JP2017171064A

JP2017171064A - 空調制御装置

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Publication number: JP2017171064A
Application number: JP2016057972A
Authority: JP
Inventors: 勲服部; Isao Hattori; 杉山　貴則; Takanori Sugiyama; 貴則杉山; 浩山中; Hiroshi Yamanaka; 山中　　浩
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-09-28

Abstract

【課題】温冷感の推定を高精度に行い、乗員の快適性を向上させた空調制御装置を提供する。
【解決手段】空調機器７を制御する空調制御装置１であって、乗員の温度を検出する検出器４と、検出器４の出力から乗員の温冷感を推定する処理部６と、温冷感に応じて空調機器７を制御する制御部８と、を備え、処理部６は空調機器７の送風が乗員に当たっているか判定し、乗員に風が当たっている場合に温冷感を補正する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗員の温度を非接触で検出し、空調機器を制御する空調制御装置に関する。

従来の空調制御装置は、乗員の上半身の温度分布と下半身の温度分布を取得し、足元の温度を考慮して乗員の温感に合う空調制御を行っていた（特許文献１）。

また、別の従来の空調制御装置では、乗員の所望の部位の温度を検出し、乗員の所望の部位の温度に基づいて車室内の空調状態を調整していた（特許文献２）。

特開２００５−１０４２２１号公報特開２００５−１４７５５６号公報

しかしながら、上記従来の空調制御装置では、空調機器から送風された風が直接乗員に当たり乗員の温冷感が変わったときに、送風の影響を十分に補正することが出来ず、温冷感の推定精度が低下するという課題があった。

本発明は、上記課題を解決し、空調機器からの送風が直接乗員に当たっても精度良く温冷感を推定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、空調機器を制御する空調制御装置であって、乗員の温度を検出する検出器と、検出器の出力から乗員の温冷感を推定する処理部と、温冷感に応じて空調機器を制御する制御部と、を備え、処理部は空調機器の送風が乗員に当たっているか判定し、乗員に風が当たっている場合に温冷感を補正する構成とした。

本発明の空調制御装置は、空調機器の送風の影響を補正して温冷感を推定することで、より正確な空調の制御をすることができ、乗員の快適性を向上させることが出来る。

実施の形態１の空調制御装置が設けられた車両を示す図同空調制御装置を示すブロック図同空調制御装置の検出器を示す図同空調制御装置の動作を示すフローチャート

（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１について図面を用いながら説明する。

図１は空調制御装置１が設けられた車両２を示す図、図２は空調制御装置１を示すブロック図である。

実施の形態１の空調制御装置１は、車両２に設置され車室内の乗員３の温度分布を検出する検出器４と、検出器４と接続された検出器４インターフェース回路（検出器I／F５検出器I／F５）と、検出器４の出力から温冷感を推定する処理部６と、温冷感の推定結果にしたがって空調機器７を制御する制御部８とを有している。

図３に検出器４の走査を表す図を示す。検出器４は、赤外線センサで構成されている。赤外線センサは、感温部が埋設された熱型赤外線検出器４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９（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ており、実施の形態１では画素部９は８×８に構成されている。検出器４には、温度分布を取得できるセンサであれば用いることが出来るが、赤外線センサを用いることによって、安価で、かつ、高精度な温度センサを実現することができる。

また、検出器４は、車両２の天井１０に設置され、検出対象である運転席や助手席などにいる乗員３を検出できるように、上面視で運転席と助手席の間に設置されている。日射が検出器４に当たると検出器４が誤検知してしまう可能性があるが、検出器４は、天井１０に設置されているため日射の影響を受けにくいため、時間帯によらず精度良く乗員３を検出することが出来る。検出器４の赤外線センサはモーター等により構成された走査部１１と接続されており、乗員３の全身が検出器４の検出領域に入るように回転軸１２を中心に走査されている。赤外線センサを走査し、得られた温度分布を検出器I／F５検出器I／F５で足し合わせて温度分布を作ることにより、高解像度の熱画像を得ることができる。これにより、乗員３の温度をより精度良く検出することができ、また、乗員３の判別の精度も向上する。なお、検出器４は天井１０でなくても日射の影響を受けにくく乗員３を検出できる場所であれば、ピラーなどに設置しても良い。

処理部６にはマイコンが用いられており、検出器４で得られた温度分布を基に温冷感を推定する演算部１３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１４とで構成されている。

演算部１３は、検出器４で得られた温度分布から乗員３と背景とを検出し、設定部１４に予め設定されている閾値と比較することによって乗員３の温冷感を推定する。温冷感は乗員３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３の感じ方に応じて温冷感の段階が設定されている。

