＵＴＯスイッチ，ＯＦＦスイッチ，内外気切替スイッチ，温度設定スイッチ６１・６２，独立／一括制御切替スイッチ（ＤＵＡＬスイッチ）６３，吹出口切替スイッチ（ＭＯＤＥスイッチ），風量切替スイッチ，Ａ／Ｃスイッチ，デフロスタスイッチが設けられており、これらによって空調条件が設定される。

ここで、温度設定スイッチ６１・６２には、運転席側の空調風の温度を設定する運転席側温度設定スイッチ６１と、助手席側の空調風の温度を設定する助手席側温度設定スイッチ６２とがあり、これによって、空調風の温度ひいては車室内の空調状態を運転席側と助手席側とで独立して調整可能となっている。

また、独立／一括制御切替スイッチ（ＤＵＡＬスイッチ）６３は、運転席側と助手席側とで独立して空調制御する「独立制御」と、運転席側と助手席側とを一括して空調制御する「一括制御」とを切替え可能なスイッチである。

空調ＥＣＵ５Ａには、フラッシュメモリ（記憶手段）５４が含まれている。このフラッシュメモリ５４には、以前に独立制御を行った際の助手席側の空調条件である前回条件値５７が記憶されている。この前回条件値５７は、独立制御の最終段階（例えば、ＤＵＡＬスイッチ６３によって独立制御から一括制御に切替えられる際、ＯＦＦスイッチや電源供給終了によって空調制御が終了する際など）などに、その段階における助手席側の空調条件がフラッシュメモリ５４に書き込まれる。

図４に、前回条件値５７の記憶内容を示す。本実施形態では、温度設定スイッチ６１・６２によって空調風の温度のみが運転席側と助手席側とで独立して設定可能となっていることから、前回条件値５７には、独立制御の最終段階における助手席側の設定温度が記憶されている。

なお、本実施形態は、温度設定スイッチ６１・６２によって空調風の温度のみが運転席側と助手席側とで独立して設定可能な構成であるが、これに限らず、空調ユニット２の構成に応じて種々の空調条件を運転席側と助手席側とで独立して設定可能な構成とすることができる。

すなわち、本実施形態では、空調ユニット２において、エアミックスダンパー２５，２６のみが運転席側と助手席側とで独立して設けられているために空調風の温度のみが運転席側と助手席側とで独立して設定可能となっているが、内外気切替ダンパー２４やブロワ２１，エバポレータ２２，ダンパー駆動ギア機構３１なども運転席側と助手席側とで独立して設けることによって、内外気の切替えや風量の調整，Ａ／Ｃのオン／オフ，吹出口の切替えなどの空調条件も運転席側と助手席側とで独立して設定可能な構成とすることができる。なお、この場合、図３に示す操作パネル６においては、かかる構成に対応するスイッチについても運転席側用と助手席側用が設けられることになる。また、図４に示す前回条件値５７においては、かかる構成に対応する空調条件についても記憶されることになる。

空調ＥＣＵ５Ａには、赤外線センサ（温度センサ）８が接続されている。この赤外線センサ８は、例えば、図２に示すようにインパネの助手席正面に取り付けられており、助手席に着座した乗員の上半身（特には顔面）が含まれる領域を検出対象領域（助手席側領域）として、助手席側領域における表面温度を検出する。また、赤外線センサ８は、助手席側領域を複数部位に分割して、各部位の表面温度を検出する複数の赤外線検出素子がマトリックス状に配列したマトリックス型赤外線センサである。なお、赤外線検出素子を１つ有する単眼の赤外線センサであっても良い。

車両用空調装置１Ａの作動について説明する。

まず、車両用空調装置１Ａにおける空調ＥＣＵ５Ａの基本動作について説明する。空調ＥＣＵ５Ａは、操作パネル６の入力状態に応じ、空調ユニット２に対して以下に記述する制御を行う。
・内外気切替スイッチの入力状態に応じて、内気側および外気側のいずれかに内外気切替ダンパー２４が倒れるように、対応するサーボモータ７１に動作指令を出力する。
・吹出口切替スイッチやデフロスタスイッチの入力状態に応じて、吹出口切替用ダンパー３２〜３６が対応する開閉状態となるように、対応するサーボモータ７４に動作指令を出力する。
・風量切替スイッチの入力状態に応じて、対応する回転速度となるようにブロワ２１に動作指令を出力する。
・Ａ／Ｃスイッチの入力状態に応じて、エバポレータ２２の作動をオン／オフさせる。
・温度設定スイッチ６１，６２の入力状態に応じて、エアミックスダンパー２５，２６が対応する開度状態となるように、対応するサーボモータ７２，７３に動作指令を出力する。
・ＡＵＴＯスイッチの入力状態に応じて、温度設定スイッチ６１，６２からの設定温度の入力情報と、各種センサ５９からの入力情報とを参照し、周知のアルゴリズムに従い、温度調整（エアミックスダンパー２５，２６の開度調整）・風量調整（ブロワ２１の回転速度調整）・吹出口調整（吹出口切替用ダンパー３２〜３６の開閉調整）により車内温度が設定温度に近づくように、対応するサーボモータ７１〜７４に動作指令を出力する。

車両用空調装置１Ａにおける空調ＥＣＵ５Ａは、上記した基本動作に加えて、電源供給時や定期的に図６のフローチャートに示すような処理を行う。

空調ＥＣＵ５Ａは、まず、助手席に着座する乗員の有無を判定する（Ｓ１；判定手段としての機能）。ここでは、マトリックス型の赤外線センサ８が検出した温度分布に基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定する。

