JP7036706B2 - 車両用空調制御システム、車両用空調制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調制御システム、車両用空調制御方法、およびプログラムに関する。

従来、乗員の着衣部の表面温度の検出結果から推定される温熱感に基づいて空調制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来、赤外線センサで検出した結果に基づいて、乗員の代謝量や着衣量を推定することで、乗員の温冷感を推定して空調制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開２００２－１２７７２８号公報 特開２０１７－３２２６８号公報 特許第５３００６０２号公報

しかしながら、従来の技術では、着衣量によって乗員の温冷感が異なることが考慮されておらず、乗員が実際に感じている温冷感を十分推定することができていない可能性があり、乗員にとっての快適性を高めることができない可能性があった。

本発明の態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、乗員にとっての快適性を高めることができる車両用空調制御システム、車両用空調制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る車両用空調制御システム、車両用空調制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る車両用空調制御システムは、乗員が露出している体の露出温度、および前記乗員の着衣表面温度を取得する取得部と、前記露出温度と、着衣量に基づいて、前記乗員が露出していない体の非露出温度を推定する非露出温度推定部と、前記非露出温度および前記着衣表面温度に基づいて、前記着衣量を推定する着衣量推定部と、前記着衣量推定部の推定結果に基づいて、前記乗員の乗車する車両の空調機器を制御する制御部と、を備える車両用空調制御システムである。

（２）：上記（１）の一態様において、前記非露出温度推定部は、前記着衣量推定部により推定された前記着衣量に基づいて、前記非露出温度を推定するものである。

（３）：上記（２）の態様において、前記非露出温度推定部は、第１のルーチンの処理において、予め設定された前記着衣量に基づいて、前記非露出温度を推定し、前記第１のルーチンの処理の後、前記着衣量推定部により推定された前記着衣量に基づいて、前記非露出温度を推定し、前記着衣量推定部は、前記非露出温度推定部により推定された非露出温度および前記着衣表面温度に基づいて、前記乗員の着衣量を推定するものである。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記非露出温度と、前記乗員のコア温度と、皮膚熱抵抗とに基づいて、前記乗員の放熱量を推定する放熱量推定部を備え、前記着衣量推定部は、前記放熱量推定部により推定された前記放熱量と、前記非露出温度と、前記着衣表面温度とに基づいて、前記着衣量を推定するものである。

（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記制御部は、前記着衣量推定部により推定された前記着衣量に基づいて、目標とする目標着衣表面温度を設定し、設定した前記目標着衣表面温度に前記着衣表面温度が近づくように、目標車室内温度を設定し前記空調機器を制御するものである。

（６）：上記（５）の態様において、前記目標着衣表面温度と前記着衣表面温度との温度差異が閾値以上である場合、前記目標着衣表面温度または前記目標着衣表面温度を導出するための情報を前記温度差異に基づいて補正する補正部をさらに備えるものである。

（７）：この発明の一態様に係る車両用空調制御方法は、コンピュータが、乗員が露出している体の露出温度、および前記乗員の着衣表面温度を取得し、前記露出温度と、着衣量に基づいて、前記乗員が露出していない体の非露出温度を推定し、前記非露出温度および前記着衣表面温度に基づいて、前記着衣量を推定し、前記着衣量の推定結果に基づいて、前記乗員の乗車する車両の空調機器を制御する、車両用空調制御方法である。

（８）：この発明の一態様に係るプログラムは、乗員が露出している体の露出温度、および前記乗員の着衣表面温度を取得させ、前記露出温度と、着衣量に基づいて、前記乗員が露出していない体の非露出温度を推定させ、前記非露出温度および前記着衣表面温度に基づいて、前記着衣量を推定させ、前記着衣量の推定結果に基づいて、前記乗員の乗車する車両の空調機器を制御させる、プログラムである。

（１）～（８）によれば、乗員の状態に応じて快適性を向上させることができる。

（３）～（４）によれば、乗員の着衣量の推定精度を高めることができる。

車両用空調制御システム１の構成の一例を示す図である。 空調制御装置１００の構成の一例を示す図である。 目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔを設定する際の各構成要素の検出結果または推定結果の入出力を説明する図である。 胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの推定時に参照される係数について説明するための図である。 胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの傾向を示すグラフである。 人体の熱収支モデルを示す図である。 乗員の熱収支モデルを示す図である。 図８は、空調制御装置１００による制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 変形例の空調制御装置１００Ａの構成の一例を示す図である。 空調制御装置１００Ａの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態の空調制御装置１００および空調制御装置１００Ａの各部のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両用空調制御システム、車両用空調制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

［全体構成］
本発明の実施形態による車両用空調制御システム１の構成について、説明する。以下の説明において、車両用空調制御システム１を実現する空調制御装置１００が搭載された車両１０は電気自動車であるものとするが、車両１０は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関が搭載された車両であってもよい。また、車両１０は、内燃機関と、走行用の電力を駆動用モータと、駆動用モータに供給する電力が蓄積される二次電池が搭載されたハイブリッド車両などの車両や、走行用の電力を駆動用モータに供給する燃料電池が搭載された車両であってもよい。

