JP2009248871A - 車両用シート空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内気温度とユーザーによる温度設定値に応じたきめ細かい空調制御を、簡便な構成により容易に実現できる車両用シート空調装置を提供する。
【解決手段】 設定温度に係る第一及び第二の被モーフィングモデル値θ_Ａ、θ_Ｂに対応する１対のモデル制御パターンｐ_Ａ，ｐ_ＢをＲＯＭから読み出し、それら第一及び第二の被モーフィングモデル値θ_Ａ、θ_Ｂの差分距離（図５：線分ＡＢの長さ）の、設定温度θの現在値（点ｘ（θ_ｘ））による分割比を反映した重みにて、二次元線図パターンをなすそれら１対のモデル制御パターンｐ_Ａ，ｐ_Ｂの形状を図形的にモーフィング処理することにより合成制御パターンｐ_Ｘを作成する。そして、内気温度Ｔの現在値を特定し、合成制御パターン上にて該内気温度Ｔの現在に対応する動作出力値（デューティ比）ηを決定する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、車両用シート空調装置に関する。

特開２００６−１２３８７４号公報

自動車の車室内空間は、一般住居等に比較すると空間容積が小さく、また、窓を閉めきると密閉空間となり、例えば、ガラス越しに漏入する熱線により駐車中の車内温度は夏季には異常に上昇する。しかし、一般の自動車用空調装置は集中型であり、車室内の空間全体の空気温度を下げるべく設計されているので、どうしても温度調節に時間がかかる問題がある。

そこで、特許文献１には、シート内に局所空調装置を組み込み、ヘッドレストや手すり等に設けた吹き出し口から冷風を吹き出すことで、車室内を分散空調する方式が提案されている。上ここで、上記特許文献１のシート空調装置の制御方式は、車両に標準搭載されているメインのオートエアコンと同様のＴＡＯ制御が採用されている。ＴＡＯ制御では、内気温度（車室内温度）、外気温度、日射量等で決まる車両熱負荷が大きいほど目標吹出温度（ＴＡＯ）を高くするようにエアコンが動作する。特許文献１では、メインのオートエアコン側から、算出されたＴＡＯ値を通信取得する形でシート空調装置の制御が実行されている。

しかし、ＴＡＯ法は基本的には線形制御であり、内気温度とユーザーによる温度設定値に応じたきめ細かい空調制御が行ないにくい欠点がある。

本発明の課題は、内気温度とユーザーによる温度設定値に応じたきめ細かい空調制御を、簡便な構成により容易に実現できる車両用シート空調装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び作用・効果

上記の課題を解決するために、本発明の車両用シート空調装置は、
車両のシートに設けられた空調装置と、
空調対象となる車両内環境から予め定められた環境変数の値を取得する環境変数値取得手段と、
空調装置の設定変数の値を取得する設定変数取得手段と、
取得される環境変数値と出力設定変数からなる入力変数群のうち、予め定められた入力変数を出力変数決定用入力変数とし、該出力変数決定用入力変数とは異なる入力変数からなる予め定められた入力変数をモーフィング用入力変数として、モーフィング用入力変数の離散的な種々のモデル値毎に用意され、それぞれモーフィング用入力変数を各モデル値に固定したときの、出力決定用入力変数と空調装置の動作出力値との関係を示す二次元線図パターンからなるモデル制御パターンを複数記憶するモデル制御パターン記憶手段と、
モーフィング用入力変数の現在値を特定するとともに、該モーフィング用入力変数の現在値に隣接する複数個のモデル値を、被モーフィングモデル値としてモデル制御パターン記憶手段内にて検索する被モーフィングモデル値検索手段と、
検索された被モーフィングモデル値にそれぞれ対応する複数のモデル制御パターンをモデル制御パターン記憶手段から読み出し、複数の被モーフィングモデル値と現在値との偏差に応じて、二次元線図パターンをなすそれらモデル制御パターンの形状を図形的にモーフィング処理することにより合成制御パターンを作成する制御パターンモーフィング手段と、
出力決定用入力変数の現在値を特定し、合成制御パターン上にて該出力決定用入力変数の現在値に対応する動作出力値を決定する動作出力値決定手段と、
決定された動作出力値にて空調装置を動作させる空調制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

上記本発明の車両用シート空調装置の構成によると、空調対象となる車両内環境から予め定められた環境変数の値をと、空調装置の設定変数の値を取得するとともに、取得される環境変数値と出力設定変数からなる入力変数群のうち、予め定められた入力変数を出力変数決定用入力変数とし、該出力変数決定用入力変数とは異なる入力変数からなる予め定められた入力変数をモーフィング用入力変数とする。出力変数決定用入力変数は、空調装置の動作出力値を示す出力変数との関係をモデル制御パターンとして直接記述するものであり、モーフィング用入力変数は、そのモデル制御パターンをマッピングするためのものである。以下、出力決定用入力変数と出力変数とが張る空間を制御パターン空間と称する。

そして、モーフィング用入力変数の種々の値を示すモデル値を離散的に定め、それらモデル値毎に固有の（つまり、モデル値毎に、出力決定用入力変数と出力変数ηとの間の好ましい制御特性を反映した）モデル制御パターンを用意し、モデル制御パターン記憶手段に記憶しておく。そして、該モーフィング用入力変数の現在値に隣接する複数個のモデル値を被モーフィングモデル値として検索し、検索された各モデル値に固有に用意されたモデル制御パターンを、モーフィング対象となるモデル制御パターンとして決定する。個々のモデル制御パターンは、モーフィング用入力変数の値をモデル値に固定したとき、出力決定用入力変数の値に応じて出力変数（空調装置の動作出力値）をどのように変化させるかを記述する制御関数であるが、これを出力決定用入力変数と出力変数とが張る制御パターン平面上で眺めてみた場合、モデル値毎に固有の形状を有した図形として捉えることができる。

