JP2012148746A

JP2012148746A - 車両用空気調和装置及び車両

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Publication number: JP2012148746A
Application number: JP2011010839A
Authority: JP
Inventors: Tsuguo Adachi; 次生安達
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: JP5679835B2

Abstract

【課題】車内を快適に空調することが可能な車両用空気調和装置及び車両を提供する。
【解決手段】先行車であるＢ車両１６の空調制御器３は、Ｂ車両１６がＹ駅を発車したときにＢ車両１６の車内温度センサーが検出した車内温度と、各種センサーによって検出された情報に基づいて空調基準温度を算出し、この空調基準温度と、車内温度と空調基準温度の温度差と空調基準温度を補正した場合には補正温度をデータ送信部３０を介して後続車であるＡ車両に送信し、Ａ車両１５の空調制御器３は、次駅であるＹ駅に到着する前に、Ｂ車両１６から補正温度と温度差をデータ受信部２９を介して受信すると、この温度差に基づいてＡ車両の空調基準温度を補正し、Ａ車両が次駅であるＹ駅を発車する時より所定時間Ｔ１前に、補正した空調基準温度に基づいて空調装置１を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道車両内部を空調するための車両用空気調和装置及びこの車両用空気調和装置を備えた車両に関するものである。

一般に車両用空気調和装置においては、例えば図６に示されるものが知られている。すなわち、従来の車両用空気調和装置は、図６に示されるように、パンタグラフ３１より入力される電力が補助電源装置３２に与えられ、ここで、空調用電源が生成されて、空調装置１と暖房用ヒーター２に供給される。空調制御器３は、空調装置１内の空調コンプレッサの運転台数や運転周波数、運転時間を制御し、あるいは室内送風機の電動機の運転速度を制御することで冷房運転時の空調能力制御を行い、暖房用ヒーター２を一定時間毎にオン，オフ制御することで暖房運転時の空調能力制御を行う。

空調制御器３はマイクロコンピューターを搭載しており、記憶部に記憶された空調設定温度には、各種補正が行われ、空調基準温度が逐次算出されている。前記各種補正は、車両の内部に設けられた車内温度センサー４によって測定された車内温度と、前記車両の外部に設けられた外気温度センサー６によって測定された外気温度と、前記車両の内部に設けられた車内湿度センサー５によって測定された車内湿度と、前記車両に設けられた応荷重センサー７によって測定された車両の重量から推定された、この車両の乗車率とに基づいて算出されている。

従来の車両用空気調和装置として、現在の環境情報と過去に記憶した環境情報とに基づいて予測された空調負荷に基づき、空調能力の制御を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、空調装置の運転情報と、車両の位置情報とを有するデータを定期的に管理コンピューターに送信し、管理コンピューターがデータを蓄積し、処理するものがある(例えば、特許文献２参照)。

特許第３８４２６８８号公報特開２００９−７００６号公報

しかしながら、このような従来の車両用空調制御装置では、以下のような課題がある。
すなわち、車両が走行している時点の各種センサーが検知した環境データにより空調制御を行う場合には、冷房運転においては空調装置に内蔵される空調コンプレッサの運転台数や運転周波数、運転時間を制御し、暖房運転においては暖房用ヒーター２を制御して空調基準温度に車両内の温度を近づけるよう温度制御を実施する。よって、駅での下車や乗車による乗車率の変動およびドアが開くことによる外気流入などの急激な熱負荷変動に追従できなくなり最適な冷房能力を算出することができなかった。また算出するために膨大なハードウェアやソフトウェアが必要であった。

また乗客が快適と感じる目標の空調基準温度に到達するまでに時間が掛かってしまうという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車内を快適に空調することを可能にした車両用空気調和装置及びこの車両用空気調和装置を備えた車両を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る車両用空調装置は、同一の路線上を互いに所定の距離以上離れて同一方向に走行する複数の列車のそれぞれに取り付けられる車両用空気調和装置において、車内の空調を行う空調装置と、車内の温度を検出する車内温度センサーと、車外の温度を検出する外気温度センサーと、車内の湿度を検出する車内湿度センサーと、前記空調装置を制御する空調制御器と、を備え、前記空調制御器は、前記車内温度センサーの出力と、前記外気温度センサーの出力と、前記車内湿度センサーの出力と、前記列車に設けられた応荷重センサーの出力に基づいて推定される乗車率と、に基づいて車内の空調基準温度を算出し、第１の駅に到着する前に、先行車両の空調制御器が当該先行列車の空調基準温度に対して補正を行ったときの補正温度と、前記先行列車が前記第１の駅を発車したときの当該先行列車の車内温度と、当該先行列車の空調基準温度の温度差と、を受信し、受信した前記補正温度と、受信した前記温度差に基づいて取り付けられている列車（以下、当該列車と呼ぶ）の空調基準温度を補正し、当該列車が前記第１の駅を発車するときより所定時間前に又は前記第１の駅より所定の距離手前で、補正された空調基準温度に基づいて当該列車の空調装置を制御するものである。

