JP4568625B2

JP4568625B2 - 室温検出方法及び室温検出装置

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Description

本発明は、室温検出方法及び室温検出装置に関し、詳しくは自動車のキャビンの室温をより正確に決定する方法及び装置に関する。

自動車のキャビン内部の室温を測定するためにキャビン内部に気温センサが使われている。しかしながら、状況によっては、気温センサから得られる気温値が、必ずしも自動車キャビン内の室温を示していない場合もある。室温測定における不正確さの理由としては、必ずしもそれに制限されるものではないが、センサ近傍に熱源があったり、隣接する物体の熱容量とか、センサに吹出し熱気が流入したり、センサ設置箇所に陽光が当たったりすること等が挙げられる。

実際の室温と温度センサから得られる気温値との間に差が生じる理由は様々あるが、その一つに、温度測定のためセンサに使われる空気が、温度センサ周囲の物質と熱交換する可能性がある。例えば、仮に温度センサがダッシュボードの下にあり、ダッシュボードの材料が100度Fで（例えば、車が夏の間に熱いガレージに置かれたりした場合）、キャビン内室温が70度Fであるならば（例えば、エアコンが今しがた作動開始しキャビン内に冷気を送っている場合）、温度センサを直にとり囲む空気（即ち、温度測定のためにセンサに使われる空気）は、室温（70度F）とダッシュボード温度（100度F）の間の温度になるかもしれない。何故なら、キャビン内の空気は、ダッシュボード上を通り温度センサへと入るため、その過程においてダッシュボードの熱が空気に伝わり、結果としてセンサでサンプリングされる空気の温度は室温値よりも高くなるからである。

上述したように、温度センサで使用される空気の温度と実際の室温が違う理由は、センサのサンプリングする空気が、自動車の室温（例えば７０度F）である空気と、空調空気吹出口を出る吹出温度にある空気との混合気であるためである。即ち、例えば、自動車内にある吹出口が実際の室温とは異なる温度の空調空気をキャビン内に供給している場合、空調空気の一部には温度センサに向かって直進するのもあり、結果としてセンサの読み取り値に影響を与えてしまう。また、例えば、キャビンに入る空気の温度が６０度Fならば、センサがサンプリングする空気は、７０度F （室温）の空気と６０度F（吹出温度）の空気、双方を含むことにもなる。

乗員に快適性を提供するため、自動温調システムには、車両キャビン内温度に関して、信頼できる正確な情報が必要である。上述したような空気同士の混合は、車両内において目標とする快適レベルに適切に至り、これを維持しようとする今の課題に悪影響を与えている。

これらの問題の兆候としては、室温が目標値を超過して、所謂オーバーシュートしたり、長期運転時に室温がふらついたり、暖機時間や冷却時間が足りなくなったりする場合もある。

このような現状に鑑み、温度センサへの様々な熱的影響物の作用に対処することで自動車のキャビン内の室温をより正確に決定する必要がある。

本発明の第１の観点では、温度センサで自動車キャビンの室温をより正確に決定する方法であって、（ａ）上記温度センサ周囲の固体物質の温度値、（ｂ）空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値、の内の少なくとも一つの因子に基づいて調整され、温度センサで測定された気温値に基づいて自動車キャビンの室温を決定する工程を備えることを特徴とする方法が提供される。

本発明の他の観点によれば、自動車キャビンの室温を調整する方法であって、上述したの方法に従って自動車キャビンの室温を決定する工程と、少なくとも決定された上記室温に基づいて決定された吹出温度と質量流量とをもって、空調空気を空調空気吹出口から自動車キャビン内に供給する工程と、を備えることを特徴とする自動温調方法が提供される。

本発明の更なる観点によれば、自動車キャビンの室温をより正確に決定する方法であって、温度センサで測定された自動車キャビンの気温値に誤差を加えるか、又は減じることにより、自動車キャビンの室温を決定する工程を備え、前記誤差は、温度センサ周囲の固体物質の温度値に基づいた値であることを特徴とする方法が提供される。

本発明の更なる観点によれば、自動車キャビンの室温をより正確に決定する方法であって、温度センサによって測定された自動車キャビンの気温値に誤差を加えるか、又は減じることにより、自動車キャビンの室温を決定する工程を備え、前記誤差は、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値とに基づく値であることを特徴とする方法が提供される。

本発明の更なる観点によれば、自動車キャビンの室温をより正確に決定する温度センサ・アセンブリであって、（ａ）上記温度センサ周囲の固体物質の温度値、（ｂ）空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値、の内の少なくとも１つの因子に基づいて調整され、温度センサによって測定された気温値に基づき、自動車キャビンの室温を決定されるように形成された電子プロセッサを備えることを特徴とする温度センサ・アセンブリが提供される。

