JP4333004B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室内の空調状態を自動制御する、いわゆるオートエアコン機能を持つ車両（主に自動車）用空調装置において、特に、風量、吹出温度等の空調制御特性を乗員の操作に応じて補正する学習制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の学習制御を行う車両用空調装置として特開平５−２０８６１０号公報に記載されたものがある。この従来装置は、乗員の手動操作によって変更された風量を学習して空調制御特性を補正することにより、乗員の好みにあった特性を得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、風量変更操作をした乗員が運転者であるか否かにかかわらず学習してしまうため、運転者以外の乗員が運転者の好みと異なる風量変更操作をした場合、運転者の好みと異なる空調制御特性になってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、車室内の空調状態を自動制御するための制御特性を、操作手段の操作に基づいて補正する車両用空調装置において、特定の乗員の好みにあった空調制御特性が得られるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車室内の空調状態に関係する環境条件の情報を検出するセンサ（３９〜４３）と、乗員により操作され、車室内の空調状態を設定する操作手段（３４〜３８）と、車室内空調を行うアクチュエータ（１２ａ〜２５）の作動を制御する制御手段（３０）とを備え、制御手段（３０）は、センサ（３９〜４３）の出力値および操作手段（３４〜３８）の操作信号に基づいて予め記憶している制御特性にしたがってアクチュエータ（１２ａ〜２５）の作動を制御することにより、車室内の空調状態を自動制御するとともに、操作手段（３４〜３８）の操作に基づいて制御特性を乗員の好みにあうように補正する車両用空調装置において、所定の座席の乗員の手が操作手段（３４〜３８）に近づいてきたことを検出する操作乗員検出手段（４４）と、操作手段（３４〜３８）の操作があったときであって、操作乗員検出手段（４４）によって所定の座席の乗員の手が操作手段（３４〜３８）に近づいてきたことが検出されたときに、所定の座席の乗員が操作手段（３４〜３８）を操作したものと判定する操作乗員判定手段（Ｓ１５１）を備え、制御手段（３０）は、操作乗員判定手段（Ｓ１５１）によって所定の座席の乗員が操作手段（３４〜３８）を操作したものと判定された際に、制御特性を所定の座席の乗員の好みにあうように補正することを特徴とする。
【０００６】
これによると、操作手段（３４〜３８）を操作した乗員が所定の座席の乗員であるときは制御特性の補正を行うようにすることが可能であり、それにより、所定の座席の乗員の操作を学習して、所定の座席の乗員の好みにあった空調制御特性にすることができる。
また、請求項２に記載の発明では、操作手段（３４〜３８）を操作した乗員が所定の座席以外の乗員であるときは制御特性の補正を行わないようにすることが可能であり、それにより、所定の座席の乗員の操作のみを学習して、所定の座席の乗員の好みにあった空調制御特性にすることができる。
また、請求項３に記載の発明では、操作乗員検出手段（３７）は、所定の座席の乗員の手の温度を検出することによって、所定の座席の乗員の手が近づいてきたことを検出することを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明では、所定の座席は運転席であることを特徴とする。
【０００８】
これによると、その車両の利用頻度が高い運転者の好みにあった空調制御特性にすることができる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の全体システム構成を示すもので、車両用空調装置の室内ユニットを構成する空調ユニット１０の空気流れ最上流側には外気導入口１１ａと内気導入口１１ｂを有する内外気切替箱１１が配置され、この内外気切替箱１１内に内外気切替ドア１２が回動自在に設置されている。
【００１１】
この内外気切替ドア１２は、外気導入口１１ａと内気導入口１１ｂとの分岐点に配置され、アクチュエータ１２ａにより駆動されて、空調ユニット１０に導入する空気を内気と外気に切り替えたり、あるいは内気と外気の混合割合を調整する。
【００１２】
送風手段としての送風機１３は、内外気切替箱１１内に空気を吸い込んで空調ユニット１０の下流側に送風するものであり、ブロワモータ１４と、その回転軸に連結された遠心式送風ファン１５を有している。送風ファン１５の下流にはエバポレータ１６とヒータコア１７が設けられている。
【００１３】
