JPH06312618A - 車両用空調装置の目標吹出温度演算方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用空調装置において、乗員身体の局所的
な不快感を解消し、全身にわたって快適感を与え得る目
標吹出温度演算方式を提供する。 【構成】 まず、乗員身体のうち吹出風の影響を直接受
けない部位の体感温度を示す室内等価温度Ｔ
_eq-room と、吹出風の影響を直接受ける身体部位の体感
温度を示す吹出風等価温度Ｔeq-airとが演算される。次
に、ＰＩ演算部１０１、１０３、１０５、１０７によっ
て、目標等価温度Ｔ_eq-refと室内等価温度Ｔ_eq-roomと
の偏差に基づいて基礎的な目標吹出温度Ｔ_air-ref が演
算される。また、許容範囲決定部１１１により、車体外
壁温度Ｔ_b-out に基づいて吹出風等価温度Ｔ_{eq -air}の許
容範囲が決定される。そして、判定部１０９により、吹
出風等価温度Ｔ_eq-airがその許容範囲から逸脱しないよ
う、基礎的な目標吹出温度Ｔ_air-ref がに必要な修正が
行われて最終的な目標吹出温度Ｔ＊_air-ref とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置に
おける各種部分の制御の基礎量として用いられる目標吹
出風温度の演算方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ある温熱環境において人間が体感する温
度は、気温、輻射熱、気流速、着衣量などの環境要素の
関数として表現することができる。車両用空調装置で
は、車内外に設けた各種のセンサによって、乗員をとり
まく上記のような環境要素を検出し、それら要素の関数
として乗員が体感するであろう温度、つまり、等価温度
を算出し、これに基づいて吹き出し風の目標温度、つま
り目標吹出温度を演算している。

【０００３】この種の従来の演算方式として、例えば、
特開昭５９ー１４０１１７号が知られている。この従来
の方式は、等価温度として乗員の身体の各部の体感温度
の平均値を演算し、この平均値に基づいて目標吹出温度
を決定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の方式の一つ
の問題は、乗員の体感温度が身体の部位により大きく異
なるため、それらの平均値を制御の基礎にすることには
無理がある点である。すなわち、一般に車両内の温度分
布は、住宅などに比較してかなり大きい。しかも、乗員
身体と風吹き出し口とが接近しているため、吹出風の影
響を直接受ける身体部位と受けない部位との間の体感温
度の差が大変に大きい。こうした事情から、従来のよう
に体感温度の平均値に基づいて吹出風を制御した場合、
特に制御の過渡時には、局所的な不快感を感じることが
少なくない。

【０００５】従って、本発明の目的は、車両用空調装置
において、乗員身体の局所的な不快感を解消し、全身に
わたって快適感を与え得る目標吹出温度演算方式を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目標吹出温度演
算方式は、乗員身体のうち吹出風の影響を直接受けない
部位の体感温度を示す第１の等価温度を演算する手段
と、吹出風の影響を直接受ける身体部位の体感温度を示
す第２の等価温度を演算する手段と、第１の等価温度に
基づいて基礎的な目標吹出温度を演算する手段と、第２
の等価温度が所定の許容範囲に入るよう、前記基礎的な
目標吹出温度に必要な修正を行って最終的な目標吹出温
度とする手段とを備えることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、吹出風の影響を直接受ける
身体部位の体感温度が所定の許容範囲を逸脱しないよう
に目標吹出温度が修正される。そのため、特に制御の過
渡時において従来あったような、吹出風の影響を直接受
ける身体部位の局所的な不快感が抑制される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を説明する。

【０００９】図１は、本発明の吹出風制御方式が適用さ
れる車両用空調装置の一実施例の全体構造を示すブロッ
ク図である。

【００１０】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。

【００１１】上述した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、ＶＥＮＴ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１
９，３３，３７及びブロアモータ４５の駆動を制御す
る。この制御の動作には、目標吹出温度Ｔ_air-ref 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。

【００１２】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。

【００１３】同図に示すように、コントローラ５１は、
等価温度演算部６７、目標吹出温度演算部６９、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７５、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。

【００１４】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、着衣量などを考慮した、乗員の体感するであ
ろう温度を表すものである。

【００１５】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
ない部位の等価温度と、直接吹出風の影響を受ける部位
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。

【００１６】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が目標吹出温度演算部６９に入力される。

【００１７】目標吹出温度演算部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５
５からの日射量Ｑ_snと、等価温度演算部６７からの室内
等価温度Ｔ_eq-room と吹出風等価温度Ｔ_eq-airとを入力
して、後述するような演算を行ない、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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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-ac t} はミクスドアアクチェエ
ータ駆動部７５へ入力される。

【００２１】ミクスドアアクチェエータ駆動部７５は、
目標吹出温度演算部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。

【００２２】図３は、このコントローラ５１の全体動作
の流れを示す。

【００２３】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）。

【００２４】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 、前述した２種類の等価温度つまり
室内等価温度Ｔ_eq-room と吹出風等価温度Ｔ_eq-ref、並
びに実吹出温度Ｔ_air-act がある。

【００２５】続いて、以上のステップより得たデータを
用いて後述するような演算を行ない、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）。

【００２６】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）。

【００２７】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、２つの等価温度Ｔ
_eq-room とＴ_eq-refを演算し、これに基づき目標吹出温
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。

