JPH0649412B2 - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用空気調和装置に関し、詳しくは自動車
用空気調和に関する系の動的なモデルに基づいて、車室
内温度を設定された目標温度とするフィードバック制御
を行なうに際し、目標温度が制御可能な温度範囲の境界
値付近に設定された場合にも有効な制御を行なう自動車
用空気調和装置に関する。

［従来の技術］ 従来より乗員にとっての車室内の環境を快適なものとす
る為に、車室内温度，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）を配設し、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）によって加
熱し、吹出空気を設定された目標温度に調節しているの
である。こうした送風・冷却・加熱を行なう一連の装置
を、空調ユニットと呼ぶ。近年、広く用いられている自
動車用空気調和装置の空調ユニットとしては、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ックスタイプとがあ
る。

いずれにせよ、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、即ち吹出空気の流量と
温度とによって制御されている。吹出空気の流量はブロ
アモータ等の送風能力によって定まり、一方その温度は
冷却器（エバポレータ）の冷却能力、更に換言すればコ
ンプレッ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っては温水の循環量、エ
アミックスタイプにあってはエアミックスダンパのダン
パ開度によって定まる。

空気調和を開始すると、空気調和装置は車室内温度を検
出して、設定された目標温度との偏差に基づき、吹出空
気の温度や流量などをフィードバック制御する。従っ
て、吹出空気の熱量の調節により、車室内温度は次第に
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ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来装置は、車室内温度が目標温度に接近し維
持されるように、車室内温度と目標温度との偏差に基づ
くフィードバック制御を基本とし、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っ
た。

従って、目標温度を変化させた時の過渡的応答性が必ず
しも充分になるとは限らず、設定された目標温度やその
時点での車室内温度、あるいは空調ユニットの能力等に
よっ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
題があった。

また、空調ユニットの能力は、送風量，冷却器の冷却能
力，加熱器による加熱能力等の組み合わせで決まるが、
これらをどう組み合わせることが車室内温度の最適な制
御となるかは判然としておらず、従来は、設計者の経験
等に基づいて、上述した送風量の制御の如く単純な組合
わせにより定められていたにすぎない。従って空調ユニ
ットの能力を十二分に引き出すことが必ずしもなされて
いなかった。

さらに、空調ユニットによる車室内温度の制御可能範囲
の境界値付近に目標温度が設定された場合、通常の場合
と同様に目標温度と車室内温度との過去からの偏差を考
慮した制御を継続すると、車室内温度の目標温度からの
オーバーシュート等が発生し、制御の追従性が低下する
という問題点もあった。

第１および第２の発明は、目標温度が制御可能温度範囲
の境界値付近に設定された場合でも、追従性を良好に保
ち、空調ユニットの制御を好適に行なう自動車用空気調
和装置の提供を目的とする。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 第１発明は上記問題を解決するために第１図に例示する
構成をとった。すなわち、第１発明は第１図に例示する
ように、 車室内への吹出空気の少なくとも温度を含む諸量を外部
からの制御量に従って調節する空調手段Ｍ１と、 上記車室内の目標温度を設定する温度設定手段Ｍ２と、 上記車室内の車室内温度を検出する温度検出手段Ｍ３
と、 自動車用空気調和に関する系の動的なモデルに基づいて
予め定められた最適フィードバックゲインを使用して、
上記車室内温度が上記目標温度となるように上記空調手
段Ｍ１をフィードバック制御する付加積分型最適レギュ
レータである制御手段Ｍ４と、 を具備した自動車用空気調和装置であって、 さらに、上記空調手段Ｍ１への制御量が所定範囲内にあ
るか否かを判定する制御量判定手段Ｍ５と、 上記車室内温度が目標温度近接条件に該当するか否かを
判定する温度判定手段Ｍ６と、 を有し、 しかも、上記制御手段Ｍ４が、 上記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、上記空調手段Ｍ１への制御量と上記車室内温
度とから、上記系の動的な内部状態を表わす状態変数を
推定する状態観測部Ｍ７と、 上記目標温度と上記車室内温度との偏差および上記最適
フィードバックゲインの上記偏差に関する要素から、上
記空調手段Ｍ１への制御量に関与する第１のフィードバ
ック量を算出すると共に該第１のフィードバック量を累
積する第１のフィードバック量算出部Ｍ８と、 上記状態変数と上記最適フィードバックゲインの上記状
態変数に関する要素とから算出した第２のフィードバッ
ク量および上記累積された第１のフィードバック量の和
を制御量として上記空調手段Ｍ１に出力するフィードバ
ック制御量算出部Ｍ９と、 上記制御量判定手段Ｍ５により制御量が所定範囲内にな
いと判定され、かつ、上記温度判定手段Ｍ６により車室
内温度が目標温度近接条件に該当すると判定された場合
に、上記所定範囲の境界値が上記制御量となるように上
記累積された第１のフィードバック量を変更する第１の
フィードバック量変更部Ｍ１０と、 を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置を要旨
とするものである。

また第２発明は上記問題を解決するために第２図に例示
する構成をとった。すなわち、第２発明は第２図に例示
するように、 車室内への吹出空気の少なくとも温度を含む諸量を外部
からの制御量に従って調節する空調手段Ｍ１１と、 上記車室内の目標温度を設定する温度設定手段Ｍ１２
と、 上記車室内の車室内温度を検出する温度検出手段Ｍ１３
と、 自動車用空気調和に関する系の動的なモデルに基づいて
予め定められた最適フィードバックゲインを使用して、
上記車室内温度が上記目標温度となるように上記空調手
段Ｍ１１をフィードバック制御する付加積分型最適レギ
ュレータである制御手段Ｍ１４と、 を具備した自動車用空気調和装置であって、 さらに、上記空調手段Ｍ１１への制御量が所定範囲内に
あるか否かを判定する制御量判定手段Ｍ１５と、 上記車室内温度が目標温度近接条件に該当するか否かを
判定する温度判定手段Ｍ１６と、 を有し、 しかも、上記制御手段Ｍ１４が、 上記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、上記空調手段Ｍ１１への制御量と上記車室内
温度とから、上記系の動的な内部状態を表わす状態変数
を推定する状態観測部Ｍ１７と、 上記目標温度と上記車室内温度との偏差および上記最適
フィードバックゲインの上記偏差に関する要素から、上
記空調手段Ｍ１１への制御量に関与する第１のフィード
バック量を算出すると共に該第１のフィードバック量を
累積する第１のフィードバック量算出部Ｍ１８と、 上記状態変数と上記最適フィードバックゲインの上記状
態変数に関する要素とから算出した第２のフィードバッ
ク量および上記累積された第１のフィードバック量の和
を制御量として上記空調手段Ｍ１１に出力するフィード
バック制御量算出部Ｍ１９と、 上記制御量判定手段Ｍ１５により制御量が所定範囲内に
ないと判定された時から、上記温度判定手段Ｍ１６によ
り車室内温度が目標温度近接条件に該当すると判定され
る時まで、上記第１のフィードバック量の累積を中断す
る累積停止部Ｍ２０と、 を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置を要旨
とするものである。

空調手段Ｍ１（Ｍ１１）とは［従来の技術］の項で述べ
た空調ユニットにほぼ相当し、すくなくとも吹出空気の
温度を調節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流量をとれば、その回転数や
絞りの開度等によって送風量を制御するブロアモータや
シロッコファン等であり、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
チュエータやエアミッ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ュエ
ータ等がある。冷却器の能力を制御するアクチュエータ
としては、コンプレッサの容量を変化させてその能力を
可変するものや、冷媒の流量を制御するアクチュエータ
等がある。

温度設定手段Ｍ２（Ｍ１２）とは、車室内の目標温度を
設定するものである。例えば、運転者により操作される
温度設定器のようなものであってもよい。また、例え
ば、車室外気温との偏差等に基づいて所定の目標温度を
設定するものであってもよい。

温度検出手段Ｍ３（Ｍ１３）とは、車室内温度を検出す
るものである。例えば、サーミスタ温度センサ等を用い
てもよい。また例えば、さらに応答性の良好な熱電対等
から構成することもできる。

制御量判定手段Ｍ５（Ｍ１５）とは、空調手段Ｍ１への
制御量が所定範囲内にあるか否かを判定するものであ
る。例えばブロアモータ、コンプレッサ、エアミックス
ダンパ等に印加される駆動電圧を、上記各機器の正常に
作動する所定電圧の上限値または下限値と比較して結果
を出力するよう構成することができる。