エバポレータ１６は冷却用熱交換器であって、図示しない車両エンジンにより駆動されるコンプレッサ等と結合されて冷凍サイクルを構成し、その内部の低圧冷媒が空気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する。また、ヒータコア１７は加熱用熱交換器であって、図示しない車両エンジンの冷却水（温水）が内部を循環し、このエンジン冷却水を熱源として空気を加熱する。
【００１４】
ヒータコア１７の上流側には、吹出空気温度調整手段としてのエアミックスドア１８が回動自在に設けられ、エアミックスドア１８の開度はアクチュエータ１８ａにより駆動されて調節される。これによって、ヒータコア１７を通過する空気とヒータコア１７をバイパスする空気の割合とが調整され、車室内に吹き出す空気の温度が調整される。
【００１５】
空調ユニット１０の最下流には、デフロスタ（ＤＥＦ）吹出口１９を開閉するデフロスタドア２０、フェイス（ＦＡＣＥ）吹出口２１を開閉するフェイスドア２２、およびフット（ＦＯＯＴ）吹出口２３を開閉するフットドア２４が設けられている。
【００１６】
これら各ドア２０、２２、２４は吹出モード切替手段を構成するもので、アクチュエータ２５により駆動されて各吹出口１９、２１、２３を開閉することによって各種の吹出モード（フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフモード、デフロスタモード等）が設定される。そして、各吹出モードに応じて開口した吹出口から、温度調整された空気が車室内へ吹き出される。
【００１７】
空調制御装置３０は制御手段としてのマイクロコンピュータ３１を有し、送風量はマイクロコンピュータ３１からの出力信号に基づいて駆動回路３２を介してブロワモータ１４の印加電圧（ブロワ電圧）を調整してモータ回転数を調整することにより制御される。なお、その他のアクチュエータ１２ａ、１８ａ、２５も、マイクロコンピュータ３１からの出力信号に基づいて駆動回路３２にて制御される。
【００１８】
マイクロコンピュータ３１は、中央演算処理装置３１ａ（以下、ＣＰＵという）、スタンバイＲＡＭ３１ｂ、さらには図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、Ａ／Ｄ変換部等を持ち、それ自体は周知のものであり、このうち、マイクロコンピュータ３１のＣＰＵ３１ａは、空調制御量を演算する演算手段をなす。
【００１９】
また、マイクロコンピュータ３１のスタンバイＲＡＭ３１ｂは、記憶手段をなすもので、車両エンジンの運転を断続するイグニションスイッチ（以下、ＩＧと記す）オフの場合においても乗員の好みを学習した値を記憶（バックアップ）するためのＲＡＭであり、ＩＧがオフであっても車載バッテリーからＩＧを介さずに直接電力が供給される。また、マイクロコンピュータ３１とバッテリーとの電気接続が遮断された状況でも短時間ならばマイクロコンピュータ３１に電力を供給する図示しないバックアップ用の電源が設けられている。
【００２０】
マイクロコンピュータ３１には、車室内計器盤に設置された空調操作部３３から操作信号が入力される。この空調操作部３３には、図２にも示すように、空調装置の自動制御状態を設定するＡＵＴＯスイッチ３４、内外気モードを手動で切替設定するための内外気切替スイッチ３５、吹出モードを手動で切替設定するための吹出モード切替スイッチ３６、送風機１３の送風量を手動で切替設定するための送風量切替スイッチ３７、乗員の好みの車室内温度（設定温度）ＴＳＥＴを設定するための温度設定スイッチ３８等が設けられている。これらの各スイッチ３４〜３８は、乗員が車室内の空調状態を手動設定する操作手段をなす。
【００２１】
なお、送風量切替スイッチ３７は、具体的には、風量アップスイッチ３７ａと風量ダウンスイッチ３７ｂからなり、風量アップスイッチ３７ａは１回押されるごとにブロワ電圧（駆動用モータ１４への印加電圧）を１レベル（例えば０．２５ボルト）上げる信号を出力し、風量ダウンスイッチ３７ｂは１回押されるごとにブロワ電圧を１レベル（例えば０．２５ボルト）下げる信号を出力する。
【００２２】
また、マイクロコンピュータ３１には、車室内の空調状態に影響を及ぼす環境条件を検出する各種センサからの信号が入力される。具体的には、車室内の空気温度（内気温度）ＴＲを検出する内気温センサ３９、車室外の空気温度（外気温度）ＴＡＭを検出する外気温センサ４０、車室内に入射する日射量ＴＳを検出する日射センサ４１、蒸発器温度（具体的には蒸発器吹出空気温度）ＴＥを検出する蒸発器温度センサ４２、ヒータコア１７を循環するエンジン水温ＴＷを検出する水温センサ４３等からの各信号が、それぞれのレベル変換回路４５を介してマイクロコンピュータ３１に入力され、これらはマイクロコンピュータ３１においてＡ／Ｄ変換されて読み込まれる。また、温度設定スイッチ３８からの信号もレベル変換回路４５でレベル変換されてマイクロコンピュータ３１に入力される。