本発明者は、制御パターン（制御関数）を図形に概念変換して捉え、従来は画像処理分野に特化された技術であるモーフィングを敢えて車両用シート空調装置の分野に導入することにより、現在値について本来的には用意されていない制御パターンを簡単に取得できることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。すなわち、複数の被モーフィングモデル値に対応して用意された二次元線図パターンからなるモデル制御パターンを、それぞれ制御パターン平面上での図形とみなすことにより、検索された被モーフィングモデル値と現在値との偏差に応じて、画像合成処理の場合と全く同様にしてモーフィングできる。従来は、モーフィングにより合成された画像を視覚的に出力することだけが目的であったが、本発明においては、モーフィングにより合成されるのが制御パターンであり、モーフィングの結果物である合成制御パターンを、出力決定用入力変数βが与えられたときに出力変数の値を決定するための制御関数として、車両用シート空調装置に２次使用する点に最大の特徴がある。

そして、モーフィングにより得られた現在値に対応する合成制御パターンは、純画像合成処理的な手法により得られたものであるにも拘わらず、制御技術的にも全く矛盾しないばかりか、モーフィング用入力変数の種々のモデル値毎に、出力決定用入力変数と出力変数との間の適正な制御特性を反映したものとして個々のモデル制御パターンが用意されている限り、合成制御パターンも現在値における所望の制御特性を的確に反映したものとして取得できる。この場合、開発工数の主体を占めるのはモーフィング用入力変数の種々のモデル値につき、出力決定用入力変数と出力変数との関係を示すモデル制御パターンを、例えば実験的な手法により取得する処理を機械的に繰り返すことだけである。その取得したモデル制御パターンは機器の制御主体のメモリに搭載するだけで直ちに実使用に供することができ、しかもモーフィングによる簡単で開発工数の少ない画像合成的なアルゴリズムにより、任意の出力決定用入力変数値に対し意図通りの出力結果（空調装置の動作出力）が得られる車両用シート空調装置が実現する。

環境変数値取得手段は、例えば、車両の内気温度を検出する内気温度検出手段とすることができる、設定変数取得手段は、空調装置の設定温度を取得する設定温度取得手段とすることができる。また、モデル制御パターン記憶手段は、内気温度と設定温度との一方を出力決定用入力変数とし、他方をモーフィング用入力変数として、モーフィング用入力変数の離散的な種々のモデル値毎に用意され、それぞれモーフィング用入力変数を各モデル値に固定したときの記出力決定用入力変数と空調装置の動作出力値との関係を示す二次元線図パターンからなるモデル制御パターンを複数記憶するものとして構成できる。被モーフィングモデル値検索手段は、モーフィング用入力変数の現在値を特定するとともに、該モーフィング用入力変数の現在値を挟んでこれに隣接する１対のモデル値を、第一及び第二の被モーフィングモデル値としてモデル制御パターン記憶手段内にて検索するものとして構成できる。そして、制御パターンモーフィング手段は、検索された第一及び第二の被モーフィングモデル値に対応する１対のモデル制御パターンをモデル制御パターン記憶手段から読み出し、それら第一及び第二の被モーフィングモデル値の差分距離の現在値による分割比を反映した重みにて、二次元線図パターンをなすそれら１対のモデル制御パターンの形状を図形的にモーフィング処理することにより合成制御パターンを作成するものとして構成できる。シート空調装置の、設定温度を維持するための制御を、内気温度に応じて的確かつきめ細かく実施することが可能となる。

ただし、環境変数値としては、外気温度や日射量など、内気温度以外のものを使用することも可能である。また、空調装置の設定変数として、温度設定値以外にも、例えば空調風の吹出風量を使用することが可能である。

内気温度と設定温度とのうち、内気温度は外気温度や日射量、あるいはシート空調装置とは別に設けられたメインのオートエアコンの動作状況等により時々刻々変化する傾向にある。他方、（空調）設定温度はユーザーが好みにより設定するものであり、一旦温度設定されば内気温度ほどには頻繁な変更は加えられない。従って、内気温度を出力決定用入力変数として定め、設定温度をモーフィング用入力変数として定めておけば、モデル制御パターンを合成するモーフィング処理を設定温度の変更時にだけ行なえばよいことになり、設定温度が変更されない限り、変動の激しい内気温度に応じた動作出力値の変更を、同じ合成制御パターンに従い決定できる。これにより、動作出力値の決定処理に係る演算負荷を大幅に減ずることができる。