本発明の更なる観点によれば、自動車キャビンの室温をより正確に決定する温度センサ・アセンブリであって、電子プロセッサとメモリとを備え、上記メモリは、自動車キャビンの室温を決定する演算式に基づいた少なくとも１つのアルゴリズムを格納し、当該演算式は、温度センサで測定された気温値と、上記温度センサを囲む固体物質の温度値と、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値と、温度センサを囲む固体物質の局所対流熱伝達係数と面積との積と、温度センサでサンプリングされた空気の質量流量とエンタルピーとの積、を含む変数を有し、上記電子プロセッサは、上記アルゴリズムを使って自動車キャビンの室温を決定するように形成されていることを特徴とする温度センサ・アセンブリが提供される。

本発明のもう１つの観点によれば、自動車に対し上述した、又は下述の方法を実行する装置が提供される。

本発明のもう１つの観点は、自動車の上述した、又は下述の方法を実施することを含む。

本発明による自動車（これらに限定されないが、例えば乗用車、SUV、ミニバン、ステーション・ワゴン、ピックアップ・トラック等）のキャビン内の室温値を決定するための方法及び装置は、キャビン内の温度センサへの熱影響を考慮しており、結果として室温をより正確に決定できるものである。本発明の第１実施形態では、自動車キャビン内の温度センサで測定された気温値“Tair”が取得される。次にこの温度は、測定された温度値Tairと室温の間の偏差を生じるような熱的影響（例：空調空気吹出口からの吹出空気の影響、センサを囲む物質の温度の影響）を考慮して調整され、より良好な室温を決定する。温度Tairがどのように調節され自動車の室温となるのかは、種々の温度変数間の等式、関係式を例にとって以下に説明する。なお、これらの変数は、室温の更に正確な決定を可能にするもう１つの演算式を作るのにも使用される。

上述したように、空気の温度値を得るために温度センサに取り込まれる空気（温度：Tair）は、吹出温度Toutの空気と室温の空気との混合気である可能性がある。温度センサによってサンプリングされる空気中の室温空気の割合を表す混合因子（以下、“X”として定義する）を用いて、室温と吹出温度に対するTairを
Tair = X Troom + ( 1 − X ) ・ Tout ・・・ (1)
と表すことができる。ここで、“Troom”は自動車内の空気の室温（例えば、上記例で70度F）であり、“Tout”は空調空気吹出口を出る吹出空気の温度（例えば、上記例での60度F）である。Toutは温度制御システムの意図された平均吹出温度に依存するルックアップ関数(検索関数)になることができ、従って室内温度センサの近くの適当な吹出温度の認識を可能にする（必ずしもシステムの平均吹出温度にマッチするわけではない）。さらに、本発明の幾つかの実施形態によっては、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度は、温度センサで計られる気温値に最も影響する温度となる。即ち、それらの実施形態では、幾つかの吹出口がセンサの傍に配置される場合もあるし、その内の特定の吹出口からの吹出空気温度がセンサの応答性を支配しながらも、センサから遠い他の吹出口はセンサにそれほど影響しない場合もある。本発明の一実施形態による制御システムは、目標となる平均吹出温度を選択・分配し、任意の吹出口の温度が目標平均温度に一致しなくても関連性を有する場合がある。さらに他の実施形態では、Toutがその温度値に影響する2つ以上の吹出口の組合せたものに基づく場合もある。幾つかの実施形態では、特定の吹出口をセンサ近くに位置させ、それらの温度がセンサの応答度合を支配するようにし、他方、センサから比較的離れた他の吹出口がセンサに対し大きな影響を持たないようにしても良い。これは、目標平均吹出温度を選択・分配する制御システムが、平均吹出温度に一致せずともその温度に関連性を有する任意の吹出温度で紛らわすような状況に対処して用いることができる。

Troomを解くために、式（１）を
Troom = (Tair) / X − ( 1 − X ) ・ (Tout) / X ・・・ (2)
のように書き換えることができる。式（２）を用いて、温度センサへの吹出空気の影響を踏まえて自動車の室温を一層正確に決定できる。

尚、その代わりに、例えば、温度センサに影響のある吹出空気を供給する空調空気吹出口にあるか、またはそれに近接する位置に温度センサを配置し、このセンサにより吹出口を出る吹出空気の温度を測定することで、Toutを取得しても良い。さらに、混合因子Xはルックアップテーブルから取得でき、温度センサに関する気流と空気分配箇所の関数とすることができる。

上述した実施形態において、Xは温度センサでサンプリングされた空気における室温空気の割合となるが、Xが温度センサでサンプリングされる空気（温度：Tair）における吹出空気の割合となるように別の演算式を作っても良い。事実、本発明の幾つかの実施形態で、Tairを測定するため温度センサでサンプリングされた空気に対する、吹出空気及び/又は室温空気の混合度合を示すいかなる割合を使う演算式を作っても良い。

