JP2017128243A - 空調制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、乗員の頭部の位置と面積を推定し、この推定結果を用いて空調機器の制御を行うことによって快適性を向上させた空調制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、非接触で乗員５の温度を検出し温度分布を取得する赤外線センサ３と、温度分布から乗員５の温冷感を推定する処理部６と、処理部６の出力に応じて空調を制御する制御部７と、を備え、温度分布から乗員５の頭部の位置と面積を推定し、頭部の推定結果を基に空調を制御する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の空調を制御する空調制御装置に関する。

従来、赤外線センサを用いて車室内の乗員を検知し、赤外線センサの検出結果と乗員の頭部を検出し、車両に設けられた空調機器を制御していた。

特開２００５−９８８８６号公報

しかしながら、上記従来の空調制御装置では、乗員の頭部を検知するのみで乗員の温冷感の推定精度が低いという課題があった。

本発明は、上記課題を解決し、乗員の頭部の検知結果から高精度に温冷感を補正することが可能な空調制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、非接触で乗員の温度を検出し温度分布を取得する赤外線センサと、温度分布から乗員の温冷感を推定する処理部と、処理部の出力に応じて空調を制御する制御部と、を備え、温度分布から乗員の頭部の位置と面積を推定し、頭部の推定結果を基に前記空調を制御する構成とした。

本発明の車両用制御装置は、乗員の頭部の検出結果から精度よく乗員の温冷感を推定することができるため、乗員の快適性を向上させることが出来る。

実施の形態１の空調制御装置の構成を示すブロック図 同空調制御装置が設けられた車を示す図 同空調制御装置の赤外線センサの走査を示す図 同空調制御装置の別の形態を示す図

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における空調制御装置について図面を用いながら説明する。

図１は実施の形態１の空調制御装置の構成を示すブロック図、図２は空調制御装置が設けられた車両を示す図。

実施の形態１の空調制御装置１は、車両２に設置された赤外線センサ３、赤外線センサ３を走査する走査部４と、赤外線の出力から乗員５の温冷感を推定する処理部６と、温冷感を基に車両２に設けられている空調機器を制御する制御部７と、車両情報を取得する通信部８と、を有している。また、赤外線センサ３と赤外線インターフェース回路（以下、赤外線センサＩ／Ｆ９として説明）が接続されている。赤外線センサＩ／Ｆ９は処理部６と接続され、処理部６は制御部７と接続され、制御部７はＨＶＡＣ１０（Ｈｅａｔｉｎｇ， Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ａｉｒ−Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ：暖房、換気、および空調を示す）と接続されている。

赤外線センサ３の被検出体である乗員５が座るシート１１が車両２に設けられ、シート１１には乗員５の重量を検知する重量センサ１２と、シート１１の前後位置、高さ、バックレストの傾きを検出するシート位置検出部１３が設けられている。重量センサ１２とシート位置検出部１３は通信部８を介して処理部６に検出結果を送信している。

赤外線センサ３は、感温部が埋設された熱型赤外線検出部を有しており、感温部には被検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、赤外線センサ３は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部１４（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置され、実施の形態１における画素部１４は８×８に構成されている。

また、赤外線センサ３は、車両２の天井１５に設置され、赤外線センサ３の検出対象である運転者と助手席乗員といった乗員５を検出できるように、運転席、助手席が赤外線センサ３の検出領域に入るように赤外線センサ３を走査している。なお、赤外線センサ３の設置位置は天井１５に限らず、乗員５を検知できる位置であれば、例えば、ピラーやダッシュボード等に設置しても良い。

図３に走査部による赤外線センサの走査を表す図を示す。

走査部４はモーター等で構成されており、回転軸１６の周りを一定の時間毎に距離ｂずつ画素部１４の長軸１７方向に赤外線センサ３を回転させ、予め決められた範囲全面が赤外線センサ３の検出領域に入るまで走査される。赤外線センサ３は、走査される毎に赤外線を検出し、走査が完了したら赤外線センサＩ／Ｆ９で得られた温度分布を足し合わせて温度分布を取得する。また、走査が完了した赤外線センサ３は、逆方向に走査され、同様に、距離ｂだけ走査される毎に赤外線を検出し、逆方向の走査が完了したら温度分布を取得する。なお、赤外線センサ３を一往復させてから温度分布を取得するようにしても良い。このようにすることで、より解像度の高い温度分布を取得することが出来る。