本発明に係る車両用空気調和装置によれば、車両が次駅に到着する前に、該車両の空調制御器は次駅での当該時間における最適な空調制御運転能力を求める。そして、先行車が次駅でおこなった空調制御運転能力補正とその制御結果により、後続車の車内温度を空調基準温度に近づけるように空調装置を制御する。その結果、車両が次駅に到着し、次駅を発車する時点において車内を快適に空調することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の構成例を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置が適用された車両の構成例を示す概念図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の構成例を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態１に係る冷房運転パターンの一例を示す概念図である。本発明の実施の形態１に係る暖房運転パターンの一例を示す概念図である。従来技術の車両用空気調和装置を示す構成図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置が動作したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図である。図７における空調制御器の動作を示すフローチャートである。図７で使用される冷房能力補正テーブルの一例を示す図である。図７で使用される冷房能力補正テーブルの別の例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置が動作したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図である。図１１の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置が適用された車両の他の構成例を示す概念図である。本発明の実施の形態３に係る乗車率補正パターンの一例を示す概念図である。本発明の実施の形態３に係る各駅間毎の乗車率を時間帯毎に分けた記憶パターンの一例を示す概念図である。本発明の実施の形態３に係る車両用空気調和装置が動作したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の構成例を示す機能ブロック図である。
図１において、本実施の形態に係る空気調和装置は、空調装置１、暖房用ヒーター２及び空調制御器３を備えている。空調装置１は、例えば冷凍サイクルから構成される。また、空気調和装置は、車内温度を検出する車内温度センサー（車内温度検出手段）４、車内湿度を検出する車内湿度センサー（車内湿度検出手段）５、外気温度を検出する外気温度センサー（外気検出手段）６、及び車両の重量を計測する応荷重センサー７を備えている。空調制御器３は、情報演算処理部３ａを備えている。情報演算処理部３ａは、車内温度センサー４、車内湿度センサー５、外気温度センサー６及び応荷重センサー７の各検出データと、位置情報８とを入力する機能を備えている。また、空調制御器３は、これらのセンサーの少なくとも１つからの検出信号に基づいて空調装置１及び暖房用ヒーター２を制御するものであり、駅間乗車率データ格納部９、乗車率補正パターン格納部１０、空調運転パターン格納部１１、冷房設定温度格納部１２、暖房設定温度格納部１３、時刻計時部１４及び冷房能力補正テーブルを格納する補正テーブル格納部３ｂを備えている。

なお、空調制御器３は例えばマイクロコンピューターで構成されており、駅間乗車率データ格納部９、乗車率補正パターン格納部１０、空調運転パターン格納部１１、冷房設定温度格納部１２、暖房設定温度格納部１３、時刻計時部１４及び補正テーブル格納部３ｂはマイクロコンピューターが備えている記憶部（図示せず）によって構成されている。
なお、空調制御器３はマイクロコンピューターに限る必要はなく、同等の機能をもつ他のプロセッサや専用機で構成してもよい。なお、記憶部はマイクロコンピューター内部に設けても良いし、マイクロコンピューター内部に設けても良い。また、マイクロコンピューターを複数配置することで或るマイクロコンピューターが他のマイクロコンピューターの記憶部を使用するようにしても良い。

なお、上記の冷房設定温度格納部１２及び暖房設定温度格納部１３は、本発明の温度設定手段に相当し、車内温度センサー４及び情報演算処理部３ａは本発明の車内温度検出手段を構成し、駅間乗車率データ格納部９は本発明の記憶部に相当する。応荷重センサー７及び情報演算処理部３ａは本発明の乗車率予測手段を構成し、情報演算処理部３ａは本発明の補正温度算出手段を構成する。また、情報演算処理部３ａ、空調装置１及び暖房用ヒーター２は、本発明の空調手段を構成している。

図２は本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置が適用された車両の構成例を示す概念図であり、図３は本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の構成例を示す機能ブロック図である。なお、図２及び図３において、図１と同符号は同一または相当部分を示す。

図２において実線矢印で示すようにＡ車両は本実施の形態に係る車両用空気調和装置が適用されたＸ駅１７とＹ駅１８（Ｘ駅１７の次駅である）の間をＢ車両側へ走行する。このＡ車両１５は、図３に示すように空調装置１と、暖房用ヒーター２と、空調制御器３と、車内温度センサー４と、車内湿度センサー５と、外気温度センサー６と、応荷重センサー７と、データ受信部２９と、データ送信部３０とを備えている。データ受信部２９は、Ａ車両１５と同じ路線の一つ前を先行して走行するＢ車両１６（先行車両）から送信されたデータ２０を受信する。データ送信部３０は、Ｂ車両１６が送信するデータ２０と同様に、Ａ車両１５が同じ路線の上を後続して走行する車両（図示せず）に図２において破線の矢印で示すようにデータを送信する。
なお、Ａ車両１５のデータ受信部２９に受信されるＢ車両１６のデータ２０には、Ｂ車両１６の車両運転形態情報（普通運転か特急かの情報）２２と、Ｂ車両１６の位置情報２３と、Ｂ車両１６の号車情報２４と、Ｂ車両１６の車内温度２５と、Ｂ車両１６の車内湿度２６と、Ｂ車両１６の外気温度２７と、Ｂ車両１６の乗車率２８と、室内温度と空調基準温度との差ΔＴＡと、制御補正（冷房能力の補正値ΔＱ）とが含まれる。
なお、図２において、Ａ車両を含む複数の車両が連結された（以下、編成されたと呼ぶ場合もある）列車とＢ車両を含む複数の車両が連結されて編成された列車の２つの列車が示されているが、ここでは、さらにＢ車両を含む列車の後に別の複数の車両が編成された列車があることを前提とする。