温度判定手段Ｍ６（Ｍ１６）とは、車室内温度が目標温
度近接条件に該当するか否かを判定するものである。例
えば、車室内温度が目標温度から所定温度範囲内に接近
した時に目標温度近接条件に該当すると判定するもので
あってもよい。また例えば、車室内温度と目標温度とが
一致した時に目標温度近接条件に該当すると判定するよ
う構成してもよい。さらに例えば、車室内温度の目標温
度に接近する過程における変化率が所定上限値から所定
下限値の範囲内となった時に目標温度近接条件に該当す
ると判定するよう構成することもできる。

上記制御量判定手段Ｍ５（Ｍ１５）と温度判定手段Ｍ６
（Ｍ１６）とは、例えば各々独立したディスクリートな
論理回路として実現することができる。また、例えば周
知のＣＰＵを始め、ＲＯＭ，ＲＡＭおよびその他の周辺
回路素子を備え、予め定められた処理手順に従って上記
両手段を実現するものであってもよい。

制御手段Ｍ４（Ｍ１４）とは、状態観測部Ｍ７（Ｍ１
７）と第１フィードバック量算出部Ｍ８（Ｍ１８）とフ
ィードバック制御量算出部Ｍ９（Ｍ１９）とを備え、車
室内温度を目標温度とするフィードバック制御を行なう
付加積分型最適レギュレータである。制御手段Ｍ４（Ｍ
１４）は、通常マイクロプロセッサを用いＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ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っ
て、温度設定手段Ｍ２（Ｍ１２）により設定された目標
温度と温度検出手段Ｍ３（Ｍ１３）によって検出された
車室内温度とから、空調手段Ｍ１（Ｍ１１）を、自動車
用空気調和に関する系の動的なモデルに基づいて予め定
められた最適フィードバックゲインから定まる制御量に
より制御するよう構成されている。

ところで、上記のような付加積分最適レギュレータの構
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
構成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、 の如き添字^Ｔは行列の転置を、 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、 の如き記号 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、ここでは車室内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、 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、 はこの系の内部状態を表わす状態変数量であり、 は空調手段Ｍ１（Ｍ１１）によって調節される吹出空気
の諸量の制御量からなるベクトル、 はこの系の出力を示す諸量からなるベクトルである。
尚、本第１および第２発明の扱う自動車用空気調和を行
なう系では、この出力ベクトル は車室内温度のみなので、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。

自動車用空気調和、ここでは車室内温度の制御を行なう
系の内部状態を示す状態変数量 は、その制御系における未来への影響を予測するために
必要十分な系の履歴に関する情報を示している。従っ
て、空調手段Ｍ１（Ｍ１１）によって空気調和の行なわ
れる車室内の温度（車室内温度）が吹出空気の諸量によ
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、状態変数量 を用いて車室内温度を最適に制御できることになる。な
お、本発明の制御手段Ｍ４（Ｍ１４）は、目標値が常に
一定である系を対象とした単なるレギュレータではな
く、目標値が常時変化するサーボ系を対象とするため、
系を拡大する必要があるが、これについては後述する。

ところが、自動車用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モデル構築の手
法であって、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）の状態および出力の両方程
式に則ってモデルを構築するのである。従って、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
よっ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。この場合、制御量
および車室内温度に関しては、線形近似を行なった場合
の定常点における各基準設定値からの摂動分を抽出し、
該摂動分を使用して諸量の算出を行ない、該算出値を上
記各基準設定値に加えて制御量とする処理が必要とな
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
できるのものであれば周波数応答法やスペクトル解析法
といった手法によりシステム同定を行なって、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、ここで取り上げた自動車用空
気調和を行なう系のような多次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 と車室内温度ｙ（ｋ）及びその目標温度ｙ^＊（ｋ）から
フィードバック量が定まり吹出空気の諸量の制御量 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、車室内温度の
制御に直接関与する諸量として、例えばブロアモータに
よる送風量が車室内温度に影響する量、即ち送風量の車
室内温度に寄与する量を温度換算したものとか、エアミ
ックスダンパ開度が車室内温度に影響する量などを用
い、これを状態変数量 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、こうした場合に
は、制御手段Ｍ４（Ｍ１４）内に状態観測器（オブザー
バ）と呼ばれる部分（状態観測部Ｍ７（Ｍ１７））を構
成し、車室内温度と吹出空気の諸量の制御量とを用い
て、この自動車用空気調和を行なう系の状態変数量 を推定することができる。これが所謂、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、例えば古田勝久他著「メ
カニカルシステム制御」（昭和５９年）オーム社等に詳
解されており、適応する制御対象、ここでは自動車用空
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ばよい。

また、制御手段Ｍ４（Ｍ１４）の制御対象となる系は、
目標温度が温度設定手段Ｍ２（Ｍ１２）によりステップ
的に変化するサーボ系である。すなわち、目標温度は例
えば運転者の操作やオートエアコン等の要求により変化
する。一般にサーボ系の制御においては、制御対象の出
力が与えられた目標入力に定常偏差なく追従するように
制御する必要がある。このため、伝達関数において適当
な次数の積分を含む必要がある。本第１および第２発明
においてはステップ的に目標温度が変化する場合を想定
しているので、一次の積分を考慮すればよい。そこで、
制御手段Ｍ４（Ｍ１４）は、目標温度と車室内温度との
偏差および予め定められた最適フィードバックゲインの
上記偏差に関する要素から、空調手段Ｍ１（Ｍ１１）へ
の制御量に関与する第１の各フィードバック量を算出す
ると共に該第１のフィードバック量を累積する第１のフ
ィードバック量算出部Ｍ８（Ｍ１８）を備え、対象とす
る制御系をサーボ系に拡大している。

さらに、制御手段Ｍ４（Ｍ１４）は、上記累積された第
１のフィードバック量および上述した状態変数と最適フ
ィードバックゲインの上記状態変数に関する要素とから
算出した第２のフィードバック量の和を制御量として空
調手段Ｍ１（Ｍ１１）に出力するフィードバック制御量
算出部Ｍ９（Ｍ１９）を有し、付加積分型最適レギュレ
ータとして制御量を決定する。

次に、最適フィードバッ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ュレータでは、評価
関数Ｊを最小とするような制御入力（ここでは自動車用
空気調和を行なう系の吹出空気の諸量の制御量）の求め
方が明らかにされており、最適フィードバックゲインも
リカッチ方程式の解と状態方程式（１），出力方程式
（２）の マトリッ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っている（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
のであって、評価関数Ｊが自動車用空気調和を行なう系
の吹出空気の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を与えて大型コンピュー
タによるシミュレーションを行ない、得られた吹出空気
の諸量の挙動から重みパラメータを所定量変更してシミ
ュレーションを繰り返し、最適な値を決定しておくこと
ができる。その結果最適フィードバックゲイン も定められる。

従って、制御手段Ｍ４（Ｍ１４）は、予めシステム同定
等により決定された自動車用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ュレータとして構成
され、その内部におけるオブザーバのパラメータや最適
フィードバックゲイン などは、全て、予めシミュレーションにより決定されて
いるのである。

尚、以上の説明において状態変数量 は自動車用空気調和を行なう系の内部状態を表わす量と
して説明したが、これは実際の物理量に対応した変数
量、例えばブロアモータの回転速度やエアミックスダン
パの開度等であってもよいし、既述したような車室内温
度に直接関与する量として換算された諸量よりなるベク
トル量として設計することもできる。

さらに、第１発明における制御手段Ｍ４は、第１のフィ
ードバック量変更部Ｍ１０を備える。該第１のフィード
バック量変更部Ｍ１０とは、制御量判定手段Ｍ５により
制御量が所定範囲にないと判定され、かつ、温度判定手
段Ｍ６により車室内温度が目標温度近接条件に該当する
と判定された場合には、上記所定範囲の境界値が制御量
となるように第１のフィードバック量を変更するもので
ある。例えば、第１のフィードバック量を第２のフィー
ドバック量と値が等しく符号が逆の量および上記境界値
に対応する量の和に変更するよう構成してもよい。

また、第２発明における制御手段Ｍ１４は、累積停止部
Ｍ２０を備える。該累積停止部Ｍ２０とは、制御量判定
手段Ｍ１５により制御量が所定範囲にないと判定された
時から、温度判定手段Ｍ１６により車室内温度が目標温
度近接条件に該当すると判定される時まで、既述した第
１のフィードバック量算出部Ｍ１８における第１のフィ
ードバック量の累積を中断するものである。例えば、前
回算出された第１のフィードバック量をそのまま次回の
第１のフィードバック量に設定するよう構成してもよ
い。

