JP3417025B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外気温度や日射量など
の空調に必要な熱負荷に関する複数の物理量をシステム
制御理論（現代制御理論）により処理し、車室内を目標
温度に空調する車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車室内温度設定値、実際の車室内温度、
外気温度および日射量に基づいて吹き出し温度および吹
き出し風量を制御し、車室内を目標温度に空調する車両
用空調装置が知られている（例えば、日産自動車株式会
社 新型車解説書（Ｙ３２−１） １９９１年６月 参
照）。この種の装置では、図１５に示すように、車室内
温度設定値Ｔｐｔｃ、車室内温度Ｔｉｎｃ、日射量Ｑｓ
ｕｎおよび外気温度Ｔａｍｂをコントローラー１へ入力
し、設定温度Ｔｐｔｃと実際の車室内温度Ｔｉｎｃとの
差、日射量Ｑｓｕｎ、外気温度Ｔａｍｂおよび設定温度
Ｔｐｔｃに、それぞれ実験的に得られた制御定数Ｋ１０
〜Ｋ１３を乗じて制御指令値を算出し、演算器１ａ、１
ｂによって空調ユニット２の制御量、すなわちエアーミ
ックスドア開度Ｘおよびブロア駆動電圧Ｖｆを決定し、
ヒータコア、エバポレータ、エアーミックスドア、ブロ
ア、ベンチレーター、デフロスター、フット吹き出し
口、各吹き出し口ドアなどから成る空調ユニット２を制
御して、目標吹き出し温度Ｔｏおよび目標吹き出し風量
Ｇａで車室３の空調を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両用空調装置では、フロントウインドウ（以下、ウイ
ンドウパネルと呼ぶ）の曇りを除去する時にデフロスタ
ーから吹き出される空調風は、ベンチレーターやフット
吹き出し口から車室内に吹き出して車室内の空調を行な
うためにその目標吹き出し温度Ｔｏと目標吹き出し風量
Ｇａが設定されているので、湿度が高い場合には充分に
窓曇りを除去できなかったり、あるいは窓雲りを除去す
るのに時間がかかり、曇り取り性能が悪いという問題が
ある。また、このような場合に車室内温度設定値Ｔｐｔ
ｃを上げて早く曇りを除去しようとすると、フロントデ
フロスターから吹き出された空調風がウインドウパネル
に沿って流れ、ちょうど乗員の頭部付近へ達するので、
乗員に不快感を与えるという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、窓雲りを除去するための
最適な空調風を供給する車両用空調装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１〜４
に対応づけて本発明を説明すると、請求項１の発明は、
車室内空調制御に必要な熱負荷に関する複数の物理量に
基づいて制御量を算出し、空調ユニット内１０の温度調
節手段１９および風量調節手段１４を制御する車両用空
調装置に適用される。そして、外気温度に基づいて曇り
取り時のウインドウパネル温度の目標値を発生する目標
値発生手段５１と、ウインドウパネル温度を推定する温
度推定手段４２、５２と、目標値発生手段５１のウイン
ドウパネル温度の目標値と、温度推定手段４２、５２に
より推定されたウインドウパネル温度の推定値とに基づ
いて制御量を演算する演算手段５３、５４とを備え、温
度調節手段１９および風量調節手段１４によって、ウイ
ンドウパネルの曇り取り時に演算手段５３、５４により
演算された制御量にしたがって空調風の吹き出し温度お
よび吹き出し風量を調節することにより、上記目的を達
成する。また、請求項２の車両用空調装置の温度推定手
段４２、５２は、空調風の吹き出し温度および吹き出し
風量を推定し、それらの推定値、外気温度、車室内温度
およびウインドウパネルの熱伝達係数に基づいてウイン
ドウパネル温度を推定するようにしたものである。

【０００６】

【作用】ウインドウパネルの曇り取り時は、ウインドウ
パネル温度の目標値と推定値とに基づいて演算された制
御量にしたがって空調ユニット１０内の温度調節手段１
９および風量調節手段１４が駆動制御され、空調風の吹
き出し温度および吹き出し風量が調節される。これによ
り、窓雲りを除去するための最適な空調風が供給され、
曇り取り性能が向上する。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

