JPH0580364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は車室内へ吹出す空調空気の風量・温度
等を、各吹出口毎に制御し得る自動車用空気調和
装置に関し、詳しくはその空気調和を行なう系の
動的なモデルに基づいて、車室内の複数箇所での
温度が各々予め設定された目標温度となるよう好
適なフイードバツク制御を行なう自動車用空気調
和装置に関するものである。 ［従来の技術］ 従来より乗員にとつての車室内の環境を快適な
ものとする為に、車室内の温度、湿度、清浄度等
を制御する空気調和装置が用いられているが、こ
の内、主に車室内の温度をコントロールするもの
が広く普及している。こうした自動車用空気調和
装置では、吹出空気の温度を低温から高温まで幅
広く制御する為に、送風通路の上流に冷却器（エ
バポレータ等）をおいて、一旦、送風される空気
を冷却した上で、更に加熱器（ヒータコア等）に
よつて加熱し、吹出空気に要求される温度を得て
いるのである。 こうした送風・冷却・加熱を行なう自動車用空
気調和装置の空調ユニツトとしては、加熱器に供
給する熱量を可変するリヒートタイプと加熱器を
通過する空気の割合を可変するエアミツクスタイ
プとがあるが、これらの自動車用空気調和装置で
は車室内の温度は吹出空気の持つ熱量、即ち吹出
空気の風量と温度とによつて制御されている。尚
吹出空気の風量はブロアモータ等の送風の能力に
よつて定まり、一方その温度は冷却器（エバポレ
ータ）の冷却能力、即ちコンプレツサ等を含めた
冷却系の能力と加熱器による加熱能力、即ちリヒ
ートタイプにあつては温水の循環量、エアミツク
スタイプにあつてはエアミツクスダンパのダンパ
開度とによつて定まる。 このような自動車用空気調和装置では空気調和
を開始すると、車室内の温度を検出して、予め設
定された目標温度との偏差に基づき、吹出空気の
温度や風量などをフイードバツク制御する。従つ
て、吹出空気の熱量により、車室内の温度（以
下、内気温度と呼ぶ）は次第に設定された目標温
度に近づいてゆく。 こうした制御については特開昭55−47914号公
報や特開昭55−77659号公報等に開示される。 ［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来装置は、内気温度が目標温度に接
近され維持されるように、内気温度と目標温度と
の偏差に基づくフイードバツク制御を基本とし、
更には外気温度や日射量を考慮して予め設定した
熱的平行条件を満足するように制御量を設定した
予測制御を採用したものである。又、送風量とし
ては、上記の温度の偏差が大きい時には送風量を
大きくし、偏差が小さくなる程送風量を小さくす
るような単純な制御が行なわれているにすぎなか
つた。 従つて、目標温度の設定値を変化させた時の過
渡応答性が必ずしも充分になるとは限らず、設定
された目標温度やその時点での内気温度、あるい
は空調ユニツトの能力等によつては過渡的応答性
が不充分な場合があり、乗員に対する快適な環境
の維持が困難になる場合があるという問題があつ
た。 また近年では、車室内の前・後座席、左・右座
席、あるいは上・下部等、車室内の所定の位置で
夫々所望の温度に制御できるよう、例えば２個の
空調ユニツトを車室前・後部に夫々設けたいわゆ
るデユアルエアコンとか、あるいはブロアモータ
より送風される空気を各吹出口に分割し、各吹出
口より吹出される空調空気の風量及び温度を各吹
出口毎に調整し得る車両用空気調和装置等が考え
られているが、この種の車両用空気調和装置で
は、単に制御の応答性が悪いけでなく、各吹出口
からの空調空気が相互に干渉し合い、車室内の所
定の位置で内気温度を所望の温度に制御するのは
極めて困難であつた。 そこで本発明は車室内の異なる位置で各々所定
の温度に制御することができ、しかも制御の応答
性が極めて高い自動車用空気調和装置を提供する
ことによつて、車室内が車両乗員にとつて最適な
環境となるようにすることを目的としてなされた
もので、以下の如き構成をとつた。 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達するための本発明の構成は、第
１図に示す如く、 車室内の複数の吹出口Ｍ１，…より吹出される
空調空気の少なくとも温度と風量とを含む諸量を
各々制御する複数の空調空気制御手段Ｍ２，…
と、 前記車室内の所定の位置に設定され、該設置点
での内気温度を検出する複数の内気温度検出手段
Ｍ３，…と、 該検出された各設置点での内気温度が夫々予め
設定された目標温度となるよう前記複数の空調空
気制御手段Ｍ２，…を各々フイードバツク制御す
る空調制御手段Ｍ４と、 を備えた自動車用空気調和装置において、 前記空調制御手段Ｍ４が、 当該自動車用空気調和装置の空気調和に関する
系の動的なモデルに基づき予め設定されたパラメ
ータを用い、各空調空気制御手段Ｍ２，…で制御
される各吹出口毎の空調空気の諸量と、各内気温
度検出手段Ｍ３，…で検出される複数の内気温度
とから、前記系の動的な内部状態を表す適当な次
数の状態変数量を推定する状態観測部Ｍ５と、 各内気温度検出手段Ｍ３，…で検出された内気
温度毎に、予め設定された目標温度に関する偏差
を求め、累積してゆく累積部Ｍ６と、 前記系の動的なモデルに基づいて予め設定され
たフイードバツクゲインと前記推定された状態変
数量と前記累積値とから、前記各空調空気制御手
段Ｍ２，…によつて制御される諸量の各制御量を
決定するフイードバツク量決定部Ｍ７と、 から付加積分型最適レギユレータとして構成され
たことを特徴とする自動車用空気調和装置を要旨
としている。 ここで空調空気制御手段Ｍ２とは［従来の技
術］の項で述べた空調ユニツトにほぼ相当し、す
くなくとも吹出口Ｍ１より吹出される空調空気の
温度と風量を制御する手段から構成されている。
例えば、吹出空気の諸量のひとつとして風量をと
れば、その回転数や絞りの開度等によつて送風量
を制御するブロアモータやシロツコフアン等であ
り、吹出空気の温度を考えれば、冷却器、例えば
エバポレータの冷却能力を制御するアクチユエー
タやエアミツクスダンパの開度あるいは加熱器
（ヒータコア）に供給される熱量を制御するアク
チユエータ等がある。 また本発明ではこの空調空気制御手段Ｍ２，…
を複数個設けることによつて、各吹出口Ｍ１，…