ここで、赤外線センサ３を距離ｂずつ走査し、得られた温度分布を足し合わせて作られた温度分布を用いて処理をすることにより、赤外線センサ３を走査せずに温度分布を得たときよりも解像度を向上させ、より詳細な温度分布を得ることができる。この様に、高解像度の温度分布を得ることにより、乗員５の温度と、シート１１等の背景の温度とを分離することができ、乗員５の温度を正確に測定することができる。また、高解像度の温度分布を得ることにより、乗員５の判別、例えば、運転者と助手席乗員の判別をすることが可能になる。

図３に示すように赤外線センサ３を画素部１４の長軸１７方向に走査することで、短軸１８方向に走査した場合に比べて解像度の高い温度分布を取得することが出来る。また、実施の形態１では画素部１４の長軸１７方向に走査しているが、この限りではなく、短軸１８方向と走査方向とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように、角度を有した方向に走査すれば、解像度の高い温度分布を取得することが出来る。

処理部６は、赤外線センサ３で得られた温度分布を基に温冷感を推定する演算部１９と、温冷感の推定に用いられる閾値が設定されている設定部２０と、温冷感の推定結果を補正する補正部２１と、乗員５の頭部の位置と面積を推定する頭部推定部２２と、で構成されている。温冷感は乗員が暑いと感じているか寒いと感じているかを表しており、「暑い」、「非常に暑い」、「寒い」、「非常に寒い」、「ちょうど良い」等のように、乗員の感じ方に応じて温冷感の段階が設定されている。

ＨＶＡＣ１０は、空調機器を制御する制御部７と、制御部７と接続された、ルーバー２３、コンプレッサー２４、ファン２５から構成されている。補正部２１の出力に応じて、制御部７がルーバー２３、コンプレッサー２４、ファン２５の制御を行うことで、空調の制御をする。

次に、空調制御装置１での空調の制御について説明する。

頭部推定部２２は赤外線センサ３で得られた温度分布から頭部の位置と面積を推定する。このとき、閾値が頭部推定部２２には設定されており、背景温度との差分温度が閾値の値を推定する。ここで、頭部の温度分布の形状を予め設定しておき、設定に該当する形状を検出したときに頭部と推定するようにしても良い。また、シート１１に対する位置によって頭部か頭部ではない別の熱源か、を推定するようにしても良い。これらの方法によって頭部を推定することによって、シートヒータ等のノイズとなる熱源と区別することができ、頭部の推定精度が向上する。

次に、頭部の位置と面積から乗員５の体格を推定する。頭部推定部２２に頭部の位置、面積に対する乗員５の体格の相関を設定させておき、この頭部と体格との相関から乗員５の体格を推定する。これにより、温度分布のみから乗員５の体格を推定することが出来る。

次に、乗員５の体格に応じて乗員５の頭部と体部の温度分布を用いて乗員５の温冷感を推定する。このようにすることで、冬の乗車した直後などに服の温度が背景温度と同じ温度となるような状況であっても、精度良く乗員５を検出し、温冷感を推定することが出来る。

ここで、体格の推定結果に応じて空調機器の風向きや風量を制御する。体格が小さい乗員５は代謝が小さいため、空調機器の風量を小さくしたり、風向きをやや下向きに変えて空調機器からの送風があたりやすくなるようにしたりする。一方、体格が大きい場合には、風量を大きくしたり、風向きをやや上向きにして乗員５が心地よく感じられる方向にする。この様に空調機器を制御することによって、乗員５の快適性を向上させることが出来る。