【００２３】
さらに、マイクロコンピュータ３１には、送風量切替スイッチ３７を操作した乗員がどの座席の乗員であるかを検出するための操作乗員検出センサ４４からの信号が入力される。この操作乗員検出センサ４４は、具体的には、被検温体の温度に応じた起電力を発生する赤外線温度センサである。
【００２４】
操作乗員検出センサ４４は、図２に示すように空調操作部３３に設けられている。また、操作乗員検出センサ４４は運転席側に向けて取り付けられており、運転者が送風量切替スイッチ３７を操作したときに、運転者の手が操作乗員検出センサ４４の温度検出範囲に入るようになっている。なお、この操作乗員検出センサ４４からの信号もレベル変換回路４５でレベル変換されてマイクロコンピュータ３１に入力される。
【００２５】
図３は、ＡＵＴＯスイッチ３４により空調装置の自動制御状態が設定されたときに、マイクロコンピュータ３１により実行される制御の全体のフローチャートである。
【００２６】
そして、マイクロコンピュータ３１は、ＩＧオンとともに図３の制御をステップＳ１０にて開始し、ステップＳ２０にて各種変換、フラグ等の初期値を設定する。次のステップＳ３０では、各センサ３９〜４４のセンサ信号を入力すると共に、空調操作部３３の各種スイッチ３４〜３８の操作信号を入力する。
【００２７】
次のステップＳ１００では、送風量切替スイッチ３７が乗員により操作されたか否か、すなわち、風量が乗員の手動操作によって変更されたか否かを判定し、風量手動操作があった場合（ステップＳ１００がＹＥＳ）はステップＳ１５０に進み、操作乗員判定と学習を行う。このステップＳ１５０の制御については後述する。
【００２８】
一方、風量手動操作がない場合（ステップＳ１００がＮＯ）はステップＳ２００に進み、このステップＳ２００では、ステップＳ３０で入力したセンサ信号に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを下記数式１に従って演算する。ここで、ＴＡＯは環境条件の変化にかかわらず車室内を設定温度ＴＳＥＴに維持するために必要な吹出空気温度である。また、下記数式１において、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭ、ＫＳは係数、Ｃは定数である。
【００２９】
【数１】
ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲ−ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ次にステップＳ３００に進み、記憶されている特性にしたがってエアミックスダンパ２２ｂの開度が演算され、この開度となる様にアクチュエータ１８ａを駆動回路３２を介して制御し、吹出口から車室内へ吹き出される空気の温度をコントロールする。
【００３０】
次にステップＳ４００に進み、送風量を決めるブロワ電圧を、図４に示す風量特性から目標吹出温度ＴＡＯに基づいて演算し、駆動回路３２を介してブロワモータ１４に印加する電圧（ブロワ電圧）を制御する。これにより送風ファン１５の回転数を制御して、車室内へ吹き出される送風量を制御する。
【００３１】
次にステップＳ５００に進み、記憶されている特性にしたがって内外気切換ドア１２による内外気の導入割合を演算し、駆動回路３２を介してアクチュエータ１２ａを制御することにより、内外気切換ドア１２を所定位置に駆動する。
【００３２】
次にステップＳ６００に進み、記憶されている特性にしたがって吹出モードドア２０、２２、２４による吹出モードを演算し、駆動回路３２を介してアクチュエータ２５を制御することにより、吹出モードドア２０、２２、２４を所定位置に駆動する。
【００３３】
次にステップＳ７００に進み、図示しないコンプレッサの制御を行なう。ステップＳ７００の処理後、ステップＳ３０に戻り、上記処理を繰り返す。
【００３４】
図５は図３の操作乗員判定・学習ステップＳ１５０の詳細を示すフローチャートであり、このステップＳ１５０では、送風量切替スイッチ３７を操作した乗員がどの座席の乗員であるかを判定し、その判定結果に応じて風量制御特性の補正方法を決定する。
【００３５】
操作乗員検出センサ４４は、運転者が送風量切替スイッチ３７を操作したときに、運転者の手が操作乗員検出センサ４４の温度検出範囲に入るようになっているため、運転者が送風量切替スイッチ３７を操作した場合は操作乗員検出センサ４４によって運転者の手の温度が検出される。従って、図５のステップＳ１５１では、操作乗員検出センサ４４で検出された温度が皮膚温程度（例えば３４±３℃）の場合は、運転者が送風量切替スイッチ３７を操作したものと判定し（ステップＳ１５１がＹＥＳ）、ステップＳ１５２に進む。
