JPH06270647A - 車両用空調装置の目標吹出温度演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用空調装置における目標吹出温度の演算
において、制御開始時の速応性に優れ、かつゲイン調整
が簡略化できるようにすることにある。 【構成】 室温設定値_Teq-ref と等価温度Ｔ_eq-room と
の偏差ΔＴ_eq、及びこの偏差の変化率ｄΔＴ_eq／dtとを
入力とする第一のファジィ推論による非線型Ｉ制御によ
り速度型出力Ｔ_air-s を得る。また、車体外壁温度Ｔ
_b-out と、上記偏差ΔＴ_eqと室温設定値Ｔ_eq-retとを入
力とする第二のファジィ演算によるＰ制御により、位置
型出力Ｔ_air-add を得る。そして、速度型出力Ｔ_air-s
と位置型出力Ｔ_air-add とを加算して目標吹出温度Ｔ
_air-ref を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用空調装置におけ
る、目標吹出温度の演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置において、目標吹出温度
を演算するための従来の一般的方法は、検出した車室内
の温度と室温設定値とを比較し、その偏差にＰＩ演算を
行って目標吹出温度を求めるというものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の目標吹出温
度演算の問題は、速応性の不足とＰＩゲイン調整の困難
性にある（例えば、特開平４−１９１１１６号）。即
ち、速応性については、専ら室温の偏差に対してＰＩ演
算をしているため、特に制御開始時において目標吹出温
度が適切に決定されず、よって、始動時の吹出風が乗員
にとって不快になるという問題がある。

【０００４】また、ＰＩゲイン調整については、制御対
象の特性及びヒータユニットの吹出温度特性が非線形で
あるため、適切なＰＩゲインを決定することが困難であ
るという問題がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、車両用空調装置
における目標吹出温度の演算において、制御開始時の速
応性に優れ、かつゲイン調整が簡略化できる演算装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は車両用空調装置
の目標吹出温度を演算するためのものにおいて、目標温
度とこれに対応する実際の温度との偏差、及びこの偏差
の時間変化率を入力する第一のファジィ推論を行って、
目標吹出温度に対する速度型調整値を出力する第一のフ
ァジィ推論手段と、車外の環境因子を入力とする第二の
ファジィ推論を行って、目標吹出温度に対する位置型調
整値を出力する第二のファジィ推論手段と、前記速度型
調整値を積算する積算手段と、この積算手段の出力と前
記位置型調整値とから目標吹出温度を演算する手段と、
を具備することを提供する。

【０００７】

【作用】第一のファジィ推論において、目標室温と実際
の温度との偏差の変化率を入力とするファジィ推論が行
われ、その結果得られた速度型調整値が積算される。こ
れは、偏差の変化率を考慮に入れた非線形のＩ制御を行
うことを意味する。一方、第二のファジィ推論におい
て、車外の環境因子（例えば車体外壁温度）を入力とす
るファジィ推論が行われ、位置型の調整値が求められ
る。これは、車外環境因子を考慮に入れたＰ制御を行う
ことを意味する。そして、この非線形Ｉ制御の結果と車
外環境因子を考慮したＰ制御の結果とに基づいて、目標
吹出温度が決定される。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の目標吹出温度演算装置が適
用される車両用空調装置の全体構造を示すブロック図で
ある。

【０００９】同図において、エアダクト１には、その上
流から下流へ向って、内気及び外気の吸入口３，５とブ
ロアファン７と、エバポレータ９と、ヒータ１１と、Ｄ
ＥＦ、ＶＥＮＴ及びＦＯＯＴの吹出口１３，１５，１７
とが順に設けられる。内気及び外気の吸入口３，５は、
アクチュータ１９により駆動されるインテークドア２１
によっていずれか一方が開かれて、内気及び外気を選択
的に吸入する。エバポレータ９はコンプレッサ２３及び
コンデンサ２５と共に冷房サイクルを構成し、ブロアフ
ァン７から送られて来る風を冷却する。ヒータ１１はラ
ジエータ２９とエンジン３１を循環する冷却水の一部を
供給されて、エバポレータ９からの冷風の一部を加熱す
る。ヒータ１１の風入口にはアクチュエータ３３により
駆動されるミクスドア３５があり、その開度によって吹
出風の温度が調節される。３つの吹出口１３，１５，１
７にはそれぞれアクチュエータ３７により駆動される吹
出モードドア３９，４１，４３があり、それらドアの開
閉によって吹出モードが選択される。