【０００８】

【実施例】図１は一実施例の構成を示す機能ブロック
図、図２は一実施例の空調ユニットの断面図である。図
２において、空調ユニット１０の上流には外気側吸入口
１１と内気側吸入口１２が設けられ、インテークドア１
３によって吸入する空気の外気と内気の割合が調節され
る。両吸入口１１、１２から吸入された空気はブロアフ
ァン１４により空調ユニット１０の下流へ送風され、ま
ずエバポレーター１５で熱交換が行なわれて冷風とな
る。エバポレーター１５の下流では空調風の流路が２つ
に分れる。一方はヒーターコア１６を通過する流路１７
であり、この流路１７を通過する空気はヒーターコア１
６により熱交換が行なわれて温風となる。他方はヒータ
ーコア１６をバイパスする流路１８であり、この流路１
８を通過する空気はエバポレーター１５を通過したまま
の冷風である。これら２つの流路１７、１８の分岐点に
はエアーミックスドア１９が設けられ、このエアーミッ
クスドア１９の開度を制御して両流路１７、１８を通過
する空気の割合が調節される。

【０００９】エアーミックスドア１９により温度が調節
された空調風は、ベンチレーター２０、デフロスター２
１およびフット吹き出し口２２からそれぞれ車室内に吹
き出される。これらの吹き出し口２０、２１、２２には
それぞれベントドア２３、デフドア２４、フットドア２
５が設けられ、空調風の吹き出し方向が選択される。ベ
ンチレーター２０はセンターベント２０ａ、リアベント
２０ｂ、サイドベント２０ｃ、ロアベント２０ｄなどの
吹き出し口に分岐される。デフロスター２１はフロント
デフロスター２１ａ、サイドデフロスター２１ｂなどの
吹き出し口に分岐される。フット吹き出し口２２はフロ
ントフット吹き出し口２２ａ、リアフット吹き出し口２
２ｂに分岐される。

【００１０】図１において、車両のインストルメントパ
ネルには空調装置の操作部３１が設けられる。この操作
部３１には、エアコンスイッチ、ファンスイッチ、吹き
出し口スイッチ、デフロストスイッチ、内外気切換スイ
ッチ、表示装置などが設けられる。室温設定器３２は車
室内設定温度Ｔｐｔｃを設定する設定器である。車両に
は各部の空気温度を検出するためのセンサーが設置さ
れ、外気温センサー３３は外気温度Ｔａｍｂを検出し、
内気温センサー３４は車室内温度Ｔｉｎｃを検出する。
また、日射センサー３５は日射量Ｑｓｕｎを検出し、吸
込温センサー３６はエバポレーター１５を通過した空気
温度Ｔｉｎｔを検出する。さらに、冷媒温センサー３７
はエバポレーター１５の入口冷媒温度Ｔｅｖａを検出
し、水温センサー３８はエンジン冷却水温度Ｔｗを検出
する。

【００１１】コントローラー３０はマイクロコンピュー
ターおよびその周辺部品から構成され、操作部３１から
の各種操作情報、室温設定器３２により設定された車室
内設定温度Ｔｐｔｃ、センサー３３〜３８により検出さ
れた外気温度Ｔａｍｂ、車室内温度Ｔｉｎｃ、日射量Ｑ
ｓｕｎ、空気温度Ｔｉｎｔ、冷媒温度Ｔｅｖａ、冷却水
温度Ｔｗなどに基づいて、コンプレッサー３９、インテ
ークドアアクチュエータ１３ｍ、エアーミックスドアア
クチュエータ１９ｍ、ベントドアアクチュエータ２３
ｍ、デフドアアクチュエータ２４ｍ、フットドアアクチ
ュエータ２５ｍ、ブロアファン駆動回路１４ｄおよびモ
ーター１４ｍを制御する。なお、エアーミックスドアア
クチュエータ１９ｍにはドア開度Ｘを抵抗値に変換して
出力する開度センサー１９ｓが内蔵されている。

