JP2023086308A - 車両用空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の乗車時の快適性を向上させることができる車両用空調システムを提供する。【解決手段】使用者が車両５に乗車する前に車室内６を空調する車両用空調システム１０であって、使用者が車両５に乗車した後に、所定時間だけ空調出力を増加させて車室内６を強く空調する。【選択図】図１

Description

本発明は、使用者が車両に乗車する前に車室内を空調する車両用空調システムに関する。

車両用空調システムには、使用者が車両に乗車する前に車室内を空調する場合がある。特許文献１には、使用者が夏季に車両に乗車する前に車室内を空調し、使用者が乗車した後に、車室内下部の冷たい空気を車室内上部へ吹き出し、使用者に冷たい空気を送風し快適感を与える技術が開示されている。

特開２００７－０５５３１５号公報

ところで、夏季には、使用者が乗車する際に、使用者の身体又は衣服が熱を持ったままの場合がある。このような場合には、車室内下部の冷たい空気を車室内上部へ吹き出すのみでは使用者が涼しいと感じるまでに至らない場合がある。そのため、乗車前の空調が終了した後の空調制御には改良の余地がある。

そこで、本発明は、乗車前の空調が終了した後の使用者の乗車時の快適性を向上させることができる車両用空調システムを提供することを目的とする。

本発明に係る車両用空調システムは、使用者が車両に乗車する前に車室内を空調する車両用空調システムであって、使用者が車両に乗車した後に、所定時間だけ空調出力を増加させて車室内を強く空調することを特徴とする。

このように、使用者が乗車した後に、所定時間だけ空調出力を増加させることによって、夏季では強い風量の冷たい空気を、冬季では強い風量の暖かい空気を車室内に送風することができる。

本発明に係る車両用空調システムにおいて、外気温度センサを有し、外気温度センサによって検出される外気温度が高い第１所定温度以上、又は外気温度が低い第２所定温度以下の場合に、乗車後から所定時間だけ空調出力を増加させて強く空調することが好ましい。

このように、外気温度が高い第１所定温度以上、又は外気温度が低い第２所定温度以下の場合に、所定時間だけ空調出力を増加させることによって、快適な空調制御とすることができる。

本発明に係る車両用空調システムにおいて、空調出力の増加分は、外気温度に応じて決定されることが好ましい。

このように、空調出力の増加分が外気温度に応じて決定されることによって、真夏は強い風量のより冷たい空気を、真冬は強い風量のより暖かい空気を車室内に送風することができる。

本発明に係る車両用空調システムにおいて、所定時間は、外気温度に応じて決定されることが好ましい。

このように、所定時間が外気温度に応じて決定されることによって、真夏は強い風量の冷たい空気を、真冬は強い風量の暖かい空気を最適時間車室内に送風することができる。

本発明に係る車両用空調システムにおいて、日射センサを有し、所定時間は、日射センサによって検出される日射量に応じて決定されることが好ましい。

このように、所定時間が日射量に応じて決定されることによって、夏季の外気温度がそれほど高くなくても日射量が多い場合には、強い風量の冷たい空気を最適時間車室内に送風することができる。

本発明に係る車両用空調システムは、シートに着座する使用者に向けて送風するシートベンチレーション、シートを加熱するシートヒータ、ステアリングを加熱するステアリングヒータ、及び輻射熱を車室内に放射する輻射ヒータを含む補助空調装置を含み、使用者が車両に乗車した後に、所定時間だけ空調出力を増加させて車室内を強く空調することが好ましい。

本発明の車両用空調システムによれば、乗車前の空調が終了した後の使用者の乗車時の快適性を向上させることができる。

実施形態の一例である車両用空調システムを備える車両を示す模式図である。 実施形態の一例である車両用空調システムを示す模式図である。 空調装置を示す模式図である。 車両用空調システムの構成を示すブロック図である。 外気温度と目標吹出口温度の補正値との関係を示すグラフである。 外気温度と出力増加時間との関係を示すグラフである。 日射量と出力増加時間の補正値との関係を示すグラフである。 車両用空調システムの冷房時の動作の流れを示すフローチャートである。 車両用空調システムの冷房時の動作の流れを示すタイムチャートである。 車両用空調システムの暖房時の動作の流れを示すフローチャートである。 車両用空調システムの暖房時の動作の流れを示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

「車両」
図１を用いて、実施形態の一例である車両用空調システム１０を備える車両５について説明する。

図１に示すように、車両５は、バッテリから供給される電力によってモータを駆動し、モータを動力として走行する電動車両である。なお、車両５は、本実施形態に限定されることなく、ハイブリッド車両又はエンジン車両であってもよい。