より吹出される空調空気を少なくとも異なる２種
に調整でき、各内気温度検出手段Ｍ３，…の設置
点を各々所望の温度に制御し得るよう構成され
る。このため当該空調制御対象となる車両には、
複数の空調空気制御手段Ｍ２，…として、例え２
つの空調ユニツトからなるデユアルエアコン等を
用いればよく、この他にも例えばエバポレータ、
ヒータコア等を介して夫々得られた冷風及び熱風
を各吹出口毎に混合し、各吹出口から吹出される
空調空気の風量、温度等を個々に制御するよう構
成してもよい。 次に空調制御手段Ｍ４は通常マイクロプロセツ
サを用いROM、RAM等の周辺素子や入出力回
路と共に構成された論理演算回路として実現さ
れ、予め記憶された処理手順に従つて、設定され
た目標温度と内気温度検出手段Ｍ３，…によつて
検出された内気温度とから、空調空気制御手段Ｍ
２，…を、予め空気調和を行なう系の動的なモデ
ルに従つて定められた最適フイードバツクゲイン
から定まるフイードバツク量により制御するよう
構成されている。即ち、空調制御手段Ｍ４は、目
標温度に内気温度を近づけるように、空調空気制
御手段Ｍ２，…によつて制御される吹出空気の諸
量の最適フイードバツク量を定める付加積分型最
適レギユレータとして構成されている。 こうした付加積分最適レギユレータの構成の手
法は、例えば古田勝久著「線形システム制御理
論」（昭和51年）昭晃堂等に詳しいが、ここで実
際の手法について一通の見通しを与えることにす
る。尚、以下の説明において〓，〓，〓，〓，
〓，〓，〓，〓，〓，〓，〓，〓，〓，〓，〓は
ベクトル量（行列）を示し、〓^Tの如き添字^Tは行
列の転置を、〓^-1の如き添字^-1は逆行列を、更に
〓の如き添字はそれが推定値であることを、〓の
如きは制御対象の系から変換等により生成された
別の系、ここでは状態観測器（以下、オブザーバ
と呼ぶ）で扱われている量であることを、y^*の
如き記号^*は目標値であることを、各々示してい
る。 制御対象、ここでは内気温度に関する系の制御
において、この制御対象の動的な振舞は、離散系
において、 〓(k)＝〓・〓（ｋ−１）＋〓・〓（ｋ−１）
…(1) 〓（ｋ−１）＝〓・〓（ｋ−１） …(2) として記述されることが現代制御理論より知られ
ている。ここで式(1)は状態方程式、式(2)は出力方
程式と呼ばれ、〓(k)はこの系の内部状態を表わす
状態変数量であり、〓(k)は空調空気制御手段Ｍ２
によつて制御される吹出空気の諸量からなるベク
トル、〓(k)はこの系の出力を示す諸量からなるベ
クトルである。尚、本発明の扱う空気調和を行な
う系では、この出力ベクトル〓(k)は内気温度のみ
なので、以下、スカラ量ｙ(k)として扱うことにす
る。又、式(1)、(2)は離散系で記述されており、添
字ｋは現時点での値であることを、ｋ−１は１回
前のサンプリング時点での値であることを、各々
示している。 空気調和、ここでは内気温度の制御を行なう系
の内部状態を示す状態変数量〓(k)は、その制御系
における未来への影響を予測するために必要が十
分な系の履歴に関する情報を示している。従つ
て、複数の空調空気制御手段Ｍ２，…によつて空
気調和の行なわれる車室内の内気温度検出手段Ｍ
３，…設置点における温度（内気温度）が吹出し
空気の諸量によりどう振舞うかという系の動的な
モデルが明らかになり、式(1)、(2)のベクトル〓，
〓，〓を定めることができれば、状態変数〓(k)を
用いて内気温度を最適に制御できることになる。
尚、サーボ系においては系を拡大する必要が生じ
るが、これについては後述する。 ところが、空気調和のように複雑な対象につい
てはその動的なモデルを理論的に正確に求めるこ
とは困難であり、何らかの形で実験的に定めるこ
とが必要となる。これが所謂システム同定と呼ば
れる構築の手法であつて、自動車用空気調和装置
が所定の状態で運転されている場合、その状態の
近傍では線形の近似が成立つとして、式(1)、(2)の
状態方程式に則つてモデルを構築するのである。
従つて、この例のようにその運転に関する動的な
モデルが非線形のような場合にも、定常的な複数
の運転状態に分離することによつて線形な近似を
行なうことができ、個々の動的なモデルを定める
ことができるのである。 ここで、制御対象が比較的容易に物理的なモデ
ルを構築できるものであれば周波数応答法やスペ
クトル解析法といつた手法によりシステム同定を
行なつて、動的な系のモデル（ここではベクトル
〓，〓，〓）を定めることができるが、ここで取
り上げた空気調和を行なう系のような多元系の制
御対象では、ある程度近似のよい物理モデルをつ
くることも困難であり、この場合には最小２乗法
や補助変数法あるいはオンライン同定法などによ
り動的なモデルの構築を行なう。 動的なモデルが定まれば、状態変数量〓(k)と内
気温度ｙ(k)及びその目標温度y^*(k)からフイード
バツク量が定まり吹出空気の諸量〓(k)の制御量が
理論的に最適に定められる。 通常、自動車用空気調和装置においては、内気
温度の制御に直接関与する諸量として、例えば吹
出口からの空調空気の送風量が内気温度に影響す
る量、即ち送風量の各部の内気温度に寄与する量
を温度換算したものとか、空調空気の温度が各部
の内気温度に影響する量などを用い、これを状態
変数量〓(k)として扱えばよいのであるが、これら
の諸量の大部分は直接観測することができない。
そこで、本発明では、空気調和制御手段Ｍ４内に
状態観測部Ｍ５を設け、この状態観測部Ｍ５に
て、内気温度と空調空気の諸量とを用いて、この
空気調和を行なう系の状態変数量〓(k)を推定する
ようにしている。なお、状態観測部Ｍ５は、所
謂、現代制御理論におけるオブザーバであり、
種々のオブザーバとその設計法が知られている。
これらは、例えば古田勝久著「メカニカルシステ
ム制御」（昭和59年）オーム社等に詳解されてい
るが、本発明の状態観測部Ｍ５としては、自動車
用空気調和装置の態様に合わせて最小次元オブザ
ーバや有限整定オブザーバとして設計すれよい。 空気調和制御手段Ｍ４では、こうしたオブザー
バとしての状態観測部Ｍ５により、状態変数量〓
(k)を推定すると共に、累積部Ｍ６により、各内気
温度検出手段Ｍ３，…により検出された各設置点
での実際の内気温度と各設置点毎に予め設定され
た目標温度と偏差を各々累積し、フイードバツク
量決定部Ｍ７により、これら各値と、予め定めら
