JP3210393B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、設定温度と車内温度の
偏差に基づいて空調出力調節手段（エアミックスドアや
ブロアなど）の制御量をファジィ推論し、その推論結果
に基づいて吹出温度を制御するようにした自動車用空調
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の空調装置の例として、特開昭６
４ー２２６１７号公報に記載のものが知られている。こ
の空調装置は、例えば設定温度と車内温度の偏差に基づ
いてエアミックスドア開度の変化量を推論し、その推論
結果に基づいてエアミックスドアの開度を制御すること
により吹出温度を調節し、最終的に設定温度と車内温度
の偏差をゼロにしようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
技術は、オートで制御された場合を前提とするものであ
り、ファジィ推論結果に応じてエアミックスドアがオー
ト制御される場合は全く問題なく機能するが、温度設定
の両端でＭＡＸ固定制御を行う空調装置に適用した場
合、つまりオートを外れた制御を行う空調装置に適用し
た場合、次のような不具合を発生する。

【０００４】その不具合を説明する前に、ここで予めＭ
ＡＸ固定制御について簡単に説明しておく。多くの空調
装置では、温度設定範囲が例えば１８度〜３２度に決め
られており、車内設定温度がその上限値（３２）あるい
は下限値（１８）に設定された場合、最大暖房制御ある
いは最大冷房制御が行われる。つまり、オート制御を外
れて、風量が最大に固定され、かつエアミックスドアが
最大暖房位置（フルホット＝ＦＨ）あるいは最大冷房位
置（フルクール＝ＦＣ）に強制的に固定されるのであ
る。この場合、車内温度の変化に関係なく、同制御が解
除されるまで最大暖房あるいは最大冷房が行われる。こ
れがＭＡＸ固定制御である。

【０００５】このような、設定温度を両端に設定するこ
とでＭＡＸ固定制御を実行する空調装置の場合、前記の
ファジィ制御を組み込むと、演算上は設定温度が「１
８」または「３２」として認識してファジィ演算を続行
するので、偏差が逆転したときにはその偏差を解消すべ
く演算が行われる。

【０００６】例えば、設定を「１８」としてＭＡＸ冷房
を行っている場合、車内温度が低下して演算上の設定温
度「１８度」を下回った場合、演算内容はその場合の偏
差を解消しようとする方向に累積していく。つまり、車
内温度が１８度を越えて低下した場合、暖房方向の演算
結果が出力されることになる。オート制御であれば、こ
の際暖房方向の制御が行われることで車内温度が１８度
に近付く。しかし、ＭＡＸ固定制御が行われている場合
には、車内温度の変化の如何に拘らずＭＡＸ冷房が強行
される。その結果、ファジィ演算結果だけが暖房方向に
累積されてしまうことになる。

【０００７】したがって、その状態でいきなりＭＡＸ固
定制御を解除すると、蓄積されていた演算結果に基づい
て、一気に熱風が吹き出すことがある。極端な場合は、
夏場で吹出温度がフルホットの状態になることすらあ
り、乗員に不快感を与える不具合がある。

【０００８】本発明は、上記の事情を考慮し、ＭＡＸ固
定制御解除時のエアミックスドアの大きな変化を防止
し、適度な温度制御を行うことで快適な車内空調を実現
することのできる自動車用空調装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の自動車用空調装
置は、前記の問題点を解決するため、図１に示すよう
に、車内への吹出温度を調節する空調出力調節手段１
と、車内の設定温度Ｔｓを入力する温度設定手段２と、
車内の温度Ｔｒを検出する車内温度検出手段３と、前記
温度設定手段２および車内温度検出手段３の出力に応答
し、設定温度Ｔｓと車内温度Ｔｒの偏差に基づいて前記
空調出力調節手段１の制御量をファジィ推論するファジ
ィ推論手段４と、前記温度設定手段２により設定温度Ｔ
ｓの上限値または下限値が入力された場合、前記空調出
力調節手段１を最大暖房状態または最大冷房状態に固定
する指令を出力する最大温調指令手段５と、該最大温調
指令手段５により最大温調指令が出されたときは前記空
調出力調節手段１を最大暖房状態または最大冷房状態に
固定すべく制御量を決定し、最大温調指令が出されてい
ないときは前記ファジィ推論手段４の出力に基づいて制
御量を決定する制御量決定手段６と、該制御量決定手段
６の出力に基づいて前記空調出力調節手段１を制御する
制御手段７と、前記最大温調指令手段５から最大温調指
令が出力されたとき前記ファジィ推論手段４の推論を中
止させるべく指示を出す推論中止指示手段８と、前記最
大温調指令が解除されたとき、前記ファジィ推論手段４
の入出力のゲインを小さい側に調整するゲイン調整手段
９と、を備えたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の自動車用空調装置においては、いわゆ
るＭＡＸ固定制御中はファジィ推論を中止するので、そ
の間に車内温度と設定温度の偏差がどのように変化しよ
うとも、その影響が演算結果に表れない。そしてＭＡＸ
固定制御が解除された際には、その時点でファジィ推論
の入出力ゲインが小さい側に調節されるので、同制御解
除初期における空調出力の大きな変化を防止することが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図２は、実施例の空調装置の全体構成を示
す概略図である。この図において、１０で示すものは通
風ダクトであり、この通風ダクト１０の上流端には、イ
ンテークドア１１によって切換えられる内気取入口１２
と外気取入口１３とが設けられ、下流端には、吹出口ド
ア１４ａ、１４ｂによって切換えられるＶＥＮＴ吹出口
１５、ＤＥＦ吹出口１６、及びＦＯＯＴ吹出口１７が設
けられている。

