JPH0332919A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気調和装置に係り、特に車室内の乗員の近
傍の温度を離れた場所にある温度検出器によって推定し
て、適切な空調制御を行うことができるようにした空気
調和装置に関するものである。

〔従来の技術］ 従来、自動車用のこの種空気調和装置としては、設定温
度と車室温度との間の差信号の比例、積分演算を行い、
この演算結果得られる信号を用いて車室内に送風する送
風機および冷風と温風との割合を変化させる機械的制御
１１要素を制御するものが知られている。

すなわち、この装置では、車室内温度を設定温度に自動
制御するに当たって、車室内温度と設定温度との偏差を
比例積分演算した値に基づいて、ヒータにおける再加熱
１Ｆを制御するエアミックスドアや、装置に空気を送る
送風機の回転数を制御するようにしている。

この場合の温度制御は、車室内の温度分布が均一である
と仮定して、車室内温度センサで検出される温度Ｔｉ、
（ｔ）を車室内温度として制御を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

車両用の空気調和装置においては、車室内温度を検出す
るための車室内温度センサを設置できる場所は限られて
おり、例えばコンソールボックスの下部等に設けられる
ことが多い。

一方、車室内温度センサを設けることによって、車室内
温度を測定することはできるが、実際には車室内温度は
均一ではなくある温度分布を有しており、コンソールボ
ックス下部で測定した温度が、乗員の近傍の温度とは一
致しないこともある。従ってこのような車室内温度セン
サの測定値をもとに空調制御を行っても、必ずしも快適
な空調を行えるとはＩ艮らないという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来技術の課題を解決しようとす
るものである。

すなわち、本発明は、車室内温度センサを乗員近傍に設
置しなくても、従来の車室内温度センサの設置場所のま
まで乗員近傍の温度を推定するという手法を採りこれに
より、よりよい温熱環境を実現することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、目標温度設定器に設定された目標温
度と車室内温度検出器で検出された車室内温度との偏差
に応じて制御手段から制御信号を出力してエアコンを駆
動し、これによって当該偏差が０に近づくように制御を
行う空気調和装置において、制御手段からの制御入力信
号を検出する制御入力信号検出器と、この制御入力信号
と車室内温度検出器で検出された車室内温度とから乗員
近傍空間の温度を表す車室内代表温度を推定する車室内
代表温度信号を発生する車室内代表温度推定器とを設け
、この車室内代表温度と目標温度との偏差に応じてエア
コンを駆動し、これによって当該偏差がＯに近づくよう
に制御を行うという構成をとっている。これによって前
述した目的を達成しようとするものである。

〔作用〕

第６図は、本発明が対象とするエアコンシステム４１の
概略構成を示したものである。エアコンシステム４１は
、エアコン装置４２と車室内４３との直列結合からなっ
ている。

エアコン装置４２は、制御人力に応じて空調制御を行っ
て、吹き出し口における吹き出し温度と吹き出し風景と
を調節して車室内４３に放出する。これによって車室内
４３における車室内温度の状態が形成される。

従来のエアコンシステムでは、車室内の温度は均一であ
ると仮定し、車室内温センサで検出される温度Ｔｉ、、
（ｔ）を車室内温度として制御を行っていた。

すなわち従来の、エアコンシステムでは車室内空間を１
区画とみなし、熱収支方程式を立てて車室内モデル（車
室内を表現した数学方程式）としていた。

しかし実際には車室内温センサはコンソールボックス下
部等に設けられていて、乗員の近傍の温度とは一致しな
い場合がある。

本発明においては、少なくとも乗員のいる空間と車室内
温度センサが設置されている空間との温度は等しくない
ものとする。

そして乗員の頗あるいは胸に近い適当な位置の空気の温
度を車室内代表温度Ｔｏ（０として、この温度をもとに
制御を行うが、この温度は直接には計測できないので、
あるモデルによって推定を行う。

例えば第７図に示すように車室内の空間を４分割して■
〜■とし、それぞれについて熱収支方程式を立てる。こ
こでは、■が車室内温センサによって温度Ｔｉ、（ｔ）
を検出するコンソールボックス下部の空間、■が代表車
室内温度Ｔｒａ（ｔ）の推定を行う乗員近傍の空間に当
たるものとする。　いま、ｘ　＋　（ｔ）を■の空間の
温度を表す変数、Ｘ２（ｔ）を■の空間の温度を表す変
数、ｘｓ（ｔ）を■の空間の温度を表す変数、ｘａ（ｔ
）を■の空間の温度を表す変数とおけば、ｘｉ（ｔ）を
推定するオブザーバを構成することによって、代表車室
内湯度Ｔ、。（１）を推定することができる。

