JP2787614B2

JP2787614B2 - 自動車用空調装置の吹出モード制御装置

Info

Publication number: JP2787614B2
Application number: JP23613190A
Authority: JP
Inventors: 護政氏
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1990-09-06
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JPH04118320A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、日射条件を加味して自動車用空調装置の
吹出モードを切替制御する吹出モード制御装置に関す
る。

（従来の技術）この種の吹出モード制御装置として、例えば特開昭63
−312217号公報に示されるように、フットモードとバイ
レベルモードとの間の吹出モードを日射量に応じて切替
えるものは公知である。

これは、フットモードとバイレベルモードとの切替点
を日射検出量に応じて変更し、冬季等において吹出モー
ドがヒータモードに設定されている場合でも、日射が強
くなると吹出モードがフットモードからバイレベルモー
ドに切替えられ、日射によって乗員の感じる温熱感を取
除くようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、車両の窓ガラスから車室に入射する太
陽光は、その太陽光の入射する角度（入射高度）によっ
て乗員をどの部分に当たるかが異なるので、上述の技術
のように単に日射検出量の大きさに応じて吹出モードの
切替点を変更しても、日射強度が同じであれば、日射が
上半身に多く当たる場合と下半身に多く当たる場合とで
何ら区別のない吹出モード制御が行われる。このため、
乗員の上半身に多くの日射が当たっているにもかかわら
ず吹出モードがフットモードに維持されて上半身へ送風
されなくなり、上半身に対する日射補正が適正におこな
われない場合があった。

そこで、この発明においては、入射高度によって太陽
光の乗員に当たる部分がおよそ決まることに鑑み、この
入射高度を加味して吹出モードを補正し、冬場における
吹出モード制御をより適正に行なうことができるように
した自動車用空調装置の吹出モード制御装置を提供する
ことを課題としている。

（課題を解決するための手段）しかして、この発明の要旨とするところは、第１図に
示すように、少なくとも足元吹出口とベント吹出口とを
開閉するモードドア22a,22bと、車室内温度を検出する
車室内温度センサ25と、外気温を検出する外気温センサ
26と、車室内の目標温度を設定する温度設定器40と、日
射量を検出する日射センサ27と、前記日射センサ27の出
力に基づいて入射高度を演算する入射高度演算手段100
と、この入射高度演算手段100で演算された入射高度に
基づいて太陽光が乗員の上半身に照射する程度を演算す
る上半身照射率演算手段200と、この上半身照射率演算
手段200により演算された太陽光の上半身に照射する程
度が大きくなるに従って前記日射センサ27の出力に対応
する信号を大きく補正した日射補正量を演算する日射補
正量演算手段300と、前記車室内温度センサ25、外気温
センサ26、温度設定器40、及び前記日射補正量演算手段
300の出力に少なくとも基づいて、空調機器を制御する
基準信号を演算する制御基準信号演算手段400と、前記
制御基準信号演算手段400で演算された基準信号に基づ
き、前記日射補正量の演算に要した補正が小さい場合に
は足元への空気の供給を可能にする吹出モードを選択
し、補正が大きくなるにしたがって吹出空気の上半身へ
の供給を可能にする吹出モードを選択する吹出モード選
択手段500と、この吹出モード選択手段500の選択結果に
基づいて前記モードドア22a,22bを駆動制御する駆動制
御手段600とを具備することにある。

（作用）したがって、入射高度に基づいて上半身照射率演算手
段で演算された上半身照射率が小さい場合には、日射補
正量演算手段で演算される日射補正量の算出に要した補
正量は小さく、また上半身照射率が大きい場合には、日
射補正量の算出に要した補正量は大きく、このような日
射補正量を加味して制御信号演算手段で基準信号が算出
され、この基準信号に基づいて吹出モードが設定され
る。即ち、吹出モード選択手段により、上半身照射率が
小さい程吹出モードは吹出空気を足元へ供給するモード
になり、大きい程吹出空気を上半身へ供給するモードと
なる。このため、日射強度が小さくても太陽高度が低い
ほど上半身に向けて送風されることとなり、そのため、
上記課題を達成することができるものである。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面により説明する。

第２図において、車両用空調装置は、空調ダクトの最
上流側にインテークドア切換装置２が設けられ、このイ
ンテークドア切換装置２は、内気入口３と外気入口４と
が分かれた部分に内外気切換ドア５が配置され、このイ
ンテークドア５をアクチュエータ６により操作して空調
ダクト１内に導入する空気を内気と外気とに選択できる
ようになっている。