【００１２】また、この通風ダクト１０の途中には、上
流側から下流側に向かって順に、ブロア（空調出力調節
手段）１８、エバポレータ１９、エアミックスドア２
０、ヒータ２１が設けられている。そして、エアミック
スドア（空調出力調節手段）２０の開度（位置）を制御
することにより、冷風と暖風の混合割合を調節して車内
に吹出す空気温度を調節するようになっている。

【００１３】なお、２２はインテークドア用アクチュエ
ータ、２３はエバポレータとともに冷却系を構成するコ
ンプレッサ、２４はエアミックスドア用アクチュエー
タ、２５はヒータ用ウォータバルブ、２６はモードドア
用アクチュエータである。

【００１４】上記アクチュエータ類は、コントロールユ
ニット３０により制御される。コントロールユニット３
０はマイクロコンピュータを中心にして構成されてお
り、少なくとも車内温度センサ３１、外気温度センサ３
２、温度設定器３３、日射センサ３４からの入力情報に
基づいて、エアミックスドア２０、ブロア１８、インテ
ークドア１１、モードドア１４ａ、１４ｂを駆動制御
し、さらにエバポレータ１９、ヒータ２１の温度を制御
する。

【００１５】図３は、コントロールユニット３０によっ
て行われる大まかな空調制御の順序を示す。この空調制
御がスタ−トすると、まず、各センサなどからの信号を
読み込み（ステップ１０１）、ついでエアミックスドア
２０の制御（ステップ１０２）、ブロア１８の制御（ス
テップ１０３）、その他の制御（ステップ１０４）を順
次に行い、以下これを繰り返すことにより車内空調を実
現する。

【００１６】次に、エアミックスドア制御１０２の詳細
を図４のフローチャートに基づいて説明する。エアミッ
クスドア制御がスターとすると、ステップ２０１で、車
内温度センサ３１が検出した車内温度Ｔｒと温度設定器
３３から入力された設定温度Ｔｓとを読み込む。次にス
テップ２０２で、設定温度と車内温度の偏差（Ｔｓ−Ｔ
ｒ）を演算し、演算した値をＥ１とする。同時に前記偏
差の変化速度ｄ／ｄｔ（Ｔｓ−Ｔｒ）を演算し、演算し
た値をＥ２とする。

【００１７】ついで、ステップ２０３、２０４で、ＭＡ
Ｘ固定制御を選択したかどうか、つまり設定温度Ｔｓが
下限値「１８」または上限値「３２」に設定されている
かどうかを判断する。下限値「１８」を指定している場
合には、ステップ２０７にてエアミックスドアの目標開
度θをフルクール（θ＝０％）に設定する。またこの間
に、ＭＡＸ固定制御中であることを示すフラグＦ１が立
っていない場合は同フラグＦ１をセットする（ステップ
２０５、２０６）。一方、上限値「３２」を指定してい
る場合には、ステップ２１０にてエアミックスドアの目
標開度θをフルホット（θ＝１００％）に設定する。ま
たこの間に、ＭＡＸ固定制御中であることを示すフラグ
Ｆ１が立っていない場合は同フラグＦ１をセットする
（ステップ２０８、２０９）。