制御部８は、温冷感の推定結果に応じて空調機器７を制御する。例えば、温冷感の推定結果が「暑い」であった場合、制御部８は冷房の設定温度を下げる、または、風量を強くする等の制御をする。また、温冷感の推定結果に応じて空調機器７を制御した後、温冷感の推定処理を所定時間待機する。所定時間経過後、乗員３の温冷感が「ちょうど良い」になっていない場合、そのときの温冷感の推定結果に応じた制御を行う。この様に、温冷感の推定と、温冷感に応じた空調機器７の制御を所定時間経過してから行うことによって、空調機器７が頻繁に制御され、乗員３が不快感を感じることを防止することができる。

空調機器７は、制御部８と接続された、ルーバー１５、コンプレッサー１６、ファン１７から構成されている。演算部１３の出力に応じて、制御部８がルーバー１５、コンプレッサー１６、ファン１７の制御を行うことで、空調機器７は制御される。

次に、温冷感に応じた空調機器７の制御について詳細に説明する。図４に空調制御のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ１で空調機器７のシステムを開始する。次に、ステップＳ２で温冷感のシステムを開始し、ステップＳ３で検出器４によって車室内の温度分布を取得し、乗員３を検知する。

次に、ステップＳ４で風向きが乗員３に向いているかを判定する。このとき、制御部８は空調機器７から風向きの情報を取得し、空調機器７の風向きから乗員３に風が当たっているかを推定する。ここで、乗員３に風が当たっていると判定されたときステップＳ５に進み、乗員３に風が当たっていないと判定されたときステップＳ１４に進む。

ステップＳ５では、検出器４で取得した温度分布から乗員３の温度データを取得する。

次に、ステップＳ６で、温冷感を推定する。ここで、ステップＳ５で取得した乗員３の温度データから乗員３の温度変化量ΔＴを取得し、温度変化量ΔＴから温冷感の推定値を補正する。空調機器７から出た風が乗員３に直接当たっている場合、風により乗員３の表面温度が変化することで乗員３の実際の感覚とは異なった温冷感を推定してしまう。しかしながら、温度変化量ΔＴによって温冷感を補正することで乗員３の実際の感覚に近い温冷感を推定することが出来る。温度変化量ΔＴが大きい場合は、空調機器７の風の影響で乗員３の表面温度が急速に変化している状態であり、このときは、温冷感を大きく補正する。空調機器７の風が直接体に当たり乗員３の表面温度が変化をし始めてから時間がたつにつれ、車室内全体の温度が変化し、乗員３の表面温度が車室内の温度に近くなっていく。このため、時間がたち、空調機器７の風の影響が小さくなってくると温度変化量ΔＴも小さくなってきて、このとき、温冷感の補正量を小さくするように補正する。この様に補正することで、乗員３の温冷感が快適になった後も必要以上に暖房、または冷房をかけることで、温冷感が快適を通りすぎてしまうことを防止することが出来る。これにより、乗員３の温冷感はだんだんと快適に近づく様になり、乗員３の快適性をより向上させることが出来る。

次に、ステップＳ７で温冷感の推定値がＡよりも大きいか判定する。温冷感推定値がＡより小さい場合ステップＳ８に進み、温冷感推定値がＡよりも大きい場合ステップＳ９に進む。

ステップＳ８では、乗員３が「寒い」と感じているため、暖房を制御する。次に、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ９では、乗員３が「暑い」と感じているため、冷房を制御する。次に、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、ステップＳ６で推定した温冷感に応じて、空調機器７の風量を制御する。例えば、乗員３が「非常に暑い」と感じている場合には、乗員３が早く「快適」になるように空調機器７の風量を大きくする。乗員３が「快適」になったら「快適」な状態を維持できる風量に変更する。空調機器７を止めることで「快適」を維持できると判定した場合には、空調機器７の風量を“０“にする。

次に、ステップＳ１１では、風向きを制御する。例えば、空調機器７の電源を入れた直後は乗員３の温冷感が「非常に暑い」で有り、乗員３が早急に体を冷やしたいと思い空調機器７の風が直接乗員３に当たるように設定していた場合、温冷感が「快適」になれば風が直接当たらない方が乗員３の快適性は増す。このため、温冷感が「快適」になったとき、風向きを空調機器７の風が乗員３に当たらない方向に変更する。

次に、ステップＳ１２では空調機器７のＯＮとＯＦＦを判定する。空調機器７がＯＮである場合、ステップＳ２に戻り、再び温冷感を推定し、空調機器７を制御する。一方、空調機器７がＯＦＦである場合、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、空調システムを止める。

ステップＳ１４では、検出器４で取得した温度分布から乗員３の温度データを取得する。

次に、ステップＳ１５で、温冷感を推定する。

次に、ステップＳ１６で温冷感の推定値がＡよりも大きいか判定する。温冷感推定値がＡより小さい場合ステップＳ１７に進み、温冷感推定値がＡよりも大きい場合ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１７では、乗員３が「寒い」と感じているため、暖房を制御する。次に、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８では、乗員３が「暑い」と感じているため、冷房を制御する。次に、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、ステップＳ５で推定した温冷感に応じて、空調機器７の風量を制御する。例えば、乗員３が「非常に暑い」と感じている場合には、乗員３が早く「快適」になるように空調機器７の風量を大きくする。乗員３が「快適」になったら「快適」な状態を維持できる風量に変更する。空調機器７を止めることで「快適」を維持できると判定した場合には、空調機器７の風量を“０“にする。