【００１２】図３および図４は一実施例の制御ブロック
図である。コントローラー３０は後述するソフトウエア
形態で構成される規範モデル４１、オブザーバー４２、
線形補償器４３および最適レギュレータ４４を有し、日
射量Ｑｓｕｎ、外気温度Ｔａｍｂ、車室内温度設定値Ｔ
ｐｔｃ、車室内温度Ｔｉｎｃなどに基づいて制御量、す
なわちエアーミックスドア開度Ｘおよびブロア駆動電圧
Ｖｆなどを算出し、上述した空調ユニット１０を制御す
る。

【００１３】さらにコントローラー３０は、後述するソ
フトウエア形態で構成されるウインドウパネル温度規範
モデル５１、ＤＥＦオブザーバー５２、線形補償器５
３、ＤＥＦ最適レギュレーター５４を有し、操作部３１
のデフロストスイッチが操作されると、オブザーバー４
２により推定された吹き出し温度Ｔｏ^Sおよび吹き出し
風量Ｇａ^S、外気温度Ｔｐｔｃ、車室内温度Ｔｉｎｃな
どに基づいてデフロストモードにおける制御量、すなわ
ちエアーミックスドア開度Ｘおよびブロア駆動電圧Ｖｆ
などを算出し、空調ユニット１０を制御する。

【００１４】規範モデル４１では、人間の快適感に合っ
た吹き出し風量Ｇａおよび吹き出し温度Ｔｏの時間変化
および環境変化による推移を次式のように数式化し、車
室内温度設定値Ｔｐｔｃを変化させた時の目標皮膚温度
Ｔｆ^*および目標車室内温度Ｔｉｎｃ^*を算出する。これ
らの目標皮膚温度Ｔｆ^*および目標車室内温度Ｔｉｎｃ^*
は、定常時の快適な空調温度を決定するものであると同
時に、それらの目標温度に到達するまでの過渡時におい
ても、乗員の快適感に合った温度の変化具合を決定する
ものである。

【数１】 ｄＴｉｎｃ^*／ｄｔ＝Ａｒ・Ｔｉｎｃ^*＋Ｂｒ・Ｔｐｔｃ

【数２】ｄＴｆ^*／ｄｔ＝Ａｆ・Ｔｆ^*＋Ｂｆ・Ｔｐｔｃ ここで、Ａｒ、Ｂｒ、Ａｆ、Ｂｆは係数マトリクスであ
る。

【００１５】図５は、本発明に係わる車両用空調装置に
よる空調結果（実線）と従来装置による空調結果（破
線）とを示すタイムチャートであり、（ａ）は時刻ｔ１
で設定温度Ｔｐｔｃを下げた時を示し、（ｂ）は時刻ｔ
２で設定温度Ｔｐｔｃを上げた時を示す。従来の空調装
置では、設定温度Ｔｐｔｃを変化させた時の車室内温度
Ｔｉｎｃの過渡変化は、コントローラー３０の制御量に
より決定し、過渡状態では必ずしも乗員の快適感を満足
させるものではなかった。本発明の空調装置では、規範
モデル７１において時間変化および環境変化に応じた目
標皮膚温度Ｔｆ^*および目標車室内温度Ｔｉｎｃ^*を決定
するようにしたので、定常時は勿論、過渡時にも乗員の
快適感に合った空調温度が設定される。

【００１６】図６はオブザーバー４２の構成を示す制御
ブロック図である。なお以下では、制御ブロック図内の
記号などはシステム制御（現代制御）の一般的な表記法
に従って表示し、それらの説明を省略する。図におい
て、４２ａは実際の制御対象のシステムであり、空調装
置の実験結果により固定係数マトリクスＡｏ、Ｂｏ、Ｃ
ｏを有する線形時不変システム（固定係数システム）と
仮定したものである。オブザーバー４２は予め同定した
制御対象システム４２ａの推定モデルを有し、測定可能
な車室内温度Ｙｏ（＝Ｔｉｎｃ）と予め同定した推定モ
デルから出力される車室内温度推定値Ｙｏ^Sとの偏差
（Ｙｏ−Ｙｏ^S）をフィードバックすることによって、
図７に示す測定不可能または測定困難な車体温度Ｔｍ、
吹き出し風量Ｇａ、エアーミックスドア開度Ｘなどを推
定し、これらの推定値に基づいて現在の皮膚温度Ｔｆお
よび吹き出し温度Ｔｏを推定する。