<温度センサを囲む物質の温度>
上述したように、自動車キャビン内の室温をより一層正確に決定するため、温度センサによる測定値に効果的に影響するセンサ周囲の物質温度もまた加味しても良い。“効果的に影響する”とは、“物質温度が、温度センサでサンプリングされる空気（その温度は室温と大きく異なる）と十分に熱交換する”ということを意味しており、結果として、“センサからの温度測定値に頼る自動温調システムが目標温度を超過したり（オーバーシュート）あるいは下回る（アンダーシュート）”ことを意味する。温度センサ周囲の物質と、温度センサでサンプリングされた空気（及び/又は温度センサにサンプリングされた空気中の室温空気）との間の温度差の影響度合いを、局所対流熱伝達係数と面積との積“HA”と、質量流量とセンサでサンプリングされた（使用された）空気のエンタルピーとの積“ｍCp”を利用して決定しても良い。これらの演算項“HA”、“mCp”は、実証的検定や空気と材料の既知量に基づく推定値やこれらの変数の値を正確に決定する他のいかなる有効手段によって決定しても良い。

HAとmCpを用いることによって、
(HA) ・ ( Tsurr − Tair ) = (mCp) ・ ( TICS − Tair ) ・・・ (3)
と表される局所熱容量作用のエネルギバランス式が得られる。式（３）は、温度センサを囲む物質温度“Tsurr”と温度センサでサンプリングされる空気の温度“Tair”との差、及び温度センサによる測定値“TICS”と温度センサでサンプリングされる空気の温度“Tair”との差に基づく。

Tairの演算には、
Tair = [ TICS − (HA/mCp) ・ Tsurr ] / ( 1 − HA/mCp) ・・・ (4)
が用いられる。式(４)を式（２）に代入すると、
Troom = (1/X) ・ [TICS − (HA/mCp) ・ Tsurr] / (1 − HA/mCp)
− ( 1 − X ) ・ Tout / X ・・・ (5)
が得られる。式（５）は、温度センサに対する空調空気吹出口の吹出空気の影響と同様に、温度センサ周囲の物質の温度を加味することで、キャビン内室温を一層正確に決定することができる。

式(5)を解くためには、温度センサ周囲の物質の温度Tsurrが必要である。この物質温度は、実際に温度を測るか、または推定するか、実測値と推定値を組合せることで得ることができる。

本発明の一実施形態では、物質の温度を、物質に対して熱伝達関係にある熱電対やサーミスタを用いて実測する。物質が熱によりかなり収縮膨張するような場合には、絶縁された歪みゲージを用いても良く、ゲージの歪測定により物質温度を決定しても良い。事実、赤外線を同様に使用しても良い。即ち、物質の温度を決定するいかなる方法も使用してよい。

上述したように、本発明の幾つかの実施形態で温度センサ周囲の物質の温度Tsurrを推定によって決めても良い。即ち、本発明は、実際に温度センサ周囲の物質の温度を計らず、その代わりに、予測できる方法において物質の温度に影響する既知の係数に基づいて物質の温度を推定しても良い。物質の温度を推定する1つの方法を説明する。

本発明の一実施形態では、Tsurrを、既知の係数による物質の温度変化を決定することにより取得しても良く、Tsurrの初期値を正確に推定し、Tsurrの更新値を更新しても良い。これは、最初、物質の初期温度に関し推定し、次に既知の変数や、物質の温度に影響すると知られている推定変数に基づいて物質の温度の増加分又は減少分を推定することで達成される。

Tsurrのための初期値は、自動車のキャビン温度の調整に先立ち（或いは自動車のキャビン内温度が変化してから十分な時間が経過した後）、温度センサ周囲の物質の温度は温度センサによって測定された空気の温度TICSに等しいと仮定して決定しても良い。

温度センサ周囲の物質の温度変化は、センサ位置に特有の時定数“MC”に依存して推定しても良い。即ち、自動車内室温や吹出温度やTairに変化がある時、物質の温度がどのように変化するかを推定するために時定数“MC”を使用しても良い。

MCは、実験や他の適当な手段により決定しても良い。

一例として、初め、温度センサ周囲の物質温度を、温度センサによって計られる空気の温度TICSと等しいと仮定する。このように、質量の初期温度仮定後、任意の期間に亘って温度センサ周囲の物質の温度変化を推定することによって物質の現在の温度を推定する。

物質周囲の環境の熱変換に基づく周囲物質の温度変化を決めるための式は以下のようにして決定される。センサによりサンプリングされる空気と自動車内部の対象物によって発生される潜在的な熱とによる対流熱交換のような現象の影響は微分方程式を用いて記述されるわけだが、これらの一般的な影響を捕らえるべく、MCを加味すると、以下のような微分方程式が得られる。

MC・dTsurr/dt = q − HA・(Tsurr − Tair)
ここで、q は、温度センサ周囲の固体物質の温度（後で更に詳しく記述する）に効果的に影響する車載発熱部品に基づく発熱項である。従って、離散的な時間ステップΔtの場合、
ΔTsurr = [ q − HA・(Tsurr − Tair)] ・ Δt/MC
となる。ここで、Δｔは、以前に決定されたTsurrと現在決定しているTsurrとの間の時間間隔を表す。

式（３）と組合せることにより、上式は以下のように書き換えることができる。

ΔTsurr = [ q/MC − mCp/MC・(TICS − Tair) ] ・ Δt ・・・ (6).
離散的な時間間隔に亘り、ΔTsurrを繰り返して計算し、ΔTsurr の値を先に決定されたTsurr値に加えることにより、次式（７）を用いてTsurrを推定する。