図１は、車両用空調制御システム１の構成の一例を示す図である。車両用空調制御システム１は、例えば、車両１０と、端末装置５００とを備える。車両１０と、端末装置５００は、インターネットやＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮＷによりデータの送受信が可能な状態で接続されている。端末装置５００は、例えば、車両１０の乗員の使用する携帯電話やスマートフォンである。端末装置５００は、例えば、車両１０の乗員による空調設定を受け付け、受け付けた制御設定に基づく情報を空調制御装置１００に送信する。この場合、空調制御装置１００は、端末装置５００により送信された制御設定に基づいて空調装置８０を制御する。

車両１０は、例えば、モータ１２と、駆動輪１４と、ブレーキ装置１６と、車両センサ２０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３０と、バッテリ（二次電池）４０と、バッテリセンサ４２と、充電口５０と、コンバータ５２と、通信装置６０と、外気温センサ７０と、内気温センサ７２と、日照センサ７４と、乗員センサ７６と、空調装置８０と、空調制御装置１００と、を備える。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

モータ１２は、例えば、三相交流電動機である。モータ１２のロータは、駆動輪１４に連結される。モータ１２は、供給される電力を用いて動力を駆動輪１４に出力する。また、モータ１２は、車両１０の減速時に車両１０の運動エネルギーを用いて発電する。

ブレーキ装置１６は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータとを備える。ブレーキ装置１６は、ブレーキペダルの操作によって発生した油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置１６は、上記説明した構成に限らず、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

車両センサ２０は、アクセル開度センサと、車速センサと、ブレーキ踏量センサと、を備える。アクセル開度センサは、運転者による加速指示を受け付ける操作子の一例であるアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量を検出し、検出した操作量をアクセル開度として車両制御部３６に出力する。車速センサは、例えば、各車輪に取り付けられた車輪速センサと速度計算機とを備え、車輪速センサにより検出された車輪速を統合して車両の速度（車速）を導出し、導出した車速を車両制御部３６に出力する。ブレーキ踏量センサは、ブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作量を検出し、検出した操作量をブレーキ踏量として車両制御部３６に出力する。車両１０の運転者は、乗員の一例である。

ＰＣＵ３０は、例えば、変換器３２と、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）３４と、車両制御部３６とを備える。なお、これらの構成要素をＰＣＵ３０として一まとまりの構成としたのは、あくまで一例であり、これらの構成要素は分散的に配置されても構わない。

変換器３２は、例えば、ＡＣ－ＤＣ変換器である。変換器３２の直流側端子は、直流リンクＤＬに接続されている。直流リンクＤＬには、ＶＣＵ３４を介してバッテリ４０が接続されている。変換器３２は、モータ１２により発電された交流を直流に変換して直流リンクＤＬに出力する。変換器３２は、直流リンクＤＬを介して供給される直流を交流に変換してモータ１２に供給する。

ＶＣＵ３４は、例えば、ＤＣ―ＤＣコンバータである。ＶＣＵ３４は、バッテリ４０から供給される電力を昇圧して直流リンクＤＬに出力する。ＶＣＵ３４は、車両制御部３６からの指示に応じて、直流リンクＤＬの電圧を上昇させる。

車両制御部３６は、例えば、モータ制御部と、ブレーキ制御部と、バッテリ・ＶＣＵ制御部とを備える。また、モータ制御部、ブレーキ制御部、及びバッテリ・ＶＣＵ制御部は、それぞれ別体の制御装置、例えば、モータＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、バッテリＥＣＵといった制御装置に置き換えられてもよい。

モータ制御部は、車両センサ２０の検出結果であるアクセルペダルの操作量に基づいて、モータ１２を制御する。ブレーキ制御部は、車両センサ２０の検出結果であるブレーキペダルの操作量に基づいて、ブレーキ装置１６を制御する。バッテリ・ＶＣＵ制御部は、バッテリ４０に取り付けられたバッテリセンサ４２の出力に基づいて、バッテリ４０のＳＯＣ（State Of Charge；充電率）を算出したり、ＶＣＵ３４またはバッテリ４０を制御したりする。

バッテリ４０は、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池である。バッテリ４０には、車両１０の外部の充電装置５９から導入される電力が蓄えられる。バッテリ４０は、モータ１２に電力を供給する。バッテリセンサ４２は、例えば、電流センサ、電圧センサ、および温度センサを備える。バッテリセンサ４２は、例えば、電圧センサ、電流センサ、温度センサなどを含む。電圧センサ、電流センサ、温度センサは、それぞれバッテリ４０の電流値、電圧値、温度を検出する。バッテリセンサ４２は、検出した電流値、電圧値、温度等を車両制御部３６に出力する。