［作用］ 第１および第２発明の自動車用空気調和装置は、第１図
または第２図に例示するように、温度検出手段Ｍ３（Ｍ
１３）により検出された車室内温度が温度設定手段Ｍ２
（Ｍ１２）により設定され目標温度となるように、状態
観測部Ｍ７（Ｍ１７）は状態変数を推定し、第１のフィ
ードバック量算出部Ｍ８（Ｍ１８）は上記両温度の偏差
と最適フィードバックゲインとから第１のフィードバッ
ク量を算出すると共に累積し、フィードバック制御量算
出部Ｍ９（Ｍ１９）は該累積された第１のフィードバッ
ク量および上記状態変数と最適フィードバックゲインと
から定まる第２のフィードバック量の和を制御量として
出力し、制御手段Ｍ４（Ｍ１４）は空調手段Ｍ１（Ｍ１
１）の制御を行なう。

上記制御に際して、第１発明の自動車用空気調和装置
は、第１図に例示するように、制御量が所定範囲にない
と制御量判定手段Ｍ５により判定され、かつ、車室内温
度が目標温度近接条件に該当すると温度判定手段Ｍ６に
より判定された場合には、所定範囲の境界値が制御量と
なるように上記累積された第１のフィードバック量を、
制御手段Ｍ４の第１のフィードバック量変更部Ｍ１０が
変更するよう働く。

また、上述の制御に際して、第２発明の自動車用空気調
和装置は、第２図に例示するように、制御量が所定範囲
にないと制御量判定手段Ｍ１５により判定された時か
ら、車室内温度が目標温度近接条件に該当すると温度判
定手段Ｍ１６により判定されるまで、第１のフィードバ
ック量の累積を制御手段Ｍ４の累積停止部Ｍ２０が中断
するよう働く。

従って第１発明および第２発明の自動車用空気調和装置
は、目標温度の制御が可能な範囲の境界値付近に設定さ
れた場合でも、車室内温度を最適に追従させるよう働
く。以上のように第１および第２発明の各構成要素が作
用することにより、両発明の技術的課題が解決される。

［実施例］ 次に、第１発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第３図は第１発明一実施例における自動車用空気
調和装置のシステム構成図、第４図は自動車用空気調和
を行なう系の制御モデルを示す制御系統図、第５図はシ
ステム同定の説明に用いるブロック線図、第６図は同じ
くそのシグナルフロー線図、第７図はオブザーバの構成
を示すブロック線図、第８図（Ａ），（Ｂ）は第１発明
一実施例において電子制御回路により実行される車室内
温度制御処理を示すフローチャートであって以下この順
に説明する。

第３図において、空調ユニット１はブロアモータ３，エ
バポレータ５，ヒータコア７，エアミックスダンパ９等
を中心にエアミックスタイプとして構成されている。乗
員室１０には車室内温度ＴＲを検出する車室内温度セン
サ１２，温度設定器１４等が配設されている。空調ユニ
ット１は電子制御回路２０により制御されている。

空調ユニット１では、ブロアモータ３によって内外気切
換ダンパ２１を介して吸入された空気は、エバポレータ
５を通過することによって、一旦冷却された後、その一
部はヒータコア７を通って再び加熱され、ヒータコア７
を通過しないと空気と混合されて乗員室１０内へ吹き出
される。ヒータコア７を通過する空気と通過しない空気
との比はエアミックスダンパ９の開度によって制御され
る。エバポレータ５は、コンプレッサ２２と冷媒を循環
する管路等を備え、電子制御回路２０によってコンプレ
ッサ２２の能力を制御することにより、その冷却能力の
コントロールが行なわれる構成となっている。図示しな
い車載のエンジンを動力源とするコンプレッサ２２の能
力の制御は、コンプレッサ２２に内蔵され、コンプレッ
サ２２の高圧室と低圧室とを連通する通路の開口面積を
制御するアクチュエータ（図示せず）による冷媒流量の
変更によって行なわれる。電子制御回路２０はこのアク
チュエータの駆動電圧を制御して冷却能力を制御するの
であるが、以下、内蔵アクチュエータの駆動電圧を、単
にコンプレッサ２２の駆動信号（駆動電圧）と呼ぶこと
にする。

ヒータコア７は図示しないエンジンの冷却水（温水）が
循環するように構成されており、エンジンの暖機が終了
した時点では一定の熱量がヒータコア７に供給されるこ
とになる。更に、エアミックスダンパ９はダンパアクチ
ュエータ２４によってそのダンパ開度が制御される構成
となっている。

電子制御回路２０は周知のＣＰＵ３０，ＲＯＭ３２，Ｒ
ＡＭ３４等を中心に、入力ポート３６，出力ポート３８
等をコモンバス４０で相互に接続し、論理演算回路とし
て構成されている。入力ポート３６は、車室内温度セン
サ１２から車室内温度ＴＲを、温度設定器１４から目標
温度ＴＲ^＊を、各量に対応した電気信号として入力す
る。出力ポート３８は、ブロアモータ３を駆動する駆動
信号ＶＢ、コンプレッサ２２の駆動信号ＶＣ、ダンパア
クチュエータ２４の駆動信号ＶＤ、等を各々出力する。

電子制御回路２０は、ＲＯＭ３２内に予め記憶されたプ
ログラムに従って温度設定器１４や車室内温度センサ１
２等から入力された信号（ＴＲ^＊，ＴＲ等）に基づき、
ブロモータ３，コンプレッサ２２，ダンパアクチュエー
タ２４等を駆動信号（ＶＢ，ＶＣ，ＶＤ等）によりフィ
ードバック制御するが、この時、フィードバック制御に
用いられる制御モデルについて、次に説明する。特にシ
ステム同定による状態方程式（１），出力方程式（２）
等におけるベクトル の求め方やこれに基くオブザーバの設計、フィードバッ
クゲイン の求め方、等について実際に即して説明する。尚、第４
図は制御系を示す図であって、ハード的な構成を示すも
のではない。第４図に示す制御系は、実際には第８図
（Ａ），（Ｂ）のフローチャートに示した一連のプログ
ラムの実行により離散系として実現されている。

第４図に示すように、まず目標温度ＴＲ^＊は目標温度設
定部Ｐ１によって設定される。本実施例では温度設定器
１４が目標温度設定部Ｐ１に相当する。

積分器Ｐ２は、目標温度ＴＲ^＊と車室内温度ＴＲとの偏
差に、後述する最適フィードバックゲイン の該偏差に対応する各要素Ｆ14，Ｆ24，Ｆ34を掛けた値
を累積して、第１のフィードバック量である偏差累積値
ＺＴＲＢ（ｋ），ＺＴＲＣ（ｋ），ＺＴＲＤ（ｋ）を算
出するものである。

摂動分抽出部Ｐ３は、車室内温度ＴＲについて、定常的
な空気調和が行なわれている状態での車室内温度ＴＲａ
からの摂動分を抽出する。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、自動車
用空気調和装置に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
よっている。従って、車室内温度ＴＲを、一旦、予め定
めた最も近い定常状態からの摂動分δＴＲ（＝ＴＲ−Ｔ
Ｒａ）として扱うのである。上記積分器Ｐ２とオブザー
バＰ４とフィードバック量決定部Ｐ５とによって求めら
れる空調ユニット１の制御量、即ち吹出空気の諸量を定
めるブロアモータ３の駆動電圧ＶＢ，コンプレッサ２２
の駆動電圧ＶＣ，エアミックスダンパ９の開度を決定す
るダンパアクチュエータ２４の駆動電圧ＶＤも摂動分δ
ＶＢ，δＶＣ，δＶＤとして扱われている。

オブザーバＰ４は、車室内温度の摂動分δＴＲと上記制
御量の摂動分δＶＢ，δＶＣ，δＶＤとから空調ユニッ
ト１の内部状態を表現する状態変数量 を推定して状態推定量 を求めるものである。

フィードバック量決定部Ｐ５は、上記状態推定量 に、後述する最適フィードバックゲイン の該状態推定量 に関する要素を掛けて算出した第２のフィードバック量
と、上記積分器Ｐ２により算出された第１のフィードバ
ック量である偏差累積値とを加算して、制御量の摂動分
δＶＢ（ｋ），δＶＣ（ｋ），δＶＤ（ｋ）を算出する
のである。