上記のうち、空調装置１と、空調制御器３と、車内温度センサー４と、車内湿度センサー５とは、それぞれ車両毎に備えられている。なお、図３において、外気温度センサー６と、応荷重センサー７と、データ受信部２９と、データ送信部３０とが各車両に備えられている構成を示しているが、外気温度センサー６と、応荷重センサー７と、データ受信部２９と、データ送信部３０を列車毎に備えるようにしてもよい。

このように構成された車両用空気調和装置について、図３を用いて説明する。
Ａ車両１５の車内温度センサー４は、車両内部に設けられており、車両内部の温度を測定し、その測定結果である車内温度センサー信号をＡ車両１５の空調制御器３に出力する。
Ａ車両１５の車内湿度センサー５は、車両内部に設けられており、車両内部の湿度を測定し、その測定結果である車内湿度センサー信号をＡ車両１５の空調制御器３に出力する。
Ａ車両１５の外気温度センサー６は、車両外部に設けられており、車両外部の温度を測定し、その測定結果である外気温度センサー信号をＡ車両１５の空調制御器３に出力する。
Ａ車両１５の応荷重センサー７は、車両に設けられており、車両の乗車率を検出するためにＡ車両１５の空調制御器３に出力する。空調制御器３は、応荷重センサー７の検出信号に基づいて車両の乗車率を求める。応荷重センサー７は、一般的に使用されているものでよく、例えば電気式応荷重センサーや、機械式応荷重センサーを用いてもよい。

また、図１の空調運転パターン格納部１１には冷房運転パターン及び暖房運転パターンが格納されている。図４に冷房運転パターンの一例を示し、図５に暖房運転パターンの一例を示す。冷房運転パターンでは、図４に示すように、
（ａ）０deg≦（車内温度−冷房基準温度）＜１degの場合には冷房能力０％の運転、
（ｂ）１deg≦（車内温度−冷房基準温度）＜２degの場合には冷房能力２５％の運転、
（ｃ）２deg≦（車内温度−冷房基準温度）＜３degの場合には冷房能力５０％の運転、
（ｄ）３deg≦（車内温度−冷房基準温度）＜４degの場合には冷房能力７５％の運転、
（ｅ）４deg≦（車内温度−冷房基準温度）の場合には冷房能力１００％の運転を行う。

また暖房運転では、図５に示すように
（ｆ）−１deg≦（車内温度−暖房基準温度）＜０degの場合には暖房能力０％の運転、
（ｇ）−２deg≦（車内温度−暖房基準温度）＜−１degの場合には暖房能力２５％の運転、
（ｈ）−３deg≦（車内温度−暖房基準温度）＜−２degの場合には暖房能力５０％の運転、
（ｉ）−４deg≦（車内温度−暖房基準温度）＜−３degの場合には暖房能力７５％の運転、
（ｊ）（車内温度−暖房基準温度）＜−４degの場合には暖房能力１００％の運転を実施することを示している。
以上のように冷房運転パターンと暖房運転パターンは車内温度から冷房基準温度あるいは暖房基準温度を減算して得られる温度差の符号が逆になる。

上記のように構成された本実施の形態１に係る車両用空気調和装置は、図２に示すように、Ａ車両１５を先頭にもつ列車がＸ駅とＹ駅間を右方向に走行しており、同じ路線の上を走行している一つ前の先行列車がＺ駅から右方向に離れて走行している場合について説明する。この場合、先行列車のＢ車両１６から後続列車のＡ車両にデータ２０が送られる。このデータ２０を受信した後続列車のＡ車両１５は受信したデータ２０に基づいて当該Ａ車両が次駅を発車する時点における空調用データを事前に補正しておき、適切なタイミングで補正した空調データに基づいて空調制御を行う。
以下、冷房運転について説明する。なお、暖房運転時の動作は、制御に用いる運転パターンの符号が異なる以外は冷房運転の動作とほぼ同様であるので、暖房運転についての説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置が動作したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図である。
なお、先行車両から後続車両へ送信されるデータ２０には図３に示すように各種のデータが含まれているが、ここでは説明をわかりやすくするため、関係の少ない低いデータの説明を省略し、直接関係のある車内温度、空調基準温度を中心に説明する。
図７（ａ）は、１編成目の列車の車内温度と空調制御パターンの変化挙動を示す図であり、先行車のデータを受信できない場合を示す。また、図７（ｂ）は、２編成目の列車の車内温度と空調制御パターンの変化挙動を示す図であり、１編成目の列車よりデータを受信した場合を示している。また、図７（ｃ）は、３編成目の列車の車内温度と空調制御パターンの変化挙動を示す図であり、２編成目の列車よりデータを受信した場合を示している。
また、図７（ａ）〜（ｃ）において、環境条件として、外気温度が３０℃を超え、走行中の安定した車内温度が２５℃近傍（以下、この温度を空調基準温度と呼ぶ）で乗車率がほぼ１００％であることを前提としている。また、各車両には、アンテナ及び通信部が設けられており、先行する列車から空調に関する補正データを受信することができるように構成されている。