冷房動作の可能な空調装置の場合、その冷房出力は、内気温度を設定温度に速やかに近づけるために、設定温度に対し内気温度が相対的に高くなるほど、つまり、内気温度から設定温度を減じた差分値が大きくなるほど高く設定する必要がある。この場合、モデル制御パターンは、内気温度が高くなるほど冷房の動作出力値が大きくなるように定めておくとよい。ただし、シートに搭載できる小型の空調装置には出力上の制限もあるので、モデル制御パターンは、内気温度に対して動作出力値が単調に増加する温度追従制御区間の前後に、最大出力ないし最小出力による定常制御区間を定めておくとよい。具体的には、内気温度によらず動作出力値が最大出力値として定められる最大側定常制御区間を温度追従制御区間の高温側に接続形成する。また、内気温度によらず動作出力値が最小出力値として定められる最小側定常制御区間を温度追従制御区間の低温側に接続形成する。この方式によると、内気温度が設定温度から大きく逸脱していればシート空調装置は、内気温からの逸脱による不快感が極力和らぐよう、最大出力ないし最小出力により継続的に動作する。そして、内気温度が設定温度に近づいてくると、シート空調装置の出力が、適正化された内気温度変動に追従して温度追従制御区間によりきめ細かく調整されるので、周囲内気とシート空調出力との快適な整合状態を保つことができる。

空調装置の暖房動作が可能な場合は、モデル制御パターンは、内気温度が低くなるほど暖房の動作出力値が大きくなるように定めておくことで、内気温度を設定温度に速やかに近づけることができる。この場合、モデル制御パターンは、内気温度に対して動作出力値が単調に減少する温度追従制御区間と、該温度追従制御区間の低温側に接続形成され、内気温度によらず動作出力値が最大出力値として定められる最大側定常制御区間と、該温度追従制御区間の高温側に接続形成され、内気温度によらず動作出力値が最小出力値として定められる最小側定常制御区間とを有するものとすることで、上記冷房動作の場合と同様の効果が達成される。

モデル制御パターンをなす二次元線図パターンは、複数のモデル制御パターン間で一対一に対応付けられた、パターン起点からパターン終点に向けて配列する一定個数のハンドリング点により形状規定されるものとして用意できる。この場合、制御パターンモーフィング手段は、各被モーフィングモデル値に係る二次元線図パターンの各ハンドリング点の対応するもの同士をモーフィングすることにより合成ハンドリング点を生成し、それら合成ハンドリング点により合成制御パターンをなす二次元線図パターンを規定するよう構成できる。二次元線図パターンをハンドリング点の集合に還元することで、モーフィングの演算対象も限られた個数のハンドリング点とすることができ、モーフィング演算負荷を大幅に減ずることができる。そして、合成制御パターンも、モーフィングの結果として得られる合成ハンドリング点により簡単に得ることができる。

ハンドリング点により規定される二次元線図パターンの種別は、例えばペジェ曲線やＢスプライン曲線などの曲線パターンとすることもできるが、ハンドリング点を順次直線連結して得られる折線状パターンとすることが、演算の簡略化により寄与できる。また、制御パターンを表わす二次元線図パターンにおいて、出力決定用入力変数に対する出力変数の変化勾配を、その屈曲点にて不連続に遷移させる制御を行ないたい場合、屈曲点を表わすハンドリング点が、モーフィング合成後においても、合成制御パターン中の対応する屈曲点を表わすハンドリング点として保存されるので、屈曲点位置の異なる複数の二次元線図パターンを幾何学的にブレンドしているにも拘わらず、屈曲点位置が不鮮明となることを防止することができる。

空調装置は、空調動作部をペルチェモジュールにて構成することができる。ペルチェモジュールの採用により、シートへ冷媒配管等を引き込む必要がなくなり、構成を大幅に簡略化できる。また、エンジンを始動せずとも、ペルチェモジュールへの電力供給さえなされれば動作が可能である。この場合、動作出力値（出力変数η）は、該ペルチェモジュールの駆動出力電流値を反映したパラメータ（例えば、平均電流値をスイッチングにより制御する場合は、そのデューティ比）として定めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。 図１は本発明の車両用シート空調装置の一例を示す全体概要図である。該車両用シート空調装置５０は、自動車のシート１に組み込まれている。該シート１は、乗員の臀部を乗せる座部１０１と、背中を当てる背もたれ部１０２と、背もたれ部１０２の頂部に取り付けられたヘッドレスト２とを有する。そして、座部１０１及び背もたれ部１０２の各表皮１０３には噴出口１０４が形成されている。

座部１０１及び背もたれ部１０２の各内部には空気ダクト１０５が形成されている。この空気ダクト１０５は車室内に一端が開口し、他端が上記噴出口１０４に開口している。そして、各空気ダクト１０５の途中にペルチェモジュール３が介装されている。ペルチェモジュール３は、一方の面が吸熱面、他方の面が放熱面となるように、厚さ方向に直流通電駆動される周知のペルチェ素子と、順方向通電時に冷却側、逆方向通電時に発熱側となる面に密着配置される金属製のヒートブロックと、同じく空調熱交換側となる面に密着配置される金属製のヒートシンクとを有し、ヒートシンクの裏面に熱交換を促進するためのフィが一体化された周知の構成を有するものである（例えば特開２００５−２８０７１０号公報参照）。

空気ダクト１０５の途中におけるペルチェモジュール３の上流側には、該ペルチェモジュール３の放熱フィンには車室内の空気を圧送する送風機４が設けられている。送風機４は放熱フィンに周囲の空気を吹き付けることにより温度調整された空気を生成し、この温度調整された空気が空気ダクト１０５を介して吹出口１０４から吹き出される。このように、空気ダクト１０５、ペルチェモジュール３及び送風機４を有した空調装置１０Ａが背もたれ部１０２に、また、同様の構成の空調装置１０Ａが座部１０１に、それぞれ個別に組み込まれた構造となっている。