れた最適フイードバツクゲインとから最適なフイ
ードバツク量を定めた空調空気制御手段Ｍ２を制
御する。 ここで、累積部Ｍ６により得られる偏差の累積
値は、設定される目標温度が運転者の操作やオー
トエアコン等での要求により変化することから必
要となる量である。すなわち、一般にサーボ系の
制御においては目標値と実際の制御値との定常偏
差を消去するような制御が必要となり、これは伝
達関数において１／S^l（ｌ次の積分）を含む必要
があるとされる。また、既述したようなシステム
同定により系の伝達関数を定め、これから状態方
程式をたてているような場合には、対ノイズ安定
性の上からもこうした積分量を含むことが望まし
い。 そこで、本発明では、状態観測部Ｍ６にて推定
した状態変数量に、累積部Ｍ６で求めた偏差の累
積値を加えることにより、制御系を所謂サーボ系
に拡大し、これら各値と予め定められた最適フイ
ードバツクゲインとによりフイードバツク量を定
めるようにしているのである。なお、本発明にお
いて、累積部Ｍ６は、ｌ＝１、即ち一次型の積分
を考慮すればよい。 次に、最適フイードバツクゲインについて説明
する。上記の如く積分量を付加した最適レギユレ
ータでは、評価関数Ｊを最小とするような制御入
力（ここでは空気調和を行なう系の空調空気の諸
量）の求め方が明らかにされており、最適フイー
ドバツクゲインもリカツチ方程式の解と状態方程
式(1)、出力方程式(2)の〓，〓，〓マトリツクス及
び評価関数に用いられる重みパラメータ行列とか
ら求められることがわかつている（前掲書他）。
ここで重みパラメータは当初任意に与えられるも
のであつて、評価関数Ｊが空気調和を行なう系の
空調空気諸量の挙動を制約する重みを変更するも
のである。重みパラメータを任意に与えて大型コ
ンピユータによるシミユレーシヨンを行ない、得
られた空調空気諸量の挙動から重みパラメータを
所定量変更してシミユレーシヨンを繰返し、最適
な値を決定しておくことができる。その結果最適
フイードバツクゲイン〓も定められる。 すなわち、本発明の自動車用空気調和装置の空
調制御手段Ｍ４は、予めシステム同定等により決
定された空気調和を行なう系の動的モデルを用い
て付加積分型最適レギユレータとして構成され、
その内部におけるオブザーバのパラメータや最適
フイードバツクゲイン〓などは、全て、予めシミ
ユレーシヨンにより決定されているのである。 ［作 用］ 上記のように構成された本発明の自動車用空気
調和装置においては、空調制御手段Ｍ４が、内気
温度検出手段Ｍ３，…にて検出された各設置点で
の内気温度が、夫々、予め設定された目標温度と
なるように、各空調空気制御手段Ｍ２をフイード
バツク制御する。 また、空調制御手段Ｍ４内では、状態観測部Ｍ
５が、当該装置の空気調和に関する系の動的なモ
デルに基づいて予め設定されたパラメータを用い
て、制御入力となる各空調空気制御手段Ｍ２，…
にて制御される各吹出口毎の空調空気の諸量と、
各内気温度検出手段Ｍ３，…にて検出された複数
の内気温度とから、当該制御系の内部状態を表す
状態変数量を推定し、累積部Ｍ６が、内気温度検
出手段Ｍ３，…の各設置点での内気温度と目標温
度との偏差を各々累積し、フイードバツク量決定
部Ｍ７が、その推定された状態変数量と偏差の累
積値と当該制御系の動的なモデルに基づいて予め
設定されたフイードバツクゲインとから、各空調
空気制御手段Ｍ２，…が制御する諸量の制御量を
夫々決定する。 従つて、各内気温度検出手段Ｍ３，…の設置点
における内気温度は、目標温度との偏差による単
純なフイードバツク制御や予測制御によつてコン
トロールされるのではなく、各吹出口Ｍ１，…か
らの空調空気の状態を各々最適に制御することに
よつて、目標温度に制御されることとなる。 つまり、状態観測部Ｍ５により求められる状態
変数量は、上述のように、当該装置の制御系にお
ける未来への影響を予測するために必要充分な系
の履歴に関する情報を含んでいるため、本発明に
よれば、フイードバツク量決定部Ｍ７において、
フイードバツク制御量によつて系がどのように振
舞うかを予測しつつ、フイードバツク制御量を決
定でき、このフイードバツク制御量により、各吹
出口Ｍ１，…からの空調空気の状態を最適に制御
して、各内気温度検出手段Ｍ３，…の設置点での
内気温度を、夫々、極めて高い応答性で目標温度
に制御することができるようになるのである。 ［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 まず第２図は本実施例における自動車用空気調
和装置全体を表わす概略構成図である。 第２図において、１は空調ユニツト、周辺機
器、車室等を含む当該空気調和装置における空気
調和の制御対象を示すものであつて、車室３前・
後に、各々独立した空調ユニツト５及び６を有す
る空調空気の吹出口７及び８を備えている。各空
調ユニツト５及び６は、前記空調空気制御手段Ｍ
２に相当し、夫々、空調空気の吹出し量、即ち風
量を調整するブロアモータ１１及び１２、エバポ
レータ１３及び１４、エアミツクスダンパ１５及
び１６、ヒータコア１７及び１８、エアミツクス
ダンパ１５及び１６を駆動して空調空気の温度を
調整するアクチユエータ１９及び２０等を中心に
構成され、また車室３には前・後座席で各々所望
の温度を設定する温度設定器２１及び２２と、各
前・後座席周囲の温度を検出する、前記内気温度
検出手段Ｍ３に相当する温度センサ２３及び２４
と、が備えられている。 ここで空調ユニツト５（又は６）は、ブロアモ
ータ１１（又は１２）によつて内外気切換ダンパ
２５を介して吸入された空気を、エバポレータ１
３（又は１４）を通過させることによつて、一旦
冷却した後、その一部をヒータコア１７（又は１
８）を通して再び加熱し、ヒータコア１７（又は
１８）を通過しない空気と混合して、吹出口７
（又は８）より空調空気として車室内へ吹出すよ
う動作する。またヒータコア１７（又は１８）を
通過する空気と通過しない空気との比、即ち空調
空気の温度は、エアミツクスダンパ１５（又は１
６の開度によつて決定されるが、エアミツクスダ
ンパ１５（又は１６）はアクチユエータ１９（又
は２０）によつて駆動されることから、その温度
をアクチユエータ１９（又は２０）を制御するこ
とによつて調整することができる。 次に３０は周知のCPU３１、ROM３２、