以上の前提の下に、本実施の形態１の動作を説明する。
１編成目の列車ではＹ駅１８の一つ前のＸ駅１７を発車すると、空調制御器３は車内温度が空調基準温度（この例では約２５℃）になるように空調装置１の制御を開始する。これにより、図７（ａ）に示すように、１編成目の列車がＸ駅１７を発車してから所定時間が経過した後、Ｙ駅１８に到着するまでの間、車内温度はほぼ空調基準温度の近傍でほぼ一定になっている。
しかしながら、この１編成目の列車の車両が走行している路線の前には先行列車がないため、先行列車から車内温度や空調基準温度やその温度差や冷房空調能力の補正値などの空調に関するデータを受信できない。この場合、この列車の車両の空調制御器３は車内温度センサー４からの車内温度、車内湿度センサー５からの車内湿度、外気温度センサー６からの外気温度、応荷重センサー７からの車両の重量、及び当該車両の位置情報に基づいて通常の空調制御を行う。この列車がＹ駅１８に到着してドアが開くと、ドアから３０℃を超える外気が侵入する。この外気および乗客の下車と乗車による急激な車内の温度変化に対して空調装置１による制御が追従できず、ドアが閉まるまで車内の温度が上昇を続けて暑くて不快な外気温度に近付いて行く。
ドアが閉じて列車が発車した時に、空調基準温度に向けての空調制御器３による空調制御が開始される。このため、空調基準温度近傍に到達するまでにかなりの時間を要する。このＴ１時間の間、車内は快適な空調基準温度より高い温度になっているため、乗客は不快を感じ続ける。
なお、空調制御は、車内温度と空調基準温度の温度差ΔＴＡに基づいて行われる。例えば冷房運転の場合には、温度差ΔＴＡは下記の式（１）に基づいて空調制御が行われる。
ΔＴＡ＝車内温度 − 空調基準温度………（１）
この情報は一つ後を走行する２編成目の列車へ無線通信により送信される。

一方、２編成目の列車の車両は、図７（ｂ）に示すように、同じ路線の上を一つ前に先行して走行する１編成目の列車より駅発車時の「空調基準温度」と「車内温度」及び「車内温度と空調基準温度の温度差ΔＴＡ」を入手する。そして、その温度差ΔＴＡにより、図９に示すように温度差と冷房能力の補正値を予め対応させておいた冷房能力補正テーブルを参照することで、対応する冷房能力の補正値ΔＱを取得し、冷房能力を時間Ｔ１前に制御する。
なお、冷房能力補正テーブルは事前に走行試験を繰り返して実行し、実測した値に基づいて決定したものであり、図９の例では、温度差ΔＴＡが０〜＋１℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを０段（能力０％に相当）とし、温度差ΔＴＡが１〜＋２℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを＋１段（能力２５％に相当）上昇させ、温度差ΔＴＡが２〜＋３℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを０段より＋２段（能力５０％に相当）上昇させ、温度差ΔＴＡが３〜＋４℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを＋３段（能力７５％に相当）上昇させ、ΔＴＡが４℃以上の場合には冷房能力の補正値ΔＱを＋４段（能力１００％に相当）上昇させるように５段階に分けて対応させてある。
例えば、先行列車から受信した温度差ΔＴＡが３〜＋４℃であれば、冷房能力補正テーブルを参照することで、対応する冷房能力の補正値ΔＱとして冷房能力７５％に相当する＋３を取得する。これにより空調制御器３は空調装置１に対して３段アップの空調制御を行うように当該列車がＹ駅を発車する前のＴ１時間前に開始する。
この制御により、Ｙ駅１８を発車したときの車内温度と空調基準温度との温度差ΔＴＡが図７（ａ）のものよりも小さくすることができる。従って、Ｙ駅発車直後の車内温度を図７（ａ）よりも早く空調基準温度に近付けることができる。
即ち、先行列車の制御結果である先行列車の車内温度と空調基準温度との温度差により、後続列車の空調能力を適正に補正することができ、駅発車時点の車内環境を快適に保つことができる。

なお、上記の例では能力を２５％ずつ５段階に分けたテーブルを示したが、これに限る必要はなく、例えば能力を２０％ずつ６段階に分けたテーブルを用いても良いし、能力を１０％ずつ１１段階に分けたテーブルを用いても良い。勿論それ以外の方法で能力を複数段階に分けたテーブルを用いても良い。