車両５は、車室内６を空調する車両用空調システム１０と、車外の外気温度を検出する外気温度センサ１１と、車外の日射量を検出する日射センサ１２と、を備えている。また、車両５では、使用者が車両５に乗車する前に車室内６を空調する（以下、プレ空調と言う）ために、使用者がスマートフォン１３の遠隔操作によって車両用空調システム１０を始動する。

「車両用空調システム」
図２を用いて、実施形態の一例である車両用空調システム１０について説明する。

図２に示すように、車両用空調システム１０は、車室内６を空調する空調装置２０と、使用者の周囲を補助的に空調する補助空調装置３０とを有する。補助空調装置３０は、それぞれ後述するシートベンチレーション３１と、シートヒータ３２と、ステアリングヒータ３３と、輻射ヒータ３４と、これらの装置を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４０とを有する。空調装置２０及びＥＣＵ４０について詳細は後述する。

シートベンチレーション３１は、シート７に着座する使用者に向けて送風する冷房装置である。シートベンチレーション３１は、シート７の背面部分に設けられる。シートベンチレーション３１は、送風量を３段階に切り替え可能であってもよい。

シートヒータ３２は、通電によって発熱してシート７を加熱する暖房装置である。シートヒータ３２は、シート７の座面部分及び背面部分に設けられる。シートヒータ３２は、加熱出力を３段階に調節可能であってもよい。

ステアリングヒータ３３は、通電によって発熱してステアリング８を加熱する暖房装置である。ステアリングヒータ３３は、ステアリング８に設けられる。ステアリングヒータ３３は、加熱出力を３段階に調節可能であってもよい。

輻射ヒータ３４は、通電によって発熱して輻射熱を車室内６に放射する暖房装置である。輻射ヒータ３４は、ステアリングコラム９の底面に設けられるが、本実施形態に限定されることなく、インストルメントパネル、ドアトリム、天井等の内装部材に設けられてもよい。輻射ヒータ３４は、加熱出力を３段階に調節可能であってもよい。

「空調装置」
図３を用いて、空調装置２０について説明する。

図３に示すように、空調装置２０は、温度調整された空気を車室内６に供給する空気通路２１と、車室内６に向かう空気流を発生させる送風機２２と、車室内６の空気（内気）の導入、又は車両５の外部の空気（外気）の導入を切替える内外切替ドア２３と、後述する冷凍サイクル２４とを有している。

冷凍サイクル２４は、冷媒を圧縮する圧縮機２５と、冷房運転又は暖房運転を切り替える四方切替弁２６と、車体前部に配置される室外熱交換器２７と、冷媒を膨張させる膨張弁２８と、空気通路２１に配置される室内熱交換器２９とが接続されて構成されている。

「ＥＣＵ」
図４から図７を用いて、ＥＣＵ４０について説明する。

ＥＣＵ４０は、上述したように、車両用空調システム１０を構成する各装置を制御する。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵを有するプロセッサ４１と、制御プログラム、制御データ等を記憶したメモリ４２とを有する。メモリ４２は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等である。プロセッサ４１は、メモリ４２に記憶された制御プログラムに従って動作することによって車両用空調システム１０の各装置を制御する

図４に示すように、ＥＣＵ４０は、外気温度センサ１１、日射センサ１２、内気温度センサ１４、車室内６の設定温度等が入力される操作部１５、送風機２２、内外切替ドア２３、圧縮機２５、四方切替弁２６、膨張弁２８、シートベンチレーション３１、シートヒータ３２、ステアリングヒータ３３、輻射ヒータ３４と接続され、スマートフォン１３と無線によって接続されている。

ＥＣＵ４０は、外気温度センサ１１、日射センサ１２及び内気温度センサ１４から検出信号を受信し、またスマートフォン１３から指令信号を受信して、送風機２２、内外切替ドア２３、圧縮機２５、四方切替弁２６、膨張弁２８、シートベンチレーション３１、シートヒータ３２、ステアリングヒータ３３、輻射ヒータ３４に制御信号を送信する。

プロセッサ４１は、外気温度センサ１１によって検出される外気温度、内気温度センサ１４によって検出される内気温度、日射センサ１２から検出される日射量、操作部１５によって設定される設定温度に基づいて目標吹出口温度、目標風量及び目標内外気切替ドア開度を算出する。

プロセッサ４１は、算出した目標吹出口温度、目標風量及び目標内外気切替ドア開度となるように、圧縮機２５、四方切替弁２６、膨張弁２８、内外切替ドア２３の開度及び送風機２２の風量等を調整する。