Tsurr = Tsurr(previously obtained) + ΔTsurr ・・・ (7)
式（７）はそれ自体で、以下の処理を含む反復的ルーチンを導く。この処理は、
（ａ）温度センサ周囲の固体物質のための開始温度であって、温度センサによって測定された気温である開始温度を取得し；
（ｂ）上記開始温度取得後、所定期間が経過した後、温度センサによって測定された気温と、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度とに基づいて、温度センサ周囲の固体物質の温度を増加または減少することを決定し；
（ｃ）上記開始温度に対し、温度センサ周囲の固体物質の温度の増加分又は減少分を加算するか減じ、以って温度センサ周囲の固体物質のための新しい温度値を取得し、
（ｄ）上記温度センサ周囲の固体物質のための新しい温度取得後、所定期間が経過した後、温度センサによって測定された気温と、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度とに基づいて、温度センサ周囲の固体物質の温度を増加または減少することを決定し；
（ｅ）上記新しい温度値に対し、温度センサ周囲の固体物質の温度の増加分又は減少分を加算するか減じ、以って温度センサ周囲の固体物質のための更新された新しい温度値を取得し;
（ｆ）上記処理（ｅ）で取得された、温度センサ周囲の固体物質のための更新された新しい温度値を、上記処理（ｄ）における、温度センサ周囲の固体物質のための新しい温度値として使用して、上記処理（ｄ）と上記処理（ｅ）を繰り返す。

予め決められた期間は、0.1秒から10秒又はそれ以上までのいずれの時間でも良い。このように、正確なTsurr値の推定から始め、物質環境の熱交換に基づくTsurr値の変化を繰り返し決定することによって、Tsurr値を評価する。

式（６）から分かるように、発熱項“q”を用いて、温度センサを囲んでいる材料の温度に影響する車載部品の発熱作用を加味する。例として（限定されないが）、カーラジオ、ディスク・プレーヤー、インテリアライト、ナビゲーション・システム等が発熱し、温度センサを囲む物質の温度に影響する可能性がある。従って、発明の幾つかの実施形態によっては、温度センサを囲んでいる固体物質の温度に効果的に影響する車載発熱部品の熱に基づいて温度センサ周囲の固体物質の温度を決めても良い。

本発明の幾つかの実施形態において、発熱項qは変数であり、どの装置がON/OFFになっているか、或いは各装置によって生じる熱量（消費電力）によるものである。即ち、ここではそれらの情報がΔTsurrを決める発熱項のために使われる。この発熱項は実験的に決めても良く、また例えば、プロセッサ(以下に述べる)によってアクセス可能な車載ルックアップテーブルに格納しても良い。

車載装置が時々OFFとなり、またONとなるのを考え（例：ラジオOFF）、式（６）のq値はゼロでも良い。この場合、上記発熱項は式（６）から無くなる。

実施形態によっては、陽光の熱流を測定して、発熱項qに影響する温度センサを囲む物質の温度を決定しても良い。また他の実施形態として、陽光熱流それ専門の分離項を式（６）に組み入れても良い。一例として（これに限定されないが）、例えば陽光センサを設け、q値が直射日光による影響を表すようにしても良い。式（６）、（４）のΔTsurrとTairの一括を見越した実施例は、ΔTsurrの解に到達するための一般的な手段となる。例えば、Tairを連続した代入してΔTsurrの解を求めても良い。また更に、別の実施例では式(４)を使ってTairを決めても良く、具体的にはTairの旧値やTsurrの変化（例えば、５秒前からの変化）を求め、現Tsurr値を得るようにしても良い。尚、これらの演算スピードが（熱時定数に比較して）十分早いならば上述した一括化は幾つかの実施形態で不必要となる。また更に、様々かつ適切な式を繰り返すことによりTair値を得るようにしても良い。

<質量流量>
上記の式が、温度センサでサンプリングされる空気の質量流量に依存することが知られている。このように、上式の項mCpは、Tairのために使用されるセンサのタイプに基づいて変化する場合がある。本発明は様々なタイプのセンサ、例えば一定質量流量センサ（例：走査子を横切って空気を引き込むファン付きセンサ）や可変質量流量センサ（例：走査子を横切って空気を引き込むベンチュリ付きセンサ）を使用することができる。一定質量流量センサの場合、センサによってサンプリングされる空気の質量流量は、空調空気吹出口を出る空気の質量流量が変化しても実質上一定である。このため、実験的に決定された単一のmCp値が、上記の式において使われるかもしれない。可変質量流量センサを利用する本発明の他の実施形態では、温度センサでサンプリングされる空気の質量流量は、空調空気吹出口を出る吹出空気の質量流量に対し変化する可能性がある。ここでは、質量流量の変化を可変のmCp項を使って対処し、また実証的検定によって決めても良い。このような実施形態では、アルゴリズムを使って、例えば、空調空気吹出口から空調空気を吹くブロワ速度に基づいてmCp値を決定しても良い。即ち、自動車内の空気の室温を決定する際、温度センサでサンプリングされる空気の質量流量の変化を考慮する。