マトリックス型の赤外線センサ８は、図５（ａ）に示すように、助手席に着座した乗員ＰＳの上半身（特には顔面）が含まれる領域を検出対象領域（助手席側領域８１）としており、この助手席側領域８１を複数に分割した各部位に対応して赤外線検出素子を有する。それぞれの赤外線検出素子は該当する部位の熱量を検出するものであるから、赤外線センサ８により検出される温度分布は、例えば図５（ｂ）のように、それぞれの赤外線検出素子を１つの画素として対応させた画像（熱画像）として表すことができる。

そして、空調ＥＣＵ５Ａは、このようにして得られる熱画像を解析することによって、助手席に着座する乗員の有無を判定する。ここでは、例えば、検出された赤外線の量が所定値よりも多い部位の面積率がどの程度であるか、同部位がどの程度集合しているかといった情報を解析することによって乗員の人体領域が存在するかを判断する。

助手席に乗員が着座していると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、空調ＥＣＵ５Ａは、フラッシュメモリ５４に記憶されている前回条件値５７を読取り、この前回条件値５７に含まれる空調条件、すなわち以前に独立制御を行った際の助手席側の空調条件（本実施形態では設定温度）を援用して、助手席側の空調状態を調整するように空調ユニット２を制御する（Ｓ２；制御手段としての機能）。

他方、助手席に乗員が着座していないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、空調ＥＣＵ５Ａは、現在の運転席側の空調条件（本実施形態では設定温度）を援用して、助手席側の空調状態を調整するように空調ユニット２を制御する（Ｓ３；制御手段としての機能）。換言すると、運転席側と助手席側とで独立して空調制御する「独立制御」から運転席側と助手席側とを一括して空調制御する「一括制御」へ自動的に切替える。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。以下、主に第１実施形態と相違する点について説明し、重複する点については同番号を付すことで説明を省略する。

図７は、第２実施形態に係る車両用空調装置１Ｂの全体構成を概略的に示す図である。車両用空調装置１Ｂでは、空調ＥＣＵ５Ｂに、助手席におけるシートベルトの着脱を検出するシートベルト検出センサ９１と、助手席のシートに組み込まれた着座する乗員の圧力を検出する着座センサ９２とが接続されている。ここで、シートベルト検出センサ９１と着座センサ９２は、本発明の補助センサとして機能する。

そして、空調ＥＣＵ５Ｂは、助手席に着座する乗員の有無を判定するステップ（上述した図６のＳ１に相当するステップ）において、赤外線センサ８から検出された温度分布から解析した情報が乗員の有無を判定する境界の近傍（グレーゾーン）にある場合に、シートベルト検出センサ９１及び／又は着座センサ９２からの検出内容に基づく判定を採用することによって、助手席に着座する乗員の有無を判定する。

ここで、シートベルト検出センサ９１及び／又は着座センサ９２からの検出内容に基づく判定とは、シートベルト検出センサ９１においては助手席のシートベルトが装着されていることを検出した場合に助手席に乗員が着座していると判定し、着座センサ９２においては助手席に所定以上の圧力を検知した場合に助手席に乗員が着座していると判定するものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの形式に限定されるものではなく、これらに具現された発明と同一性の範囲内において適宜変更して実施し得る。

車両用空調装置（第１実施形態）の全体構成を概略的に示す図 車室内に配された吹出口の位置関係を示す図 操作パネルの構成を表す図 前回条件値に関する説明図 マトリックス赤外線センサに関する説明図 空調ＥＣＵの処理内容を表すフローチャート 車両用空調装置（第２実施形態）の全体構成を概略的に示す図

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 車両用空調装置
２ 空調ユニット
５Ａ，５Ｂ 空調ＥＣＵ（判定手段，制御手段）
５４ フラッシュメモリ（記憶手段）
５７ 前回条件値
５９ 各種センサ
６ 操作パネル
６１ 運転席側温度設定スイッチ
６２ 助手席側温度設定スイッチ
６３ ＤＵＡＬスイッチ
８ 赤外線センサ（温度センサ）
９１ シートベルト検出センサ（補助センサ）
９２ 着座センサ（補助センサ）

Claims (4)

1. 車室内の空調状態を運転席側と助手席側とで独立して調整可能な空調ユニットと、
   助手席に着座する乗員の表面温度を非接触で検出する温度センサと、
   前記温度センサが検出した温度に基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定する判定手段と、
   前記判定手段が助手席に乗員が着座していないと判定した場合に、運転席側の空調条件を援用して助手席側の空調状態を調整するように前記空調ユニットを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記温度センサは、助手席側領域の温度分布を検出するものであり、
   前記判定手段は、前記温度センサが検出した温度分布に基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定する請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 助手席に着座する乗員の有無を判定可能な温度以外のパラメータを検出する補助センサを備え、
   前記判定手段は、前記温度センサが検出した温度および前記補助センサが検出したパラメータに基づいて助手席に着座する乗員の有無を判定する請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記空調ユニットが以前に運転席側とは独立して助手席側の空調状態を調整した際の助手席側の空調条件を記憶している記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記判定手段が助手席に乗員が着座していると判定した場合に、前記記憶手段に記憶されている空調条件を援用して助手席側の空調状態を調整するように前記空調ユニットを制御する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
   

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