プロセッサ４１は、使用者が車両５に乗車する前にスマートフォン１３による遠隔操作によって車両用空調システム１０を始動して車室内６をプレ空調する。また、プロセッサ４１は、使用者が車両５に乗車した場合にはプレ空調を終了する。使用者が車両５に乗車したことは、着座センサ又はドアの開閉によって検出してもよい。プレ空調の終了は、本実施形態に限られることなく、プレ空調開始から所定時間経過した場合、又は消費電力が所定電力以上消費された場合であってもよい。

プロセッサ４１は、使用者が車両５に乗車してプレ空調を終了した場合には、「所定時間（以下、出力増加時間）」だけ車両用空調システム１０の「空調出力」を増加させて車室内６を強く空調する。このように、使用者が乗車した後に、出力増加時間だけ空調出力を増加させることによって、夏季では強い風量の冷たい空気を、冬季では強い風量の暖かい空気を車室内６に送風することができる。

プロセッサ４１は、冷房時には、外気温度が高い第１所定温度Ｔ１以上の場合に出力増加時間だけ空調出力を増加させて車室内６を冷房する。具体的には、図５に示す例では、外気温度が３０℃以上の場合に出力増加時間だけ空調出力を増加させて車室内６を冷房する。また、暖房時には、外気温度が低い第２所定温度Ｔ２以下の場合に出力増加時間だけ空調出力を増加させて車室内６を暖房する。具体的には、図５に示す例では、外気温度が１０℃以下の場合に出力増加時間だけ空調出力を増加させて車室内６を冷房する。このように、外気温度が第１所定温度以上又は第２所定温度以下の場合にのみ、出力増加時間だけ空調出力を増加させることによって、快適な空調制御とすることができる。

「空調出力」
車両用空調システム１０の空調出力には、空調装置２０の冷媒循環量と送風量とを含み、換言すれば、これらの目標となる目標吹出口温度及び目標風量を含む。空調出力を増加させるとは、冷房時には出力増加時間だけ目標吹出口温度を減少させると共に目標風量を増加して車室内６を空調し、暖房時には出力増加時間だけ目標吹出口温度を増加させると共に目標風量を増加させて車室内６を空調する。

図５に示すように、空調出力の増加分は、外気温度に応じて決定されている。具体的には、冷房時の目標吹出口温度の減少量（補正値）は、外気温度が高くなるに従って減少させている。図５に示す例では、補正値は、外気温度３０℃であれば７℃減少させ、外気温度４０℃であれば１４℃減少させるように次第に減少させている。一方、暖房時の目標吹出口温度の増加量（補正値）は、外気温度が低くなるに従って増加させている。図５に示す例では、補正値は、外気温度５℃であれば７℃増加させ、外気温度－２０℃であれば１４℃増加させるように次第に増加させている。また、冷房時の風量は、外気温度が高くなるに従って増加させてもよい。同様に、暖房時の風量は、外気温度が低くなるに従って増加させてもよい。

このように、増加又は減少させる目標吹出口温度が外気温度に応じて決定されることによって、真夏は強い風量のより冷たい空気を、真冬は強い風量のより暖かい空気を車室内６に送風することができる。

また、車両用空調システム１０の空調出力には、少なくとも補助空調装置３０のシートベンチレーション３１の風量と、シートヒータ３２、ステアリングヒータ３３及び輻射ヒータ３４の出力とを含む。具体的には、冷房時には出力増加時間だけシートベンチレーション３１の風量を増加させて車室内６を空調し、暖房時には出力増加時間だけシートヒータ３２と、ステアリングヒータ３３と、輻射ヒータ３４の出力を増加させて車室内６を空調する。

なお、補助空調装置３０の出力が目標吹出口温度に応じて決定される場合には、増加又は低減された目標吹出口温度に従って補助空調装置３０の出力が決定されてもよい。また、全ての補助空調装置３０を一律に出力増加時間だけ最大出力として車室内６を空調してもよい。

「出力増加時間」
図６に示すように、出力増加時間は、外気温度に応じて決定されている。より詳細には、冷房時の出力増加時間は、外気温度が高くなるに従って長くなるようにしている。図６に示す例では、外気温度３０℃であれば５分増加させ、外気温度４０℃であれば１０分増加させるように次第に長くなるようにしている。また、暖房時の出力増加時間は、外気温度が低くなるに従って長くなるようにしている。図６に示す例では、外気温度５℃であれば５分増加させ、外気温度－２０℃であれば１０分増加させるように次第に長くなるようにしている。

このように、出力増加時間が外気温度に応じて決定されることによって、真夏は強い風量の冷たい空気を、真冬は強い風量の暖かい空気を車室内６に最適時間送風することができる。