さらに、一定質量流量センサの実施形態では、センサを介する質量流量が一定だとしてもセンサ周囲の伝熱に空気が“消費”する時間が依然として変化するため、可変のmCp値を用いることが依然として必要であり、結果として異なるmCp値となるかもしれない。

<制御論理>
本発明の幾つかの実施形態では、TroomやTroomを決定するために必要な他の変数/定数を決定したり、取得したりする。このため、本発明は、例えば電子プロセッサを以って実行しても良い。

本発明は、発明を実行する方法、ソフトウェア及び装置を含んでいる。本発明を実行するための一例としての装置を図1に示す。図１は、自動車の室温を精度良く決定するための室温センサ・アセンブリの概略図である。図1において、電子プロセッサ１００はメモリ２００と連携されており、メモリ２００はプロセッサ１００の一部分でも、或いはプロセッサ１００とは別の構成品でもよい。プロセッサ１００は、ここで記述する変数の幾つか又はその全て、及び/又は定数に基づき自動車内の空気の室温を決定するようになっている。更に、プロセッサ１００はここで記述する式、変数及び/又は変数の幾つか又はその全てに基づくアルゴリズムを使用するようになっている。メモリ２００は、自動車の室温を決定するため、プロセッサによって使われる変数や定数を格納する。

これらの変数と定数は、メモリにおいてルックアップテーブルに保存される。又、メモリ２００は、上記式の幾つか又は全ての解の列を格納し、プロセッサでの計算部分を減じたり、削除するようにしても良い。更に又、室温を繰り返しなしで決定できるように、メモリに式の解を格納させても良い（例えば、式の考えられる解の全てをメモリに格納させても良い）。この場合、すべきことは、既知の値の列に基づき、それらの解をルックアップ（検索）することになる。

このように、本発明の実施形態によっては、上述した式に基づくアルゴリズムの代わりに、又はアルゴリズムに加える形でルックアップテーブルを利用しても良い。

そのような実施形態では、広範囲にわたる温調シナリオの解（即ち、異なる変数/定数）を予め定めメモリに格納し、メモリから、与えられた変数列に基づいてこれらの解を検索するようにしても良い。しかしながら、本発明の他の実施例で上記の式に基づくアルゴリズムを利用しても良い。さらに、これらアルゴリズム同士を組合せて、本発明を実行しても良い。例えば、本発明の幾つかの実施形態で、意図された平均吹出温度に基づく、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値を決定するルックアップテーブルやアルゴリズムを、メモリに格納させても良い。即ち、実証的検定を通して、温度センサに影響する吹出空気の温度は、温調システムが自動車のキャビンに提供しようとする空調空気の平均出口温度に基づくものと一致している。本発明の更なる実施形態では、例えば、混合因子値Xを決めるルックアップテーブルやアルゴリズムをメモリに格納させても良い。

図1において、プロセッサ１００は温度センサ３００と接続される。図示したアセンブリでは、温度センサ３００は、センサからプロセッサ１００に温度情報を伝える。

更に、図1のプロセッサ１００は温調システム４００とも接続しており、プロセッサ１００においてTroomを決めるのに必要な情報（例えば、空調空気吹出口を出る吹出空気の流量質量）をプロセッサ１００に送るようになっている。

後述するが、プロセッサ１００はまた、温調システム４００にTroomの決定値を伝達するようにしても良い。

本発明によって決定される室温が、自動車のキャビンの温度を制御するためにシステムに入力された値として使われるかもしれない。それに限定されないが、一例として、本発明の室温決定方法及び装置を、米国特許出願10/373,202号に記載された車内自動温調システム（出願：2003年2月26日、出願人：アイゼンハワー、タイトル：デュアルゾーン自動温調アルゴリズム）に適用しても良い。このように、本発明の幾つか実施形態は、少なくとも本発明によって決定された室温に基づく吹出温度及び質量流量で空調空気を吹出口からキャビンに供給することを含む。また更に、本発明の幾つかの実施形態では、所望の室温を達成するためにキャビンへの空調空気の吹出温度及び質量流量を決定するシステムが提供され、システムは上記所望温度が達成されたか否かを確認するため、及び/又は更なる変数をキャビンへの空調空気関連パラメータにするため、上記吹出温度を使用する。

本発明の幾つかの実施形態では、自動車の室温は、温度センサ周囲の物質の温度だけでなく、吹出口からの吹出空気の影響によっても決定される。しかし、本発明の他の実施形態では、温度センサ周囲の物質の温度や、温度センサに影響する吹出空気の作用を無視しても良い。

本発明のまた他の実施形態では、本発明によって室温決定する室温センサ・アセンブリを有するキャビン自動温調装置や、少なくともこのアセンブリで決定した室温に基づく吹出温度や質量流量で空調空気をキャビンに供給する空調装置が提供される。