送風機７は、空調ダクト１内に空気を吸い込んで下流
側に送風するもので、この送風機７の後方にはエバポレ
ータ８とヒータコア９とが設けられている。

エバポレータ８は、コンプレッサ10、コンデンサ11、
リキッドタンク12及びエクスパンションバルブ13と共に
配管結合されて冷房サイクルを構成しており、前記コン
プレッサ10は、自動車のエンジンに電磁クラッチ15を介
して連結され、この電磁クラッチ15を断続することでオ
ンオフ制御される。また、ヒータコア９は、エンジンの
冷却水が循環して空気を加熱するようになっている。こ
のヒータコア９の前方には、エアミックスドア16が設け
られており、このエアミックスドア16の開度をアクチュ
エータ17により調節することで、ヒータコア９を通過す
る空気と、ヒータコア９をバイパスする空気との量が変
えられ、その結果、吹出空気の温度が制御されるように
なっている。

そして、前記空調ダクト１の下流側は、デフロスト吹
出口18、ベント吹出口19及びヒート吹出口20に分かれて
車室に開口し、その分かれた部分にモードドア22a,22b
が設けられ、このモードドア22a,22bをアクチュエータ2
3,24で操作することにより所望の吹出モードが得られる
ようになっている。

25は車室内の空気の温度T_Rを検出する車室内温度セン
サ、26は車室外の温度T_Aを検出する外気温度センサ、27
は日射量Q_Sを検出する日射センサであり、これらの出力
信号はマルチプレクサ（MPX）29を介して選択され、A/D
変換器30を介してデジタル信号に変換されてマイクロコ
ンピュータ31へ入力される。

ここで、日射センサ27は第３図（ａ），（ｂ）に示す
ように、第１乃至第３の受光素子27a〜27cをインストル
メントパネル32上のほぼ中央に設けられた基台33の表面
に配置して構成されている。具体的に説明すると、基台
33は上部を切り取られた四角錐の形状をなし、稜線が車
両の前後及び左右に向くように固定されている。第１乃
至第３の受光素子27a〜27cは、この基台33のフロントガ
ラス34と対向する二つの斜面33a,33b及び上端面33cに取
り付けられており、左斜面33aに取り付けられた第１の
受光素子27aと右斜面33bに取り付けられた第２の受光素
子27bは、それぞれのセンサ表面が車両進行方向（α＝
０゜）に延びる仮想の鉛直平面に対して鉛直方向及び水
平方向で傾き、それぞれの出力I_L,I_Rは太陽の位置が車
両の進行方向（α＝０゜）から所定角α_１（例えば45
゜）それぞれ左右に傾いたときに最大となるようになっ
ている。また、上端面33cに取り付けられた第３の受光
素子27cは、その表面がほぼ水平であり、入射方位にか
かわらず均一な出力I_Hが得られるようになっている。

また、マイクロコンピュータ31には、操作パネル35か
らの出力信号が入力される。この操作パネル35は、停止
モードやマニュアル操作状態を解除して送風機等の空調
機器のすべてをオート状態に設定するAUTOスイッチ36、
停止モードを指令するOFFスイッチ37、吸入モードを内
気吸入モード（REC）と外気吸入モード（FRESH）に切換
えるインテークスイッチ38、吹出モードをデフロストモ
ードに設定するDEFスイッチ39、車室内の目標温度を設
定する温度設定器40、送風能力を設定する送風能力設定
器41、デフロストモード以外の吹出モードを設定する吹
出モード設定器42を備えている。

マイクロコンピュータ31は、図示しない中央処理装置
（CPU）、読出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセス
メモリ（RAM）、入出力ポート（I/O）等を持つそれ自体
周知のもので、前述した各種入力信号に基づいて、前記
アクチュエータ6,17,23,24、コンプレッサ10及び送風機
７のモータにそれぞれ駆動回路49a〜49eを介して制御信
号を出力し、各ドア5,16,22a,22bの駆動制御、コンプレ
ッサ10のオンオフ制御及びモータの回転制御を行なうと
共に、表示回路28を介して操作パネル35の表示部43の表
示を制御する。

第４図において、前述したマイクロコンピュータ31に
よる制御作動例がフローチャートとして示され、マイク
ロコンピュータ31は、エンジンが起動されることにより
ステップ50からプログラムの実行を開始し、ステップ52
において温度設定器40、車室内温度センサ25、外気温度
センサ26、日射センサ27等からの信号を入力し、所定の
領域に格納する。