また、３編成目の列車の車両は図７（ｃ）に示すように、同じ路線の上を一つ前に先行して走行する２編成目の列車の同じ号車で実施した空調冷房能力の補正値と駅発車時の空調基準温度と車内温度及び車内温度と空調基準温度の温度差ΔＴＡを入手する。そして、その温度差ΔＴＡにより、図９に示す冷房能力補正テーブルを参照することで、対応する冷房能力の補正値ΔＱを取得し、冷房能力を時間Ｔ１前に制御する。
例えば、先行列車から受信した温度差ΔＴＡが１〜＋２℃であれば、冷房能力補正テーブルを参照することで、対応する冷房能力の補正値ΔＱとして冷房能力２５％に相当する＋１を取得する。これにより空調制御器３は受信した冷房能力の補正値＋３にこの＋１を加算して＋４（１００％の能力に相当）となる。従って空調制御器３は当該列車がＹ駅を発車する前の所定時間Ｔ１前に空調装置１に対して１００％の能力の空調制御を開始する。

この制御により、Ｙ駅１８を発車したときの車内温度と空調基準温度との温度差ΔＴＡを図７（ａ）のものよりも小さくすることができる。従って、列車がＹ駅１８を発車した時の車内温度を図７（ａ）よりも早く駅発車時の空調基準温度に近付けることができる。
即ち、先行列車の制御結果である先行列車の車内温度と空調基準温度との温度差により、後続列車の空調能力を適正に補正することができ、駅発車時点の車内温度環境を快適に保つことができ、乗客は殆ど不快感を持たない。

なお、４編成目以降の列車の車両もその空調制御は３編成目の列車の空調制御と同様であり、乗客は快適な空調環境を享受できる。

なお、図１０は、冷房能力補正テーブルの別の例を示す図である。図９の冷房能力補正テーブルに代えて、この冷房能力補正テーブルを用いることも可能である。
温度差ΔＴＡが０〜α℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを０（能力０％に相当）とし、温度差ΔＴＡがα〜α＋β℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを＋１段（能力２５％に相当）上昇させ、温度差ΔＴＡがα＋β〜α＋２β℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを＋２段（能力５０％に相当）上昇させ、温度差ΔＴＡがα＋２β〜α＋３β℃の場合には冷房能力の補正値ΔＱを＋３段（能力７５％に相当）上昇させ、α＋３β℃以上の場合には冷房能力の補正値ΔＱを＋４段（能力１００％に相当）上昇させるように５段階に分けて対応させてある。ここで、αとβの値は調整可能である。
図９の冷房能力補正テーブルは温度差ΔＴＡが固定した場合であったが、この冷房能力補正テーブルを用いると、αとβの値をそれぞれ調整可能であるため、温度差条件の自由度が拡大する。

図８は、図７における空調制御器の動作を示すフローチャートである。
次に、本実施の形態の空調制御における空調制御器３の動作を、図８を用いて説明する。
電源がパンタグラフを通じて外部から列車に供給されているとき、当該列車は走行運転が可能であり、空調制御器３も同時に動作する。また、空調制御器３も同時に起動される。空調制御器３は、空調制御を開始する前に、まず先行列車の車両の制御データを受信する（ステップＳ８０１）。次に、空調制御器３は、先行列車のデータが受信できたか否かを調べるために制御データとして冷房能力の補正値ΔＱと駅発車時の車内温度と空調基準温度との温度差ΔＴＡが有るか否かを調べる（ステップＳ８０２）。先行列車からの制御データがなければ、空調制御器３は通常の空調制御を行った（ステップＳ８０３）後、ステップＳ８０１へ戻る。また、ステップＳ８０２において、先行列車からの制御データが有れば、空調制御器３は、温度差ΔＴＡより冷房能力テーブルを参照して冷房能力の補正値ΔQを取得する（ステップＳ８０４）。次に空調制御器３はステップＳ８０１で受信した冷房能力の補正値ΔＱにステップＳ８０４で算出した冷房能力の補正値ΔＱを加算して最終的なΔＱを算出する（ステップＳ８０５）。次に、空調制御器３はステップＳ８０５において算出した冷房能力の補正値ΔＱを通常の冷房能力に加えて空調装置１を制御する（ステップＳ８０６）。制御が終わるとステップＳ８０１へ戻り、再び空調制御を繰り返す。