なお、本発明の装置及び方法は自動車以外の他の車両（例えばトラック、飛行機、船、電車、ホバークラフト）にも適用可能である。

また、本明細書中の“空調空気”は、加熱空気及び/又は冷却空気を指す。即ち、空調空気とは、周囲の空気と異なる温度であるように調整された空気のことである。

さらに、上記の式に基づくアルゴリズムに関しては、ある式を他の式へと展開すること（例えば、式（２）と式（４）から式（５）への展開）を含み、それらの式から導かれる（或いは推定される）いかなるルーチン又は式でも良い。

本発明により、例えば時間がかかる実験的補正係数の大規模な展開といったようなコストのかかる補正処理は回避できる。

本発明の教示によって当業者により他の実施形態や変形例を想到実施するかもしれない。しかしながら、それらの全ては本発明の概念及び請求の範囲に含まれるものである。

温調システムに接続される、本発明に係る温度センサ・アセンブリの概略図。

Claims

温度センサで自動車キャビンの室温をより正確に決定する方法であって、
（ａ）上記温度センサ周囲の固体物質の温度値、
（ｂ）空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値、
の内の少なくとも一つの因子に基づいて調整され、温度センサで測定された気温値に基づいて自動車キャビンの室温を決定する工程を備えることを特徴とする方法。
上記吹出温度値は、温度センサで測定された上記気温値に最も影響する空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記２つの因子（ａ）、（ｂ）に基づく調整の工程は、さらに、
温度センサ周囲の固体物質の温度値を取得する工程と、
空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値を取得する工程と、
温度センサで測定された気温値を取得する工程と、
温度センサでサンプリングされる空気中の室温空気と吹出空気との推定百分率に基づく混合因子値を取得する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
自動車キャビンの室温を決定する工程は、さらに、上記温度センサ周囲の固体物質の局所対流熱伝達係数に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
自動車キャビンの室温を決定する工程は、さらに、上記温度センサで測定された気温値に影響する温度センサ周囲の固体物質の面積に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
自動車キャビンの室温を決定する工程は、さらに、上記温度センサ周囲の固体物質の局所対流熱伝達係数と面積との積に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
自動車キャビンの室温を決定する工程は、さらに、上記温度センサでサンプリングされる空気の質量流量とエンタルピーとの積に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
空調空気吹出口を出る吹出空気の質量流量が変化した時、温度センサでサンプリングされる空気の質量流量は実質上一定であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
自動車キャビンの室温を決定する工程においては、上記温度センサでサンプリングされる空気の質量流量が空調空気吹出口を出る吹出空気の質量流量に応じて変化する際に、温度センサでサンプリングされる空気の質量流量の変化量が加味されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
上記温度センサによってサンプリングされる空気の質量流量とエンタルピーとの積は、空調空気吹出口を出る吹出空気の質量流量の変化量に実質上無関係であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
さらに、上記温度センサ周囲の固体物質の温度値に効果的に影響する車載発熱部品によって発生する熱に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらに、上記温度センサ周囲の固体物質の熱時定数に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらに、上記温度センサ周囲の固体物質の温度値に効果的に影響する車載の発熱部品によって発生する熱と、温度センサ周囲の固体物質の熱時定数とに基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらに、上記温度センサでサンプリングされる空気の質量流量とエンタルピーとの積に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらに、温度センサで測定された空気中の室内空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらに、上記温度センサで測定された気温値に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらに、
（ａ）温度センサ周囲の固体物質の開始温度値であって、温度センサで測定された気温値である開始温度値を取得する処理と、
（ｂ）上記開始温度値取得後、所定期間が経過した後、温度センサで測定された気温値と、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値とに基づいて、温度センサ周囲の固体物質の温度値を増加または減少することを決定する処理と、
（ｃ）上記開始温度に対して、温度センサ周囲の固体物質の温度値の増加分又は減少分を加算するか減じことによって、温度センサ周囲の固体物質の新しい温度値を取得する処理と、
（ｄ）上記温度センサ周囲の固体物質の新しい温度値取得後、所定期間が経過した後、温度センサで測定された気温値と、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値とに基づいて、温度センサ周囲の固体物質の温度値を増加または減少することを決定する処理と、
（ｅ）上記新しい温度値に対して、温度センサ周囲の固体物質の温度値の増加分又は減少分を加算するか減じることによって、温度センサ周囲の固体物質の更新された新しい温度値を取得する処理と、
（ｆ）上記処理（ｅ）で取得された、温度センサ周囲の固体物質の更新された新しい温度値を、上記処理（ｄ）における、温度センサ周囲の固体物質の新しい温度値として使用して、上記処理（ｄ）と上記処理（ｅ）を繰り返す処理と、
を備えた反復ルーチンを用いて、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
自動車キャビンの室温を決定する工程は、さらに、陽光負荷の熱流の影響に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
自動車キャビンの室温を調整する方法であって、
請求項１に記載の方法に従って自動車キャビンの室温を決定する工程と、