【００２８】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、目標吹出温度の決定に必要な温度
の演算を示したものである。

【００２９】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。

【００３０】

【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
のモータ電圧演算にも利用される。

【００３１】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）。

【００３２】

【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）。

【００３３】

【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。

【００３４】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、目標吹出
温度の演算に移る。

【００３５】図６は、この演算のための機能構成を示す
ものであり、図７は、この演算の処理流れを示すもので
ある。

【００３６】図６における演算要素１０１，１０３，１
０５，１０７つまり、図７における処理ステップＳ４１
では、まず、乗員の設定した目標体感温度Ｔ_eq-refか
ら、先程演算した室内等価温度Ｔ_eq-room が差し引かれ
て等価温度偏差ΔＴ_eqが演算され、次に、この等価温度
偏差ΔＴ_eqから次式に従うＰＩ演算によって基礎的な目
標吹出温度Ｔ_air-ref が求められる。

【００３７】

【数４】 ここに、ｋｐ，Ｔ_i ＝定数 次に、図６の許容範囲決定部１１１、つまり図７の処理
ステップＳ４２において、吹出風等価温度Ｔ_eq-airの上
下限値Ｔ_eq-air-UL 及びＴ_eq-air-LL が、車体外壁温度
Ｔ_b-out に基づいて、例えば図７に示すようなマップに
従って決定される。このマップの上下限値Ｔ_eq-air-UL
及びＴ_eq-air-LL は、その範囲内に吹出風等価温度Ｔ
_eq-ai が入っていれば、吹出風の影響を直接受ける身体
部位に局所的な不快感を与える虞が無いであろうと予測
される温度範囲を示したものである。

【００３８】続いて、図６の判定部１０９、つまり図７
の処理ステップＳ４３において、この上下限値Ｔ
_eq-air-UL 及びＴ_eq-air-LL に基づいて次式により目標
吹出温度の許容範囲が演算される。

【００３９】

【数５】 ここに、ＵＬ＝許容範囲の上限温度 ＬＬ＝許容範囲の下限温度 Ｋ１＝定数 次に、図６の判定部、つまり図７の処理ステップＳ４４
において、処理ステップＳ４１で求めた基礎的な目標吹
出温度Ｔ_air-ref と処理ステップＳ４３で求めた許容範
囲の上下限値ＵＬ，ＬＬとが比較される。その結果、基
礎的目標吹出温度Ｔ_air-ref が許容範囲内に入っていれ
ば、基礎的目標吹出温度Ｔ_air-ref がそのまま最終的な
目標吹出温度Ｔ＊_air-ref とされる。また、基礎的目標
吹出温度Ｔair-ref がその許容範囲を逸脱していれば、
許容範囲の逸脱した側の限度値ＵＬ又はＬＬが最終的な
目標吹出温度Ｔ＊_air-ref とされる。

【００４０】以上のように、この実施例では、吹出風の
影響を直接受けない身体部位の体感温度（室内等価温
度）に基づいて基礎的な目標吹出温度Ｔ_air-ref を決定
した上で、吹出風の影響を直接受ける身体部位の体感温
度（吹出風等価温度）も考慮に入れて、この吹出風等価
温度が車体外壁温度に応じて定めた許容範囲内に入るか
否かをチェックし、許容範囲内に入らない場合には、入
るように基礎的目標吹出温度Ｔ_air-ref を修正して最終
的な目標吹出温度Ｔ＊_air-ref とするようにしている。
そのため、制御の過渡時のように吹出風量が多いときで
も、吹出風の影響を直接受ける身体部位に局所的な不快
感を与えるということがなくなる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
乗員の体感温度として、吹出風の影響を直接受ける身体
部位の体感温度と受けない部位の体感温度との２種類の
等価温度を求め、後者の等価温度に基づいて目標吹出温
度を一応決定した上で、前者の等価温度が適当な許容範
囲から逸脱しないように目標吹出温度を修正しているた
め、乗員の身体各部における局所的不快感をなくすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の目標吹出温度演算方式が適用される車
両用空調装置の一実施例の全体構造を示すブロック図。

【図２】コントローラの機能構成を示すブロック図。

【図３】コントローラの動作の全体的処理流れを示すフ
ローチャート。

【図４】コントローラの等価温度演算のための処理流れ
を示すフローチャート。

【図５】等価温度演算に使用する着衣量決定のためのマ
ップを示す図。

【図６】コントローラの目標吹出温度演算のための機能
を示すブロック図。

【図７】コントローラの目標吹出温度演算のための処理
流れを示すフローチャート。

【符号の説明】

５１ コントローラ ６７ 等価温度演算部 ６９ 目標吹出温度演算部 １０９ 判定部 １１１ 許容範囲決定部

───────────────────────────────────────────────────── 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演算方式
   において、 乗員身体のうち吹出風の影響を直接受けない部位の体感
   温度を示す第１の等価温度を演算する手段と、 乗員身体のうち吹出風の影響を直接受ける部位の体感温
   度を示す第２の等価温度を演算する手段と、 第１の等価温度に基づいて基礎的な目標吹出温度を演算
   する手段と、 第２の等価温度が所定の許容範囲に入るよう、前記基礎
   的な目標吹出温度に必要な修正を行って最終的な目標吹
   出温度とする手段とを備えることを特徴とする目標吹出
   温度演算方式。