【００１８】ＭＡＸ固定制御を選択していない場合、つ
まり温度設定値が設定範囲の両端「１８」、「３２」の
いずれでもない場合は、ステップ２０３、２０４の判断
が共にＮＯとなってステップ２１２に進み、ここでＭＡ
Ｘ固定フラグＦ１の状態をチェックし、フラグＦ１がセ
ットされていない場合はステップ２１３でフラグＦ１を
リセットしてステップ２１４に進み、ここで前記Ｅ１、
Ｅ２を前件部入力パラメータとしてエアミックスドア開
度変化量Δθをファジィ推論する。そしてファジィ推論
したら、その値に基づいてエアミックスドアの目標開度
θを求め（ステップ２１５）、ついでエアミックスドア
を目標開度θになるように制御する（ステップ２１
６）。

【００１９】一方、ＭＡＸ固定制御を行っている場合
は、ステップ２０７あるいはステップ２１０にてフルク
ールあるいはフルホットに目標開度θを設定した後、ス
テップ２１１に進んでファジィ推論をストップし、その
後ステップ２１６に進んで、エアミックスドアを目標開
度位置に制御する。

【００２０】また、ＭＡＸ固定制御を解除した場合は、
ステップ２０３、２０４の判断がＮＯとなってステップ
２１２に進むが、ここでのフラグＦ１の状態判断の結果
が解除当初はＹＥＳとなり、ステップ２１７を経てファ
ジィ推論の入出力のゲインを調整した後、ステップ２１
４に進んで、調整したゲインに基づいてエアミックスド
ア開度変化量Δθをファジィ推論する。

【００２１】次に、ブロア制御（ステップ１０２）の詳
細を図５のフローチャートに基づいて説明する。ブロア
制御がスターとすると、ステップ３０１で、車内温度セ
ンサ３１が検出した車内温度Ｔｒと温度設定器３３から
入力された設定温度Ｔｓとを読み込む。次にステップ３
０２で、設定温度と車内温度の偏差（Ｔｓ−Ｔｒ）を演
算し、演算した値をＥ１とする。同時に前記偏差の変化
速度ｄ／ｄｔ（Ｔｓ−Ｔｒ）を演算し、演算した値をＥ
２とする。

【００２２】ついで、ステップ３０３でファンＯＦＦス
イッチを操作したかどうか、またステップ３０４でオー
トスイッチを操作したかどうかを判断し、ファンＯＦＦ
スイッチを操作した場合は、ステップ３０９に進んで後
述するＭＡＸ固定制御中であることを示すフラグＦ２を
リセットした後、ステップ３１０にてブロアをＯＦＦす
る。また、オートを選択していない場合は、ステップ３
１１に進んでフラグＦ２をリセットした後、ステップ３
１２にてブロアをマニュアル設定通りに駆動する。

【００２３】また、ファンＯＦＦでなく、かつオートを
選択している場合は、ステップ３０５、３０６に進み、
ＭＡＸ固定制御を選択したかどうか、つまり設定温度Ｔ
ｓが下限値「１８」または上限値「３２」に設定されて
いるかどうかを判断する。下限値「１８」または上限値
「３２」を指定している場合には、ステップ３１３に進
んでブロアをＭＡＸＨｉ（最大風量）に固定する。また
この間に、ＭＡＸ固定制御中であることを示すフラグＦ
２が立っていない場合は同フラグＦ２をセットする（ス
テップ３０７、３０８）。

【００２４】ＭＡＸ固定制御を選択していない場合、つ
まり温度設定値が設定範囲の両端「１８」、「３２」の
いずれでもない場合は、ステップ３０５、３０６の判断
が共にＮＯとなってステップ３１５に進み、ここでＭＡ
Ｘ固定フラグＦ２の状態をチェックし、フラグＦ２がセ
ットされていない場合はステップ３１６でフラグＦ２を
リセットしてステップ３１７に進み、ここで前記Ｅ１、
Ｅ２を前件部入力パラメータとしてブロア電圧変化量Δ
Ｖをファジィ推論する。そしてファジィ推論したら、そ
の値に基づいてブロア目標電圧Ｖを求め、その電圧でブ
ロアを駆動する（ステップ３１８）。