充電口５０は、車両１０の車体外部に向けて設けられている。充電口５０は、充電ケーブル５４を介して充電装置５９に接続される。

コンバータ５２は、バッテリ４０と充電口５０の間に設けられる。コンバータ５２は、充電口５０を介して充電装置５９から導入される電流、例えば交流電流を直流電流に変換する。コンバータ５２は、変換した直流電流をバッテリ４０に対して出力する。

通信装置６０は、セルラー網やＷｉ－Ｆｉ網を接続するための無線モジュールを含む。通信装置６０は、例えば、ネットワークＮＷを介して、端末装置５００と通信する。

外気温センサ７０は、例えば、エンジン、車体、路面の熱の影響を受けにくい箇所（例えば、フロントバンパー付近）に設置され、外気温を検出し、検出値を後述する空調制御装置１００に出力する。

内気温センサ７２は、例えば、不図示のインストルメントパネルの下部内側に装着され、内気温を検出し、検出値を後述する空調制御装置１００に出力する。外気温センサ７０と内気温センサ７２とのそれぞれは、例えば、温度変化を抵抗変化として感知するサーミスターなどであってよい。

日照センサ７４は、例えば、車両１０のインストルメントパネルあるいはフロントウインドシールド等に設置され、日照量を検出し、検出値を後述する空調制御装置１００に出力する。

乗員センサ７６は、例えば、乗員が露出している体の露出温度、およびの乗員の着衣表面温度を取得する。乗員が露出している体の露出温度およびの乗員の着衣表面温度とは、例えば、乗員の露出した皮膚の表面温度または乗員の着衣表面温度を検出するための情報や、それらの表面温度を推定するための情報、それらの表面温度の検出値である。乗員センサ７６は、例えば、サーモグラフィカメラや、乗員が身に付けている温度センサや発汗センサである。サーモグラフィカメラは、車両１０の車室内の乗員を撮像可能な位置に設けられ、乗員から放射される赤外線に基づいて熱分布を表したサーモグラフ画像を取得し、取得したサーモグラフ画像を空調制御装置１００に出力する。なお、乗員が身に付けている温度センサや発汗センサは、車両１０または不図示のサーバ装置と無線通信し、温度センサの検出値を車両１０に送信したり、サーバ装置を介して車両１０に送信したりする。また、ハンドルなど乗員が車室内で触れる箇所に設けられた温度センサや発汗センサが、乗員の露出した皮膚の表面温度や発汗量を検出してもよい。以下の説明では、乗員情報は、サーモグラフ画像であるものとして説明する。

空調装置８０は、熱交換器や熱交換器およびエアコンの吹き出し口から送風される風量を制御するＥＣＵを備え、車両１０の車室内の空気の状態を調整することにより、車室内の環境を調整する。空調装置８０の動作は、空調制御装置１００によって制御される。空調装置８０は、例えば、空調制御装置１００によってその動作が、「冷房動作」、「暖房動作」、「保持動作」、「外気温保持動作」、或いは「停止」に制御される。保持動作とは、車両１０の車室内の温度を保持する動作であり、外気温保持動作とは、車両１０の車室内の温度を外気に合わせる動作である。なお、空調装置８０には、ヒータが含まれているものとして説明するが、ヒータは空調装置８０とは別途設けられてもよい。以降の説明において、車両１０の車室内を単に「車室内」と記載する。

［空調制御装置］
図２は、空調制御装置１００の構成の一例を示す図である。空調制御装置１００は、例えば、受付部１１０と、解析部１２０と、胸部温度推定部１３０と、放熱量推定部１４０と、着衣表面温度推定部１５０と、着衣量推定部１６０と、制御部１７０と、記憶部１８０とを備える。

受付部１１０は、乗員センサ７６により出力された乗員の乗員情報、および車両に関する情報を取得する。車両に関する情報とは、外気温センサ７０の検出した外気温の検出値と、内気温センサ７２の検出した内気温の検出値と、日照センサ７４の検出する日照量とのうち、一部または全部である。受付部１１０は、取得した乗員情報および車両に関する情報を解析部１２０に出力する。

解析部１２０は、受付部１１０により取得された乗員の乗員情報を解析し、乗員の露出した皮膚（例えば顔の皮膚）の表面温度および乗員の着衣表面温度を検出して、これらの検出値を胸部温度推定部１３０に出力する。解析部１２０は、受付部１１０により取得された乗員情報と車両に関する情報とに基づいて、乗員の露出した皮膚の表面温度を検出してもよい。以下の説明において、乗員の顔部分の表面温度を、顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅと称する。受付部１１０と解析部１２０の機能を併せ持つものが「取得部」の一例である。