次に、図４は、上記車両用シート空調装置５０の電気的構成の一例を示すブロック図である。要部をなすのはマイクロプロセッサとして構成されたＥＣＵ１０３（空調制御手段）を主体とする制御回路１００であり、内気温センサ１１５がそれぞれアンプ１２５を介して、手元操作スイッチ（温調設定スイッチ）１１２と手元電源スイッチ１１３が温調入力インターフェース１２２を介して、それぞれＥＣＵ１０３に接続されている。

ＥＣＵ１０３には、各々ペルチェモジュール３、送風機４及びそれらの駆動制御を司る駆動ユニット１２１の組からなる空調装置１０Ａ（背もたれ側）及び１０Ｂ（座部側）が接続されている。駆動ユニット１２１は、ペルチェモジュール３を冷房使用時と暖房使用時とで互いに異なる極性にて通電駆動するものである。

ＥＣＵ１０３は、該手元電源スイッチ１１３がオフ状態のとき空調装置１０Ａ，１０Ｂの動作を停止する。図１に示すように、手元操作スイッチ１１２はプッシュ機能付のロータリースイッチであり、１回押圧すると引っ込んで手元電源スイッチ１１３（図３）をオフ状態とする。一方、さらに押圧すると飛び出して電源スイッチ１１３をオン状態とし、設定温度変更のための回転操作が可能となる。このとき、手元操作スイッチ１１２は、中立位置ＮＴＬに関して第一方向に回転させると暖房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度は高くなるとともに、当該第一方向の限界位置まで回転させると最高暖房温度の設定状態となる。また、中立位置ＮＴＬに関して第二方向に回転させると冷房モードでの温度設定となり、中立位置ＮＴＬから離れるほど設定温度が低くなるとともに、当該第二方向の限界位置まで回転させると最低冷房温度の設定状態となる。電源スイッチ１１３のオン／オフ状態、及び温度設定状態（さらには、冷暖房モード）は温調入力インターフェース１２２を介してＥＣＵ１０３に入力される。

図４は、駆動ユニット１２１の回路構成例を示すものである。駆動電源は、ペルチェ素子への過電圧印加防止を考慮して絶縁型に構成されている。具体的には、車載バッテリー電圧＋Ｂを入力電圧として受電する入力側ＤＣ電源１５０を有し、そのＤＣ出力電圧が、昇圧用発振回路１５３により駆動される昇圧スイッチング用トランジスタ１５２（本実施形態ではパワーＦＥＴにて構成され、昇圧スイッチング周波数は１０〜３０ｋＨｚ：例えば、１５ｋＨｚ）によりスイッチングされつつ、昇圧用のトランス１５１の１次側に入力される。該トランス１５１の２次側昇圧出力電圧は８〜１５Ｖ（例えば１２Ｖ）である。なお、昇圧用発振回路１５３は、トランス１５１の一次側インダクタンスの一部を流用した自励式発振回路として構成されている。

トランス１５１の２次側昇圧出力電圧は、ダイオード１５４Ｄにより半波整流され、さらにコンデンサ１５４Ｃにより平滑化された後、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５に入力される。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５はパワーＦＥＴにて構成され、ＥＣＵ１０３が決定するデューティ比（例えば５０〜１００％）にてＰＷＭスイッチングされる。ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５は、ゲート駆動用トランジスタ１５６を介してフォトカプラ１６５によりスイッチングされる。

ペルチェ素子は導通断面積の大きい金属導体として構成されているので、ＰＷＭスイッチング電圧波形をペルチェ素子へ直接入力すると、波形エッジでの電流遮断時に渦電流が発生し、目的の極性と逆方向の電圧が供給されて冷却効率を低下させるジュール熱が多量に発生するので好ましくない。そこで、本実施形態では、コイル１５８とコンデンサ１５９とを有した駆動平滑化回路２０１により、上記ＰＷＭスイッチング電圧波形をディーティ比に応じた直流駆動電圧（出力電圧範囲は、例えば６〜１２Ｖ：出力電流範囲は、例えば３〜６Ａ）として平滑化し、極性切替スイッチ１６０を介してペルチェモジュール３に供給するようにしている。つまり、ペルチェ素子の出力（空調出力）は前段側ではデューティ比制御となっているものの、上記の平滑化により最終的には出力電流がレベル制御される形となっている。なお、ＰＷＭスイッチング周波数は例えば１〜５ｋＨｚであり、昇圧スイッチング周波数よりも小さく設定される。

極性切替スイッチ１６０は、本実施形態ではリレースイッチとして構成され、リレー駆動トランジスタ１６２を介してフォトカプラ１６３により動作制御される（ここでは、リレー駆動トランジスタ１６２がＯＦＦのとき、端子１６０Ａが電源入力／端子１６０Ｂが接地となり（順方向極性）、同じくオンのときは端子１６０Ａが接地／端子１６０Ｂが電源入力となるよう（逆方向極性）、スイッチ１６０が切り替わる）。また、送風機４へのモータ駆動出力は、トランス１５１の２次側にてＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５の前段より、電圧安定化用のレギュレータＩＣ１６４を介して非スイッチング状態で取り出される。