【００１７】制御対象のシステム４２ａの状態方程式と
出力式は次のように表される。

【数３】ｄＸｏ／ｄｔ＝Ａｏ・Ｘｏ＋Ｂｏ・Ｕ

【数４】Ｙｏ＝Ｔｉｎｃ＝Ｃｏ・Ｘｏ ここで、Ｘｏは状態変数ベクトルであり、Ｘｏ＝［Ｔ
ｍ，Ｔｉｎｃ，Ｇａ，Ｘ］^T、また、Ｕは制御指令値ベ
クトルである。予め同定した推定モデルにより推定され
る車体温度Ｔｍ、吹き出し風量Ｇａおよびエアーミック
スドア開度Ｘの状態変数Ｘｏの推定値をＸｏ^Sとする
と、推定モデルは次式により表される。

【数５】ｄＸｏ^S／ｄｔ＝Ａｏ・Ｘｏ^S＋Ｂｏ・Ｕ

【数６】Ｙｏ＝Ｔｉｎｃ^S＝Ｃｏ・Ｘｏ^S ここで、Ｘｏ^S＝［Ｔｍ^S，Ｔｉｎｃ^S，Ｇａ^S，Ｘ^S］^T、
Ｔｍ^Sは車体温度Ｔｍの推定値、Ｔｉｎｃ^Sは車室内温度
Ｔｉｎｃの推定値、Ｇａ^Sは吹き出し風量Ｇａの推定
値、Ｘ^Sはエアーミックスドア開度Ｘの推定値である。
係数マトリクスＡｏ，Ｂｏの変動や、外乱により生ずる
各状態変数の推定誤差ｅｏ（＝Ｘｏ^S−Ｘｏ）を０に収
束させるため、図６に示すようにフィードバックを推定
モデルに加えることにより、オブザーバー４２は次のよ
うに表される。

【数７】ｄＸｏ^S／ｄｔ＝Ａｏ・Ｘｏ^S＋Ｂｏ・Ｕ＋Ｆ・
（Ｙｏ−Ｙｏ^S） ここで、Ｆはフィードバック係数マトリスクスである。

【００１８】ところで、空調装置における制御対象シス
テムは非線形であり、後述する最適レギュレータ４４を
非線形動作させることは困難なため、線形補償器４３に
より線形化補償を行なう。線形補償器４３は、図８
（ａ）に示すように、非線形状態フィードバックと非線
形状態フィードフォワードとにより構成される。すなわ
ち、

【数８】ｕ＝ｆ（Ｘ，ｔ）＋ｇ（Ｘ，ｔ）・Ｕ ここで、Ｕ＝［ｕ１，ｕ２］^T、なお、ｕ１はブロア電
圧を決定する制御指令値、ｕ２は吹き出し温度を決定す
る制御指令値である。また、ｆ（Ｘ，ｔ）は非線形フィ
ードバック関数、ｇ（Ｘ，ｔ）は非線形フィードフォワ
ード関数である。数式８によりＵ〜Ｙは線形化されて次
式のように変換される（図８（ｂ））。

【数９】ｄＹ／ｄｔ＝Ａ１・Ｙ＋Ｂ１・Ｕ ここで、Ａ１，Ｂ１は係数マトリクスである。

【００１９】最適レギュレータ４４は、規範モデル４１
の目標値に追従するため、評価関数Ｊを用いて応答性と
安定性を両立させる制御定数の最適値を算出し、制御量
を決定する。評価関数Ｊは、次式で表される。