また、解析部１２０は、不図示の車室内に設けられたカメラにより撮像された画像と、年齢ごとまたは性別ごとに用意された顔の特徴量を示すテンプレートとを比較して、比較結果に基づいて、撮像された画像に合致するテンプレートに対応付けられた年齢または性別を、乗員の年齢や性別として推定してもよい。また、解析部１２０は、車室内に設けられたカメラにより撮像された画像と、予め登録された乗員ごとの顔の特徴量を示すテンプレートとを比較して、比較結果に基づいて、撮像された画像に合致するテンプレートに対応付けられた乗員を特定してもよい。乗員を特定する手法は、指紋による認証や、車両１０の操作部に所定の番号等を入力することで乗員を特定する手法であってもよい。また、解析部１２０は、カメラにより撮像された画像を解析し、乗員の着衣の色（濃淡を含む）を特定してもよい。

胸部温度推定部１３０は、解析部１２０により出力された検出値（露出温度）に基づいて、乗員の温冷感の目安となる、露出していない部分の皮膚の温度を推定する。露出していない部分とは、例えば、胸部や腹部である。以下の説明において、露出していない部分の皮膚の温度のことを胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔと称する。胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの推定方法については後述する。胸部温度推定部１３０は、推定した胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを放熱量推定部１４０に出力する。胸部温度推定部１３０は、「非露出温度推定部」の一例である。

放熱量推定部１４０は、胸部温度推定部１３０により出力された胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔに基づいて、乗員の放熱量（以下、放熱量Ｑ）を推定する。放熱量とは、乗員の手足等から車室内に輻射される熱量のことである。放熱量Ｑの推定方法については後述する。放熱量推定部１４０は、推定した放熱量Ｑを着衣表面温度推定部１５０に出力する。

着衣表面温度推定部１５０は、着衣表面温度Ｔｃｌを推定する。着衣表面温度推定部１５０は、例えば、予め規定されたモデルに、乗員の非露出温度や、車両に関する情報、乗員の露出温度等のうち一以上の指標を適用して、着衣表面温度Ｔｃｌを推定する。なお、着衣表面温度推定部１５０は、解析部１２０により着衣表面温度Ｔｃｌの検出値が出力された場合には、その検出値が着衣表面温度Ｔｃｌとして用いられるため、着衣表面温度Ｔｃｌを推定する処理を省略してもよい。着衣表面温度推定部１５０は、着衣表面温度Ｔｃｌを着衣量推定部１６０に出力する。

着衣量推定部１６０は、乗員の着衣量（以下、着衣量Ｒｃｌ）を推定する。着衣量Ｒｃｌについては後述する。着衣量推定部１６０は、推定した着衣量Ｒｃｌを胸部温度推定部１３０および制御部１７０に出力する。

制御部１７０は、着衣量推定部１６０により出力された着衣量Ｒｃｌに基づいて、空調装置８０の制御目標として用いる乗員の着衣表面温度の目標（以下、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔ）を設定することで空調装置８０を制御する。目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔの設定方法については後述する。制御部１７０は、設定した目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔ、またはその目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔに基づいて設定される車室内の制御目標温度（以下、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔ）を空調装置８０に出力する。

記憶部１８０は、例えば、乗員温度情報１８２と、放熱量情報１８４と、皮膚熱抵抗Ｒｓｋとを記憶する。

乗員温度情報１８２は、例えば、人の深部温度（以下、コア温度Ｔｃｏｒｅ）や、乗員が快適な温度であると感じる際の、露出していない部分の皮膚温度（以下、快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆ）である。コア温度Ｔｃｏｒｅは、例えば、３７［℃］程度の固定値である。快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆは、乗員毎に設定可能な固定値である。乗員温度情報１８２には、乗員の性別、年齢、空調設定の好み等の、ネットワークＮＷを介して端末装置５００等により提供される情報が内包されてもよい。

放熱量情報１８４は、例えば、乗員が快適な温度であると感じる際の、乗員の放熱量（以下、快適放熱量Ｑｃｏｍｆ）である。快適放熱量Ｑｃｏｍｆは、例えば、乗員毎の快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆに応じて導出され、記憶部１８０に記憶される。

皮膚熱抵抗Ｒｓｋは、例えば、乗員毎の皮膚熱抵抗Ｒｓｋである。皮膚熱抵抗Ｒｓｋは、乗員の熱産生速度、外気温などの変化に従って能動的に変化するものであり、乗員毎の快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆと快適放熱量Ｑｃｏｍｆとに基づいて導出され、記憶部１８０に記憶される。

［処理概要］
図３は、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔを設定する際の各構成要素の検出結果または推定結果の入出力を説明する図である。各処理の詳細については後述する。

まず、解析部１２０は、顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅおよび着衣表面温度Ｔｃｌを解析する（１－１）、（１－２）。次に、胸部温度推定部１３０は、乗員の着衣量Ｒｃｌと顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅに基づいて、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定する（２）。このとき、予め設定された標準の着衣量が用いられてよいし（３－１）、前回処理時（１サイクル前の処理であってもよいし、前回乗車時でもよい）に推定された着衣量Ｒｃｌが記憶部１８０に記憶されている場合にはその値が用いられてもよい（３－２）。次に、放熱量推定部１４０は、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔ、コア温度Ｔｃｏｒｅと、皮膚熱抵抗Ｒｓｋとに基づいて、乗員の放熱量Ｑを推定する（４）。