上記フィードバック量決定部Ｐ５で算出された制御量の
摂動分δＶＢ（ｋ），δＶＣ（ｋ），δＶＤ（ｋ）は、
上記摂動分抽出部Ｐ３により選択された空気調和装置の
定常的な運転状態に対応した制御量からの摂動分であ
る。このため、基準設定値加算部Ｐ６は、上記定常的な
運転状態に対応した基準設定値ＶＢａ，ＶＣａ，ＶＤａ
を上記摂動分δＶＢ（ｋ），δＶＣ（ｋ），δＶＤ
（ｋ）に加算し、空調ユニット１の制御量ＶＢ，ＶＣ，
ＶＤを算出するのである。

飽和判定部Ｐ７は、制御量（本実施例では、ブロアモー
タ３の駆動電圧ＶＢ）が、最大値ＶＢmaxと最小値ＶＢm
inとで定められた所定範囲内にあるか否かを判定する。
この最大値ＶＢmaxとは、それ以上の駆動電圧ＶＢを印
加してもブロアモータ３の送風量が増大しない上限値で
あり、一方、最小値ＶＢminとは、それ以下の駆動電圧
ＶＢを印加してもブロアモータ３の送風量が減少しない
下限値であって、いずれも予め定められている値であ
る。

上記飽和判定部Ｐ７によりフィードバック量決定部Ｐ５
で算出された制御量ＶＢが所定範囲内にないと判定さ
れ、かつ、目標温度ＴＲ^＊と車室内温度ＴＲとの偏差ｅ
（ｋ）が基準値Ｔｘ以下となった時には、積分器Ｐ２に
おいて算出される第１のフィードバック量としての偏差
累積値ＺＴＲＢ（ｋ）が、フィードバック量決定部Ｐ５
で算出される第２のフィードバック量と値が等しく符号
が逆の量および上記最大値ＶＢmaxまたは最小値ＶＢmin
に対応する最大摂動分δＶＢmaxまたは最小摂動分δＶ
Ｂminの和に変更される。このため、上記のような場合
には、フィードバック量決定部Ｐ５の出力する制御量
は、最大摂動分δＶＢmaxまたは最小摂動分δＶＢminと
なり、基準設定値加算部Ｐ６から空調ユニット１には、
最大値ＶＢmaxまたは最小値ＶＢminが出力されるのであ
る。

以上、簡単にこの制御系の構成について説明したが、空
調ユニット１の制御量として、ブロアモータ３の駆動電
圧ＶＢ，コンプレッサ２２の駆動電圧ＶＣ，ダンパアク
チュエータ２４の駆動電圧ＶＤを実施例として取上げた
のは、これらの諸量がエアミッスクタイプの空調ユニッ
ト１を有する自動車用空気調和装置では、車室内温度Ｔ
Ｒの制御に関する基本的な量であることによっている。
従って本実施例では、空調ユニット１を３入力１出力の
多次元系として捕えた。自動車用空気調和装置がリヒー
トタイプであれば、ヒータコアに循環する温水の流量を
可変するウォータバルブの開度を制御量のひとつに置換
するなど、必要に応じて他の多次元系の制御モデルをた
てればよい。

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３入力１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，最適フィードバックゲイン 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５図は３入力１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）〜Ｇ３（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）〜Ｇ３（ｚ）は適当な
次数をもつものとする。従って、全体の伝達関数行列 は、 で表わされる。ここで伝達関数行列 は、一定周期のサンプル値系のある基準動作点近辺で求
められ、線形近似されたものである。

本実施例の自動車用空気調和装置のように、その制御系
が３入力１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ュレーショ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。

空調ユニット１を所定の状態で定常運転し、コンプレッ
サ２２とダンパアクチュエータ２４の駆動電圧の摂動分
δＶＣ，δＶＤを共に０として、ブロアモータ３の駆動
電圧の摂動分δＶＢを適当な試験信号により制御する。
この時の入力としてのブロアモータ３の駆動電圧の摂動
分δＶＢと、出力としての車室内温度の摂動分δＴＲの
デタをＮ回に亘ってサンプリングする。これを入力のデ
ータ系列｛ｕ（ｉ）｝＝｛δＶＢｉ｝，出力のデータ系
列｛ｙ（ｉ）｝＝｛δＴＲｉ｝（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・ｚ^-n）…
（４） で求められる。尚、ここで、ｚ^-1は単位推移演算子であ
って、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、 が最小となるよう定められる。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６図のようになり、状態変数量としてｘ１
（ｋ）をとって、その状態・出力方程式は、 ｘ１（ｋ＋１） ＝ｚ・ｘ１（ｋ） ＝−ａ１・ｘ１（ｋ）＋ｂ１・ｕ（ｋ）…（６） ｙ（ｋ）＝ｘ１（ｋ）…（７） と表わせられる。従って、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 とすれば、 となる。

同様の手法により、伝達関数Ｇ２（ｚ），Ｇ３（ｚ）及
び各々についてのシステムパラメータ 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３入力１出力の多次元系のシステムパラメータ、即
ち状態方程式（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、空調ユニット１
が所定の状態で運転されている時、この状態の近傍では
線形の近似が成り立つという形で定められる。従って、
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Ｇ３（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って、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車室内温度の摂
動分（δＴＲ）と制御量の摂動分（δＶＢ，δＶＣ，δ
ＶＤ）とから空調ユニット１の内部の状態変数量 を推定するものであるが、オブザーバＰ４によって求め
られた状態推定量 を、この系の制御において、実際の状態変数量 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 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。

式（９）において は任意に与えられる行列である。式（１），（２），
（９）より変形すると、 を得る。従って 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 となり、制御対象の内部の状態変数量 を入力制御ベクトル （即ちブロアモータ３等の駆動電圧［ＶＢ（ｋ） ＶＣ
（ｋ） ＶＤ（ｋ）］）と出力ベクトル （即ちここではスカラ量ｙ（ｋ）としての車室内温度Ｔ
Ｒ（ｋ））との過去からの系列 を用いて正しく推定することができる。

第７図は最小次元オブザーバの構成を示すブロック線図
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 と措定すれば、 として状態推定量 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、 に収束させる速さを変更できる。ここでは、ベクトル を統合するベクトルをあらためてベクトル として、式（１１）を、 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、空調ユニット１のある定常的
な運転状態について、 を得た。

ここでは、オブザーバによって求められる状態推定量 即ち空調ユニット１の内部状態を表わす変数として、δ
ＴＢ（ｋ），δＴＣ（ｋ），δＴＤ（ｋ）を考えてい
る。変数δＴＢ（ｋ）は、ブロアモータ３の吹出空気の
流量を制御する駆動電圧ＶＢによって影響を受ける車室
内温度の摂動分を、変数δＴＣ（ｋ）は、同様にコンプ
レッサ２２の駆動電圧ＶＣによって影響をうける車室内
温度の摂動分を、変数δＴＤ（ｋ）は、同じくダンパア
クチュエータ２４によって影響をうける車室内温度の摂
動分を、各々意味している。即ち、状態推定量 は、 として表わされる。

次に最適フィードバックゲイン の求め方について説明するが、最適フィードバックゲイ
ン を求める手法は、例えば「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。

空調ユニット１の制御入力 とその出力ｙ（ｋ）＝ＴＲ（ｋ）とについて、ある定常
点のまわりで、 とし、次の評価関数Ｊを最小にする最適制御入力即ち制
御量 を求めることが空調ユニット１の制御系に関する付加積
分型最適レギュレータとしての制御問題を解くことにな
る。

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、最適なフィードバックゲイン は として求められる。尚、式（２０）における は各々、 であり、 は、離散型リカッチ方程式 の解である。尚、ここで式（１９）の評価関数Ｊの意味
は空調ユニット１に対する制御入力としての制御量 の動きを制約しつつ、制御出力ｙ（ｋ）、ここでは車室
内温度ＴＲ（ｋ）の目標値ＴＲ（ｋ）^＊からの偏差を最
小にしようと意図したものである。制御量 に対する制約の重み付けは、重みパラメータ行列 の値によって変更することができる。従って、すでに求
めておいた空調ユニット１の動的なモデル、即ち行列 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）により最適フィードバックゲイン を求めれば、状態変数量 は状態推定量 として式（１２），（１３）より求められる。