【数１０】Ｊ＝∫｛Ｗ１・（ΔＴｉｎｃ）²＋Ｗ２・
（ΔＴｆ）²＋Ｗ３・（ｄｕ１／ｄｔ）²＋Ｗ４・（ｄｕ
２／ｄｔ）²｝ｄｔ ここで、ΔＴｉｎｃは車室内温度Ｔｉｎｃとその目標値
Ｔｉｎｃ^*との偏差、ΔＴｆは乗員の皮膚温度Ｔｆとそ
の目標値Ｔｆ^*との偏差、ｄｕ１／ｄｔはブロア駆動電
圧Ｖｆを決定する制御指令値の変化の急激差を示す時間
微分値、ｄｕ２／ｄｔは吹き出し温度Ｔｏを決定する制
御指令値の変化の急激差を示す時間微分値、Ｗ１、Ｗ
２、Ｗ３、Ｗ４は重み係数である。また∫は０から∞ま
での積分演算を示す。上式の中で、ΔＴｆは日射や吹き
出し風が当る部位の局所温冷感を表し、またｄｕ１／ｄ
ｔおよびｄｕ２／ｄｔはブロアの騒音、吹き出し風量、
吹き出し温度の変化感を表す。これらΔＴｉｎｃ、ΔＴ
ｆ、ｄｕ１／ｄｔおよびｄｕ２／ｄｔは乗員の快適性に
影響を与える主要なパラメータであり、総合的に快適感
を評価するため、まず各パラメータの重み係数Ｗ１、Ｗ
２、Ｗ３、Ｗ４を決定する。

【００２０】上述した数式１、数式２および数式９から
次式に示すような拡大系が構成される。

【数１１】ｄＥ／ｄｔ＝Ａｅ・Ｅ＋Ｂｅ・ｄＵ／ｄｔ ここで、Ｅ＝［ｄＹ／ｄｔ，ｅ，ｄＸｒ／ｄｔ］^Ｔ、ま
た、Ａｅ，Ｂｅは係数マトリクス、ｅは偏差ベクトル
（ｅ＝Ｙｒ−Ｙ）である。数式１１において、評価関数
Ｊを最小にする制御則は次式で表される。

【数１２】ｄＵ／ｄｔ＝Ｋ１・ｄＹ／ｄｔ＋Ｋ２・ｅ＋
Ｋ３・ｄＸｒ／ｄｔ ここで、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は制御定数マトリクスであ
る。数式１２の制御指令値ベクトルの時間微分値ｄＵ／
ｄｔを極力小さくして目標値に追従させるため、次式に
より制御定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を決定する。

【数１３】（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）＝−Ｒ^−１Ｂｅ^ＴＰ ここで、Ｒは重み係数マトリクス、Ｐは次のリカッチ方
程式のマトリクス解である。

【数１４】Ａｅ^Ｔ・Ｐ＋Ｐ・Ａｅ＋Ｑ−Ｐ・Ｂｅ・Ｒ
^−１・Ｂｅ^Ｔ・Ｐ＝０ ここで、Ｑは重み係数マトリクスである。このように、
重み係数マトリクスＱ，Ｒを設定することにより、所定
のアルゴリズムに従って制御定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が決
定される。上式により決定された制御定数Ｋ１、Ｋ２、
Ｋ３を数式１２に代入して積分することにより、最適制
御指令値ベクトルＵ、すなわち空調ユニット１０の制御
量が決定される。

【数１５】Ｕ＝Ｋ１・Ｙ＋Ｋ２・∫ｅｄｔ＋Ｋ３・Ｘｒ
＋｛Ｕ（０）−Ｋ１・Ｙ（０）−Ｋ３・Ｘｒ（０）｝ ここで、Ｕ（０），Ｙ（０），Ｘｒ（０）は、それぞれ
制御指令値、出力、状態変数の初期値である。

【００２１】図９は、このようにして設計された最適レ
ギュレータ４４の構成を示す制御ブロック図である。ま
た図１０は、最適レギュレータ４４の制御指令値の算出
過程を示すタイムチャートである。最適レギュレータ４
４は、図１０の時刻ｔ３に示すように、規範モデル４１
で算出された目標車室内温度Ｔｉｎｃ^*および目標皮膚
温度Ｔｆ^*と、実際の車室内温度Ｔｉｎｃおよび皮膚温
度の推測値Ｔｆ^Sとの差の面積が最小となるように空調
ユニット１０の制御量を決定する。すなわち、乗員の快
適性を評価する評価関数Ｊに基づいてあらゆる条件下で
応答性と安定性を確保しつつ、乗員の快適性に合った規
範モデル４１の温度目標値になるように空調ユニット１
０を制御する。なお、上述したように最適レギュレータ
４４で算出された制御量は線形補償器４３によって線形
化される。