次に、ステップＳ２０では、風向きを制御する。例えば、空調機器７の電源を入れた直後は乗員３の温冷感が「非常に暑い」で有り、乗員３が早急に体を冷やしたく思い空調機器７の風が直接乗員３に当たるように設定していた場合、温冷感が「快適」になれば風が直接当たらない方が乗員３の快適性は増す。このため、温冷感が「快適」になったとき、風向きを空調機器７の風が乗員３に当たらない方向に変更する。

次に、ステップＳ２１では空調機器７のＯＮとＯＦＦを判定する。空調機器７がＯＮである場合、ステップＳ２に戻り、再び温冷感を推定し、空調機器７を制御する。一方、空調機器７がＯＦＦである場合、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、空調システムを止める。

なお、実施の形態１では、ステップＳ６で温冷感を補正しているが、温冷感を推定した後に推定結果を補正しても良いし、検出器４から得られた乗員３の温度データの値を補正し、補正した温度データを基に温冷感を推定しても良い。つまり、推定結果を補正する場合、例えば、「非常に暑い」と推定した結果を「暑い」に補正して、補正後の温冷感である「暑い」に合わせた空調の制御をする。また、温度データを補正する場合、例えば、温度データから乗員３の放熱量がＪ_１と検出されたとした場合、この放熱量Ｊ_１を補正してＪ_２という値を取得し、補正後の放熱量Ｊ_２を基に温冷感を推定し、空調機器７を制御する。どちらの補正の仕方でも、温冷感を精度良く推定することが出来る。

（実施の形態２）
以下に、本実施の形態２における空調制御装置１について図面を用いながら説明する。

なお、本実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同じ符号を用いて説明する。また、本実施の形態１と異なる構成についても、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本実施の形態１の構成と組み合わせても良い。

実施の形態２の空調制御装置１は、車両２に設置され車室内の乗員３の温度分布を検出する検出器４と、検出器４と接続された検出器４インターフェース回路（検出器I／F５検出器I／F５）と、検出器４の出力から温冷感を推定する処理部６と、温冷感の推定結果にしたがって空調機器７を制御する制御部８とを有している。

実施の形態２の空調制御装置１は、実施の形態１と同様のフローで温冷感を推定しているが、空調機器７の風向きの検出方法が実施の形態１の空調制御装置１とことなる。実施の形態２の空調制御装置１は検出器４で得られた温度分布を基に風向きを検出する。

空調機器７の風が当たると風が当たっている部分の温度が風が当たっていない部分よりも早く変化し、時間が経過するとともに、乗員３の温度分布が均一になっていく。このため、乗員３の温度分布のうち、一部分の温度が他の部分よりも大きく異なるように変化したとき、温度が変化した部分に風が当たっているものと判定し、ステップＳ６の処理を行うときに風が当たっている領域を風が当たっていない領域を基に補正し、風が当たっている領域を補正して得られた乗員３の温度分布を基に温冷感を補正する。このように温度データから乗員３に風が当たっている領域を推定することで、空調機器７から情報を得る必要がなくなるため、簡易な構成で空調制御装置１を形成することが出来る。

本発明は、乗員３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２用の空調機器７の制御等に有用である。

１空調制御装置
２車両
３乗員
４検出器
５検出器I／F
６処理部
７空調機器
８制御部
９画素部
１０天井
１１走査部
１２回転軸
１３演算部
１４設定部
１５ルーバー
１６コンプレッサー
１７ファン

Claims

空調機器を制御する空調制御装置であって、
乗員の温度を検出する検出器と、
前記検出器の出力から前記乗員の温冷感を推定する処理部と、
前記温冷感に応じて前記空調機器を制御する制御部と、を備え、
前記処理部は前記空調機器の送風が前記乗員に当たっているか判定し、前記乗員に風が当たっている場合に前記温冷感を補正する空調制御装置。
前記処理部は、前記空調機器から前記空調機器の送風方向の情報を取得し、前記乗員に風が当たっているか判定する請求項１に記載の空調制御装置。
前記処理部は、前記空調機器の情報から前記乗員の温度変化量を推定し、前記温度変化量に応じて前記温冷感を補正する請求項２に記載の空調制装置。
前記処理部は、前記乗員の温度変化から前記乗員に風が当たっているか判定する請求項1に記載の空調制御装置。
前記処理部は、前記乗員の温度変化から前記乗員の風が当たっている領域を推定する請求項４に記載の空調制御装置。
前記処理部は、前記乗員の風が当たっていない領域の温度分布から前記温冷感を推定する請求項５に記載の空調制御装置。