なお、本実施形態では車載バッテリー電圧＋Ｂの変動を補償するために昇圧回路を組み込んでいるが、ペルチェ素子の動作が保障できる場合、例えば、ペルチェ素子への駆動出力電圧範囲が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲よりも常時小さいことが保障できる場合には、この昇圧回路を省略することも可能である。この場合、ペルチェ素子への出力段に電圧モニタリング部を追加し、ＰＷＭスイッチングのデューティ比制御にこれをフィードバックして電圧を安定化するレギュレータ部を追加すればよい。また、ペルチェ素子への駆動出力電圧が車載バッテリー電圧＋Ｂの変動範囲を若干上回る場合にあっても、該レギュレータ部を周知の昇圧型ステップアップ回路として構成すれば、昇圧回路は同様に省略できる。

前述のごとく、電源スイッチ１１３のオン／オフ状態、及び温度設定状態（さらには、冷暖房モード）は温調入力インターフェース１２２を介してＥＣＵ１０３に入力される。電源スイッチ１１３がオフ状態のとき、ＥＣＵ１０３は、入力側ＤＣ電源１５０へのバッテリー受電系路上に設けられた電源スイッチ１５０ｓをオフにし、ペルチェモジュール３と送風機４とを双方ともに停止させる。一方、電源スイッチ１１３がオン状態のときは、通常モードでは電源スイッチ１５０ｓをオンにする。そして、手元操作スイッチ１１２が冷房側に回転していればリレー駆動トランジスタ１６２をオフとし、通電極性を順方向とする。また、暖房側に回転していればリレー駆動トランジスタ１６２をオンとし、通電極性を逆方向とする。

冷房側及び暖房側のいずれにおいても、手元操作スイッチ１１２の操作角度は、例えばポテンショメータ等を介して温調入力インターフェース１２２により読み取られ、設定温度θに変換されてＥＣＵ１０３に送られる。ＥＣＵ１０３は、その設定温度θと内気温センサ１１の温度検出値、つまり内気温度Ｔとを取得して、ＰＷＭスイッチング用トランジスタ１５５を対応するデューティ比ηにてスイッチング駆動し、ペルチェ素子の出力調整を行なう。冷房時はＴ−θが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定され、暖房時はθ−Ｔが大きくなるほどデューティ比（電流値）ηは高く設定される。

以下、さらに詳しく説明する。ＥＣＵ１０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有した周知のマイコンハードウェアを主体に構成される。ＲＯＭには、本発明特有の方式に従いシート空調装置５０の動作制御を司るための制御プログラムと、モデル制御パターン群とが記憶されている。本実施形態では、モデル制御パターンは、内気温センサ１１５が検出する内気温度Ｔを出力決定用入力変数とし、手元操作スイッチ１１２から入力される設定温度θをモーフィング用入力変数として、設定温度θ（モーフィング用入力変数）の離散的な種々のモデル値毎に用意されている。そして、各モデル制御パターンは、設定温度θを対応するモデル値に固定したときの、内気温度Ｔ（出力決定用入力変数）と空調装置の動作出力値（上記のデューティ比η）との関係を示す、Ｔ−η平面上に描画可能な二次元線図パターンからなる。すなわち、上記ＲＯＭは、モデル制御パターンを複数記憶するモデル制御パターン記憶手段として機能している。

制御プログラムはＲＡＭをワークエリアとしてＣＰＵにより実行され、以下の各機能を実現する。
・被モーフィングモデル値検索手段：温調入力インターフェース１２２から設定温度θ（モーフィング用入力変数）の現在値を取得してこれを特定するとともに、該設定温度θの現在値を挟んでこれに隣接する１対のモデル値を、第一及び第二の被モーフィングモデル値としてＲＯＭ（モデル制御パターン記憶手段）内にて検索する。
・制御パターンモーフィング手段：図５ないし図６に示すように、検索された第一及び第二の被モーフィングモデル値θ_Ａ、θ_Ｂに対応する１対のモデル制御パターンｐ_Ａ，ｐ_ＢをＲＯＭから読み出し、それら第一及び第二の被モーフィングモデル値θ_Ａ、θ_Ｂの差分距離（図５：線分ＡＢの長さ）の現在値（点ｘ（θ_ｘ））による分割比を反映した重みにて、二次元線図パターンをなすそれら１対のモデル制御パターンｐ_Ａ，ｐ_Ｂの形状を図形的にモーフィング処理することにより合成制御パターンｐ_Ｘを作成する。
・動作出力値決定手段：内気温度Ｔ（出力決定用入力変数）の現在値Ｔ_ｙを特定し、合成制御パターン上にて該内気温度Ｔの現在値Ｔ_ｙに対応する動作出力値（デューティ比）η_ｙを決定する。
また、駆動ユニット１２１は、決定された動作出力値（電流出力値（デューティ比η））にて空調装置１０Ａ，１０Ｂを動作させる空調制御手段として機能する。

図４は、ペルチェモジュール３を冷房モードで動作させる場合のモデル制御パターンの一例を示すもので、基本的には、内気温度Ｔが高くなるほど冷房出力値（デューティ比η）が大きくなるように定められている。具体的には、該モデル制御パターンｐは、内気温度Ｔに対して動作出力値ηが単調に（図４においてはリニアに）増加する温度追従制御区間Ｊ_Ｍに対し、内気温度Ｔによらず動作出力値ηが最大出力値（ここでは１．０）として定められる最大側定常制御区間Ｊ_Ｈが高温側に接続形成され、同じく、内気温度Ｔによらず動作出力値ηが最小出力値（ここでは０）として定められる最小側定常制御区間Ｊ_Ｌが低温側にそれぞれ接続形成されたシグモイドパターンとして形成されている。設定温度θは、最小側定常制御区間Ｊ_Ｌから温度追従制御区間Ｊ_Ｍへの移行点に対応する。