RAM３３を中心にして、入力ポート３４、出力
ポート３５等をコモンバス３６で相互に接続し、
論理演算回路として構成された電子制御回路であ
る。この電子制御回路３０は予めROM３２内に
記憶された制御プログラムに従い動作され、入力
ポート３４を介して温度設定器２１及び２４で
各々設定された車室３前・後の目標温度Tr1^*，
Tr2^*を入力すると共に、温度センサ２３及び２
２により検出された車室３前・後の実温Tr1，
Tr2を入力し、実温度Tr1，Tr2が夫々目標温度
Tr1^*，Tr2^*となるよう、ブロワモータ１１及び
１２の駆動信号Vb1，Vb2と、アクチユエータ１
９及び２０の駆動信号Vb1，Vb2を出力ポート３
５より出力するといつたフイードバツク制御を実
行する。 以下第３図に上記電子制御回路３０の制御系統
図を示し、本実施例の空気調和の制御系について
説明する。尚第３図は制御系を示す図であり、ハ
ード的な構成を示すもものではない。またこの制
御系は、実際には後述の第７図のフローチヤート
に示す制御プログラムの実行により実現されるも
のである。 第３図に示すように、まず目標温度Tr1^*及び
Tr2^*は目標温度設定部Ｐ１によつて設定される。
本実施例では温度設定器２１及び２２が目標温度
設定部Ｐ１に相当する。積分器Ｐ２は目標温度
Tr1^*，Tr2^*と実際の内気温度Tr1，Tr2との偏
差e1(k)，e2(k)を各々累積して、累積値ZTr1(k)，
ZTr2(k)を夫々求めるものである。 Ｐ３は、内気温度Tr1及びTr2について、定常
的な空気調和が行なわれている状態での内気温度
Tr10，Tr20からの摂動分δTr1，δTr2を抽出す
る摂動分抽出部を示している。これは、既述した
ように、非線形なモデルに対して線形の近似を行
なう為に、空気調和装置よる空気調和の状態を、
複数の定常的な空調状態の近傍で線形な近似の成
立する範囲の連続とみなしてこの系に関する動的
なモデルを構築したことによつている。従つて、
内気温度Tr1（Tr2）を、一旦、予め定めた最も
近い定常状態からの摂動分δTr1（δTr2）として
扱うのである。前記の積分器Ｐ２とオブザーバＰ
４とフイードバツク量決定部Ｐ５とによつて求め
られる各空調ユニツト５及び６の運転条件、即ち
各吹出口７及び８からの空調空気の諸量を定める
各ブロアモータ１１及び１２の駆動電圧Vb1，
Vb2、及び各エアミツクスダンパ１５及び１６の
開度を決定するアクチユエータ１９及び２０に駆
動電圧Vd1，Vd2も夫々摂動分δVb1，δVb2，
δVd1，δVd2として扱われている。 オブザーバＰ４は、内気温度の摂動分δTr1及
びδTr2と上記運転条件の摂動分δVb1，δVb2，
δVd1，δVd2とから空気調和装置の内部状態を表
現する状態変数量〓(k)を推定して状態推定量〓(k)
を求めるものであり、この状態推定量〓(k)と上述
の累積値ZTr1(k)，ZTr2(k)とに、フイードバツク
量決定部Ｐ５において、最適フイードバツクゲイ
ン〓を積算し、制御量（δVb1，δVb2，δVd1，
δVd2）を求めるのである。この制御量の組
（δVb1，δVb2，δVd1，δVd2）は摂動分抽出部
Ｐ３によつて選ばれた定常的な運転状態に対応し
た運転条件からの摂動分なので、これに基準値加
算部Ｐ６によりこの定常的な運転条件に対応した
基準設定値Vb10，Vb20，Vd10，Vd20を加え
て、空気調和装置に対する運転条件の諸量、
Vb1，Vb2，Vd1，Vd2を定めるのである。 尚、本実施例では空気調和装置の運転条件とし
て、各ブロアモータ１１及び１２の駆動電圧
Vb1，Vb2、アクチユエータ１９及び２０の駆動
電圧Vd1，Vd2を取上げたのは、これらの諸量が
エアミツクスタイプの空調ユニツトを有する自動
車用空気調和装置では、車室３内の温度Tr1，
Tr2の制御に関する基本的な量であることによつ
ている。 以上、自動車用空気調和装置のハード的な構成
とこの出力の制御を行なうものとして４入力２出
力の系を取り上げた場合の制御系の構成について
説明した。そこで、次に実際のシステム同定によ
る動的モデルの構築、オブザーバＰ４の設計、最
適フイードバツクゲイン〓の与え方について説明
する。 まず自動車用空気調和装置の動的なモデルを構
築する。第４図は４入力２出力の系として定常運
転されている空気調和装置の系を伝達関数G1(z)
〜G8(z)により書き表わした図である。尚、ｚは
入出力信号のサンプル値のｚ変換を示し、G1(z)
〜G8(z)は適当な次数をもつものとする。従つて、
全体の伝達関数行列Ｇ(z)は、 Ｇ(z)＝G1(z) G2(z) G3(z) G4(z) G5(z) G6(z) G7(z) G8(z) で表わされる。 本実施例の空気調和装置のように、その制御系
が４入力２出力の系であり、入出力の諸量に干渉
が存在するような場合には、物理的なモデルを定
めることが極めて困難となる。このような場合に
は、システム同定と呼ばれる一種のシミユレーシ
ヨンにより伝達関数を求めることができる。 システム同定の手法は、例えば相良節夫他著、
「システム同定」（昭和56年）社団法人計測自動制
御学会等に詳解されているが、ここでは最小２乗
法により同定する。 空気調和装置を所定の状態で定常運転すると共
に周囲の環境条件を一定にしブロワモータ１２と
アクチユエータ１９及び２０の駆動電圧の変化分
δVb2，δVd1，δVd2を共に０として、ブロアモ
ータ１１の駆動電圧の変化分δVb1を適当な試験
信号により制御する。この時の入力δVb1と、出
力としての各温度センサ２３にて検出される室温
の変化分δTr1のデータをＮ回に亘つてサンプリ
ングする。これを入力のデータ系列｛ｕ(i)｝＝
｛δVb1i｝、出力のデータ系列｛ｙ(i)｝＝｛δTr1i｝
（但し、ｉ＝１，２，３，…Ｎ）と表わす。この
時、系は１入力１出力とみなすことができ、系の
伝達関数G1(z)は、 G1(z)＝Ｂ（z^-1）／Ａ（z^-1） …(3) 即ち、 G1(z) ＝（b0＋b1・z^-1＋…＋bnz^-n）／（１ ＋a1・z^-1＋a2・z^-2＋…＋an・zⁿ） …(4) で求められる。尚、ここで、z^-1は単位推移演算
子であつて、z^-1・ｘ(k)＝ｘ（ｋ−１）を意味して
いる。 入出力のデータ系列｛ｕ(i)｝，｛ｙ(i)｝から式(4)
のパラメータa1〜an，b0〜bnを定めれば系の伝