既述したように、目標温度ＴＲ^＊と車室内温度ＴＲとの
偏差に、上記最適フィードバックゲイン の該偏差に関する各要素Ｆ14，Ｆ24，Ｆ34を掛けた値を
累積して、第１のフィードバック量である偏差累積値Ｚ
ＴＲＢ（ｋ），ＺＴＲＣ（ｋ），ＺＴＲＤ（ｋ）を算出
する。次に、上記状態推定量 に、上記最適フィードバックゲイン の該状態推定量 に関する要素Ｆｉｊ（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）を掛け
て第２のフィードバック量を算出し、該算出値に上記第
１のフィードバック量を各々加算すると、空調ユニット
１の制御量 の摂動分、すなわちδＶＢ（ｋ），δＶＣ（ｋ），δＶ
Ｄ（ｋ）が求まる。

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ュレ
ーションを繰返すことによって、最適フィードバックゲ
イン が、 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調ユニッ
ト１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、最適フィードバックゲイン 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 や最適フィードバックゲイン 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８図（Ａ），（Ｂ）のフローチャート
に拠って電子制御回路２０が実際に行なう車室内温度制
御処理について説明する。尚、以下の説明では今回の処
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および最大
値フラグＢmax，最小値フラグＢminのリセットなどの初
期化の処理をステップ１００にて行なった後、予めＲＯ
Ｍ３２内に格納された手順に従い、後述するステップ１
０２ないしステップ１６２の処理を繰り返し実行する。
この車室内温度制御処理では予めＲＯＭ３２内に格納さ
れた上述の の値が用いられる。

まず、ステップ１０２では、車室内温度センサ１２の出
力信号を入力ポート３６を介して入力し、車室内温度Ｔ
Ｒ（ｋ）の読み込みを行なう。ステップ１０４では、同
様に温度設定器１４の出力信号を入力して、目標温度Ｔ
Ｒ^＊（ｋ）を読み込む処理を行なう。本ステップ１０４
の処理が、第４図に示す目標温度設定部Ｐ１として機能
する。

続くステップ１０６では、ステップ１０２で読み込んだ
車室内温度ＴＲ（ｋ）とステップ１０４で読み込んだ目
標温度ＴＲ^＊（ｋ）との偏差をｅ（ｋ）＝ＴＲ^＊（ｋ）
−ＴＲ（ｋ）として求める処理が行なわれる。

続くステップ１０８では、ステップ１０２で読み込んだ
車室内温度ＴＲ（ｋ）から、空調ユニット１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り上
げた定常的な空調ユニット１の運転状態のうちで最も近
い状態（以下、これを定常点ＴＲａ，ＶＢａ，ＶＣａ，
ＶＤａと呼ぶ）を求める処理を行なう。ステップ１１０
では、ステップ１０２で読み込んだ車室内温度ＴＲ
（ｋ）について、ステップ１０８で定めた定常点からの
摂動分δＴＲ（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
御処理が実行された際の値が保存されているものとす
る。このステップ１０８，１１０の処理が第４図の摂動
分抽出部Ｐ３として機能する。

続くステップ１１２では、現在の空調ユニット１の運転
状態に対応したオブザーバ内のパラメータ や最適フィードバックゲイン 等を選択する処理を行なう。

次にステップ１２０に進み、前回上記ステップ１０６で
算出された偏差ｅ(k-1)にサンプリング時間（第８図
（Ａ），（Ｂ）の繰り返し時間）Ｔを掛け、さらに上記
ステップ１１２で選択した最適フィードバックゲイン の該偏差に関する要素を掛けた値を累積し、偏差累積値
ＺＴＲＢ（ｋ），ＺＴＲＣ（ｋ），ＺＴＲＤ（ｋ）を以
下に示すように算出する処理が行なわれる。ここで、初
期時におけるＺＴＲＢ(k-1)，ＺＴＲＣ(k-1)，ＺＴＲＤ
(k-1)の値は、ステップ１００で全て０に設定されてい
る。また、偏差としてｅ(k-1)を使用しているのは、本
処理における演算時間遅れを考慮したためである。上記
ステップ１０６と本ステップ１２０の処理が第４図の積
分器Ｐ２として機能する。

ＺＴＲＢ（ｋ） ＝ＺＴＲＢ(k-1)＋Ｆ14・Ｔ・ｅ(k-1) ＺＴＲＣ（ｋ） ＝ＺＴＲＣ(k-1)＋Ｆ24・Ｔ・ｅ(k-1) ＺＴＲＤ（ｋ） ＝ＺＴＲＤ(k-1)＋Ｆ34・Ｔ・ｅ(k-1) 続くステップ１２２，ステップ１２４は状態推定量 を算出する処理であって、式（１２），（１３）により
［δＴＢ（ｋ） δＴＣ（ｋ） δＴＤ（ｋ）］^Ｔが求
められる。即ち、オブザーバ内の変数 を用いて、ステップ１２２では、Ｗ１（ｋ），Ｗ２
（ｋ）を、 Ｗ１（ｋ） ＝Ｐ11・Ｗ１(k-1)＋Ｐ12・Ｗ２(k-1) ＋Ｍ11・δＶＢ(k-1)＋Ｍ12・δＶＣ(k-1) ＋Ｍ13・δＶＤ(k-1)＋Ｍ14・δＴＲ(k-1) Ｗ２（ｋ） ＝Ｐ21・Ｗ１(k-1)＋Ｐ22・Ｗ２(k-1) ＋Ｍ21・δＶＢ(k-1)＋Ｍ22・δＶＣ(k-1) ＋Ｍ23・δＶＤ(k-1)＋Ｍ24・δＴＲ(k-1) として求め、続くステップ１２４ではステップ１２２の
結果を用いて、状態推定量を δＴＢ（ｋ）＝Ｃ11・Ｗ１（ｋ）＋Ｃ12・Ｗ２（ｋ）＋
Ｄ１・δＴＲ（ｋ） δＴＣ（ｋ）＝Ｃ21・Ｗ１（ｋ）＋Ｃ22・Ｗ２（ｋ）＋
Ｄ２・δＴＲ（ｋ） δＴＤ（ｋ）＝δＴＲ（ｋ）−δＴＢ（ｋ）−δＴＣ
（ｋ） として求める処理が行なわれる。ここでステップ１２２
で用いられたδＶＢ(k-1)，δＶＣ(k-1)，δＶＤ(k-
1)，δＴＲ(k-1)等は、上述したように、前回、本制御
処理が実行された時の値である。また、状態推定量 のひとつであるδＴＤ（ｋ）、即ちエアミックスダンパ
９の開度を制御するダンパアクチュエータ２４の駆動電
圧の摂動分δＶＤ（ｋ）によって車室内温度の摂動分δ
ＴＲ（ｋ）に影響を与える温度の摂動分δＴＤ（ｋ）
を、δＴＤ（ｋ）−δＴＢ（ｋ）−δＴＣ（ｋ）として
求めているのは、車室内温度の摂動分δＴＲ（ｋ）が測
定されている（ステップ１１０）ことから、処理速度の
向上を考慮して計算の容易化を図ったものである。この
ステップ１２２と本ステップ１２４との処理が、第４図
のオブザーバＰ４として機能する。

次にステップ１２６では、最大値フラグＢmaxが値１に
セットされ、かつ、上記ステップ１０６で算出した偏差
ｅ（ｋ）の絶対値が基準値Ｔｘ［℃］（本実施例では、
０．５［℃］）以下であるか否かが判定される。最大値
フラグＢmaxは、上記ステップ１００で値０にリセット
されているので、ステップ１２６の条件を満足しないた
め、処理はステップ１３０に進む。ステップ１３０で
は、最小値フラグＢminが値１にセットされ、かつ、上
記ステップ１０６で算出した偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基
準値Ｔｘ［℃］以下であるか否かが判定される。最小値
フラグＢbinは、上記ステップ１００で値０にリセット
されているので、ステップ１３０の条件を満足しないた
め、処理はステップ１４０に進む。ステップ１４０で
は、上記ステップ１２２、ステップ１２４で算出された
状態推定量 に、上記ステップ１１２で選択した最適フィードバック
ゲイン の該状態推定量 に関する要素を掛け、さらに、上記ステップ１２０で算
出された偏差累積値を加算して、ブロアモータ３の駆動
電圧の摂動分δＶＢ（ｋ）、コンプレッサ２２の駆動電
圧の摂動分δＶＣ（ｋ）、ダンパアクチュエータ２４の
駆動電圧の摂動分δＶＤ（ｋ）を算出する処理が行なわ
れる。すなわち、以下のような演算が実行される。