【００３６】
ステップＳ１５２では、送風量切替スイッチ３７の操作を学習して、図４に示す風量制御特性を運転者の好みにあうように補正する。そして、スタンバイＲＡＭ３１ｂに記憶している風量制御特性を、この補正後の風量制御特性に置き換えた後、ステップＳ２００に進む。
【００３７】
一方、助手席乗員が送風量切替スイッチ３７を操作したときは、助手席乗員の手が操作乗員検出センサ４４の温度検出範囲に入らないため、操作乗員検出センサ４４によって手以外の部位（例えばシート表面）の温度が検出される。従って、ステップＳ１５１では、操作乗員検出センサ４４で検出された温度が皮膚温から離れている場合は、助手席乗員が送風量切替スイッチ３７を操作したものと判定する（ステップＳ１５１がＮＯ）。このように、送風量切替スイッチ３７を操作した乗員が運転者でない場合は、その操作を学習しないでステップＳ２００に進む。
【００３８】
なお、ステップＳ１５１は、操作した乗員がどの座席の乗員であるかを判定する操作乗員判定手段をなす。
【００３９】
本実施形態においては、送風量切替スイッチ３７を操作した乗員が運転者か否かを判定し、操作した乗員が運転者でない場合はその操作を学習せず、運転者の操作のみを学習するようにしているため、風量制御特性を運転者の好みに合ったものにすることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、図６に示す第２実施形態について説明する。本実施形態は、運転者用風量制御特性と助手席乗員用風量制御特性とをスタンバイＲＡＭ３１ｂに記憶するようにし、それに伴って第１実施形態における操作乗員判定・学習ステップＳ１５０の内容を一部変更したもので、その他の点は第１実施形態と同一である。
【００４１】
図６は操作乗員判定・学習ステップＳ１５０の詳細を示すフローチャートであり、ステップＳ１５１では、第１実施形態と同様にして送風量切替スイッチ３７を操作した乗員が運転者か否（助手席乗員）かを判定する。
【００４２】
操作した乗員が運転者の場合（ステップＳ１５１がＹＥＳ）、ステップＳ１５３に進み、送風量切替スイッチ３７の操作を学習して運転者用風量制御特性を運転者の好みにあうように補正する。そして、スタンバイＲＡＭ３１ｂに記憶している運転者用風量制御特性を、この補正後の運転者用風量制御特性に置き換えた後、ステップＳ２００に進む。
【００４３】
一方、操作した乗員が助手席乗員の場合（ステップＳ１５１がＮＯ）、ステップＳ１５４に進み、送風量切替スイッチ３７の操作を学習して助手席乗員用風量制御特性を助手席乗員の好みにあうように補正する。そして、スタンバイＲＡＭ３１ｂに記憶している助手席乗員用風量制御特性を、この補正後の助手席乗員用風量制御特性に置き換えた後、ステップＳ２００に進む。
【００４４】
この後、ステップＳ４００（図３参照）では、運転者用風量制御特性から求めたブロワ電圧と、助手席乗員用風量制御特性から求めたブロワ電圧とを平均し、その平均ブロワ電圧をブロワモータ１４に印加する。
【００４５】
本実施形態においては、送風量切替スイッチ３７を操作した乗員が運転者か助手席乗員かを判定し、操作した乗員用のそれぞれの風量制御特性を補正するため、運転者の好みと助手席乗員の好みを反映することができる。
【００４６】
なお、運転席側風量と助手席側風量とを独立して制御可能な空調装置の場合、運転者用風量制御特性に基づいて運転席側風量を制御し、助手席乗員用風量制御特性に基づいて助手席側風量を制御することにより、風量制御特性を運転者および助手席乗員のそれぞれの好みに合ったものにすることができる。
【００４７】
（他の実施形態）
上記実施形態では、操作乗員検出センサ４４として赤外線温度センサを用いる例を示したが、マトリックス赤外線温度センサやサーモビューワを用いてもよい。この場合、皮膚温程度の検出値となる物体（手）が運転席側から送風量切替スイッチ３７に近づいてきたか、あるいは助手席側から近づいてきたかを検出し、運転席側から近づいてきた場合は運転者が送風量切替スイッチ３７を操作したものと判定し、助手席側から近づいてきた場合は助手席乗員が操作したものと判定する。
【００４８】
また、操作乗員検出センサ４４としてＣＣＤ（チャージカップルドデバイス）カメラを用いてもよい。この場合、ＣＣＤカメラは、運転者が送風量切替スイッチ３７を操作したときにその手を検出できる方向に向けて設置する。
【００４９】
そして、送風量切替スイッチ３７の操作があったとき、送風量切替スイッチ３７に対して運転席側から手が近づいてきたか否かを画像処理により判断し、運転席側から近づいてきたと判断した場合は運転者が送風量切替スイッチ３７を操作したものとみなす。一方、運転席側から近づいてきたと判断できなかった場合は助手席乗員が操作したものとみなす。
【００５０】