【００２２】次に、図４に示すデフロストモードの制御
ブロックについて説明する。ウインドウパネル温度規範
モデル５１は、図１１に示すように外気温度Ｔａｍｂに
対するウインドウパネルの目標ウインドウパネル温度Ｔ
ｇ^*の数式化モデルを記憶しており、外気温センサー３
３により検出された外気温度Ｔａｍｂに対して窓曇りを
除去するための最適なウインドウパネル温度の目標値Ｔ
ｇ^*を算出する。

【００２３】ＤＥＦオブザーバー５２は、上述したオブ
ザーバー４２により算出された吹き出し温度の推定値Ｔ
ｏ^Sおよび吹き出し風量の推定値Ｇａ^Sと、外気温センサ
ー３３により検出された外気温度Ｔａｍｂ、内気温セン
サー３４により検出された車室内温度Ｔｉｎｃなどに基
づいてウインドウパネル温度Ｔｇを推定し、推定値Ｔｇ
^Sを出力する。まず、吹き出し風量推定値Ｇａ^Sに基づい
てウインドウパネルの熱伝達係数αを次式により算出す
る。

【数１６】 そして、算出した熱伝達係数α、吹き出し風温度の推定
値Ｔｏ^Sなどに基づいて次式によりウインドウパネル温
度の推定値Ｔｇ^Sを算出する。

【数１７】 ここで、αｏはデフロストスイッチを投入する直前の熱
伝達係数、ｂはウインドウパネルの厚さ、λはウインド
ウパネルの熱伝導率である。

【００２４】ＤＥＦ最適レギュレーター５４は、ウイン
ドウパネル温度規範モデル５１により算出されたウイン
ドウパネル温度の目標値Ｔｇ^*、ＤＥＦオブザーバー５
２により推定されたウインドウパネル温度の推定値Ｔｇ
^Sなどに基づいてエアーミックスドア開度Ｘおよびブロ
ア駆動電圧Ｖｆの制御指令値を求める。なお、線形補償
器５３はＤＥＦ最適レギュレーター５４を線形動作させ
る。まず、ウインドウパネル温度の目標値Ｔｇ^*と推定
値Ｔｇ^Sに基づいて次式により空調ユニット１０の制御
指令値Ｕを求める。

【数１８】Ｕ＝Ｋ３・Ｔｇ^S＋ｄｔ・Ｋ２（Ｔｇ^*−Ｔｇ
^S）＋Ｋ１（Ｔｇ^*−Ｔｇ^S） ここで、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は定数である。次に、次式に
より吹き出し風量Ｇａを求める。

【数１９】 ここで、Ａｆａｎ、Ｂｆａｎは定数である。ここで、ウ
インドウパネルの熱伝導係数αは次式により求められ
る。

【数２０】 また、次式によりエアーミックスドア開度Ｘを求める。

【数２１】Ｘ＝Ａｘ・Ｕ＋Ｂｘ ここで、Ａｘ、Ｂｘは定数である。

【００２５】コントローラー３０は、算出されたブロア
駆動電圧Ｖｆによりブロアファン駆動回路１４ｄを制御
するとともに、エアーミックスドア開度Ｘによりエアー
ミックスドアアクチュエータ１９ｍを駆動制御する。こ
れにより、どのような環境条件下でも、デフロストモー
ド時にフロントデフロスター２１ａおよびサイドデフロ
スター２１ｂから窓曇りを除去するための最適な空調風
を吹き出させることができ、曇り取り性能を向上させる
ことができる。