達関数G1(z)が求められる。最小２乗法によるシ
ステム同定では、このパラメータa1〜an，b0〜
bnを、 J₀＝_N 〓^k=n ［｛ｙ(k)＋a1・ｙ（ｋ−１）＋…＋an ・ｙ（ｋ−ｎ）｝−｛b0・ｕ(k)＋b1・ｕ
（ｋ−１）＋…＋bn・ｕ（ｋ−ｎ）｝］²…(5) が最小となるよう定める。本実施例ではｎ＝１と
して、各パラメータを求めた。この場合、系のシ
グナルフロー線図は第５図のようになり、状態変
数量として×１(k)をとつて、その状態・出力方程
式は、 x1（ｋ＋１）＝Ｚ・x1(k) ＝−a1・x1(k) ＋b1・u1(k) …(6) ｙ(k)＝x1(k) …(7) と表わせられる。従つて、１入力１出力の系とみ
なした場合のシステムパラメータ〓，〓，〓を
各々〓1′，〓1′，〓1′とすれば、 Ｏ −a2 〓1′＝−a1 〓1′＝b1 …(8) 〓1′＝１ となる。 同様の手法により、伝達関数G2(z)ないしGt8
(z)、及び各々についてのシステムパラメータ〓
2′ないし〓8′、〓2′ないし〓8′、〓2′ないし〓8′
が
求められる。そこでこれらのシステムパラメータ
から元の４入力２出力の多元系のシステムパラメ
ータ、即ち状態方式(1)、出力方程式(2)のベクトル
〓，〓，〓を定めることができる。 こうして本実施例の動的なモデルがシステム同
定により求められたが、この、動的なモデルは、
空気調和装置が所定の状態で運転されている時、
この状態の近傍では線形の近似が成立つという形
で定められる。従つて、定常的な複数の空気調和
の状態に関して、上記の手法で伝達関数G1(z)な
いしG8(z)が各々求められ、各々の状態方程式(1)、
出力方程式(2)、即ちベクトル〓，〓，〓が求めら
れ、その入出力の関係は摂動分δの間に成立する
ことになる。 次にオブザーバＰ４の設計方法について説明す
る。オブザーバの設計にはゴピナスの設計法など
があつて、古田勝久・佐野昭共著「基礎システム
理論」（昭和53年）コロナ社等々に詳しいが、本
実施例では最小次限オブザーバとして設計する。 オブザーバＰ４は空気調和の行なわれた内気温
度の摂動分（δTr1，δTr2）と運転条件の諸量の
摂動分（δVb1，δVb2，δVd1，δVd2）とから空
気調和装置の内部の状態変数量〓(k)を推定するも
のであるが、オブザーバＰ４によつて求められた
状態推定〓(k)を、この系の制御において、実際の
状態変数量〓(k)として扱うことができるという根
拠は次の点にある。今、オブザーバＰ４の出力〓
(k)を状態方程式(1)、出力方程式(2)に基いて次式(9)
のように構成したとする。 〓(k)＝（〓−〓・〓）〓（ｋ−１） ＋〓・〓（ｋ−１）＋〓・〓（ｋ−１）
…(9) 式(9)において〓は任意に与えられる行列であ
る。式(1)，(2)，(9)により変形すると、 ［〓(k)−〓(k)］ ＝（〓−〓・〓）［〓（ｋ−１）−〓（ｋ−
１）］ …(10) を得る。従つて（〓−〓・〓）なる行列の固有値
が単位円内にある様に行列〓を選択すればｋ→∞
で〓(k)→〓(k)となり、制御対象の内部の状態変数
量〓(k)を入力制御ベクトル〓(k)出力ベクトル〓(k)
との過去からの系列〓（＊），ｙ（＊）を用いて正
しく推定することができる。 第６図は最小次元オブザーバの構成を示すブロ
ツク線図である。オブザーバをこのように構成
し、オブザーバ内部の状態変数量を〓(k)と設定す
れば、 〓(k)＝〓・〓（ｋ−１）＋〓・ｙ（ｋ−１） ＋〓・〓（ｋ−１） …(11) 〓（ｋ−１）＝〓・〓（ｋ−１）＋〓・ｙ（ｋ−
１） …(12) として状態推定量〓（ｋ−１）が求められること
が諒解されよう。ベクトル〓は、特定の条件のも
とでは任意に選択でき、〓(k)→Ｘ(k)に収束させる
速さを変更できる。ここでは、ベクトル〓、〓を
統合したものを新たなベクトル〓とし、式(11)を、 〓(k)＝〓・〓（ｋ−１） ＋Ｍ［ｙ（ｋ−１）＋〓（ｋ−１）］^T …(13) としておく。 既に述べたように、こうした最小次元オブザー
バの具体的な設計法はゴピナスの設計法などが知
られており、本実施例ではこれを用いて、空気調
和装置のある定常的な運転状態について、・〓，

【表】 を得た。 ここでは、オブザーバによつて求められる状態
推定量〓(k)、即ち空気調和装置の内部状態を表わ
す変数として、各ブロワモータ１１，１２の空調
空気の風量を制御する駆動電圧Vb1，Vb2によつ
て影響を受ける車室前・後実温度Tr1，Tr2の摂
動分δTd11(k)、δTd12(k)，δTd21(k)、δTd22(k)が
考えられる。従つて状態推定量〓(k)は、 〓(k)＝ ［δTb11(k)，δTb12(k)，δTb21(k)， δTb22(k)，δTd11(k)，δTd12(k)， δTd21(k)，δTd22(k)］^T …(17) として表わされる。 次に最適フイードバツクゲイン〓の求め方につ
いて説明するが、最適フイードバツクゲイン〓を
求める手法は、例え「線形システム制御理論」
（前掲書）等に詳しいので、ここでは詳解は略し
て結果のみを示しておく。 空調ユニツト１の制御入力〓(k)＝［Vb1(k)，
Vb2(k)、Vd1(k)，Vd2(k)］^Tとその出力ｙ(k)＝［Tr1
(k)，Tr2(k)］^Tとについて、ある定常点のまわり
で、 δ〓(k)＝〓(k)−〓（ｋ−１） δy(k)＝ｙ(k)−ｙ（ｋ−１） とし、次の評価関数Ｊを最小にする最適制御入
力、即ち運転条件〓^*(k)を求めることが空気調和
装置の制御系に関する付加積分型最適レギユレー
タとしての制御問題を解くことになる。 Ｊ＝_∞ 〓 〓^k=0 ［δ〓^T(k)・〓・δ〓(k)＋δ〓^T(k)・〓・δ〓(k)
］…(19) 尚、ここで〓，〓は重みパラメータ行列を、ｋ
は制御開始時点を０とするサンプル回数を、各々
示しており、式(19)右辺は〓，〓を対角行列とする
所謂２次形式表現である。 この時、最適なフイードバツクゲインＦは 〓＝−（〓＋〓^T・〓・〓）^-1・〓^T・〓・〓 …(20) として求められる。尚、式(20)における〓，〓は
各々、 〓＝１ ０−〓・〓 〓 …(21) 〓＝−〓・〓 〓 …(22) であり、〓はリカツチ方程式 〓＝〓^T・〓・〓−〓^T・〓・〓・（〓^T・〓・〓＋〓
）−１・〓^T・〓・〓＋〓 ０ ０ ０ (23) の解である。尚、ここで式(19)の評価関数Ｊの意味