少なくとも決定された上記室温に基づいて決定された吹出温度と質量流量とをもって、空調空気を空調空気吹出口から自動車キャビン内に供給する工程と、
を備えることを特徴とする自動温調方法。
自動車キャビンの温度を調整する方法であって、
請求項１に記載の方法に従って自動車キャビンの室温を決定する工程と、
少なくとも決定された上記室温に基づいて、自動車キャビンに供給される空調空気の吹出温度と質量流量を決定する工程と、
決定された上記吹出温度と質量流量とをもって、空調空気吹出口から自動車キャビン内に空調空気を供給する工程と、
を備えることを特徴とする自動温調方法。
自動車キャビンの室温をより正確に決定する方法であって、
少なくとも次式：
Troom＝（1/X）・[ TICS−（HA/mCp）・Tsurr ]/（1−（HA/mCp））
−（1−（X））・Tout/X
但し、
Troomは、自動車キャビンの室温、
TICS は、温度センサで測定された気温値、
Tsurr は、温度センサ周囲の固体物質の温度値、
Toutは、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値、
X は、温度センサで測定された空気中の室内空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値、
ＨＡは、温度センサ周囲の固体物質の局所対流熱伝達係数と面積との積、
mCpは、温度センサでサンプリングされる空気の質量流量とエンタルピーとの積、
に関係するアルゴリズムを用いて、上記の式を解くことにより、Troomを決定する工程を備えることを特徴とする方法。
Tsurrが、少なくとも次式：
Tsurr＝Tsurr(先に取得)＋ΔTsurr
但し、
Tsurr(先に取得)は、以前に得られたTsurrの値、
ΔTsurr＝[ q/MC−mCp/MC・（TICS−（Tair））]Δｔ
但し、q は、温度センサ周囲の固体物質の温度に効果的に影響する車載発熱部品に基づく発熱項
MC は、温度センサ周囲の固体物質の熱時定数
Tair＝X・Troom +（1−X）
Δｔは、以前に決定されたTsurrと現在のTsurrとの間の時間間隔）
に関するアルゴリズムを利用して決定されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
qは、上記温度センサ周囲の固体物質の温度に効果的に影響する、少なくとも１つの車載発熱部品がオンであるか、オフであるかに基づく変数であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
Tairが予め定められたTroomの値を使って決定されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
Troomの演算式は、Troomの演算式とTairの演算式のTroom値の反復を通して決定されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
Δｔは、0.1秒〜10秒の期間であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
Δｔは、0.1秒〜５秒の期間であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
自動車キャビンの室温をより正確に決定する方法であって、
温度センサで測定された自動車キャビンの気温値に誤差を加えるか、又は減じることにより、自動車キャビンの室温を決定する工程を備え、
前記誤差は、
（ａ）温度センサ周囲の固体物質の温度値に基づいた値、
（ｂ）空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値、
の内の少なくとも一つの値であることを特徴とする方法。
自動車キャビンの室温をより正確に決定する温度センサ・アセンブリであって、
（ａ）上記温度センサ周囲の固体物質の温度値、
（ｂ）空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値、
の内の少なくとも１つの因子に基づいて調整され、温度センサによって測定された気温値に基づき、自動車キャビンの室温を決定されるように形成された電子プロセッサを備えることを特徴とする温度センサ・アセンブリ。
意図された平均吹出温度値に基づいて空調空気吹出口を出る吹出空気の温度値を決定するためのルックアップテーブルかアルゴリズムの内の少なくとも1つと、
温度センサでサンプリングされる空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値を決定するためのルックアップテーブルかアルゴリズムの内の少なくとも1つと、
を格納するメモリをさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、さらに、温度センサ周囲の固体物質の局所対流熱伝達係数と面積との積に基づき、自動車キャビンの室温を決定するように形成されていることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、さらに、温度センサによってサンプリングされた空気の質量流量とエンタルピーとの積に基づき、自動車キャビンの室温を決定するように形成されていることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、さらに、温度センサ周囲の固体物質の温度に効果的に影響する車載発熱部品から発せられる熱に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定するように形成されていることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、さらに、温度センサ周囲の固体物質の熱時定数に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定するように形成されていることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、さらに、温度センサ周囲の固体物質の温度に効果的に影響する車載発熱部品から発せられる熱と、温度センサ周囲の固体物質の熱時定数とに基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定するように形成されていることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、さらに、温度センサで測定された空気中の室内空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定するように形成されていることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、さらに、温度センサで測定された気温値に基づき、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定するように形成されていることを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定するために、さらに、