【００２６】図１２は空調制御のメインプログラムを示
すフローチャートである。このフローチャートにより、
コントローラー３０の動作を説明する。コントローラー
３０のマイクロコンピュータは、操作部３１のメインス
イッチが投入されるとこの制御プログラムの実行を開始
する。ステップＳ１において、室温設定器３２により設
定された車室内温度設定値Ｔｐｔｃを入力し、規範モデ
ル４１で乗員の快適感に合った目標皮膚温度Ｔｆ^*およ
び目標車室内温度Ｔｉｎｃ^*を算出し、それらを最適レ
ギュレータ４４へ出力する。ステップＳ２で、オブザー
バー４２によって測定不可能または測定困難な車体温度
Ｔｍ、吹き出し風量Ｇａ、エアーミックスドア開度Ｘな
どを推定し、これらの推定値に基づいて現在の皮膚温度
Ｔｆを予測して最適レギュレータ４４へ出力する。ステ
ップＳ３で、最適レギュレータ４４により、規範モデル
４１の目標値、オブザーバー４２により推定された皮膚
温度推定値Ｔｆ^S、および測定された車室内温度Ｔｉｎ
ｃに基づいて、目標値との偏差および制御量の変化量を
算出するとともに、評価関数Ｊによって目標値に追従す
るための最適な制御定数を算出し、制御量を決定して線
形補償器４３へ出力する。ステップＳ４では、線形補償
器４３により、最適レギュレータ４４からの制御量を線
形化する。そして、ステップＳ５で、線形化された制御
量を空調ユニット１０へ出力する。空調ユニット１０
は、この制御量に従ってエアーミックスドア１９および
各吹き出し口ドアのアクチュエータを駆動制御するとと
もに、ブロアファン１４を駆動制御して車室４５の空調
を行なう。

【００２７】図１３〜１４はデフロストモード処理ルー
チンを示すフローチャートである。コントローラー３０
のマイクロコンピューターは、操作部３１のデフロスト
スイッチが投入されるとこの処理ルーチンの実行を開始
する。ステップＳ１１において、オブザーバー４２で推
定された吹き出し温度の推定値Ｔｏ^Sと吹き出し風量Ｇ
ａ^Sを入力し、続くステップＳ１２で、外気温センサー
３３から外気温度Ｔａｍｂを入力するとともに、内気温
センサー３４から車室内温度Ｔｉｎｃを入力する。ステ
ップＳ１３で、吹き出し風量の推定値Ｇａ^Sに基づいて
数式１６によりウインドウパネルの熱伝達係数αを算出
する。さらにステップＳ１４で、算出した熱伝達係数
α、吹き出し風温度の推定値Ｔｏ^Sなどに基づいて数式
１７によりウインドウパネル温度の推定値Ｔｇ^Sを算出
する。ステップＳ１５で、ウインドウパネル温度の推定
値Ｔｇ^Sが目標値Ｔｇ^*以上か否かを判別し、目標値Ｔｇ
^*以上であればステップＳ１６へ進み、そうでなければ
ステップＳ１７へ進む。ウインドウパネル温度の推定値
Ｔｇ^Sがその目標値Ｔｇ^*に達していれば、ステップＳ１
６でデフロストモードを解除してメインプログラムへリ
ターンする。ウインドウパネル温度の推定値Ｔｇ^Sがそ
の目標値Ｔｇ^*に達していない時は、ステップＳ１７で
ウインドウパネル温度規範モデル５１により目標ウイン
ドウパネル温度Ｔｇ^*を算出する。ステップＳ１８で空
調ユニット１０の制御指令値Ｕを算出し、算出された制
御指令値Ｕなどに基づいてステップＳ１９でブロア駆動
電圧Ｖｆを算出するとともに、ステップＳ２０でエアー
ミックスドア開度Ｘを算出する。ステップＳ２１では、
算出されたブロア駆動電圧Ｖｆにしたがって駆動回路１
４ｄを制御するとともに、算出されたエアーミックスド
ア開度Ｘにしたがってエアーミックスドアアクチュエー
タ１９ｍを駆動制御する。

【００２８】以上の実施例の構成において、空調ユニッ
ト１０が空調ユニットを、エアーミックスドア１９が温
度調節手段を、ブロアファン１４が風量調節手段を、ウ
インドウパネル温度規範モデル５１が目標値発生手段
を、オブザーバー４２およびＤＥＦオブザーバー５２が
温度推定手段を、線形補償器５３およびＤＥＦ最適レギ
ュレーター５４が演算手段をそれぞれ構成する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
インドウパネルの曇り取り時は、外気温度に基づいてウ
インドウパネル温度の目標値を設定するとともにウイン
ドウパネル温度を推定し、それらの目標値と推定値とに
基づいて制御量を演算して空調ユニットの温度調節手段
と風量調節手段を駆動制御し、空調風の吹き出し温度お
よび吹き出し風量を調節するようにしたので、窓雲りを
除去するための最適な空調風が供給され、曇り取り性能
が向上するとともに、従来のように必要以上に高温の空
調風が吹き出されることがなく、曇り取り時でも快適な
車室内を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示す機能ブロック図。