次に、着衣量推定部１６０は、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔと、放熱量Ｑ、および着衣表面温度Ｔｃｌに基づいて、乗員の着衣量Ｒｃｌを推定する（５）。次に、制御部１７０は、着衣量Ｒｃｌと、快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆと、快適放熱量Ｑｃｏｍｆとに基づいて、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを設定する（６）。次に、制御部１７０は、着衣表面温度Ｔｃｌを目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔにするための目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔを設定する（７）。空調制御装置１００は、このようにして求めた目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔに基づいて空調装置８０を制御することで、乗員にとって快適な車室内温度となるように車室内を制御することができる。

［顔皮膚温度］
解析部１２０は、例えば、乗員センサ７６により取得されたサーモグラフ画像と、人の体の形状や温度分布の傾向を示すテンプレートとに基づいて、乗員の顔を導出し、導出した皮膚の表面温度を胸部温度推定部１３０に出力する。

解析部１２０は、外気温センサ７０の検出した外気温の検出値と、内気温センサ７２の検出した内気温の検出値と、日照センサ７４の検出する日照量とのうち一以上の指標に基づいて、サーモグラフ画像を解析して得られた乗員の露出した皮膚の表面温度を補正してもよい。

なお、解析部１２０は、乗員の顔部分の温度が検出できなかった場合、代替として乗員の腕や足の露出部分の表面温度を取得してもよい。ただし、腕や足は、顔部分と比較して熱産生が多く、また放熱の調整にも関与しているため、顔部分の温度が用いられることが望ましい。

［着衣表面温度］
解析部１２０は、例えば、乗員センサ７６により取得されたサーモグラフ画像と、人の体の形状や温度分布の傾向を示すテンプレートとに基づいて、乗員の着衣部（例えば腹や胸付近）を導出し、導出した着衣の表面温度を着衣量推定部１６０に出力する。

解析部１２０は、外気温センサ７０の検出した外気温の検出値と、内気温センサ７２の検出した内気温の検出値と、日照センサ７４の検出する日照量とのうち一以上の指標に基づいて、サーモグラフ画像を解析して得られた乗員の着衣の表面温度を補正してもよい。

［胸皮膚温度の推定］
以下、胸部温度推定部１３０による胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの推定方法について説明する。

胸部温度推定部１３０は、顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅを、下記の数式（１）に適用することで胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定する。

ここで、Ａ、Ｂ、およびＣは着衣量Ｒｃｌに応じて設定される係数である。

［着衣量の概要］
以下、着衣量Ｒｃｌについて説明する。着衣量Ｒｃｌは、例えば、０から１の間の値で示され、０は乗員の皮膚が露出している状態を示し、１は乗員の皮膚からの放熱を透過しない衣服（完全に断熱する防寒服）を着用している状態を示す。なお、着衣量推定部１６０により推定される着衣量は、例えば、「薄着」、「標準」、「厚着」のように段階的にその度合が規定されるものであってもよいし、或いは線形的に規定されてもよい。また、着衣量Ｒｃｌは、例えば、クロー値（ｃｌｏ値）に基づいて設定されてもよい。クロー値は、例えば、気温２１［℃］、湿度５０［％］、気流０．１［メートル／秒］の環境で、椅子に静かに座った人が暑くも寒くもない（快適である）と感じる衣服の保温性を１［クロー］と定義する指標である。

［標準の着衣量］
図４は、胸部温度推定部１３０による胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの推定時に参照される係数について説明するための図である。

胸部温度推定部１３０は、乗員の着衣量が推定されていない場合（例えば、乗員が車両１０に初めて乗車した場合や過去に推定された着衣量がリセットされた場合）、乗員の着衣の度合が標準的なものであると見なして、図４の着衣量Ｒｃｌ「標準」に該当するＡ（黒丸）、Ｂ（×）およびＣ（黒三角）を数式（１）に適用して、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの推定値を導出する。

［記憶部に記憶された着衣量］
胸部温度推定部１３０は、後述する処理において乗員の着衣量Ｒｃｌが既に推定されている場合、その着衣量Ｒｃｌを図４に適用して胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの推定値を導出する。乗員の着衣量Ｒｃｌが既に推定されている場合は、１ルーチン前の処理において推定された着衣量Ｒｃｌであってもよいし、乗員が前回乗車した際に推定された着衣量であってもよい。前回乗車した際に推定された着衣量とは、数時間前に推定された着衣量や、車両１０の電源が前回オフ状態にされる前に、車両１０の電源がオン状態にされて、乗員が乗車していた際に推定された着衣量である。着衣量Ｒｃｌは、例えば、記憶部１８０に記憶され、次回乗車時に参照できるようにしてもよいし、乗員の降車時または乗車時にリセットされてもよい。また、着衣量Ｒｃｌは、薄着、標準、および厚着の３分類に限らず、４分類以上に分類されてもよい。