（ａ）温度センサ周囲の固体物質の開始温度値であって、温度センサによって測定された気温値である開始温度値を取得する処理と、
（ｂ）上記開始温度値取得後、所定期間が経過した後、温度センサで測定された気温値と、空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値とに基づいて、温度センサ周囲の固体物質の温度値を増加または減少することを決定する処理と、
（ｃ）上記開始温度値に対して、温度センサ周囲の固体物質の温度値の増加分又は減少分を加算するか減じることによって、温度センサ周囲の固体物質の新しい温度値を取得する処理と、
（ｄ）上記温度センサ周囲の固体物質の新しい温度値取得後、所定期間が経過した後、温度センサによって測定された気温値と、空調空気吹出出口を出る吹出空気の吹出温度とに基づいて、温度センサ周囲の固体物質の温度値を増加または減少することを決定する処理と、
（ｅ）上記新しい温度値に対し、温度センサ周囲の固体物質の温度値の増加分又は減少分を加算するか減じることによって、温度センサ周囲の固体物質の更新された新しい温度値を取得する処理と、
（ｆ）上記処理（ｅ）で取得された、温度センサ周囲の固体物質の更新された新しい温度値を、上記処理（ｄ）における、温度センサ周囲の固体物質のための新しい温度値として使用して、上記処理（ｄ）と上記処理（ｅ）を繰り返す処理と、
を備えた反復ルーチンを用いて、温度センサ周囲の固体物質の温度値を決定することを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、温度センサと電気的に連携し、温度センサは、空調空気吹出口を出る吹出空気の質量流量が変化するとき、温度センサによってサンプリングされた空気の質量流量が実質上一定になるように、サンプリングされた空気の質量流量を調整することを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
上記プロセッサは、温度センサと電気的に連携し、温度センサは、温度センサによってサンプリングされた空気の質量流量とエンタルピーとの積が、空調空気吹出口を出る吹出空気の質量流量の変化からは実質上独立するように温度センサで使用される空気の質量流量を調整することを特徴とする請求項２９に記載の温度センサ・アセンブリ。
自動車キャビンの室温を制御する装置であって、
請求項２９に記載された温度センサ・アセンブリと、
少なくとも上記プロセッサによって決定された自動車キャビンの室温に基づいて決定された吹出温度及び質量流量をもって、空調空気を空調空気吹出口から自動車キャビン内に供給するように形成された空調装置と、
を備えることを特徴とする装置。
自動車キャビンの室温を制御する装置であって、
請求項２９に記載された温度センサ・アセンブリであって、少なくとも上記プロセッサによって決定された自動車キャビンの室温に基づき、自動車キャビン内に供給される空調空気の吹出温度と質量流量を決定する温度センサ・アセンブリと、
上記プロセッサによって決定された吹出温度及び質量流量で、空調空気を空調空気吹出口から自動車キャビン内に供給するように形成された空調装置と、
を有することを特徴とする装置。
請求項２９に記載のアセンブリを具備する自動車。
自動車キャビンの室温をより正確に決定する温度センサ・アセンブリであって、
電子プロセッサとメモリとを備え、
上記メモリは、自動車キャビンの室温を決定する演算式に基づいた少なくとも１つのアルゴリズムを格納し、当該演算式は、
温度センサで測定された気温値と、
上記温度センサを囲む固体物質の温度値と、
空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、
温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値と、
温度センサを囲む固体物質の局所対流熱伝達係数と面積との積と、
温度センサでサンプリングされた空気の質量流量とエンタルピーとの積、
を含む変数を有し、
上記電子プロセッサは、上記アルゴリズムを使って自動車キャビンの室温を決定するように形成されていることを特徴とする温度センサ・アセンブリ。
上記メモリは、さらに、温度センサ周囲の質量物質の温度値を決定する演算式に基づいた第２のアルゴリズムを有し、当該演算式は、
温度センサ周囲の質量物質の温度値、
上記温度センサ周囲の固体物質の温度値に効果的に影響する車載の発熱部品に基づく発熱項、
温度センサ周囲の質量物質の熱時定数、及び
所定の時間間隔、
を含む変数を有し、
上記電子プロセッサは、上記第２のアルゴリズムを使って温度センサ周囲の質量物質の温度値を決定するように形成されていることを特徴とする請求項４４に記載の温度センサ・アセンブリ。
自動車キャビンの室温をより正確に決定するためにコンピュータに以下の処理を行なわせるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
上記処理は、
（ａ）上記温度センサを囲む固体物質の温度値;及び
（ｂ）空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、温度センサで測定された空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値、
の内の少なくとも１つの因子に基づいて調整され、温度センサによって測定された気温値に基づき自動車キャビンの室温を決定することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
上記プログラムはまた、
温度センサ周囲の質量物質の温度値を取得する処理と、
空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値を取得する処理と、
温度センサで測定された気温値を取得する処理と、
温度センサでサンプリングされる空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値を取得する処理と、
を実行することを特徴とする請求項４７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
自動車キャビンの室温をより正確に決定する手段であって、
温度センサ周囲の固体物質の温度値と、
空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値と、
上記温度センサで測定された気温値と、
上記温度センサで測定される空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値に基づいて自動車キャビンの室温を決定する手段と、
を備えることを特徴とする自動温度決定装置。
さらに、
温度センサ周囲の質量物質の温度値を取得する手段と、
空調空気吹出口を出る吹出空気の吹出温度値を取得する手段と、
温度センサで測定された気温値を取得する手段と、
温度センサでサンプリングされる空気中の室温空気と吹出空気の推定百分率に基づく混合因子値を取得する手段と、
を備えることを特徴とする請求項４８に記載の自動温度決定装置。