上記実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯのみに基づいて送風量を決定したが、内気温、外気温および日射量をそれぞれ別入力として送風量を決定するものにも本発明は適用可能である。つまり、内気温、外気温および日射量により風量制御特性を設定する場合において、その風量制御特性を乗員操作の学習により補正するようにしてもよい。
【００５１】
上記実施形態では、操作乗員検出センサ４４を空調操作部３３に設けたが、運転者が送風量切替スイッチ３７を操作したときに、運転者の手が操作乗員検出センサ４４の温度検出範囲に入るようになっておれば、操作乗員検出センサ４４を他の場所に設置してもよい。
【００５２】
上記実施形態では、送風量切替スイッチ３７を操作した乗員が運転者でない場合はその操作を学習しないようにしたが、操作した乗員が運転者でない場合には、乗員操作の重みを小さくして学習に反映する、すなわち、運転者が操作したときよりも補正量を小さくして風量制御特性を補正するようにしてもよい。
【００５３】
上記実施形態では、種々の空調制御特性のうち風量制御特性を乗員の操作に応じて補正する例を示したが、設定温度や吹出モード等の制御特性を乗員の操作に応じて補正するものにも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体システム図である。
【図２】図１の空調操作部の具体的構成を示す正面図である。
【図３】第１実施形態の空調自動制御の全体を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の作動説明に供する風量制御特性図である。
【図５】第１実施形態の要部の制御を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の要部の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３４〜３８…操作手段をなすスイッチ、３９〜４３…センサ、
Ｓ１５１…操作乗員判定手段をなすステップ。

Claims (4)

1. 車室内の空調状態に関係する環境条件の情報を検出するセンサ（３９〜４３）と、
   乗員により操作され、車室内の空調状態を設定する操作手段（３４〜３８）と、
   車室内空調を行うアクチュエータ（１２ａ〜２５）の作動を制御する制御手段（３０）とを備え、
   前記制御手段（３０）は、前記センサ（３９〜４３）の出力値および前記操作手段（３４〜３８）の操作信号に基づいて予め記憶している制御特性にしたがって前記アクチュエータ（１２ａ〜２５）の作動を制御することにより、車室内の空調状態を自動制御するとともに、前記操作手段（３４〜３８）の操作に基づいて前記制御特性を乗員の好みにあうように補正する車両用空調装置において、
   所定の座席の乗員の手が前記操作手段（３４〜３８）に近づいてきたことを検出する操作乗員検出手段（４４）と、
   前記操作手段（３４〜３８）の操作があったときであって、前記操作乗員検出手段（４４）によって前記所定の座席の乗員の手が前記操作手段（３４〜３８）に近づいてきたことが検出されたときに、前記所定の座席の乗員が前記操作手段（３４〜３８）を操作したものと判定する操作乗員判定手段（Ｓ１５１）を備え、
   前記制御手段（３０）は、前記操作乗員判定手段（Ｓ１５１）によって前記所定の座席の乗員が前記操作手段（３４〜３８）を操作したものと判定された際に、前記制御特性を前記所定の座席の乗員の好みにあうように補正することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記操作乗員判定手段（Ｓ１５１）は、前記操作手段（３４〜３８）の操作があったときであって、前記操作乗員検出手段（４４）によって前記所定の座席の乗員の手が前記操作手段（３４〜３８）に近づいてきたことが検出されなかったときに、前記所定の座席の乗員以外が前記操作手段（３４〜３８）を操作したものと判定し、
   前記制御手段（３０）は、前記操作乗員判定手段（Ｓ１５１）によって前記所定の座席以外の乗員が前記操作手段（３４〜３８）を操作したものと判定された際に、前記制御特性を補正しないことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記操作乗員検出手段（３７）は、前記所定の座席の乗員の手の温度を検出することによって、前記所定の座席の乗員の手が近づいてきたことを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記所定の座席は運転席であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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