は空気調和装置に対する制御入力としての運転条
件の諸量〓(k)＝［Vb1(k)，Vb2(k)、Vd1(k)，Vd2
(k)］の動きを制約しつつ、制御出力ｙ(k)、ここで
は内気温度Tr1(k)及びTr2(k)の目標値Tr1^*，
Tr2^*からの偏差を最小にしようと意図したもの
である。運転条件の諸量〓(k)に対する制約の重み
付けは、重みパラメータ行列〓，〓の値によつて
変更することができる。従つて、すでに求めてお
いた空気調和装置の動的なモデル、即ち行列〓，
〓，〓（ここでは〓，〓，〓）を用い、任意の重
みパラメータ行列〓，〓を選択して式(23)を解い
て〓を求め、式(20)により最適フイードバツクゲイ
ン〓を求めれば、状態変数量〓(k)は状態推定量〓
＾(k)として式(12)，(13)より求められるので、 ｕ(k)＝〓・［〓(k) ZTr1(k) ZTr2(k)］^T …(24) により空気調和装置にとつての制御入力〓(k)を求
めることができる。重みパラメータ行列〓，〓を
変えて最適な制御特性が得られるまで以上のシミ
ユレーシヨンを繰返すことによつて、最適フイー
ドバツクゲイン〓、 〓＝F11 F12……F110 F21 F22……F210 F31 F32……F310 F41 F42……F410 …(25) のように求められた。 以上、最小２乗法によるシステム同定により空
気調和装置の制御系の動的モデルの構築、最小次
元のオブザーバの設計、最適フイードバツクゲイ
ン〓の算出について説明したが、これら、オブザ
ーバ内の各パラメータ〓，〓，〓、〓や最適フイ
ードバツクゲイン〓等は予め求めておき、電子制
御回路２０の内部ではその結果のみを用いて実際
の制御を行なうのである。 そこで、次に、第７図のフローチヤートに拠つ
て電子制御回路２０が実際に行なう制御について
説明する。尚、以下の説明では現実の処理におい
て扱われている量を添字(k)付で、前回に扱われた
量を添字（ｋ−１）付で表わすことにする。 CPU３０は空気調和装置が起動された後、
CPU３０の内部レジスタのクリアや制御初期値
の設定などの初期化の処理をステツプ１００にて
行なつた後、予めROM３２内に格納された手順
に従い、後述するステツプ１１０ないしステツプ
２３０の処理を繰返し実行する。この車室内温度
制御ルーチンでは予めROM３２内に格納された
上述の〓，〓，〓、〓，〓の値が用いられる。 まず、ステツプ１１０では、各温度センサ２３
及び２４の出力信号を入力ポート３４を介して入
力し、車室前・後の温度、即ち内気温度Tr1(k)及
びTr2(k)の読み込みを行なう。ステツプ１２０で
は、同様に各温度設定器２１及び２２の出力信号
を入力して、車室前・後目標温度Tr1^*(k)及び
Tr2^*(k)を夫々読み込む処理を行なう。 続くステツプ１３０では、ステツプ１１０で読
み込んだ内気温度Tr1(k)及びTr2(k)とステツプ１
２０で読み込んだ目標温度Tr1^*(k)及びTr2^*(k)と
の偏差e1(k)及びe2(k)を夫々、次式 e1(k)＝Tr1^*(k)−Tr1(k) e2(k)＝Tr2^*(k)−Tr2(k) より求め、次ステツプ１４０に移行する。ステツ
プ１４０では、この偏差e1(k)及びe2(k)の過去から
の累積値ZTr1(k)及びZTr2(k)を夫々求める処理が
行なわれる。即ち、第７図の処理の繰返し時間を
Ｔとして、 ZTr1(k)＝ZTr1（ｋ−１）＋Ｔ・e1(k) …(26) ZTr2(k)＝ZTr2（ｋ−１）＋Ｔ・e2(k) …(27) により累積値ZTr1(k)及びTr2(k)を夫々求めるの
である。尚このステツプ１３０，１４０が第３図
の積分器Ｐ２に相当する。 続くステツプ１５０では、ステツプ１１０で読
み込んだ温度Tr1(k)及びTr2(k)から、空気調和装
置の動的なモデルを構築した際、線形近似が成立
つ範囲として取上げた定常的な空気調和装置の運
転状態のうちで最も近い状態（以下、これを定常
点Tr10，Tr20，Vb10，Vb20，Vd10，Vd20と
呼ぶ）を求める処理を行なう。ステツプ１６０で
は、ステツプ１１０で読み込んだ温度Tr1(k)，
Tr2(k)について、ステツプ１５０で定めた定常点
からの摂動分δTr1(k)，δTr2(k)を求める処理を行
なう。尚、この摂動分に関しては、δTR（ｋ−
１）を初めとして、前回本制御ルーチンが実行さ
れた際の値が保存させているものとする。このス
テツプ１５０，１６０の処理が第３図の摂動分抽
出部Ｐ３に相当する。 続くステツプ１７０では、現在の空気調和装置
の運転状態に対応したオブザーバ内のパラメータ
〓，〓，〓，〓や最適フイードバツクゲイン〓等
を選択する処理を行なう。 続くステツプ１８０、ステツプ１９０は状態推
定量〓(k)を算出する処理であつて、式(12)，(13)によ
り ［δTb11(k)，δTb12(k)，δTb21(k)， δTb22(k)，δTd11(k)，δTd12(k)， δTd21(k)，δTd22(k)］^Tが求められる。 即ち、オブザーバ内の変数〓(k)＝［W1(k) W2
(k) W3(k) W4(k) W5(k) W6(k)］^Tを用いて、ス
テツプ１８０では、W1(k)〜W6(k)を、 Wi(k)＝Pi1・W1（ｋ−１）＋Pi2・W2（ｋ−１）＋Pi3・
W3（ｋ−１）＋Pi4・W4（ｋ−１） ＋Pi5・W5（ｋ−１）＋Pi6・W6（ｋ−１）＋Mi1・δV
b1（ｋ−１）＋Mi2・δVb2（ｋ−１） ＋Mi3・δVd1（ｋ−１）＋Mi4・δVd2（ｋ−１）＋Mi
5・δTr1（ｋ−１）＋Mi6・δTr2（ｋ−１） （但し、ｉ＝１〜６） より求め、次ステツプ１９０にてこの算出結果を
用いて、状態推定量を、 δTb11(k)＝W1(k)＋D1・δTr1(k) δTb21(k)＝W2(k)＋D2・δTr1(k) δTd11(k)＝W3(k)＋D3・δTr1(k) δTd21(k)＝δTr1(k)−δTb11(k) −δTb21(k)−δTd11(k) δTb12(k)＝W4＋D4・δTr2(k) δTb22(k)＝W5＋D5・δTr2(k) δTd12(k)＝W6＋D6・δTr2(k) δTd22(k)＝δTr2(k)−δTb12(k) −δTb22(k)−δTd12(k) として求める処理が行なわれる。ここでステツプ
１８０で用いられたδVb1（ｋ−１），δVb2（ｋ−