内気温度θが設定温度Ｔよりも低ければ冷房の必要はなく、動作出力値ηは最小出力値（０）に固定される。一方、内気温度θが設定温度Ｔよりも極度に高ければ、冷房はフルパワーで連続動作させるのが妥当であり、動作出力値ηが最大出力値（１．０）に固定される。そして、内気温度θが設定温度Ｔに対し高温側に近接している場合は、シート空調装置の出力は、温度追従制御区間Ｊ_Ｍにより内気温度θの変動に追従してきめ細かく調整されることとなる。

図５に示すように、設定温度θ（モーフィング用入力変数）の種々の値を示す概念的な数直線（部分入力数直線）上に、複数のモデル値（図では、１８℃、２０℃、２３℃、２５℃、２７℃及び３２℃）が離散的に定められている。そして、それらモデル値毎に固有のモデル制御パターン（ｐ_Ｌ、ｐ_Ａ、ｐ_Ｂ、ｐ_Ｈ等）が、上記部分入力数直線上にマッピングする形で用意されている。設定温度θの各モデル値は、前述のごとく、Ｔ−η平面上にて、最小側定常制御区間Ｊ_Ｌから温度追従制御区間Ｊ_Ｍへの移行点に反映されている。

各モデル制御パターンをなす二次元線図パターンは、各モデル制御パターン間で一対一に対応付けられた、パターン起点からパターン終点に向けて配列する一定個数のハンドリング点ｈｐにより形状規定されるものとして用意されている。ハンドリング点ｈｐはパターンモーフィングの際の対応点を形成する。この実施形態では、各モデル制御パターンは、ハンドリング点ｈｐを順次直線連結して得られる折線状パターンとされている。個々のハンドリング点は、最大側定常制御区間Ｊ_Ｈ、温度追従制御区間Ｊ_Ｍ及び最小側定常制御区間Ｊ_Ｌがそれぞれ特定可能となるように定められており、最小側定常制御区間Ｊ_Ｌと温度追従制御区間Ｊ_Ｍ及び温度追従制御区間Ｊ_Ｍと最大側定常制御区間Ｊ_Ｈの各境界には、折線屈曲点を与えるハンドリング点ｈｐ_Ｋが配置されている。

図５は、ペルチェモジュール３を暖房モードで動作させる場合のモデル制御パターンの例を示すもので、内気温度Ｔが低くなるほど暖房出力値（デューティ比η）が大きくなるように定められている。個々のモデル制御パターンｐは、ここでも、内気温度Ｔに対して動作出力値ηが単調に増加する温度追従制御区間Ｊ_Ｍを有しているが、冷房の場合と勾配の向きが逆であり、内気温度Ｔによらず動作出力値ηが最大出力値（ここでは１．０）として定められる最大側定常制御区間Ｊ_Ｈが低温側に接続形成され、同じく、内気温度Ｔによらず動作出力値ηが最小出力値（ここでは０）として定められる最小側定常制御区間Ｊ_Ｌが高温側にそれぞれ接続形成されている。すなわち、冷房モードで使用されるものとは反転した形状のシグモイドパターンとなっている。対応する設定温度θの値は、最大側定常制御区間Ｊ_Ｈから温度追従制御区間Ｊ_Ｍへの移行点に反映される。

図２のＲＯＭには、当然、冷房用モデル制御パターンと暖房用モデル制御パターンとが個別に格納されている。手元操作スイッチ（温調設定スイッチ）１１２が冷房側（図１下：ＣＯＯＬ）にあるか、あるいは暖房側（図１下：ＣＯＯＬ）にあるかは、図２の温調入力インターフェース１２２が判定する。ＥＣＵ１０３は、その判定入力結果を参照して、いずれを使用するかは、冷房用モデル制御パターンと暖房用モデル制御パターンとのいずれを使用するかを決定する。

冷房時（図５）及び暖房時（図６）のいずれにおいても、所望の設定温度θ_ｘが与えられたとき、その設定温度θ_ｘに対応する合成制御パターンをモーフィングにより生成する処理の流れは以下のごとくとなる。すなわち、設定温度θ_ｘが与えられたとき、該θ_ｘを挟んでこれに隣接する１対の被モーフィングモデル値θ_Ａ、θ_Ｂを見出す。次に、その見出されたθ_Ａ、θ_Ｂに対応する２つのモデル制御パターンｐ_Ａ，ｐ_Ｂを読み出す。これら２つのモデル制御パターンｐ_Ａ，ｐ_ＢをＴ−η平面上に重ね合わせて考え、両パターンで互いに対応するハンドリング点ｈｐ_Ａ，ｈｐ_Ｂの各Ｔ−η平面での座標を、それぞれｈｐ_Ａ：（Ｔ_Ａ，η_Ａ）及びｈｐ_Ｂ：（Ｔ_Ｂ，η_Ｂ）とする。合成制御パターンｐ_ｘのハンドリング点（以下、合成後ハンドリング点という）ｈｐ_ｘは、Ｔ−η平面上での線分ｈｐ_Ａ−ｈｐ_Ｂを、第一及び第二の被モーフィングモデル値θ_Ａ、θ_Ｂの差分距離（図５の部分入力数直線上の線分ＡＢ）を現在設定温θ_ｘにて分割したときの比（ＡＸ：ＸＢ）にて線形内挿した点として計算される。この計算は、いわゆる梃子の規則に従うものであり、ハンドリング点ｈｐ_ｘ：（Ｔ_ｘ，η_ｘ）の各座標値は、
Ｔ_ｘ＝（ＢＸ／ＡＢ）×Ｔ_Ａ＋（ＡＸ／ＡＢ）×Ｔ_Ｂ
η_ｘ＝（ＢＸ／ＡＢ）×η_Ａ＋（ＡＸ／ＡＢ）×η_Ｂ
にて算出される。