なお、上記の例では、列車が空調に関する補正データを先行列車から受信する媒体としてアンテナを用いたが、これに限る必要はない。例えば、電線に乗せて伝送させてもよい。この場合、電源の周波数とは異なる周波数（例えばＭＨｚ帯あるいはＧＨｚ帯）の搬送波を用い、このキャリアを補正データで変調して伝送し、受ける列車はパンタグラフを通して受信し、復調した（ステップＳ８０１）上で、データ処理してもよい。
また、各駅を介して補正データと列車の識別子を後続列車へ伝送させるように構成してもよい。この場合、各駅にマイクロコンピューターを設置し、各駅のマイクロコンピューター間を有線あるいは無線で接続して通信できるように構成しておく。１編成目の列車が或る駅を発車するときに、この列車が今まで停車していた駅のコンピューターへ補正データと列車の識別子を送信する。当該駅のコンピューターがこの補正データと列車の識別子を前記１編成目の列車から受け取ると、この補正データと列車の識別子を一つ前の駅のマイクロコンピューターへ有線通信または無線通信により送信する。一つ前の駅のマイクロコンピューターがこの補正データと列車の識別子を受信すると、この駅の近くを走行している列車へ送信する。この場合、この駅から最も近くに居る列車は２編成目の列車である確率が高い。２編成目の列車は補正データと先行列車の識別子を受信すると、識別子に基づき、当該補正データが一つ前を走行する先行列車のものと判断し、この補正データに基づいて空調データの補正を行うことができる。なお、この場合、２編成目の列車は補正データを発信した駅からさほど遠く離れていない場合が多いので当該駅からは発信電力をそれほど強力にしなくても通信が可能である。従って、省電力を図ることができる。

この実施の形態１によれば、列車の車両は同じ路線の上を走行する一つ前の先行列車からの冷房能力の補正値と車内温度と空調基準温度の温度差に基づいて次駅に到着する前に空調制御の補正を行うので、駅発車時点の車内温度環境を快適に保つことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、列車の次駅の発車時点の空調制御を先行列車から受信した車内温度と空調基準温度との温度差を空調能力の補正値に換算したものに基づいて行うようにしたが、先行列車の車内温度と空調基準温度との温度差に基づいて直接車内温度の補正を行うようにしても良い。本実施の形態では、この場合について説明する。
以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。
図１〜図３は本実施の形態でも用いられる。

次に、動作の概要を説明する。
図１１（ａ）は、１編成目の列車の車内温度と空調制御パターンの変化挙動を示す図であり、先行列車の車両からデータが受信できない場合を示す。なお、ここでのデータは車内温度と空調基準温度との温度差である。
この図１１（ａ）の例では、駅におけるドアから侵入する空気および乗客の下車と乗車による急激な車内温度変化に追従できず、車内温度が上昇している。
図１１（ｂ）は、１編成目より駅発車時の空調基準温度と車内温度を入手し、その温度差により、空調基準温度の補正値ΔＴＢ１を求め、冷房能力を時間Ｔ１前に制御する。
この場合、補正の対象は空調能力でなく、空調基準温度である。空調基準温度をＴｎとおくと、補正は以下の式（２）及び（３）により行われる。但し、左辺のＴｎは補正後の空調基準温度であり、右辺のＴｎは補正前の空調基準温度である。
ΔＴＢｎ＝（ΔＴＢｎ−１＋ΔＴＡｎ−１）＊ｋ……（２）
Ｔｎ＝Ｔｎ − ΔＴＢｎ………………………（３）
補正を行うと、空調基準温度は例えば約２５℃から空調基準温度の補正値ΔＴＢ１だけ減算した値に設定され、冷房運転では、空調基準温度がその分低下する。空調制御器３は、次駅発車時点からＴ１時間前に車内温度がこの補正後の設定値になるように空調制御する。従って、駅でドアの開閉を行って、３０℃を超える外気が車内に流入しても予め空調基準温度が低く設定されているので、結果として→駅発車時の空調基準温度（補正前の空調基準温度）に車内温度を近付けることができる。
また、実施の形態１よりも能力補正値を求める必要がない。
図１１（ｃ）は、２編成目よりＹ駅で実施した空調基準温度の補正値ΔＴＢ１と駅発車時の空調基準温度と車内温度を入手し、その温度差ΔＴＡ１を空調基準温度の補正値ΔＴＢ１に加算することにより、空調基準温度補正ΔＴＢ２を求め、２編成目で実施した空調基準温度補正に加算して冷房能力を時間Ｔ１前に制御する。
これにより、駅発車時の空調基準温度に車内温度を近付けることができる。

図１２は、図１１における空調制御器の動作を示すフローチャートである。
次に、本実施の形態２における空調制御器３の動作を、図１２を用いて説明する。
電源がパンタグラフを通じて外部から列車に供給されているとき、当該列車は走行運転が可能であり、空調制御器３も同時に動作する。空調制御器３は、空調制御を開始する前に、まず先行列車の車両の制御データを受信する（ステップＳ１２０１）。次に、空調制御器３は、先行列車のデータが受信できたか否かを調べるために制御データとして温度の補正値ΔＴＡ１と駅発車時の車内温度と空調基準温度との温度差ΔＴＡが有るか否かを調べる（ステップＳ１２０２）。先行列車からのデータがなければ、空調制御器３は通常の空調制御を行った（ステップＳ１２０３）後、ステップＳ１２０１へ戻る。また、ステップＳ１２０２において、先行列車からのデータが有れば、空調制御器３は、温度差ΔＴＡ１に基づいて補正温度ΔＴＢを計算する（ステップＳ１２０４）。なお、ここでは、温度差ΔＴＡ１がそのまま補正温度ΔＴＢになる。次に、空調制御器３は算出した補正温度ΔＴＢを空調基準温度に加算することにより空調基準温度を補正する（ステップＳ１２０５）。次に空調制御器３は補正後の空調基準温度Ｔ'に基づいて空調装置１を制御する（ステップＳ１２０６）。制御が終わるとステップＳ１２０１へ戻り、再び空調制御を繰り返す。
なお、上記の式（２）に示す空調基準温度計算式に補正係数Ｋを追加することで、空調基準温度補正量を調整可能となった。