【００１０】上述したように、各種ドアのアクチュエー
タ１９，３３，３７及びブロアファン７を駆動するブロ
アモータ４５は、コントローラ５１の制御下におかれ
る。このコントローラ５１は、室温設定器５３、室温セ
ンサ６５、日射量センサ５５、外気温センサ５７、ＶＥ
ＮＴ吹出温センサ５９、ＦＯＯＴ吹出温センサ６１及び
ミクスドア開度センサ６３からの信号を入力して、後述
するような演算を行ない、その結果に応じてドアアクチ
ュエータ１９，３３，３７及びブロアモータ４５の駆動
を制御する。このコントローラ５１の動作には、ドアア
クチュエータ１９、３３、３７の制御の為の目標吹出温
度Ｔair-re_f の演算が含まれており、この演算に本発明
が具現化されている。

【００１１】図２は、このコントローラ５１の機能構成
を示すブロック図である。

【００１２】同図に示すように、コントローラ５１は、
等価温度演算部６７、ファジィ推論部、実吹出温度演算
部７１、ブロアモータ駆動部７３、ミクスドア駆動部７
５、モードドア駆動部７７、及びインテークドア駆動部
７９を含む。

【００１３】等価温度演算部６７は、室温センサ６５か
らの室温Ｔ_inc 、外気温センサ５７からの外気温Ｔ_amb
及び日射量センサ５５からの日射量Ｑsnを入力して等価
温度を演算する。ここで等価温度とは、気温、気流速、
輻射温度、衣服量などを考慮した、乗員の体感するであ
ろう温度を表すものである。

【００１４】この実施例では、等価温度として２種類の
温度、つまり、乗員の体の中で直接吹出風の影響を受け
ない部分の等価温度と、直接吹出風の影響を受ける部分
の等価温度とを求める。以下、前者を室内等価温度Ｔ
_eq-room と呼び、後者を吹出風等価温度Ｔ_eq-airと呼ぶ
こととする。

【００１５】演算された室内等価温度Ｔ_eq-room は室温
設定器５３からの目標室温Ｔ_eq-refと比較され、その偏
差ΔＴ_eqがファジィ推論部６９に入力される。

【００１６】ファジィ推論部６９は、上記等価温度偏差
ΔＴ_eqと、室温センサ６５からの室温Ｔ_inc と、外気温
センサ５７からの外気温Ｔ_amb と、日射量センサ５５か
らの日射量Ｑ_snと、等価温度演算部６７からの吹出風等
価温度Ｔ_eq-airとを入力して、後述するようなファジィ
演算を行ない、目標モータ電圧Ｖ_a-ref と、目標吹出温
度Ｔ_air-ref とを出力する。

【００１７】演算された目標モータ電圧Ｖ_a-ref はブロ
アモータ駆動部７３へ入力され、その値に応じてブロア
モータ４５の回転数つまり吹出風量が制御される。

【００１８】また、目標吹出温度Ｔ_air-ref はミクスド
アアクチェエータ駆動部７５、モードドアアクチュエー
タ駆動部７７及びインテークドアアクチュエータ駆動部
７９へ入力され、それぞれのドアアクチュエータ３３，
３７，１９の制御に利用される。

【００１９】実吹出温度演算部７１は、ＶＥＮＴ吹出温
センサ５９からのＶＥＮＴ吹出温Ｔventと、ＦＯＯＴ吹
出温センサ６１からのＦＯＯＴ吹出温Ｔ_footとを入力し
て、吹出モードに応じた実吹出温度Ｔ_air-act を演算す
る。この実吹出温度Ｔ_air-act はミクスドアアクチェエ
ータ駆動部７５へ入力される。

【００２０】ミクスドアアクチェエータ駆動部７５は、
ファジィ推論部６９からの目標吹出温度Ｔ_air-ref と、
実吹出温度演算部７１からの実吹出温度Ｔ_air-act と、
を入力して目標ミクスドア開度を演算し、この目標ミク
スドア開度とミクスドア開度センサ６３からの実ミクス
ドア開度ＰＢＲ_act との偏差に応じてミクスドアアクチ
ェエータ３３を駆動する。

【００２１】図３は、このコントローラ５１の全体動作
の流れを示す。

【００２２】コントローラ５１は、まず、各種センサや
設定器からの信号を入力しこれをＡＤ変換する（Ｓ
１）。次に、このＡＤ変換によって得たデータに対し、
スケーリングや各種前処理を施して、後続する処理に適
したデータに変換する（Ｓ２）。