δＶＢ（ｋ） ＝Ｆ11・δＴＢ（ｋ）＋Ｆ12・δＴＣ（ｋ） ＋Ｆ13・δＴＤ（ｋ）＋ＺＴＲＢ（ｋ） δＶＣ（ｋ） ＝Ｆ21・δＴＢ（ｋ）＋Ｆ22・δＴＣ（ｋ） ＋Ｆ23・δＴＤ（ｋ）＋ＺＴＲＣ（ｋ） δＶＤ（ｋ） ＝Ｆ31・δＴＢ（ｋ）＋Ｆ32・δＴＣ（ｋ） ＋Ｆ33・δＴＤ（ｋ）＋ＺＴＲＤ（ｋ） 本ステップ１４０の処理が第４図に示すフィードバック
量決定部Ｐ５として機能する。

続くステップ１４２では、ステップ１４０で求めた各駆
動電圧の摂動分δＶＢ（ｋ），δＶＣ（ｋ），δＶＤ
（ｋ）に定常点での値ＶＢａ，ＶＣａ，ＶＤａを加え
て、実際の駆動電圧ＶＢ（ｋ），ＶＣ（ｋ），ＶＤ
（ｋ）を求める処理が行なわれる。本ステップ１４２の
処理が第４図の基準設定値加算部Ｐ６として機能する。

次にステップ１４４に進み、上記ステップ１４２で算出
されたブロアモータ３の駆動電圧ＶＢ（ｋ）が最大値Ｖ
Ｂmaxを上回るか否かが判定される。駆動電圧ＶＢ
（ｋ）が最大値ＶＢmaxを上回る場合には、ステップ１
４６に進む。ステップ１４６では、最大値フラグＢmax
を値１にセットすると共に、最小値フラグＢminを値０
にリセットする処理が行なわれた後、ステップ１６０に
進む。

一方、上記ステップ１４４で駆動電圧ＶＢ（ｋ）が最大
値ＶＢmax以下である場合には、ステップ１４８に進
む。ステップ１４８では、駆動電圧ＶＢ（ｋ）が最小値
ＶＢmin未満であるかが判定される。駆動電圧ＶＢ
（ｋ）が最小値ＶＢmin未満である場合には、ステップ
１５０に進む。ステップ１５０では、最大値フラグＢma
xを値０にリセットすると共に最小値フラグＢminを値１
にセットする処理が行なわれた後、ステップ１６０に進
む。

一方、上記ステップ１４８で駆動電圧ＶＢ（ｋ）が最小
値ＶＢmin以上である場合には、ステップ１５２に進
む。ステップ１５２では、最大値フラグＢmaxおよび最
小値フラグＢminを値０にリセットする処理が行なわれ
た後、ステップ１６０に進む。上記ステップ１４４，１
４６，１４８，１５０，１５２の各処理が、第４図に示
す飽和判定部Ｐ７として機能する。

続くステップ１６０ではステップ１４２で求めた各駆動
電圧ＶＢ（ｋ），ＶＣ（ｋ），ＶＤ（ｋ）を、出力ポー
ト３８を介して、ブロアモータ３，コンプレッサ２２，
ダンパアクチュエータ２４の各々に出力する処理が行な
われる。続くステップ１６２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、ステップ１０２へ戻る。

再び、ステップ１０２よりステップ１２６に至る。ここ
では、既述したステップ１４６で最大値フラグＢmaxが
値１にセットされている場合について説明する。さら
に、上記ステップ１０６で算出された偏差ｅ（ｋ）の絶
対値が基準値Ｔｘ［℃］以下となった場合に、すなわ
ち、目標温度ＴＲ^＊（ｋ）が空調ユニット１の制御可能
温度上限値付近に設定された後、ブロアモータ３による
送風量が増加されて多くの熱量が乗員室１０内に供給さ
れた結果、目標温度ＴＲ^＊（ｋ）と車室内温度ＴＲ
（ｋ）との差が基準値Ｔｘ［℃］以下となった場合に
は、ステップ１２６からステップ１２８に進む。ステッ
プ１２８では、ブロアモータ駆動電圧の偏差累積値を以
下のように変更する処理が行なわれる。

ＺＴＲＢ（ｋ） ＝δＶＢmax−｛Ｆ11・δＴＢ（ｋ）＋Ｆ12・δＴＣ
（ｋ）＋Ｆ13・δＴＤ（ｋ）｝ 但し、値δＶＢmaxはブロアモータ駆動電圧の最大値Ｖ
Ｂmaxに対応する最大摂動分である。その後、既述した
ステップ１４０に進む。ステップ１４０での処理によ
り、ブロアモータ駆動電圧の摂動分δＶＢ（ｋ）は、最
大摂動分δＶＢmaxとなる。さらに、ステップ１４２に
進み、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）は最大値ＶＢma
xに設定されるのである。以下、既述したステップ１６
０で、上記最大値ＶＢmaxが出力された後、ステップ１
６２を経て、再びステップ１０２に戻る。

次に、既述したステップ１５０で最小値フラグＢminが
値１にセットされている場合について説明する。この場
合は、ステップ１０２ないしステップ１２６の各処理を
経て、ステップ１３０に至る。ここで、上記ステップ１
０６で算出された偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基準値Ｔｘ
［℃］以下となった場合に、すなわち、目標温度ＴＲ^＊
（ｋ）が空調ユニット１の制御可能温度下限値付近に設
定された後、ブロアモータ３による送風量が減少されて
乗員室１０内への熱量の供給が低減した結果、目標温度
ＴＲ^＊（ｋ）と車室内温度ＴＲ（ｋ）との差が基準値Ｔ
ｘ［℃］以下となった場合には、ステップ１３０からス
テップ１３２に進む。ステップ１３２では、ブロアモー
タ駆動電圧の偏差累積値を以下のように変更する処理が
行なわれる。

ＺＴＲＢ（ｋ） ＝δＶＢmin−｛Ｆ11・δＴＢ（ｋ）＋Ｆ12・δＴＣ
（ｋ）＋Ｆ13・δＴＤ（ｋ）｝ 但し、値δＶＢminはブロアモータ駆動電圧の最小値Ｖ
Ｂminに対応する最小摂動分である。その後、既述した
ステップ１４０に進む。ステップ１４０での処理によ
り、ブロアモータ駆動電圧の摂動分δＶＢ（ｋ）は、最
小摂動分δＶＢminとなる。さらに、ステップ１４２に
進み、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）は最小値ＶＢmi
nに設定されるのである。以下、既述したステップ１６
０で、上記最小値ＶＢminが出力された後、ステップ１
６２を経て、再びステップ１０２に戻る。以後、本車室
内温度制御処理は、ステップ１０２ないしステップ１６
２まで繰り返して実行される。

次に、上述した車室内温度制御処理による制御の様子を
第９図（Ａ）に、一方、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ
（ｋ）が最大値ＶＢmaxを上回った場合も通常の制御を
継続した場合の制御の様子を第９図（Ｂ）に各々示す。
第９図（Ｂ）に一点鎖線で示すように、目標温度ＴＲ^＊
（ｋ）が時刻ｔ１において、空調ユニット１の制御可能
温度上限値付近に設定される。これにより、二点鎖線で
示す偏差ｅ（ｋ）が大きな値となり、制御量の一つであ
るブロアモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）は、破線で示すよう
に増大し、時刻ｔ２において最大値ＶＢmaxに至る。し
かし、偏差ｅ（ｋ）はまだ正の値を有しているため、こ
のまま通常の制御を継続すると、ブロアモータ駆動電圧
ＶＢ（ｋ）は、計算により実際には出力不可能である、
大きな値まで増加してしまう。このため、実線で示す車
室内温度ＴＲ（ｋ）が目標温度ＴＲ^＊（ｋ）と一致する
時刻ｔ３において、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）の
計算値は、最大値ＶＢmaxを上回る大きな値となってい
る。このため、偏差ｅ（ｋ）の符号が反転し、ブロアモ
ータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）の計算値が減少し始め、時刻ｔ
４において最大値ＶＢmaxに降下するまで、車室内温度
ＴＲ（ｋ）は目標温度ＴＲ^＊（ｋ）を上回り、大きなオ
ーバーシュートが発生する。このオーバーシュートによ
り発生した偏差ｅ（ｋ）により、さらに、ブロアモータ
駆動電圧ＶＢ（ｋ）の計算値の降下が続き、車室内温度
ＴＲ（ｋ）の上昇が止まり、今度は車室内温度ＴＲ
（ｋ）が降下し始めて目標温度ＴＲ^＊（ｋ）に近付く。
やがて、時刻ｔ５において車室内温度ＴＲ（ｋ）は目標
温度ＴＲ^＊（ｋ）と一致する。以上のように、偏差ｅ
（ｋ）が一旦零となる時刻ｔ３において大きなオーバー
シュートが発生し、最終的に車室内温度ＴＲ（ｋ）が目
標温度ＴＲ^＊（ｋ）に収束するには時刻ｔ５までの時間
が必要となるので、制御の応答性、追従性が低下してい
た。