実施の形態３．
実施の形態２において、Ｙ駅発車後の乗車率が予測できる場合は、予測される乗車率で乗客が快適となる空調基準温度を目標に制御することができ、車内温度を目標に近付けることができる。本実施の形態ではこのような場合について説明する。
図１、図４及び図５はこの実施の形態でも用いられる。

図１４は本発明の実施の形態３に係る乗車率補正パターンの一例を示す概念図である。
また、図１５は本発明の実施の形態３に係る各駅間毎の乗車率を時間帯毎に分けた記憶パターンの一例を示す概念図である。また、図１６は本発明の実施の形態３に係る車両用空気調和装置が動作したときの車両内温度と空調制御パターンの変化挙動の一例を示す図である。
以上のように構成された車両用空気調和装置の詳細を、図１４〜１６を用いて説明する。
空調制御器３は、乗車率補正パターン格納部１０に一例として図１４で示される乗車率補正パターンを格納している。図１４では、乗車率が、
（ａ）０≦乗車率＜１００％の範囲では補正温度が零であり、
（ｂ）１００％≦乗車率＜１５０％では補正温度が−１deg、
（ｃ）１５０％≦乗車率では補正温度が−３deg
となることを表している。

また、実績に基づき予め作成された時間帯毎の駅間乗車率情報は一例として、図１５の形態で駅間乗車率データ格納部９に格納されている。情報演算処理部３ａはこの駅間乗車率情報から次駅と次々駅間の乗車率を読み出して、次駅到着より一定時間前に当該読み出された乗車率に基づいて、図１４に示される乗車率補正パターンから補正温度を算出して、冷房運転時にあっては、実施の形態２では式（２）と式（３）を用いて空調基準温度を補正したが、ここでは、さらに乗車率補正パターンから算出した補正温度を空調基準温度に適用する。冷房運転では、乗車率が上昇すると車内温度が高くなり、不快を感じるようになるので、それをカバーするために、空調基準温度を補正し、当該車両が次駅を発車する時から所定時間Ｔ１前に空調制御を開始する。暖房運転でも同様である。
なお、本発明の空調基準温度に相当する。

本実施の形態３に係る車両用空気調和装置は、上記のように構成されており、次のような制御が行われる。
（Ｓ１）情報演算処理部３ａは、当該車両が次駅到着の所定時間前の段階で、駅間乗車率データ格納部９から次駅と次々駅間の当該時間帯における乗車率を読み出し、その乗車率がその区間の乗車率であると予測する。
（Ｓ２）情報演算処理部３ａは、その予測乗車率と、乗車率補正パターン格納部１０（図１４参照）のデータとに基づいて補正温度を求める。
（Ｓ３）情報演算処理部３ａは、冷房運転の場合には、冷房基準温度に補正温度を加算して補正された冷房基準温度を求める。また、情報演算処理部３ａは、暖房運転の場合には、補正温度を加算して暖房基準温度を求める。

（Ｓ４）情報演算処理部３ａは、冷房運転の場合には、冷房基準温度を空調運転パターン格納部１１の冷房運転パターン（図４参照）に適用して空調装置１を駆動制御する。また、情報演算処理部３ａは、暖房運転の場合には、暖房基準温度を空調運転パターン格納部１１の暖房運転パターン（図５参照）に適用して暖房用ヒーター２を駆動制御する。
（Ｓ５）情報演算処理部３ａは、当該車両が次駅に到着すると、応荷重センサー７の出力を取り込んで、当該駅（次駅）での当該車両の乗車率を検出する。そして、その乗車率に基づいて補正温度を求める。以下は、上記の説明と同様に、冷房設定温度（又は暖房設定温度）に補正温度を加算して冷房基準温度（又は暖房基準温度）を求め、その冷房基準温度（又は暖房基準温度）に基づいて空調装置１（又は暖房用ヒーター２）を駆動制御する。

本実施の形態では、上記のように、Ｙ駅発車後の乗車率が予測できる場合は、車両が次駅に到着する前に予測される乗車率に基づいて空調基準温度を補正し、補正した空調基準温度で空調制御装置を制御するので次駅と次々駅の間を走行するときの空調基準温度に対応した空調制御パターンに変更することができる。その結果、車両が次駅に到着し、次駅を出発した時点でも車内を快適に空調することが可能となる。