【００２３】次に、これらのデータに基づいて各種温度
の演算を行なう（Ｓ３）。ここで演算される温度には、
車体内壁温度Ｔ_b 、車体外壁温度Ｔ_b-out 、乗員に対す
る平均輻射温Ｔ_rad 、並びに前述した室内等価温度Ｔ
_eq-room 、吹出風等価温度Ｔ_eq-ref及び実吹出温度Ｔ
_air-act がある。

【００２４】続いて、以上のステップより得たデータを
用いてファジィ演算を行ない、目標モータ電圧Ｖ_a-ref
と目標吹出温度Ｔ_air-ref とを求める（Ｓ４）。

【００２５】そして、この目標モータ電圧Ｖ_a-ref に基
づいてブロアファンの回転数を制御し（Ｓ６）、また目
標吹出温度Ｔ_air-ref に基づいてミクスドア、モードド
ア及びインテークドアの制御を行なう（Ｓ５，Ｓ７，Ｓ
８）。

【００２６】以上、説明した全体的な構成及び動作にお
いて、本発明と直接関係する部分は、ファジィ推論によ
り目標吹出温度Ｔ_air-ref を演算する部分である。以
下、この部分を中心に更に詳細な説明を行なう。

【００２７】図４は、図３のフロー中の各種温度演算ス
テップＳ３における、目標吹出温度決定に必要な温度の
演算を示したものである。

【００２８】まず、車体内壁温度Ｔ_b 及び車体外壁温度
Ｔ_b-out を次の微分方程式に従って演算する。

【００２９】

【数１】 尚、この車体内外壁温度Ｔ_b ，Ｔ_b-1 は風量制御のため
のファジィ推論にも利用される。

【００３０】次に、今求めた車体内壁温度Ｔ_b と日射量
Ｑ_snとに基づいて、下式に従い、乗員に対する平均輻射
温Ｔ_rad を求める（Ｓ３２）。

【００３１】

【数２】 ここに、Ｋ１，Ｋ２＝所定の定数 続いて、下式に従い、室内等価温度Ｔ_eq-room 及び吹出
風等価温度Ｔ_eq-airを求める（Ｓ３３）。

【００３２】

【数３】 尚、着衣熱抵抗Ｉ_c は、図５のようなマップに従って、
外気温Ｔ_amb に応じて決定される。

【００３３】このようにして、２種類の等価温度Ｔ
_eq-room とＴ_eq-airとが求められると、次に、既に述べ
たようにファジィ推論に移る。

【００３４】図６は、このファジィ推論のための機能構
成を示すもので、このうち、破線で囲んだ部分が目標吹
出温度Ｔ_air-ref の演算に係る部分であり、他の部分は
目標モータ電圧Ｖ_a-ref の演算に関わるものである。以
下、この破線で囲んだ部分に焦点を絞って説明を進め
る。

【００３５】図７は、このファジィ推論の処理流れを示
すものである。

【００３６】図７における前処理ステップＳ４１は、図
６のファジィ推論ブロック８１の左側の部分での処理に
対応するものである。この前処理ステップＳ４１ではま
ず、目標室温Ｔ_eq-refと、ファジィ推論ブロック８１か
ら出力される目標修正量Ｔ_eq-addと、先程演算した室内
等価温度Ｔ_eq-room とから、次式に従って、等価温度偏
差ΔＴ_eqが演算される。

【００３７】

【数４】 次に、この等価温度偏差ΔＴ_eqを時間ｔで微分して、偏
差微分値ｄΔＴ_eq／dtが求められる。最後にこうして求
めた偏差ΔＴ_eq及びその微分値ｄΔＴ_eq／dtに対して所
定のゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ３が乗算されて、それらの値
が−１〜１の範囲内の値に正規化される。

【００３８】以上の前処理によって得られた正規化され
た等価温度偏差ΔＴ_eq、偏差微分値ｄΔＴ_eq／dt、及び
車体外壁温度Ｔ_b-out はファジィ推論ブロック８１に入
力され、ここで、以下のようなファジィ推論が行われる
（図７、Ｓ４２）。

【００３９】このファジィ推論では、入力側メンバシッ
プ関数として、例えば図８，図９及び図１０に示すよう
なものが用いられる。そして、等価温度偏差ΔＴ_eqをゼ
ロにするように目標吹出温度を調整するために、例えば
図１１に示すようなルールを用いる。このルールでは注
目すべきは、偏差ΔＴ_eqだけでなく、その微分値ｄΔＴ
_eq／dtの大小に応じても目標吹出温度を調整するように
している点である。