１），δVd1（ｋ−１），δVd2（ｋ−１），δTr1（ｋ
−１），δTr2（ｋ−１）等は、上述したように、
前回、本制御ルーチンが実行された時の値であ
る。また、状態推定量〓＾(k)のひとつである
δTd21(k)，Td22(k)、即ちエアミツクスダンパ１
６の開度を制御するアクチユエータ２０の駆動電
圧の摂動分δVd2(k)によつて夫々内気温度の摂動
分δTr1(k)，δTr2(k)に影響を与える温度の摂取分
δTd21(k)，Td22(k)を、夫々δTr1(k)−δTb11(k)−
δTb21(k)−δTd11(k)，δTr2(k)−δTb12(k)，δTb22
(k)−δTd12(k)として求めているのは、内気温度の
摂動分δTr1(k)，δTr2(k)が測定されている（ステ
ツプ１６０）ことから、処理速度の向上を考慮し
て計算の容易化を図つたものである。 続くステツプ２００では、ステツプ１８０、ス
テツプ１９０の処理によつて求めた状態推位量〓
(k)＝［δTb11(k) δTb12(k) δTb21(k) δTb22(k)
δTd11(k) δTd12(k) δTd21(k) δTd22(k)］^Tと
、
ステツプ１４０で求めておいた累積値ZTr1(k)，
ZTr2(k)とから、最適フイードバツクゲイン〓を
用いて、ブロアモータ１１及び１２の駆動電圧の
摂動分δVb1(k)及びδVb2(k)、アクチユエータ１９
及び２０の駆動電圧の摂動分δVd1(k)及びδVd2(k)
を求める処理が行なわれる。第７図ステツプ２０
０に示した数式をベクトル表現とすれば、 ［δVb1(k) δVe2(k) δVd1(k) δVd2(k)］^T ＝〓・［δTb11(k) δTb12(k) δTb21(k) δTb22(k) δTd11(k) δTd12(k) δTd21(k) δTd22(k) ZTr1(k) ZTr2(k)］^T である。これが、第３図のフイードバツク量決定
部Ｐ５に相当する処理である。 続くステツプ２１０では、ステツプ２００で求
めた各駆動電圧の摂動分δVb1(k)，δVb2(k)，
δVd1(k)，δVd2(k)に夫々定常点での値Vb10，
Vb20，Vd10，Vd20を加えて、実際の駆動電圧
Vb1(k)，Vb2(k)，Vd1(k)，Vd2(k)を求める処理が
行なわれる。これが第３図の基準値加算部Ｐ６に
相当する処理である。 続くステツプ２２０ではステツプ２１０で求め
た各駆動電圧Vd1(k)，Vd2(k)，Vd1(k)，Vd2(k)
を、出力ポート３８を介して、ブロアモータ１１
及び１２、アクチユエータ１９及び２０の各々に
出力する制御を行なう。ステツプ２３０ではサン
プリング・演算・制御の回数を示している添字Ｋ
の値を１だけインクリメント（更新）し、ステツ
プ１１０へ戻つて、上述のステツプ１１０ないし
２３０の処理を再び繰返す。 以上のように構成された本制御ルーチンに依つ
て行なつた制御例について、第８図に従来の単純
なフイードバツク制御例と比較して示した。第８
図イは従来のフイードバツク制御により得られる
車室前・後の実温度変化を、第８図ロは本実施例
のフイードバツク制御により得られる車室前・後
の実温度変化を夫々示し、一転鎖線Tr1^*，Tr2^*
は各々車室前・後の温度設定器２１，２２によつ
て設定される目標温度、実線Tr1，Tr2は各々車
室前・後の温度センサ２３，２４により検出され
た実温度を表わしている。また各図は目標温度
Tr1^*，Tr2^*が夫々16℃、20℃に設定され制御さ
れている状態から、時点t1で車室前後の目標温度
Tr1^*を18℃に２℃だけ上昇した場合の内気温度
Tr1，Tr2の変化の状態を表わしている。 第８図から明白なように、従来のフイードバツ
ク制御では車室前・後の温度干渉により内気温度
がハンチングを起こし、制御の応答性、安定性が
悪いのに対し、本実施例では車室前・後の温度干
渉によるハンチングもなく速い応答性、高い安定
性を実現することができる。従つて本実施例の空
気調和装置によれば、内気温度の迅速でかつ正確
な制御が可能となつて、運転条件の変化、乗員数
の変化、外部環境の変化等に対しても、極めて安
定な制御ができるようになる。 これは、本実施例の自動車用空気調和装置にお
いては、各吹出口７，８から車室内に吹き出され
る空調空気の温度及び風量を制御する空調空気制
御手段としてのブロワモータ１１，１２、及びエ
アミツクスダンパ１５，１６の駆動量、すなわ
ち、ブロワモータ１１，１２及びアクチユエータ
１９，２０の駆動電圧Vb1，Vb2，Vd1，Vd2を
制御入力とし、これらの摂動分δVb1，δVb2，
δVd1，δVd2と、制御出力となる内気温度Tr1，
Tr2の摂動分δTr1，δTr2とから、オブザーバを
用いて制御系の状態変数量を推定して、この状態
変数量と、内気温度Tr1，Tr2と目標温度Tr1^*，
Tr2^*との偏差e1，e2の累積値ZTr1，ZTr2と、
予め設定された最適フイードバツクゲインとか
ら、ブロワモータ１１，１２及びアクチユエータ
１９，２０の制御量、すなわち駆動電圧Vb1，
Vb2，Vd1，Vd2の摂動分δVb1，δVb2，δVd1，
δVd2を決定しているためである。 すなわち、本実施例では、制御系の動的な内部
状態を表す状態変数量を用いることにより、内気
温度を制御する動的なモデルが制御入力に対する
してどう振舞うかという制御系の動的なモデルを
明かにしつつ制御量を決定しているため、各吹出
口７，８から吹き出される空調空気の風量と温度
との兼ね合い、及び空調空気の干渉を考慮して、
ブロワモータ１１，１２及びアクチユエータ１
９，２０を最適に制御できることとなり、各温度
センサ２３，２４の設置点での内気温度を、
夫々、速やかに且つ安定して、目標温度に制御す
ることができるようになるのである。 また、このように本実施例によれば、ブロワモ
ータ１１，１２及びアクチユエータ１９，２０を
最適に制御できるため、これら各部を駆動するに
当たつて無駄なエネルギを消費することがなく、
空気調和装置の動力源である内燃機関の負担、延
いては内燃機関の燃料消費量を、最少にすること
ができる。 また更に、本実施例の空気調和装置では車室温
度を制御する電子制御回路２０におけるフイード
バツクゲインの設計が極めて論理的になされ、こ
れを最適に定めている。従つて、従来の制御装置
のように設計者の経験等に基づいて設計し、必要