そして、先ず、前記日射センサ27の出力I_L,I_R,I_Hに基
づいて、入射方位α及び入射高度βを演算する。ここで
入射方位αとは、車両の信号方向に対する太陽の偏位を
示し、ドライバ側（右側）へのずれを正（＋）、アシス
ト側（左側）へのずれを負（−）とする。また、入射高
度βとは水平方向（β＝０゜）からの太陽の位置の仰角
を表わす。

先ず、入射方位αの演算方法を説明すると、ステップ
54において、第１の受光素子27aの出力I_Lと第２の受光
素子27bとの大小を比較し、I_R≧I_Lであればステップ56
へ進んで入射方位検出信号SDを（１）式で、I_R＜I_Lであ
ればステップ58へ進んでSDを（２）式でそれぞれ求め
る。

そして、このSDを用いて、I_R≧I_Lであれば車両進行方
向に対するドライバ側への日射の偏りを（３）式をもっ
て、I_R＜I_Lであれば車両進行方向に対するアシスト側へ
の日射の偏りを（４）式をもってそれぞれ算出し、入射
方位αを求める（ステップ60、62）。

α＝Ｋ・SD ……（３）式 α＝−Ｋ・SD ……（４）式ここでＫは、（３）式および（４）式をもって演算さ
れたαが実際の入射方位と一致するように実験等により
予め定められた演算定数である。

次に、入射高度βの演算にあっては、ステップ64にお
いて前段階で求めた入射方位αがドライバ側の所定範囲
（０≦α≦２α_１）内の値であるか否かを判定し、ま
た、ステップ66において、αがアシスト側の所定範囲
（−２α_１≦α＜０）内の値であるか否かを判定する。
０≦α≦２α_１であればステップ68へ進んで入射高度検
出信号SHを（５）式をもって、また、−２α_１≦α＜０
であればステップ70へ進んでSHを（６）式をもってそれ
ぞれ表し、次のステップ72において入射高度βを（７）
式によって求める。

ここで、K_Bは比例定数、β_０は補正項を示す。

尚、入射高度βの演算を所定範囲の入射方位に限って
演算しているのは、入射方位が左右に大きくずれた場合
には窓ガラスを通して車室内に入射する太陽光が減少す
るためである。このため、−２α_１≦α＜２α_１以外の
αの値に対しては入射高度βを新たに演算せず、前のβ
の値を用いる。

このようにして、入射高度βが得られた後は、ステッ
プ74へ進み、この入射高度βに基づいて、第５図に示さ
れる予め実験により決定された特性パターンから乗員の
上半身に太陽光が照射する程度（以下、上半身照射率γ
という）を演算する。一般の乗用車においては、インス
トルメントパネル32、屋根等と座席の位置との関係で、
入射高度βが高い場合には、太陽光が屋根で遮られて乗
員の下半身に照射されやすく、入射高度βが低い場合に
は、太陽光がインストルメントパネル32等に遮られて上
半身に照射されやすくなることから、前記特性パターン
は、これを反映しているもので、入射高度βが90゜であ
るとき（太陽が車両の真上にあるとき）を上半身照射率
０〔％〕にし、入射高度βが０゜であるとき（太陽が地
平線近くにあるとき）を上半身照射率100〔％〕にし、
その間はβが小さくなるにつれてγがほぼ線形的に大き
くなるようになっている。

そして、次のステップ76において、前記上半身照射率
γの大きさに応じて日射量Q_Sの補正量（日射補正量）T_S
を（７）式によって演算する。

T_s＝Q_S（１＋γ/100） ……（７）式尚、Q_Sの演算はここでは詳述しないが、受光センサー
27Cの出力信号I_Hを用い、γとの関係で決定するように
してもよい。

（７）式の演算で明らかなように、上半身への太陽光
の照射が大きい程（入射高度βが小さい程）、日射補正
量T_Sは大きくなり、γの依存度が大きくなることを示し
ている。

ステップ78においては、前述したステップ52において
入力された設定温度T_PTC、車室内温度T_R、外気温T_A及び
前記ステップ76で算出された前記日射補正量T_Sの各記号
に、それぞれ所定のゲインA,B,C,Dを加えて、例えば
（８）式に基づいて、空調機器を制御するために用いる
制御基準信号X_Mを演算する。

X_M＝Ａ・T_PTC＋Ｂ・T_R＋Ｃ・T_A＋Ｄ・T_S＋Ｅ ……（８）式ここで、Ｅは定数からなる補正項であり、X_Mはその値
が小さくなるほど暖房要請が強いことを、またその値が
大きくなるほど冷房要請が強いことを示す。