一方、既述した車室内温度制御処理によれば、第９図
（Ａ）に示すように、時刻ｔ１１において目標温度ＴＲ
^＊（ｋ）が変更されると、偏差ｅ（ｋ）が増大し、ブロ
アモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）の計算値は時刻ｔ１２にお
いて最大値ＶＢmaxを越える。この時、最大値フラグＢm
axが値１にセットされる（ステップ１４４，１４６）。
やがて、車室内温度ＴＲ（ｋ）が目標温度ＴＲ^＊（ｋ）
に接近するため偏差ｅ（ｋ）が減少し、時刻ｔ１３にお
いて、基準値Ｔｘ［℃］以下となる。このため、ブロア
モータ駆動電圧の摂動分δＶＢ（ｋ）が最大摂動分δＶ
Ｂmaxに設定され、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）は
最大値ＶＢmaxに設定される（ステップ１２６，１２
８，１４０，１４２）。その後、車室内温度ＴＲ（ｋ）
は徐々に上昇し、時刻ｔ１４において目標温度ＴＲ
^＊（ｋ）に一致する。ここで、制御量は最大値ＶＢmax
に設定されているため、わずかなオーバーシュートが発
生しただけで制御量は最大値から離脱でき、すみやかに
目標温度ＴＲ^＊（ｋ）に収束する。以後は、再び状態推
定量 と最適フィードバックゲイン および偏差累積値ＺＴＲＢ（ｋ）に基づいてブロアモー
タ駆動電圧ＶＢ（ｋ）が算出されるのである。

なお第１発明一実施例において、空調ユニット１が空調
手段Ｍ１に該当し、温度設定器１４と電子制御回路２０
および該電子制御回路２０により実行される処理（ステ
ップ１０４）が温度設定手段Ｍ２として、車室内温度セ
ンサ１２と電子制御回路２０および該電子制御回路２０
により実行される処理（ステップ１０２）が温度検出手
段Ｍ３として、電子制御回路２０が制御手段Ｍ４として
各々機能する。また、電子制御回路２０および該電子制
御回路２０により実行される処理のうち、（ステップ１
２６，１３０，１４４，１４６，１４８，１５０，１５
２）が制御量判定手段Ｍ５として、（ステップ１２６，
１３０）が温度判定手段Ｍ６として、（ステップ１２
２，１２４）が状態観測部Ｍ７として、（ステップ１０
６，１２０）が第１のフィードバック量算出部Ｍ８とし
て、（ステップ１４０，１４２）がフィードバック制御
量算出部Ｍ９として、（ステップ１２８，１３２）が第
１のフィードバック量変更部Ｍ１０として各々機能す
る。

以上説明したように、本実施例によれば、従来の古典制
御理論に基づくフィードバック制御に比べて、応答性・
追従性を向上させた制御が可能となる。

また、目標温度ＴＲ^＊（ｋ）が、空調ユニット１の温度
制御可能範囲の上限値または下限値近傍の値に設定され
た場合でも、車室内温度ＴＲ（ｋ）をオーバーシュート
やアンダーシュートなく該目標温度ＴＲ^＊（ｋ）に収束
させることができる。

さらに、ブロアモータ３，コンプレッサ２２，ダンパア
クチュエータ２４を最適に制御するので、無駄なエネル
ギを消費することがなく、省燃費でしかもコンプレッサ
２２をオン−オフ制御しないことから内燃機関の出力ト
ルクの変動も低減することができる。

これは、本実施例の制御では、熱平衡を予測した単純な
フィードバック制御に替えて、電子制御回路２０による
制御装置を付加積分型最適レギュレータとして構成した
ことによる。即ち制御対象である自動車用空気調和を行
なう系のモデルをシステム同定によって実験的に解析し
て、制御対象の状態、即ち未来への影響を予測するため
に必要な十分な系の過去の履歴に関する情報を推定し目
標温度ＴＲ^＊（ｋ）が空調ユニット１の温度制御可能範
囲の上限値または下限値付近に設定された場合であっ
て、制御量の一つであるブロアモータ駆動電圧ＶＢ
（ｋ）が最大値ＶＢmaxまたは最小値ＶＢminを越えた場
合には該最大値ＶＢmaxまたは最小値ＶＢminを、一方、
目標温度ＴＲ^＊（ｋ）が上記以外の値に設定される通常
時には上述の推定した量に基づく制御量を、各々用いて
制御を行なうよう構成したためである。

また、本実施例では、偏差累積値ＺＴＲＢ（ｋ），ＺＴ
ＲＣ（ｋ），ＺＴＲＤ（ｋ）を算出するに際し、偏差と
して前回サンプリングされて算出された偏差ｅ(k-1)を
使用している。このため、離散時間系における電子制御
回路２０の演算時間遅れに対する補償が可能となってい
る。

さらに、本実施例の自動車用空気調和装置は車室内温度
を制御する電子制御回路２０におけるフィードバックゲ
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。従って、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、適切と思われるフィードバックゲインを設定しなく
て済むので、設計・開発工数やコストを低減することが
できる。

なお、本実施例では、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）
のみを最大値ＶＢmaxまたは最小値ＶＢminに設定するよ
う構成したが、例えば、コンプレッサ駆動電圧ＶＣ
（ｋ）およびダンパアクチュエータ駆動電圧ＶＤ（ｋ）
についても同様の処理を行なうよう構成すると、制御精
度がより一層向上するという利点を生じる。

また、本実施例では車室内温度ＴＲ（ｋ）と目標温度Ｔ
Ｒ^＊（ｋ）との偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基準値Ｔｘ以下
となる時に第１のフィードバック量を変更するよう構成
したが、例えば、上記偏差ｅ（ｋ）の符号が反転した時
に第１のフィードバック量を変更するよう構成しても同
様の効果を奏する。

次に、第２発明一実施例について説明する。第２発明一
実施例と第１発明一実施例との相違点は、第１発明では
制御量が最大値または最小値を越えた後であって偏差の
絶対値が基準温度Ｔｘ以下となった場合に制御量を最大
値または最小値に設定するよう構成されていたのに対し
て、第２発明一実施例では制御量が最大値または最小値
を越えると、その後偏差の絶対値が基準温度Ｔｘ以下と
なるまで偏差の累積を行なわないように構成した点であ
る。そこで、第２発明一実施例のシステム構成等におい
て、既述した第１発明一実施例と同様の部分について
は、同一符号を使用し説明を省略する。

第２発明一実施例においては、第４図に示す制御系の飽
和判定部Ｐ７により、フィードバック量決定部Ｐ５で算
出された制御量ＶＢが所定範囲内にないと判定された時
から、その後、目標温度ＴＲ^＊（ｋ）と車室内温度ＴＲ
（ｋ）との偏差ｅ（ｋ）が基準値Ｔｘ以下となる時ま
で、積分器Ｐ２は偏差ｅ（ｋ）の累積を中断して第１の
フィードバック量としての偏差累積値ＺＴＲＢ（ｋ）を
累積中断以前の値に保持する。このため、上述のような
場合には、フィードバック量決定部Ｐ５の出力する制御
量には、制御量ＶＢが飽和（所定範囲の境界値）に達し
た後の偏差の累積値が加わらないので、制御量ＶＢは飽
和点（所定範囲の境界値）付近にとどまっている。その
ため、目標温度ＴＲ^＊（ｋ）と車室内温度ＴＲ（ｋ）と
の偏差ｅ（ｋ）が基準値Ｔｘ以下となった時、制御量と
して望ましい値が出力されるのである。

次に、第２発明一実施例において電子制御回路２０によ
り実行される車室内温度制御処理を、第１０図（Ａ），
（Ｂ）のフローチャートに基づいて説明する。ここで、
第１発明一実施例の車室内温度制御処理と同様の処理を
行なうステップは下２桁を同一符号にて表記する。