なお、実施の形態１〜３において、車両がＹ駅１８を発車するときより所定時間Ｔ１前に補正した空調能力に基づいて、または補正した空調基準温度に基づいて車両の空調装置を制御する場合について説明したが、Ｙ駅１８より所定の距離手前で、補正した空調能力に基づいて、または補正した空調基準温度に基づいて車両の空調装置を制御するように構成してもよい。以上、本発明の好適な実施の形態１〜３について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１空調装置、２暖房用ヒーター、３空調制御器、３ａ情報演算処理部、３ｂ補正テーブル格納部、４車内温度センサー、５車内湿度センサー、６外気温度センサー、７応荷重センサー、８位置情報、９駅間乗車率データ格納部、１０乗車率補正パターン格納部、１１空調運転パターン格納部、１２冷房設定温度格納部、１３暖房設定温度格納部、１４時刻計時部、１５Ａ車両、１６Ｂ車両、１７Ｘ駅、１８Ｙ駅、１９Ｚ駅、２０Ｂ車両から送信されるデータ、２１サービスコンピューター、２２車両運転形態情報、２３位置情報、２４号車情報、２５車内温度、２６車内湿度、２７外気温度、２８乗車率、２９データ受信部、３０データ送信部、３１パンタグラフ、３２補助電源装置、３３情報制御装置。

Claims

同一の路線上を互いに所定の距離以上離れて同一方向に走行する複数の列車のそれぞれに取り付けられる車両用空気調和装置において、
車内の空調を行う空調装置と、
車内の温度を検出する車内温度センサーと、
車外の温度を検出する外気温度センサーと、
車内の湿度を検出する車内湿度センサーと、
前記空調装置を制御する空調制御器と、
を備え、
前記空調制御器は、前記車内温度センサーの出力と、前記外気温度センサーの出力と、前記車内湿度センサーの出力と、前記列車に設けられた応荷重センサーの出力に基づいて推定される乗車率と、に基づいて車内の空調基準温度を算出し、
第１の駅に到着する前に、先行車両の空調制御器が当該先行列車の空調基準温度に対して補正を行ったときの補正温度と、前記先行列車が前記第１の駅を発車したときの当該先行列車の車内温度と、当該先行列車の空調基準温度の温度差と、を受信し、
受信した前記補正温度と、受信した前記温度差に基づいて取り付けられている列車（以下、当該列車と呼ぶ）の空調基準温度を補正し、
当該列車が前記第１の駅を発車するときより所定時間前に又は前記第１の駅より所定の距離手前で、補正された空調基準温度に基づいて当該列車の空調装置を制御することを特徴とする車両用空気調和装置。
先頭列車の空調制御器では、前記補正温度に０が与えられ、前記温度差に０が与えられることを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
予め駅毎の乗車率を時系列に記憶する記憶部を備え、
前記空調制御器は、
前記第１の駅に到着する前に、前記記憶部に記憶された前記第１の駅での特定時間帯における乗車率に基づいて、前記第１の駅での当該時間帯における乗車率を予測し、
前記予測された乗車率（以下、予測乗車率という）に基づいて前記補正された空調基準温度を補正するための補正温度を算出し、
前記補正された空調基準温度に該算出した補正温度を加算し、該加算された空調基準温度を前記補正された空調基準温度とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空気調和装置。
同一の路線上を互いに所定の距離以上離れて同一方向に走行する複数の列車のそれぞれに取り付けられる車両用空気調和装置において、
車内の空調を行う空調装置と、
車内の温度を検出する車内温度センサーと、
車外の温度を検出する外気温度センサーと、
車内の湿度を検出する車内湿度センサーと、
前記空調装置を制御する空調制御器と、
空調能力の補正値を温度差と対応させたテーブルを格納する記憶部と、を備え、
前記空調制御器は、
前記車内温度センサーの出力と、前記外気温度センサーの出力と、前記車内湿度センサーの出力と、前記列車に設けられた応荷重センサーの出力に基づいて推定される乗車率とに基づいて、車内の空調基準温度を算出し、
第１の駅に到着する前に、先行列車の空調制御器が当該先行列車の空調能力に対して補正を行ったときの第１の空調能力と、前記先行列車が前記第１の駅を発車したときの当該先行列車の前記車内温度センサーによって検出された車内温度と、当該先行列車の空調基準温度の温度差と、を受信し、
受信した前記温度差に基づいて前記記憶部に格納された前記テーブルを参照し、対応する段階の空調能力を第２の空調能力の補正値として取得し、
取得した該第２の空調能力の補正値と、受信した前記第１の空調能力と、を加算して得られた空調能力に基づいて該空調制御器が取り付けられている列車（以下、当該列車と呼ぶ）の空調能力を補正し、当該列車が前記第１の駅を発車するときより所定時間前に又は前記第１の駅より所定の距離手前で、前記補正された空調能力に基づいて当該列車の空調装置を制御することを特徴とする車両用空気調和装置。
先頭列車の空調制御器では、前記第１の空調能力の補正値に０が与えられ、前記温度差に０が与えられることを特徴とする請求項４記載の車両用空気調和装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用空気調和装置を備えたことを特徴とする車両。