図７に示すように、出力増加時間は、日射量に応じて補正される。より詳細には、冷房時の出力増加時間は、日射量が多くなるに従って長くなるように補正される。図７に示す例では、日射量５００Ｗ／ｍ^２であれば５分増加させ、日射量１０００Ｗ／ｍ^２であれば１０分増加させるように次第に長くなるようにしている。このように、出力増加時間が日射量に応じて補正されることによって、外気温度がそれほど高くなくても日射量が多い場合には、強い風量の冷たい空気を車室内６に最適時間送風することができる。

「車両用空調システムの動作」
図８及び図９を用いて、冷房時の車両用空調システム１０の動作の流れについて説明する。

ステップＳ１１において、プロセッサ４１は、使用者が車両５に乗車してプレ空調が終了したかを確認する。プレ空調が終了した場合にはステップＳ１２へ移行する。ステップＳ１２において、外気温度センサ１１より外気温度を取得し、外気温度が第１所定温度Ｔ１以上であるかを確認する。第１所定温度Ｔ１以上であればステップＳ１３へ移行する。

ステップＳ１３において、外気温度より出力増加分と出力増加時間を決定する。ステップＳ１４において、日射センサ１２より日射量を取得し、ステップＳ１３にて決定された出力増加時間を日射量に応じて補正する。

ステップＳ１５において、出力増加分を加えた出力にて空調装置２０及びシートベンチレーション３１を作動し車室内６を空調する。シートベンチレーション３１は、最高出力としてもよい。ステップＳ１６において、プレ空調終了後から出力増加時間経過した場合には、通常の空調制御に移行する。シートベンチレーション３１は、段階的に出力を下げてもよい。

図１０及び図１１を用いて、暖房時の車両用空調システム１０の動作の流れについて説明する。

ステップＳ２１において、プロセッサ４１は、使用者が車両５に乗車してプレ空調が終了したかを確認する。プレ空調が終了した場合にはステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２２において、外気温度センサ１１より外気温度を取得し、外気温度が第２所定温度Ｔ２以下であるかを確認する。第２所定温度Ｔ２以下であればステップＳ２３へ移行する。

ステップＳ２３において、外気温度より出力増加分と出力増加時間を決定する。ステップＳ２４において、出力増加分を加えた空調出力にて空調装置２０、シートヒータ３２、ステアリングヒータ３３及び輻射ヒータ３４を作動し車室内６を空調する。シートヒータ３２、ステアリングヒータ３３及び輻射ヒータ３４は、最高出力としてもよい。ステップＳ２５において、プレ空調終了後から出力増加時間経過した場合には、通常の空調制御に移行する。シートヒータ３２、ステアリングヒータ３３及び輻射ヒータ３４は、段階的に出力を下げてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

５ 車両、６ 車室内、７ シート、８ ステアリング、９ ステアリングコラム、１０ 車両用空調システム、１１ 外気温度センサ、１２ 日射センサ、１３ スマートフォン、２０ 空調装置、２１ 空気通路、２２ 送風機、２３ 内外切替ドア、２４ 冷凍サイクル、２５ 圧縮機、２６ 四方切替弁、２７ 室外熱交換器、２８ 膨張弁、２９ 室内熱交換器、３０ 補助空調装置、３１ シートベンチレーション、３２ シートヒータ、３３ ステアリングヒータ、３４ 輻射ヒータ、４０ ＥＣＵ、４１ プロセッサ、４２ メモリ

Claims (6)

1. 使用者が車両に乗車する前に車室内を空調する車両用空調システムであって、
   前記使用者が前記車両に乗車した後に、所定時間だけ空調出力を増加させて前記車室内を強く空調する、
   車両用空調システム。
2. 請求項１に記載の車両用空調システムであって、
   外気温度センサを有し、
   前記外気温度センサによって検出される外気温度が高い第１所定温度以上、又は外気温度が低い第２所定温度以下の場合に、前記所定時間だけ前記空調出力を増加させて空調する、
   車両用空調システム。
3. 請求項２に記載の車両用空調システムであって、
   前記空調出力の増加分は、前記外気温度に応じて決定される、
   車両用空調システム。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用空調システムであって、
   外気温度センサを有し、
   前記所定時間は、前記外気温度センサによって検出される外気温度に応じて決定される、
   車両用空調システム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用空調システムであって、
   日射センサを有し、
   前記所定時間は、前記日射センサによって検出される日射量に応じて決定される、
   車両用空調システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用空調システムは、シートに着座する前記使用者に向けて送風するシートベンチレーション、前記シートを加熱するシートヒータ、ステアリングを加熱するステアリングヒータ、及び輻射熱を前記車室内に放射する輻射ヒータを含む補助空調装置を含み、前記使用者が前記車両に乗車した後に、前記所定時間だけ前記空調出力を増加させて前記車室内を強く空調する、
   車両用空調システム。
   

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