に応じて実際に調整を行ない、適切と思われるフ
イードバツクゲインを設定してゆくといつた手間
を必要とせず、設計・開発工数やコストを低減す
ることができる。 以上本発明の一実施例について説明したが、本
発明はこの実施例に何等限定されるものではな
く、リヒートタイプの空気調和装置に適用した
り、状態変数〓(k)として他の変数を用いるなど、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の
態様で実施し得ることは勿論である。 ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の自動車用空気調
和装置においては、制御入力である複数の吹出口
から吹き出される各空調空気の温度と風量とを含
む諸量の制御量と、制御出力である複数の内気温
度検出手段の各設置点での内気温度とにより、当
該空気調和装置の制御系の動的な内部状態の状態
変数量を推定し、この推定された状態変数量と、
各設置点での内気温度とこれに対応する目標温度
との偏差の累積値の各々と、予め設定されたフイ
ードバツクゲインとに基づき制御量を演算する。 すなわち、従来のPID制御による自動車用空気
調和装置では、本発明のように車室内の複数箇所
の内気温度を夫々所定の目標温度に制御する場合
には、内気温度を制御すべき複数箇所の温度を
各々検出し、その検出した内気温度とそれに対応
する目標温度との偏差に基づき、各箇所に吹き出
される空調空気に対する制御量を各々設定するよ
うにしているが、本発明では、こうした空調制御
系全体を多入力多出力の動的なモデルとして捉
え、その制御系における未来への影響を予測する
ために必要充分な系の履歴に関する情報を含んだ
状態変数量を用いて、各制御量を同時に演算する
ようにしている。 このため、本発明によれば、内気温度を制御す
る動的なモデルが制御入力（すなわち各制御量）
にしたがつてどう振舞うかという制御系の動的な
モデルを明かにしつつ、各制御量を決定すること
ができ、制御系の動的なモデルの動特性に基づい
た制御が可能となり、従来装置と比べて、著しく
応答性が良く、また、安定性のよい空調制御を実
現できるという優れた効果が得られる。 特に、本発明のような自動車用空気調和装置に
おいては、日射量や車速、走行場所の変化により
熱負荷が急激に変化して、これらの外乱要素の影
響を受け易い環境にあるため、車室内各部の内気
温度を各々所定の目標温度に制御する際、PID制
御により制御量を決定する従来装置では、応答遅
れを起こしたり、外乱の変化によりハンチングを
起こし、更に各吹出口から吹き出される空調空気
の相互干渉もあるため、各部の内気温度を目標温
度に収束させることが困難であるが、本発明の自
動車用空気調和装置によれば、上記のように、制
御系の未来の影響を予測する情報を含んだ状態変
数量を用いて制御量を決定するため、日射量や車
速、走行場所の変化により熱負荷が急激に変化し
たときにも、各吹出口からの空調空気の相互干渉
を考慮して、制御量を最適に設定することがで
き、応答性及び安定性に優れた空調制御を実現で
きる。 また更に、従来のPID制御による自動車用空気
調和装置では、１入力１出力の制御しかできない
ため、本発明のような空調制御を行なう場合に
は、各制御入力間及び制御出力間の相互干渉を取
り除き、各制御入力と各制御出力との間に完全に
１対１の対応をつけ、複数の１入力１出力の制御
の集合として制御するしかなく、空調空気の風量
や温度を制御する空調空気制御手段を無駄に動作
させてしまうことがあるが、本発明では、上記の
ように制御入力及び制御出力の相互関係を考慮し
て制御量を最適に設定することができるので、空
調空気制御手段の動作を最小限に抑え、その駆動
源となる内燃機関等の消費エネルギ、延いてはそ
の駆動源の燃費を抑制することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発
明一実施例としての自動車用空気調和装置の概略
構成図、第３図は実施例における空気調和を行な
う系の制御系統図、第４図は実施例の系のモデル
を同定するのに用いたブロツク線図、第５図は伝
達関数を求める為のシグナルフロー線図、第６図
は最小次元オブザーバの構成を示すブロツク線
図、第７図は実施例における付加積分型最適レギ
ユレータとしての制御を示すフローチヤート、第
８図は実施例の制御特性と従来の制御の一例とを
比較するグラフ、である。 ３…車室、５，６…空調ユニツト、７，８…吹
出口、１１，１２…ブロアモータ、１３，１４…
エバポレータ、１５，１６…エバミツクスダン
パ、１７，１８…ヒータコア、１９，２０…アク
チユエータ、２１，２２…温度設定器、２３，１
４…温度センサ、３０…電子制御回路、３１…
CPU、３２…ROM、３３…RAM。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車室内の複数の吹出口より吹出される空調空
   気の少なくとも温度と風量とを含む諸量を各々制
   御する複数の空調空気制御手段と、 前記車室内の所定の位置に設定され、該設置点
   での内気温度を検出する複数の内気温度検出手段
   と、 該検出された各設置点での内気温度が夫々予め
   設定された目標温度となるよう前記複数の空調空
   気制御手段を各々フイードバツク制御する空調制
   御手段と、 を備えた自動車用空気調和装置において、 前記空調制御手段が、 当該自動車用空気調和装置の空気調和に関する
   系の動的なモデルに基づき予め設定されたパラメ
   ータを用い、各空調空気制御手段で制御される各
   吹出口毎の空調空気の諸量と、各内気温度検出手
   段で検出される複数の内気温度とから、前記系の
   動的な内部状態を表す適当な次数の状態変数量を
   推定する状態観測部と、 各内気温度検出手段で検出された内気温度毎
   に、予め設定された目標温度に関する偏差を求
   め、累積してゆく累積部と、 前記系の動的なモデルに基づいて予め設定され
   たフイードバツクゲインと前記推定された状態変
   数量と前記累積値とから、前記各空調空気制御手
   段によつて制御される諸量の各制御量を決定する
   フイードバツク量決定部と、 から付加積分型最適レギユレータとして構成され
   たことを特徴とする自動車用空気調和装置。