【００４０】このルールに従って求められた目標吹出温
度の調整値は、偏差ｄΔＴ_eqの変化速度を考慮に入れて
いるという意味で、速度型出力ΔＴ_air-s と呼ぶことに
する。さらに、このファジィ推論では、図１２に示すよ
うなルールに従って、目標吹出温度の別の調整値Ｔ
_air-add が求められる。

【００４１】この調整値Ｔ_air-add は、上記の速度型出
力に対応して位置型出力と呼ぶことにする。この位置型
出力Ｔ_air-add を求めるための図１２のルールで注目す
べきは、車体外壁温度Ｔ_b-out の大小を考慮に入れてい
る点である。この車体外壁温度Ｔ_b-out を考慮に入れる
ことにより、室内の温度条件のみから目標吹出温度を決
める場合に比較し、速応性に優れた温度制御が期待でき
る。

【００４２】以上のようにして、速度型出力ΔＴ_air-s
と位置型出力Ｔ_air-add とが求まると、次に、図６のブ
ロック８１の右側の部分において後処理が行われる（図
７、Ｓ４３）。

【００４３】この後処理では、まず、各出力Δ
Ｔ_air-s ，Ｔ_air-add に所定のゲインＧ１０，Ｇ１１を
乗算して適当なスケールに戻し、次に、以下のようにし
て目標吹出温度Ｔ_air-ref を演算する。

【００４４】まず、速度型出力ΔＴ_air-s の積算（積
分）を次式により行う。

【００４５】

【数５】 次に、求めた現在の速度型出力積算値Ｔ_air-s （Ｎ）位
置型出力Ｔ_air-add を加算することにより、つまり、

【００４６】

【数６】 により目標吹出温度Ｔ_air-ref を求める。

【００４７】以上の説明した目標吹出温度Ｔ_air-ref を
求めるためのファジィ推論は、要するに、目標温度と実
際の室温（等価温度）との偏差の変化率を入力する第一
のファジィ推論によって、非線形Ｉ制御を行うと共に、
車体外壁温度を入力とする第二のファジィ推論によって
Ｐ制御を行うものである。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
室温偏差の変化率を入力とする第一のファジィ推論によ
る非線形Ｉ制御と、車外の環境因子を入力とする第二の
ファジィ推論によるＰ制御とを組み合わせているため、
速度性の向上とＰＩゲイン調整の簡略化という効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適応される車両用空調装置の全体構造
の一例を示すブロック図。

【図２】図１のコントローラの機能構成を示すブロック
図。

【図３】コントローラの全体動作を示すフローチャー
ト。

【図４】図３のフローの中の温度演算ステップをより詳
細に示したフローチャート。

【図５】外気温度Ｔ_amb と衣服抵抗Ｉ_c との関係を示す
図。

【図６】図２のファジィ推論部の機能構成を示すブロッ
ク図。

【図７】ファジィ推論部の動作を示すフローチャート。

【図８】ファジィ推論に用いる等価温度偏差ΔＴ_eqにつ
いてのメンバシップ関数の一例を示す図。

【図９】ファジィ推論に用いる偏差微分値ｄΔＴ_eq／dt
に関するメンバーシップ関数の一例を示す図。

【図１０】ファジィ推論に用いる車体外壁温度Ｔ_b-out
に関するメンバシップ関数の一例を示す図。

【図１１】ファジィ推論に用いる速度型出力演算のため
のルールを示す図。

【図１２】ファジィ推論に用いる位置型出力演算のため
のルールを示す図。

【符号の説明】

５１ コントローラ ５３ 室温設定器 ５５ 日射量センサ ５７ 外気温センサ ５９ ＶＥＮＴ吹出温センサ ６１ ＦＯＯＴ吹出温センサ ６５ 室温センサ ６７ 等価温度演算部 ６９ ファジィ推論部

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 車両用空調装置の目標吹出温度
演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 陽子 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両用空調装置の目標吹出温度を演算す
   るための演算装置において、 目標室温とこれに対応する実際の温度との偏差、及びこ
   の偏差の時間変化率を入力とする第一のファジィ推論を
   行って、目標吹出温度に対する速度型調整値を出力する
   第一のファジィ推論手段と、 車外の環境因子を入力とする第二のファジィ推論を行っ
   て、目標吹出温度に対する位置型調整値を出力する第二
   のファジィ推論手段と、 前記速度型調整値を積算する積算手段と、 この積算手段の出力と前記位置型調整値とから目標吹出
   温度を演算する手段と、を具備する目標吹出温度演算装
   置。