次のステップ80においては、吹出モードの設定がAUTO
モードで行われるかマニュアルモードで行なわれるかを
判定し、前記操作パネル35の吹出モード設定器42が操作
されて吹出モードの選択がマニュアルモードになった場
合には、ステップ82へ進み、実際の吹出モードが吹出モ
ード設定器42で選択された吹出モードになるよう駆動回
路49cへ制御信号を出力する。

これに対して、吹出モードの設定がAUTOモードで行わ
れている場合（空調装置が作動すると自動的にAUTOモー
ドに入る）には、ステップ84へ進み、前記ステップ78で
算出した制御基準信号X_Mに基づいて、第６図に示される
所定の特性パターンが得られるよう駆動回路49cに制御
信号を出力し、吹出モードを設定する。

この第６図の特性パターンによれば、X_Mが所定値X_a,X
_bよりも小さい場合には吹出モードがフットモード（FOO
T）に、所定値X_a,X_bよりも大きくX_c,X_dよりも小さい場
合にはバイレベルモードに、所定値X_c,X_dよりも大きい
場合にはベントモードにそれぞれ選択され、外気温T_Aが
低い冬場等において、入射高度が仮に90゜であるとした
場合（上半身照射率γを全く考慮しない場合）には、吹
出モードがフットモードに設定されるようになってい
る。

このため、冬場の入射高度が比較的高い場合には、T_S
に対するγの依存度は小さく、制御基準信号X_Mの値が例
えば第６図のＩ位置の値になって吹出モードがフットモ
ードに設定される。これに対して、冬場であっても入射
高度が低い場合には、T_Sに対するγの依存度が大きくな
り、日射検出量が例え小さくても、制御基準信号X_Mの値
は大きくなって例えば第６図のII位置の値にずれ、吹出
モードがバイレベルモード（BI/L）になる。また、この
場合にゲインＤの設定の仕方によっては、ベントモード
（VENT）にもなり得ることになり、暖房が必要な冬季に
おいても乗員の上半身に日射が当たればその上半身に風
を送って温熱感を除去することができる。

（発明の効果）以上述べたように、この発明によれば、冬季による吹
出モードが、上半身への照射が少ない場合には吹出空気
が足元へ供給されるモードに、上半身への照射が多い場
合には吹出空気の上半身への供給を可能にするモードに
それぞれ設定されるようになるので、外気温や日射強度
にかかわらず日射が上半身に当たれば上半身への送風が
得られて日射による温熱感を除去することができ、従来
に比べてより適正な吹出モード制御が実現されるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を示す機能ブロック図、第２図はこの
発明における自動車用空調装置を示す概略構成図、第３
図は日射センサの構造を示す平面及び側面図、第４図は
自動車用空調装置のマイクロコンピュータにより吹出モ
ードの制御動作例を示すフローチャート、第５図は上半
身照射率と入射高度との関係を示す特性線図、第６図は
吹出モードの特性パターンを示す線図である。 22a,22b……モードドア、25……車室内温度センサ、26
……外気温センサ、27……日射センサ、40……温度設定
器、100……入射高度演算手段、200……上半身照射率演
算手段、300……日射補正量演算手段、400……制御基準
信号演算手段、500……吹出モード選択手段、600……駆
動制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも足元吹出口とベント吹出口とを
開閉するモードドアと、車室内温度を検出する車室内温度センサと、外気温を検出する外気温センサと、車室内の目標温度を設定する温度設定器と、日射量を検出する日射センサと、前記日射センサの出力に基づいて入射高度を演算する入
射高度演算手段と、この入射高度演算手段で演算された入射高度に基づいて
太陽光が乗員の上半身に照射する程度を演算する上半身
照射率演算手段と、この上半身照射率演算手段により演算された太陽光の上
半身に照射する程度が大きくなるに従って前記日射セン
サの出力に対応する信号を大きく補正した日射補正量を
演算する日射補正量演算手段と、前記車室内温度センサ、外気温センサ、温度設定器、及
び前記日射補正量演算手段の出力に少なくとも基づい
て、空調機器を制御する基準信号を演算する制御基準信
号演算手段と、前記制御基準信号演算手段で演算された基準信号に基づ
き、前記日射補正量の演算に要した補正が小さい場合に
は足元への空気の供給を可能にする吹出モードを選択
し、補正が大きくなるにしたがって吹出空気の上半身へ
の供給を可能にする吹出モードを選択する吹出モード選
択手段と、この吹出モード選択手段の選択結果に基づいて前記モー
ドドアを駆動制御する駆動制御手段と、を具備することを特徴とする自動車用空調装置の吹出モ
ード制御装置。