胸部温度推定部１３０は、例えば、着衣量推定部１６０により着衣の度合が「薄着」に該当すると推定された場合には、図４の着衣の度合が「薄着」に該当するＡ（丸）、Ｂ（＋）およびＣ（三角）を数式（１）に適用して、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを導出する。このように、胸部温度推定部１３０は、着衣量推定部１６０により着衣量Ｒｃｌが推定された場合にはその推定値を用いて再度同様のルーチン処理を繰り返すことで、着衣量Ｒｃｌの推定精度を高め、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの推定精度を高めることができる。

図５は、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔの傾向を示すグラフである。胸部温度推定部１３０は、上記の数式（１）に着衣量Ｒｃｌと顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅとを適用することで、図５に示すように顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅが同じであっても、着衣量Ｒｃｌが多いほど胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔが高い傾向があると推定する。

［放熱量の推定］
以下、放熱量推定部１４０による放熱量の推定方法について説明する。

図６は、人体の熱収支モデルを示す図である。放熱量推定部１４０は、図６に示すように、人体を表層（皮膚）と深層（コア部）の２層構造であると見立てて、乗員の胸皮膚表面から着衣表面までの放熱量（以下、放熱量Ｑ１）を下記の数式（２）を用いて推定する。

皮膚熱抵抗Ｒｓｋは、例えば、記憶部１８０にあらかじめ記憶された固定値であってもよいし、乗員の年齢などに応じて段階的な値が設定されるものであってもよい。乗員の年齢は、解析部１２０によって推定された年齢が参照されてもよいし、乗員温度情報１８２にあらかじめ記憶されるものであってもよい。

［着衣量の推定］
以下、着衣量推定部１６０による着衣量Ｒｃｌの推定方法について説明する。

図７は、乗員の熱収支モデルを示す図である。図７は、図６に示した熱収支モデルに加えて、着衣のある状態を示すものである。なお、図７に示すように、着衣表面温度Ｔｃｌは車室内の空気と接する着衣表面の温度を指すものである。

着衣量推定部１６０は、乗員の胸皮膚表面から着衣表面までの放熱量（以下、放熱量Ｑ２）を推定する。放熱量Ｑ２は、下記の数式（３）を用いて推定する。

着衣量推定部１６０は、安定状態において、数式（２）で導出した乗員のコア部から胸皮膚表面までの放熱量Ｑ１と、放熱量Ｑ２とが等しいと推定し、着衣量Ｒｃｌを推定する。以下の説明において、放熱量Ｑ１または放熱量Ｑ２のいずれでもよい放熱量を放熱量Ｑと称する。着衣量推定部１６０は、数式（２）および数式（３）から導出された下記の数式（４）を用いて着衣量Ｒｃｌを推定する。この推定された着衣量Ｒｃｌは、次回の胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを導出する処理において用いられる。

［目標着衣表面温度の設定］
以下、制御部１７０による、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔの設定方法について説明する。

制御部１７０は、着衣量推定部１６０により推定された着衣量Ｒｃｌに基づいて、放熱量Ｑ１が快適放熱量Ｑｃｏｍｆと等しくなるようにするための目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを、下記の数式（５）～（６）を用いて設定する。なお、数式（６）は、上述の数式（４）の胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆに置換したものである。また、数式（６）は、着衣表面温度Ｔｃｌが目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔである場合の数式（５）を展開したものである。

なお、快適放熱量Ｑｃｏｍｆは、上述の数式（２）の胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆに置換した数式（７）を用いて推定される。

快適放熱量Ｑｃｏｍｆまたは快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆは、記憶部１８０に記憶された乗員ごとに設定された補正値に基づいて、補正されてもよい。この場合、乗員に設定された補正値を用いて快適放熱量Ｑｃｏｍｆまたは快適皮膚温度Ｔｃｏｍｆを乗員の空調設定の好みに合致するように補正する。

［目標車室内温度の設定］
以下、制御部１７０による、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔの設定方法について説明する。制御部１７０は、設定した目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔに着衣表面温度Ｔｃｌを一致させる（または近似させる）ために、乗員近傍の車室内温度を検出する。そして、制御部１７０は、空調装置８０の制御に用いる設定温度である、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔを設定する。

なお、制御部１７０は、予め乗員温度情報１８２に記憶された乗員の空調設定の好みを加味して、設定温度を補正してもよいし、設定温度に加え、空調の風量、風向を設定してもよい。

制御部１７０は、例えば、車室内の対流放熱量や輻射放熱量（例えば、着衣表面温度Ｔｃｌから推定する）に基づいて快適放熱量Ｑｃｏｍｆを導出する。また、制御部１７０は、乗員の衣服色日射吸収率や、衣服色日射透過率、車両１０のウインドシールドの日射透過量ＱＳＴなどに基づいて、日射要素Ｑｓｕｎを導出する。また、制御部１７０は、例えば、部材の温度、滞留熱伝導率を考慮して、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔを導出する。制御部１７０は、これらの導出結果に基づいて、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔを設定する。