【００２５】一方、ＭＡＸ固定制御を行っている場合
は、ステップ３１３でＭＡＸＨｉにてブロアを駆動した
後、ステップ３１４に進んでファジィ推論をストップす
る。

【００２６】また、ＭＡＸ固定制御を解除した場合は、
ステップ３０５、３０６の判断がＮＯとなってステップ
３１５に進むが、ここでのフラグＦ２の状態判断の結果
が解除当初はＹＥＳとなり、ステップ３１９を経てファ
ジィ推論の入出力のゲインを調整した後、ステップ３１
７に進んで、調整したゲインに基づいてブロア電圧変化
量ΔＶをファジィ推論する。

【００２７】次に、ファジィ推論のステップ２１４、３
１７、及び推論ゲイン調整のステップ２１７、３１９の
内容の詳細を、図６、図７のフローチャートをそれぞれ
用いて説明する。

【００２８】ファジイ推論は、経験則などに基づいて定
められたファジイルールに従って推論結果を出力するも
ので、そのやり方の手順は例えば次の通りである。ま
ず、ＩＦ（前件部）〜ＴＨＥＮ（後件部）形式で表現さ
れる各ファジィルールに従って、予め与えられた入力側
メンバーシップ関数より、前件部のパラメータである
「Ｅ１」のグレード（ファジィラベルに対する所属度、
適合度、あるいはメンバーシップ値とも言う）を求め
る。次に、同様にもう一つのパラメータである「Ｅ２」
のグレードを求め、全部のグレードの最小値をとる。こ
の処理を前件部処理と言う。次に、後件部処理として、
出力側メンバーシップ関数を上記のグレードの所で頭切
り処理し（つまり制限を加えることである）、頭切り処
理して得た台形出力を論理和する。次いで、論理和して
重ね合わせた台形部の重心を求めて、その重心位置を推
論結果、つまり最終出力とする。なお、エアミックスド
ア制御におけるファジィ推論（ステップ２１４）の最終
出力は、エアミックスドア開度変化量Δθである。ま
た、ブロア制御におけるファジィ推論（ステップ３１
７）の最終出力は、ブロア電圧変化量ΔＶである。

【００２９】実際のエアミックスドア開度変化量Δθ及
びブロア電圧変化量ΔＶのファジィ推論では、経験則あ
るいは実験などで得られた実績により、それぞれ図８及
び図９に示すような各１３個のファジィルールが設定さ
れている。ここでは、各パラメータＥ１、Ｅ２毎に、図
９の（ａ）、（ｂ）に示す入力側メンバーシップ関数が
与えられ、また図９（ｃ）、図１１に示すような出力側
メンバーシップ関数が与えられている。この場合、横軸
のレンジがそれぞれ係数Ｋ１〜Ｋ４で割られており、各
係数を調整することによりファジィ推論の入出力ゲイン
を調整することができるようになっている。通常は、こ
れら係数の値は「１」であり、入力側の係数Ｋ１、Ｋ２
を小さくし、出力側の係数Ｋ３、Ｋ４を大きく調整する
ことにより、入出力のゲインが小さくなる、つまり入力
に対する出力変化が小さくなるようになっている。なお
ここで、各符号（ファジィラベル）は、次の意味で用い
られている。 ＰＬ … 正方向に大きい ＰＭ … 正方向に中位 ＰＳ … 正方向に小さい ＺＲ … ゼロ ＮＳ … 負方向に小さい ＮＭ … 負方向に中位 ＮＬ … 負方向に大きい

【００３０】ファジィ推論過程では、上記のファジィル
ールに従い特開平２−９２７６３号公報などで公知のＭ
ＩＮ−ＭＡＸルールを用いて、エアミックスドア開度変
化量Δθ（ステップ２１４）あるいはブロア電圧変化量
ΔＶ（ステップ３１７）を演算する。その流れは図６に
示すように、まず最初にステップ４０１でルール毎の入
力側メンバーシップ関数により、前件部パラメータＥ
１、Ｅ２のグレードＷｉを求め、その最小値をとる。次
いで、ステップ４０２で、出力側メンバーシップ関数よ
り、各ルールのグレード毎に後件部出力であるΔθｉま
たはΔＶｉを求める。そして、ステップ４０３で各ルー
ル毎に得た後件部出力を論理和して重心Ｇθ、ＧＶを求
め、ステップ４０４でその重心位置を最終的な出力であ
るエアミックスドア開度変化量Δθまたはブロア電圧変
化量ΔＶとする。