なお、その他の例としては、連続の方程式、　Ｎａｖｉ
ｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ運動方程式、エネルギ一方程式等か
ら数式モデルを求めることも考えられる。

第８図はオブザーバの構成を示したものである。

これから ’　［Ｗ（ｔ）−ｘ（ｔ）］　＝（Ａ−ｋＣ）［ｘ（ｔ
）−ｘ（ｔ）］ｔ となるので、ｘ（ｔ）とｘ（ｔ）の間には、ｘ（ｔ）＝
ｘ（ｔ）＋ｅ”−”’　（ｘｏ−ｘｏ）の関係がある。

従って、？。＝ｘ０ならば、９（ｔ）は状態ｘ（ｔ）に
一致する。それ以外のときでも、（Ａ−ｋＣ）を安定行
列にすれば時間とともに近づき一致する。

これがオブザーバ理論であり、×（ｔ）のうちに車室内
代表温度を示す関数を含ませ、なおかつ推定代表車室内
温度の初期値ｘｒｔ＋（０）を車室内温度の初期値Ｔ　
ｉ　、　（０）と等しくおくことによって、車室内代表
温度を推定する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示したものである。

この第１図に示す実施例は、目標温度設定器ｌに設定さ
れた目標温度と車室内温度検出器７で検出された車室内
温度との偏差に応じて制御手段３から制御信号を出力し
てエアコン５を駆動し、これによってこの偏差がＯに近
づくように制御を行う空気調和装置において、制御手段
３からの制御入力信号を検出する制御入力信号検出器６
と、この制御入力信号と車室内温度検出器７で検出され
た車室内温度信号とから乗員近傍空間の温度を表す車室
内代表温度を推定する車室内代表温度信号を出力する車
室内代表推定器８とを備えている。そして、この代表車
室内温度と目標温度との偏差に応じてエアコン５を駆動
することによってこの偏差がＯ近づくように装置が全体
的に制御されるようになっている。

目標温度設定器ｌは、車室内における希望温度（目標温
度）を設定するものである。温度偏差計算器２は、目標
温度設定器ｌで設定した目標温度と、車室内代表温度推
定器８によって推定された車室内を代表する温度との偏
差値を計算する。ここで車室内を代表する温度とは、実
際に乗員が感じるであろう温度すなわち乗員が居る近傍
空間の温度を指している。

制御手段３は、温度偏差計算器２から求められた温度偏
差値を「０」に近づけるように制御を行う。

駆動部４は制御手段３からの制御入力信号により、エア
コン５における図示されない各種アクチュエータ等を駆
動する。エアコン５は、プロワファン、各種ダンパ、コ
ンプレッサ、エバポレータ。

ヒータコア等からなる空調装置と車室内を含んでいる。

制御入力信号検出器６は、制御手段３から駆動部４への
制御入力信号を検出する。車室内温度検出器７は、車室
内に設置され車室内の現在の温度を検出する。車室内代
表温度推定器８は、制御入力信号検出器６からの制御入
力信号と、車室内温度検出器７からの温度信号とから、
車室内を代表する温度（実際に乗員が感じるであろう温
度すなわち乗員の近傍空間の温度）を推定する。ここで
第１図において破線で囲んで示す符号９の部分は、制御
用マイクロコンピュータの内部に相当する。

第２図は本発明が適用されるエアコン装置の構成例を示
すブロック図である。

また、第３図は第２図のエアコン装置におけるマイクロ
コンピュータのアルゴリズムのフローチャートを示した
ものである。

外気温センサ１０は、車室外の温度を検出する。

車室内温度センサ１１は、車室内の温度を検出する。

日射上ンサ１２は、日射量を検出する。開度センサ１３
は、各種ダンパの開度を検出するものであって、内外気
ダンパ、エアミックスダンパ２８．デフロス夕吹き出し
ロダンパ３１．　フート吹き出しロダンパ３２．ベント
吹き出しロダンパ３３のそれぞれの開度を検出する開度
センサのすべてを含んでいる。温度設定器１４は、車室
内目標温度を設定するものである。これら各センサおよ
び設定器の信号は、全体制御部１５へ入力される。