なお、実施の形態１の空調制御装置１では、赤外線センサ３によって得られた温度分布から乗員５の頭部の位置を推定したが、第２の赤外線センサ３をさらに設け、２つの赤外線センサ３によって得られた温度分布から乗員５の頭部の位置を推定するようにしても良い。これにより、頭部の位置をより正確に推定することが出来るようになる。なお、赤外線センサ３と第２の赤外線センサ３を用いて乗員５の頭部を推定する場合、図４に示すように左右のＡピラーに赤外線センサ３と第２の赤外線センサ２６を設ける構成とすると良い。この様に赤外線センサ３と第２の赤外線センサ２６を配置することにより、乗員５の全身の温度分布を取得しやすくなり、温冷感の推定精度が向上する。

また、頭部の位置の推定にシート位置検出部１３を用いても良い。シート位置検出部１３によって得られたシート１１の前後位置、高さ、バックレストの傾き情報を用いて、温度分布から得られた頭部の推定結果を補正することによって、乗員５の頭部、体格のより正確な推定をすることができる。

また、第２の赤外線センサ２６やシート位置検出部１３の検出結果を用いて乗員５の姿勢を推定しても良い。乗員５の姿勢を用いて、空調機器の風量や風向きを制御することによって、乗員５の快適性をさらに向上させることが出来る。

なお、通信部８は重量センサ１２、シート位置検出部１３から車両２の情報を取得しているが、通信部８が取得する情報はこれに限らず、例えば、内気温センサや外気温センサ等を設けて、内気温、外気温を用いた温冷感の補正を行っても良い。これにより、乗員の快適性をさらに向上させることが出来る。

本発明は、乗員の温冷感に応じた空調の制御を精度よく行うことができるため、車両用の空調制御等に有用である。

１ 空調制御装置
２ 車両
３ 赤外線センサ
４ 走査部
５ 乗員
６ 処理部
７ 制御部
８ 通信部
９ 赤外線センサＩ／Ｆ
１０ ＨＶＡＣ
１１ シート
１２ 重量センサ
１３ シート位置検出部
１４ 画素部
１５ 天井
１６ 回転軸
１７ 長軸
１８ 短軸
１９ 演算部
２０ 設定部
２１ 補正部
２２ 頭部推定部
２３ ルーバー
２４ コンプレッサー
２５ ファン
２６ 第２の赤外線センサ

Claims (10)

1. 車両に設けられた空調機器を制御する空調制御装置であって、
   非接触で乗員の温度を検出し温度分布を取得する赤外線センサと、
   前記温度分布から前記乗員の温冷感を推定する処理部と、
   前記処理部の出力に応じて空調を制御する制御部と、を備え、
   前記温度分布から前記乗員の頭部の位置と面積を推定し、前記頭部の推定結果を基に前記空調を制御する空調制御装置。
2. 前記処理部は前記乗員の頭部の位置と面積から前記乗員の体格を推定する請求項１に記載の空調制御装置。
3. 前記処理部は前記頭部の位置と面積に応じて前記温冷感を補正する請求項１に記載の空調制御装置。
4. 前記乗員の体格に応じて前記空調の風向きと風量を制御する請求項２に記載の空調制御装置。
5. 前記車両に設けられたセンサ情報を取得する通信部をさらに備えた請求項１に記載の空調制御装置。
6. 前記通信部はシート位置検出部からシートの位置情報を取得する請求項５に記載の空調制御装置。
7. 前記位置情報は前記シートの前後位置、高さ、バックレストの傾きのうちの少なくともひとつである請求項６に記載の空調制御装置。
8. 前記処理部は前記シートの位置情報から前記乗員の姿勢を推定する請求項６に記載の空調制御装置。
9. 前記通信部は前記車両のシートに設けられた重量センサから前記乗員の重量を取得し、
   前記乗員の重量から前記乗員の体格を推定する請求項５に記載の空調制御装置。
10. 前記赤外線センサを前記車両内に２つ備えている請求項１に記載の空調制御装置。
    

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