【００３１】また、ファジィ推論のゲインを調整するス
テップ２１７、３１９では、図７に示すように最初のス
テップ５０１で、車内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓの偏差が
許容値「α」以内に入ったかどうかチェックし、許容値
「α」以内に入っていない場合、つまり偏差が大きい場
合（依然大きい場合）はステップ５０２に進んで、入力
側メンバーシップ関数のレンジを変える係数Ｋ１、Ｋ２
を、「１」より小さい例えば「０．５」に設定し、ステ
ップ５０３で出力側メンバーシップ関数のレンジを変え
る係数Ｋ３またはＫ４を、「１」より大きい例えば
「２」に設定する。

【００３２】また、車内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓの偏差
が許容値「α」以内に入った場合はステップ５０１の判
断がＹＥＳとなってステップ５０４、５０５、５０６に
順次進み、フラグＦ１、Ｆ２をリセットし、入出力ゲイ
ンを通常値「１」に戻す。

【００３３】このようにＭＡＸ固定制御中はファジィ推
論を中止し、ＭＡＸ固定制御解除時には、車内温度と設
定温度が離れている限りファジィ推論の入出力ゲインを
小さい側に調整するので、ＭＡＸ固定制御を解除した時
点でも出力が極端に大きく変化するようなことがなくな
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動車用
空調装置によれば、ＭＡＸ固定制御を解除した時点での
極端な空調出力の変化が緩和される。よって乗員の不快
感が軽減され、快適な空調環境が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の概略構成を示す図である。

【図３】同実施例における空調制御の概略を示すフロー
チャートである。

【図４】図３のフローチャートのステップ１０２の詳細
を示すフローチャートである。

【図５】図３のフローチャートのステップ１０３の詳細
を示すフローチャートである。

【図６】図４、図５のフローチャートのステップ２１
４、３１７のファジィ推論の内容の具体例を示すフロー
チャートである。

【図７】図４、図５のフローチャートのステップ２１
７、３１９の推論ゲイン調整の内容の詳細を示すフロー
チャートである。

【図８】前記ステップ２１４のファジィ推論に用いるル
ールを示す図である。

【図９】前記ステップ２１４、３１７のファジィ推論に
用いるメンバーシップ関数を示し、（ａ）は前件部パラ
メータであるＥ１のメンバーシップ関数、（ｂ）は前件
部パラメータであるＥ２のメンバーシップ関数である。
また（ｃ）はエアミックスドア開度変化量Δθのファジ
ィ推論の後件部パラメータであるΔθのメンバーシップ
関数を示す図である。

【図１０】前記ステップ３１７のファジィ推論に用いる
ルールを示す図である。

【図１１】前記ステップ３１７のファジィ推論に用いる
後件部パラメータであるブロア電圧変化量ΔＶのメンバ
ーシップ関数を示す図である。

【符号の説明】

１ 空調出力調節手段 ２ 温度設定手段 ３ 車内温度検出手段 ４ ファジィ推論手段 ５ 最大温調指令手段 ６ 制御量決定手段 ７ 制御手段 ８ 推論中止指示手段 ９ ゲイン調整手段 １８ ブロア（空調出力調節手段） ２０ エアミックスドア（空調出力調節手段） ３０ コントロールユニット ３１ 車内温度センサ（車内温度検出手段） ３３ 温度設定器（温度設定手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車内への空調出力を調節する空調出力調節
   手段と、 車内の設定温度を入力する温度設定手段と、 車内の温度を検出する車内温度検出手段と、 前記温度設定手段および車内温度検出手段の出力に応答
   し、設定温度と車内温度の偏差に基づいて前記空調出力
   調節手段の制御量をファジィ推論するファジィ推論手段
   と、 前記温度設定手段により設定温度の上限値または下限値
   が入力された場合、前記空調出力調節手段を最大暖房状
   態または最大冷房状態に固定する指令を出力する最大温
   調指令手段と、 該最大温調指令手段により最大温調指令が出されたとき
   は前記空調出力調節手段を最大暖房状態または最大冷房
   状態に固定すべく制御量を決定し、最大温調指令が出さ
   れていないときは前記ファジィ推論手段の出力に基づい
   て制御量を決定する制御量決定手段と、 該制御量決定手段の出力に基づいて前記空調出力調節手
   段を制御する制御手段と、 前記最大温調指令手段から最大温調指令が出力されたと
   き前記ファジィ推論手段の推論を中止させるべく指示を
   出す推論中止指示手段と、 前記最大温調指令が解除されたとき、前記ファジィ推論
   手段の入出力のゲインを小さい側に調整するゲイン調整
   手段と、 を備えたことを特徴とする自動車用空調装置。