なお、設定温度θ_ｘは、予め定められた範囲内にて連続設定可能とすることもできるし、所定温度間隔で配列した離散的な値のいずれかとして設定することもできる。この場合は、モーフィング合成のための上記比（ＡＸ：ＸＢ）も、該設定温度に対応した離散的な値のみが実質的に許容されることとなる。なお、設定温度θ_ｘの入力自体は連続値としての入力を可能としておき、設定温度θ_ｘの内部的な許容値を離散的に定めることも可能である。この場合、設定温度θ_ｘの入力値に最も近い許容値が最終的な設定温度として選ばれることとなる。

このようにして全ての対応ハンドリング点同士につき同様の線形内挿処理を行ない、合成後ハンドリング点を求めれば、それら合成後ハンドリング点を折線状につなぐことで合成制御パターンｐ_ｘが得られる。得られた該合成制御パターンは、図２のＲＡＭ内に格納される。

図７は、制御プログラムによるＥＣＵ１０３の処理の流れを示すフローチャートである。Ｓ１では手元電源スイッチ１１３がオンになっているかどうかを判定し、なっていなければＳ１０に進んでペルチェモジュール１０Ａ，１０Ｂ（及び送風機４）の動作を停止する。他方、手元電源スイッチ１１３がオンになっていればＳ２に進み、設定温度θ_ｘ（及び冷房／暖房のモード）を読み取る。Ｓ３では、この設定温度θ_ｘが前回から変更されているか否か（初回時は「変更されている」場合に含まれる）を判定する。変更されている場合はＳ４に進み、θ_ｘに隣接する被モーフィングモデル値θ_Ａ，θ_Ｂを見出し、対応するモデル制御パターンｐ_Ａ，ｐ_ＢをＲＯＭから読み出して、既に説明した方法によりモーフィング処理を行ない、合成制御パターンを得るとともに、古い合成制御パターンを更新する形でＲＡＭに格納する。一方、Ｓ３で設定温度θ_ｘが前回から変更されていなければ、ＲＡＭの古い合成制御パターンがそのまま使えるので、Ｓ４〜Ｓ６のモーフィング処理をスキップする。

そして、Ｓ７では内気温度Ｔの検出値をリードし、Ｓ８にて、図４に示すように、内気温度Ｔに対応するデューティ比η（及び冷房／暖房のモードに応じた通電極性）にてペルチェモジュール１０Ａ，１０Ｂを駆動し、また、送風機４を作動させる。

なお、以上の実施形態では、内気温度θを出力決定用入力変数とし、設定温度Ｔをモーフィング用入力変数として、モーフィングの対象となる制御パターンを、内気温度θと出力変数ηとの関係を示す二次元線図パターンとして用意していた。この方式によれば、設定温度Ｔに変更があった場合にのみ、合成制御パターンをモーフィング処理により更新すればよいので、ＥＣＵ１０３によるモーフィング演算負荷を軽減できる利点があった。しかし、ＥＣＵ１０３の性能に余裕がある場合は、設定温度Ｔを出力決定用入力変数とし、内気温度θをモーフィング用入力変数として装置構築することも不可能ではない。

また、環境変数値としては、外気温度や日射量など、内気温度以外のものを使用することも可能である。さらに、日射量と内気温度など、２以上の環境変数値の組をモーフィング用入力変数として使用することも可能である。この場合、環境変数値の組をこれら２以上の環境変数値が張る空間上の点として表せば、被モーフィングモデル値及び現在値は、該空間上の点の座標値の組として与えられる。従って、現在値に対応する合成制御パターンは、被モーフィングモデル値に対応するモデル制御パターンを、被モーフィングモデル値に対応する点と現在値を示す点との幾何学的な関係に基づいて補間合成する形でモーフィングが可能である。

本発明の車両用シート空調装置を組み込んだ自動車用シートの一例を示す側面断面図。 本発明の車両用シート空調装置の電気的構成の一例を示す全体ブロック図。 ペルチェモジュールの駆動ユニットの電気的構成の一例を示す回路図。 モデル制御パターンの一例を示す図。 冷房時のモデル制御パターンのモーフィング概念を説明する図。 暖房時のモデル制御パターンのモーフィング概念を説明する図。 空調制御処理の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１ シート
３ ペルチェモジュール
４ 送風機
１０Ａ，１０Ｂ 空調装置
１０３ ＥＣＵ（被モーフィングモデル値検索手段、制御パターンモーフィング手段、動作出力値決定手段）
１１２ 手元操作スイッチ（設定温度取得手段）
１１３ 手元電源スイッチ
１１５ 内気温度センサ（内気温度検出手段）
１２１ 駆動ユニット（空調制御手段）

Claims (10)