【図２】一実施例の空調ユニットの断面図。

【図３】一実施例の制御ブロック図。

【図４】図３に続く一実施例の制御ブロック図。

【図５】車室内温度の設定値を変化させた時の車室内温
度の変化を示すタイムチャート。

【図６】オブザーバーの構成を示す制御ブロック図。

【図７】空調制御に必要な熱負荷に関する物理量を示す
図。

【図８】線形補償器を示す制御ブロック図。

【図９】最適レギュレータを示す制御ブロック図。

【図１０】最適レギュレータにおける制御量の算出方法
を説明する図。

【図１１】外気温度Ｔａｍｂに対するウインドウパネル
温度の目標値Ｔｇ^*を示す図。

【図１２】空調制御のメインプログラムを示すフローチ
ャート。

【図１３】デフロストモード処理ルーチンを示すフロー
チャート。

【図１４】図１３に続く、デフロストモード処理ルーチ
ンを示すフローチャート。

【図１５】従来の車両用空調装置を示す制御ブロック
図。

【符号の説明】

１０ 空調ユニット １１ 外気側吸入口 １２ 外気側吸入口 １３ インテークドア １３ｍ インテークドアアクチュエータ １４ ブロアファン １４ｄ 駆動回路 １４ｍ モーター １５ エバポレーター １６ ヒーターコア １７、１８ 流路 １９ エアーミックスドア １９ｍ エアーミックスドアアクチュエータ ２０ ベンチレーター ２０ａ センターベント ２０ｂ リアベント ２０ｃ サイドベント ２０ｄ ロアベント ２１ デフロスター ２１ａ フロントデフロスター ２１ｂ サイドデフロスター ２２ フット吹出し口 ２２ａ フロントフット吹出し口 ２２ｂ リアフット吹出し口 ２３ ベントドア ２３ｍ ベントドアアクチュエータ ２４ デフドア ２４ｍ デフドアアクチュエータ ２５ フットドア ２５ｍ フットドアアクチュエータ ３０ コントローラー ３１ 操作部 ３２ 室温設定器 ３３ 外気温センサー ３４ 内気温センサー ３５ 日射センサー ３６ 吸込温センサー ３７ 冷媒温センサー ３８ 水温センサー ３９ コンプレッサー ４１ 規範モデル ４２ オブザーバー ４３ 線形補償器 ４４ 最適レギュレーター ４５ 車室 ５１ ウインドウパネル温度規範モデル ５２ ＤＥＦオブザーバー ５３ 線形補償器 ５４ ＤＥＦ最適レギュレーター

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−50836（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−50837（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−178824（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−20904（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 101 B60H 1/00 102 B60H 1/00 103

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内空調制御に必要な熱負荷に関する
   複数の物理量に基づいて制御量を算出し、空調ユニット
   内の温度調節手段および風量調節手段を制御する車両用
   空調装置において、外気温度に基づいて 曇り取り時のウインドウパネル温度
   の目標値を発生する目標値発生手段と、 ウインドウパネル温度を推定する温度推定手段と、 前記目標値発生手段のウインドウパネル温度の目標値
   と、前記温度推定手段により推定されたウインドウパネ
   ル温度の推定値とに基づいて前記制御量を演算する演算
   手段とを備え、 前記温度調節手段および前記風量調節手段は、ウインド
   ウパネルの曇り取り時に前記演算手段により演算された
   制御量にしたがって空調風の吹き出し温度および吹き出
   し風量を調節することを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用空調装置におい
   て、前記温度推定手段は、空調風の吹き出し温度および吹き
   出し風量を推定し、それらの推定値、外気温度、車室内
   温度およびウインドウパネルの熱伝達係数に基づいてウ
   インドウパネル温度を推定する ことを特徴とする車両用
   空調装置。