全体制御部１５において、各入力信号はアナログディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器１６を経てディジタル信号に変換
されて、マイクロコンピュータ１７へ入力される。マイ
クロコンピュータ１７は、図示されないＲＯＭ（および
ＲＡＭ）に記憶されているコンピュータプログラムを、
第３図に示すフローチャートに従って実行し、その実行
中において、各駆動部１８〜２３の制御に必要な演算処
理を行う。

駆動部１８は、内外気ダンパ２４の開閉用モータを駆動
する。駆動部１９は、ブロワモータ２５を駆動する。駆
動部２０は、コンプレッサ４１の電磁クラッチを駆動す
る。駆動部２１は、エアミックスダンパ２４の開閉用モ
ータを駆動する。駆動部２２は、ヒータパルプ２９を駆
動する。駆動部２３は、デフロスタ吹き出しロダンパ３
１．フート吹き出しロダンバ３２゜ベント吹き出しロダ
ンパ３３のそれぞれの開閉用モータを駆動する３つの駆
動部からなっている。

第１図に示された車室内代表温度推定器８は、現代制御
理論におけるオブザーバ理論に基づいて車室内代表温度
の推定を行う。自動車用空気調和装置と車室内空間の線
形モデルが確定系として記述できる場合には、状態推定
（この場合は乗員の居る近傍空間の温度を状態変数とす
る）は、検出可能な入出力情報によって駆動されるある
確定的な線形動的システムを構成することで可能となる
ため、第１図に示すような構成を行うことができる。

第４図はエアコンとオブザーバとの概略構成を示したも
のである。この第４図においては、エアコン２１をｎ次
の線形プラントと考えている。この線形プラントにおけ
る検出可能な変数は、ｍ個の出力変数ｙ（ｔ）とｒ個の
入力変数ｕ（ｔ）であるとする、ここで、状態変数ｘ　
　（ｔ）の個数はプラント次数と等しくｎ個である。

このとき、オブザーバ２２は、ｙ（ｔ）とｕ（ｔ）を入
力とし、ｘ（ｔ）の推定値ｘ（ｔ）を出力とする線形動
的システムである。この考えを車室内代表温度推定器８
に用いる。ただし車室内空間のモデルを従来通り車室内
温度が均一であると仮定して作ったのでは、この機構は
意味をなさないので、車室内空間のモデルは、車室内空
間の場所によって温度が異なるものと仮定して作る必要
がある。

第５図は、第３図に示されたマイクロコンピュータのア
ルゴリズムのフローチャートに対して、数式処理を加え
て表示したものである。これにより、温度偏差Ｔｅ（Ｌ
）がｒＱＪに向けて有効に制御され乗員近傍が快適な温
度に設定される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、車室内温度検出器
を乗員の近傍に設置しなくても、従来の車室内温度検出
器の設置場所のままで、乗員付近の温度を推定すること
ができる。本発明の空気調和装置においては、このよう
にして推定した乗員付近の温度と乗員による設定温度と
の差をＯに近づけるように制御を行うので、より乗員の
体感温度に合致した温熱環境を実現することができる。

本発明の空気調和装置は、従来の自動車用空気調和装置
の構成を殆ど変えることなく実現することができるので
、ハードウェアのコストが上昇しない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図はエ
アコンの構成例を示すプロ・ンク図、第３図はマイクロ
コンピュータのアルゴリズムのフローチャートを示す図
、第４図はエアコンとオブザーバの概略構成を示す図、
第５図は数式処理を加えたマイクロコンピュータのアル
ゴリズムのフローチャートを示す図、第６図は本発明が
対象とするエアコンシステムの概略構成を示す図、第７
図は車室内空間の分割を示す図、第８図はオブザーバの
構成例を示す図である。 １−・・・目標温度設定器、２−温度偏差計算器、３制
御装置、４−駆動部、５・−エアコン、６−制御入力信
号検出器、７・・−車室内温度検出器、８−車室内代表
温度推定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、目標温度設定器に設定された目標温度と車室内
   温度検出器で検出された車室内温度との偏差に応じて制
   御手段から制御信号を出力してエアコンを駆動し、これ
   によってこの偏差が０に近づくように制御を行う空気調
   和装置において、前記制御手段からの制御入力信号を検
   出する制御入力信号検出器と、 この制御入力信号と車室内温度検出器で検出された車室
   内温度信号とから乗員近傍空間の温度を表す車室内代表
   温度を推定する車室内代表温度信号を出力する車室内代
   表温度推定器とを設け、この車室内代表温度と目標温度
   との偏差に応じてエアコンを駆動することによって当該
   偏差が０に近づくように制御を行うことを特徴とする空
   気調和装置。