1. 車両のシートに設けられた空調装置と、
   空調対象となる車両内環境から予め定められた環境変数の値を取得する環境変数値取得手段と、
   前記空調装置の設定変数の値を取得する設定変数取得手段と、
   取得される前記環境変数値と前記出力設定変数からなる入力変数群のうち、予め定められた入力変数を出力変数決定用入力変数とし、該出力変数決定用入力変数とは異なる入力変数からなる予め定められた入力変数をモーフィング用入力変数として、前記モーフィング用入力変数の離散的な種々のモデル値毎に用意され、それぞれ前記モーフィング用入力変数を各前記モデル値に固定したときの、前記出力決定用入力変数と前記空調装置の動作出力値との関係を示す二次元線図パターンからなるモデル制御パターンを複数記憶するモデル制御パターン記憶手段と、
   前記モーフィング用入力変数の現在値を特定するとともに、該モーフィング用入力変数の前記現在値に隣接する複数個の前記モデル値を、被モーフィングモデル値として前記モデル制御パターン記憶手段内にて検索する被モーフィングモデル値検索手段と、
   検索された前記被モーフィングモデル値にそれぞれ対応する複数の前記モデル制御パターンを前記モデル制御パターン記憶手段から読み出し、前記複数の被モーフィングモデル値と前記現在値との偏差に応じて、二次元線図パターンをなすそれらモデル制御パターンの形状を図形的にモーフィング処理することにより合成制御パターンを作成する制御パターンモーフィング手段と、
   前記出力決定用入力変数の現在値を特定し、前記合成制御パターン上にて該出力決定用入力変数の現在値に対応する前記動作出力値を決定する動作出力値決定手段と、
   決定された動作出力値にて前記空調装置を動作させる空調制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用シート空調装置。
2. 前記環境変数値取得手段は、前記車両の内気温度を検出する内気温度検出手段であり、
   前記設定変数取得手段は、前記空調装置の設定温度を取得する設定温度取得手段であり、
   前記モデル制御パターン記憶手段は、前記内気温度と前記設定温度との一方を出力決定用入力変数とし、他方をモーフィング用入力変数として、前記モーフィング用入力変数の離散的な種々のモデル値毎に用意され、それぞれ前記モーフィング用入力変数を各前記モデル値に固定したときの記出力決定用入力変数と前記空調装置の動作出力値との関係を示す二次元線図パターンからなるモデル制御パターンを複数記憶するものであり、
   前記被モーフィングモデル値検索手段は、前記モーフィング用入力変数の現在値を特定するとともに、該モーフィング用入力変数の前記現在値を挟んでこれに隣接する１対の前記モデル値を、第一及び第二の被モーフィングモデル値として前記モデル制御パターン記憶手段内にて検索するものであり、
   前記制御パターンモーフィング手段は、検索された第一及び第二の被モーフィングモデル値に対応する１対の前記モデル制御パターンを前記モデル制御パターン記憶手段から読み出し、それら第一及び第二の被モーフィングモデル値の差分距離の前記現在値による分割比を反映した重みにて、二次元線図パターンをなすそれら１対のモデル制御パターンの形状を図形的にモーフィング処理することにより合成制御パターンを作成するものである請求項１記載の車両用シート空調装置。
3. 前記内気温度が前記出力決定用入力変数として定められ、前記設定温度が前記モーフィング用入力変数として定められてなる請求項１又は請求項２に記載の車両用シート空調装置。
4. 前記空調装置は冷房動作が可能とされ、
   前記モデル制御パターンは、前記内気温度が高くなるほど前記冷房の前記動作出力値が大きくなるように定められてなる請求項３記載の車両用シート空調装置。
5. 前記モデル制御パターンは、前記内気温度に対して前記動作出力値が単調に増加する温度追従制御区間と、該温度追従制御区間の高温側に接続形成され、前記内気温度によらず前記動作出力値が最大出力値として定められる最大側定常制御区間と、該温度追従制御区間の低温側に接続形成され、前記内気温度によらず前記動作出力値が最小出力値として定められる最小側定常制御区間とを有する請求項４記載の車両用シート空調装置。
6. 前記空調装置は暖房動作が可能とされ、
   前記モデル制御パターンは、前記内気温度が低くなるほど前記暖房の前記動作出力値が大きくなるように定められてなる請求項３記載の車両用シート空調装置。
7. 前記モデル制御パターンは、前記内気温度に対して前記動作出力値が単調に減少する温度追従制御区間と、該温度追従制御区間の低温側に接続形成され、前記内気温度によらず前記動作出力値が最大出力値として定められる最大側定常制御区間と、該温度追従制御区間の高温側に接続形成され、前記内気温度によらず前記動作出力値が最小出力値として定められる最小側定常制御区間とを有する請求項６記載の車両用シート空調装置。
8. 前記モデル制御パターンをなす前記二次元線図パターンは、複数のモデル制御パターン間で一対一に対応付けられた、パターン起点からパターン終点に向けて配列する一定個数のハンドリング点により形状規定されるものであり、
   前記制御パターンモーフィング手段は、各前記被モーフィングモデル値に係る前記二次元線図パターンの各ハンドリング点の対応するもの同士をモーフィングすることにより合成ハンドリング点を生成し、それら合成ハンドリング点により前記合成制御パターンをなす二次元線図パターンを規定する請求項１ないし請求項７のいずれか１項に車両用シート空調装置。
9. 前記二次元線図パターンは、前記ハンドリング点を順次直線連結して得られる折線状パターンである請求項８記載の車両用シート空調装置。
10. 前記空調装置は、空調動作部がペルチェモジュールにて構成され、前記動作出力値が該ペルチェモジュールの駆動出力電流値を反映したパラメータとして定められる請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両用シート空調装置。

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