［処理フロー］
図８は、空調制御装置１００による制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し実行されてよい。

まず、受付部１１０は、乗員を含むサーモグラフ画像を受け付ける（ステップＳ１００）。次に、解析部１２０は、乗員の顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅおよび着衣表面温度Ｔｃｌを検出する（ステップＳ１０２）。次に、胸部温度推定部１３０は、乗員の着衣量Ｒｃｌが既に推定されているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。胸部温度推定部１３０は、既に着衣量Ｒｃｌが推定されている場合、その着衣量Ｒｃｌと顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅに基づいて胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定する（ステップＳ１０６）。胸部温度推定部１３０は、着衣量Ｒｃｌが推定されていない場合、標準の着衣量と顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅに基づいて胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０６またはステップＳ１０８の処理ののち、放熱量推定部１４０は、乗員の放熱量Ｑを推定する（ステップＳ１１０）。次に、着衣量推定部１６０は、乗員の着衣量Ｒｃｌを推定する（ステップＳ１１２）。次に、制御部１７０は、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを設定し（ステップＳ１１４）、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔを設定する（ステップＳ１１６）。次に、制御部１７０は、車室内の乗員近傍の温度が目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔとなるよう空調装置８０に制御命令を出力する（ステップＳ１１８）。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

空調制御装置１００は、上述のように顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅに基づいて胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定し、次に推定した胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔおよび放熱量Ｑに基づいて着衣量Ｒｃｌを推定し、次に推定した着衣量Ｒｃｌに応じて目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを設定することで、乗員にとって快適な車室内温度となるよう空調装置８０を制御することができる。また、空調制御装置１００は、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔに応じた目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔとなるよう空調装置８０を制御することで、車両１０の車室内に適度に空調が効いている状態を実現させることができ、空調の効かせすぎによるエネルギーロスを抑止することができる。

［変形例］
変形例の空調制御装置は、目標着衣表面温度と、着衣表面温度との差異が閾値以上である場合、目標着衣表面温度と、着衣表面温度との差異が閾値未満に収まるように基準となる目標着衣表面温度または目標着衣表面温度を導出するための情報を補正する。以下、変形例について説明する。

図９は、変形例の空調制御装置１００Ａの構成の一例を示す図である。変形例の空調制御装置１００Ａは、空調制御装置１００に加え、補正部１９０を更に備える。

補正部１９０は、解析部１２０により解析された着衣表面温度Ｔｃｌと、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔとの温度差異が閾値以上である場合、着衣表面温度Ｔｃｌと、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔとの差異が小さくなるように、目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔまたは目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを導出するための情報に基づいて補正する。目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを導出するための情報とは、例えば、コア温度Ｔｃｏｒｅや、皮膚熱抵抗Ｒｓｋ、放熱量Ｑ、着衣量Ｒｃｌの一部または全部である。また、補正部１９０により補正される補正値は、固定値であってもよいし、温度差異に対応付けられた、あらかじめ設定された補正値テーブルまたはマップ等により導出されるものであってもよい。補正部１９０は、補正値を反映させた目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔまたは目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを導出するための情報に基づいて、制御部１７０に目標車室内温度Ｔａ＿ｔｇｔの設定を行わせる。なお、上記の情報の補正に代えて或いは（加えて）、顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅや、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔ、これらを導出するための情報の補正が行われてもよい。

［処理フロー］
図１０は、空調制御装置１００Ａの処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、図８に示すフローチャートにステップＳ１２０～Ｓ１２６を追加したものである。従って、以下ではステップＳ１２０～Ｓ１２６について説明する。

ステップＳ１１０の処理ののち、補正部１９０は、解析部１２０により解析された着衣表面温度Ｔｃｌと、目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔとの温度差異を導出し（ステップＳ１２０）、温度差異が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。補正部１９０は、温度差異が閾値以上であると判定した場合、補正値を導出し（ステップＳ１２４）、補正値を目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔまたは目標着衣表面温度Ｔｃｌ＿ｔｇｔを導出するための情報に反映して（ステップＳ１２６）、ステップＳ１１６に処理を進める。補正部１９０は、温度差異が閾値未満であると判定した場合、ステップＳ１１６に処理を進める。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

［ハードウェア構成］
上述した実施形態の車両１０の空調制御装置１００は、例えば、図１１に示すようなハードウェアの構成により実現される。図１１は、実施形態の空調制御装置１００および空調制御装置１００Ａの各部のハードウェア構成の一例を示す図である。

空調制御装置１００および空調制御装置１００Ａは、通信コントローラ１００－１、ＣＰＵ１００－２、ＲＡＭ１００－３、ＲＯＭ１００－４、フラッシュメモリやＨＤＤなどの二次記憶装置１００－５、およびドライブ装置１００－６が、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。ドライブ装置１００－６には、光ディスクなどの可搬型記憶媒体が装着される。二次記憶装置１００－５に格納されたプログラム１００－５ａがＤＭＡコントローラ（不図示）などによってＲＡＭ１００－３に展開され、ＣＰＵ１００－２によって実行されることで、空調制御装置１００が実現される。また、ＣＰＵ１００－２が参照するプログラムは、ドライブ装置１００－６に装着された可搬型記憶媒体に格納されていてもよいし、ネットワークＮＷを介して他の装置からダウンロードされてもよい。

以上説明した実施形態によれば、受付部１１０の取得した乗員センサ７６の出力したサーモグラフ画像を解析して乗員の顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅ、および乗員の着衣表面温度Ｔｃｌを取得する解析部１２０と、顔皮膚温度Ｔｓ＿ｆａｃｅと、着衣量Ｒｃｌに基づいて、乗員の胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定する胸部温度推定部１３０と、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔおよび着衣表面温度Ｔｃｌに基づいて、乗員の着衣量Ｒｃｌを推定する着衣量推定部１６０と、着衣量推定部１６０の推定結果に基づいて、乗員の乗車する車両１０の空調装置８０を制御する制御部１７０と、を備えることにより、乗員にとって快適な車室内温度となるよう空調装置８０を制御することができる。

また、胸部温度推定部１３０は、第１のルーチンの処理において、予め設定された標準の着衣量に基づいて、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定し、第１のルーチンの処理において着衣量推定部１６０により推定された着衣量Ｒｃｌに基づいて、胸皮膚温度Ｔｓ＿ｃｈｅｓｔを推定する処理を行うことにより着衣量Ｒｃｌの推定精度を高めることができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１…車両用空調制御システム、１０…車両、７０…外気温センサ、７２…内気温センサ、７４…日照センサ、７６…乗員センサ、８０…空調装置、１００…空調制御装置、１１０…受付部、１２０…解析部、１３０…胸部温度推定部、１４０…放熱量推定部、１５０…着衣表面温度推定部、１６０…着衣量推定部、１７０…制御部、１９０…補正部、Ｐ…乗員

Claims (6)

1. 乗員が露出している体の露出温度、および前記乗員の着衣表面温度を取得する取得部と、
   前記露出温度と、予め設定された基準着衣量または前回乗車時の着衣量である、入力着衣量とに基づいて、前記乗員が露出していない体の非露出温度を推定する非露出温度推定部と、
   前記非露出温度および前記着衣表面温度に基づいて、前記乗員の今回乗車時の着衣量を推定する着衣量推定部と、
   前記着衣量推定部の推定結果に基づいて、前記乗員の乗車する車両の空調機器を制御する制御部と、
   を備える車両用空調制御システム。
2. 前記非露出温度と、前記乗員のコア温度と、皮膚熱抵抗とに基づいて、前記乗員の放熱量を推定する放熱量推定部を備え、
   前記着衣量推定部は、前記放熱量推定部により推定された前記放熱量と、前記非露出温度と、前記着衣表面温度とに基づいて、前記乗員の今回乗車時の着衣量を推定する、
   請求項１に記載の車両用空調制御システム。
3. 前記制御部は、前記着衣量推定部により推定された前記乗員の今回乗車時の着衣量に基づいて、目標とする目標着衣表面温度を設定し、設定した前記目標着衣表面温度に前記着衣表面温度が近づくように、目標車室内温度を設定し前記空調機器を制御する、
   請求項１または２に記載の車両用空調制御システム。
4. 前記目標着衣表面温度と前記着衣表面温度との温度差異が閾値以上である場合、前記目標着衣表面温度または前記目標着衣表面温度を導出するための情報を前記温度差異に基づいて補正する補正部をさらに備える、
   請求項３に記載の車両用空調制御システム。
5. コンピュータが、
   乗員が露出している体の露出温度、および前記乗員の着衣表面温度を取得し、
   前記露出温度と、予め設定された基準着衣量または前回乗車時の着衣量である、入力着衣量とに基づいて、前記乗員が露出していない体の非露出温度を推定し、
   前記非露出温度および前記着衣表面温度に基づいて、前記乗員の今回乗車時の着衣量を推定し、
   前記着衣量の推定結果に基づいて、前記乗員の乗車する車両の空調機器を制御する、
   車両用空調制御方法。
6. コンピュータに、
   乗員が露出している体の露出温度、および前記乗員の着衣表面温度を取得させ、
   前記露出温度と、予め設定された基準着衣量または前回乗車時の着衣量である、入力着衣量とに基づいて、前記乗員が露出していない体の非露出温度を推定させ、
   前記非露出温度および前記着衣表面温度に基づいて、前記乗員の今回乗車時の着衣量を推定させ、
   前記着衣量の推定結果に基づいて、前記乗員の乗車する車両の空調機器を制御させる、
   プログラム。

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