本車室内温度制御処理が起動されると、初期化が行なわ
れた後、車室内温度ＴＲ（ｋ）および目標温度ＴＲ
^＊（ｋ）を読み込んで偏差ｅ（ｋ）を算出し、定常点に
おける値ＴＲａ，ＶＢａ，ＶＣａ，ＶＤａおよび車室内
温度の摂動分δＴＲ（ｋ）を求め、さらに各パラメータ を選択する処理が行なわれる（ステップ２００，２０
２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２）。

次に、ステップ２１４に進み、前回算出されたブロアモ
ータ駆動電圧ＶＢ(k-1)が最大値ＶＢmaxを上回り、か
つ、上記ステップ２０６で算出した偏差ｅ（ｋ）の絶対
値が基準値Ｔｘを上回るか否かの判定が行なわれる。ブ
ロアモータ駆動電圧ＶＢ(k-1)が最大値ＶＢmaxを上回
り、かつ、偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基準値Ｔｘを上回っ
ていると判定された場合には、ステップ２１６に進む。
ステップ２１６では、ブロアモータ駆動電圧の偏差累積
値ＺＴＲＢ（ｋ）を前回算出した値ＺＴＲＢ(k-1)と等
しく設定する処理が行なわれる。すなわち、偏差の累積
が中断されるのである。その後、ステップ２２０ｂに進
む。

一方、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ(k-1)が最大値ＶＢmax
以下であるか、または、偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基準値
Ｔｘ以下であると判定された場合には、ステップ２１８
に進む。ステップ２１８では、前回算出されたブロアモ
ータ駆動電圧ＶＢ(k-1)が最小値ＶＢminを下回り、か
つ、上記ステップ２０６で算出した偏差ｅ（ｋ）の絶対
値が基準値Ｔｘを上回るか否かの判定が行なわれる。ブ
ロアモータ駆動電圧ＶＢ(k-1)が最小値ＶＢminを下回
り、かつ偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基準値Ｔｘを上回って
いると判定された場合には、既述したステップ２１６に
進み、ブロアモータ駆動電圧の偏差累積値ＺＴＲＢ
（ｋ）の偏差累積を中断する処理を行なった後、ステッ
プ２２０ｂに進む。

一方、ブロアモータ駆動電圧ＶＢ(k-1)が最小値ＶＢmin
以上であるか、または、偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基準値
Ｔｘ以下であると判定された場合には、ステップ２２０
ａに進む。

ステップ２２０ａでは、ブロアモータ駆動電圧の偏差累
積値ＺＴＲＢ（ｋ）を次のように偏差の累積を行ない、
算出する処理が行なわれる。

ＺＴＲＢ（ｋ） ＝ＺＴＲＢ(k-1)＋Ｆ14・Ｔ・ｅ(k-1) 続くステップ２２０ｂでは、コンプレッサ駆動電圧とダ
ンパアクチュエータ駆動電圧の各偏差累積値ＺＴＲＣ
（ｋ），ＺＴＲＤ（ｋ）を次のように偏差の累積を行な
い算出する処理が行なわれる。

ＺＴＲＣ（ｋ） ＝ＺＴＲＣ(k-1)＋Ｆ24・Ｔ・ｅ(k-1) ＺＴＲＤ（ｋ） ＝ＺＴＲＤ(k-1)＋Ｆ34・Ｔ・ｅ(k-1) 続いて、状態推定量 を算出する（ステップ２２２，２２４）。該状態推定量 と最適フィードバックゲイン の状態推定量 に関する要素および上記ステップ２２０ｂとステップ２
２０ａまたはステップ２１６で算出された偏差累積値Ｚ
ＴＲＢ（ｋ），ＺＴＲＣ（ｋ），ＺＴＲＤ（ｋ）から各
駆動電圧の摂動分δＶＢ（ｋ），δＶＣ（ｋ），δＶＤ
（ｋ）を算出する（ステップ２４０）。さらに、各駆動
電圧の摂動分δＶＢ（ｋ），δＶＣ（ｋ），δＶＤ
（ｋ）に定常点での値ＶＢａ，ＶＣａ，ＶＤａを加え
て、実際の駆動電圧ＶＢ（ｋ），ＶＣ（ｋ），ＶＤ
（ｋ）を算出する（ステップ２４２）。次に、各駆動電
圧ＶＢ（ｋ），ＶＣ（ｋ），ＶＤ（ｋ）を出力ポート３
８を介して空調ユニット１に出力し、本処理の実行回数
を示す添字ｋの値に１だけ加算して再び上記ステップ２
０２に戻る（ステップ２６０，２６２）。以後、本車室
内温度制御処理は、ステップ２０２ないしステップ２６
２まで繰り返して実行される。

なお、第２発明一実施例において、空調ユニット１が空
調手段Ｍ１１に該当し、温度設定器１４と電子制御回路
２０および該電子制御回路２０により実行される処理
（ステップ２０４）が温度設定手段Ｍ１２として、車室
内温度センサ１２と電子制御回路２０および該電子制御
回路２０により実行される処理（ステップ２０２）が温
度検出手段Ｍ１３として、電子制御回路２０が制御手段
Ｍ１４として各々機能する。また、電子制御回路２０お
よび該電子制御回路２０により実行される処理のうち、
（ステップ２１４，２１８）が制御量判定手段Ｍ１５お
よび温度判定手段Ｍ１６として、（ステップ２２２，２
２４）が状態観測部Ｍ１７として、（ステップ２０６，
２２０ａ，２２０ｂ）が第１のフィードバック量算出部
Ｍ１８として、（ステップ２４０，２４２）がフィード
バック制御量算出部Ｍ１９として、（ステップ２１６）
が累積停止部Ｍ２４として各々機能する。

以上説明したように本実施例は、制御対象である自動車
用空気調和を行なう系のモデルをシステム同定によって
実験的に解析し、状態推定量 すなわち未来への影響を予測するために必要十分な系の
過去の履歴に関する情報を推定し、目標温度ＴＲ
^＊（ｋ）が空調ユニット１の温度制御可能範囲の上限値
または下限値付近に設定された場合であって、制御量の
一つであるブロアモータ駆動電圧ＶＢ(k-1)が最大値Ｖ
Ｂmaxまたは最小値ＶＢminを越えた時から偏差ｅ（ｋ）
の絶対値が基準値Ｔｘ以下になる時までは偏差の累積を
中断して算出した推定値に基づく制御量を、一方、目標
温度ＴＲ^＊（ｋ）が上記境界値以外に設定される通常時
には上述の推定した量に基づく制御量を、各々使用して
制御を行なうよう構成されている。

このため、既述した第１発明一実施例の各効果に加え
て、以下のような効果を奏する。すなわち、偏差の累積
を中断して状態推定量 を算出するため、偏差累積値ＺＴＲＢ（ｋ）を算出する
処理がなくなるので、計算時間が短縮され、制御処理を
速やかに行なうことができる。

なお、本実施例ではブロアモータ駆動電圧ＶＢ（ｋ）を
算出するための偏差累積値ＺＴＲＢ（ｋ）についてのみ
偏差の累積を中断するよう構成したが、例えば、コンプ
レッサ駆動電圧ＶＣ（ｋ）およびダンバアクチュエータ
駆動電圧ＶＤ（ｋ）についても同様に偏差の累積を中断
するよう構成すると、制御精度をさらに向上させること
ができる。

また、本実施例では車室内温度ＴＲ（ｋ）と目標温度Ｔ
Ｒ^＊（ｋ）との偏差ｅ（ｋ）の絶対値が基準値Ｔｘ以下
となる時まで、偏差の累積を中断するよう構成したが、
例えば、上記偏差ｅ（ｋ）の符号が反転するまで偏差の
累積を中断するよう構成しても同様の効果を奏する。

以上第１発明および第２発明の各実施例について説明し
たが、両発明はこのような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 として他の変数を使用する等、両発明の要旨を逸脱しな
い範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論
である。

発明の効果 以上詳記したように、第１発明および第２発明の自動車
用空気調和装置は、温度検出手段の検出した車室内温度
を温度設定手段の設定した目標温度に制御手段が制御す
るに際し、第１のフィードバック量算出部で累積された
第１のフィードバック量および状態観測部により推定さ
れた状態変数と最適フィードバックゲインとから定まる
第２のフィードバック量の和を制御量としてフィードバ
ック量算出部が空調手段に出力よう構成されている。

ここで、第１発明の自動車用空気調和装置は、上記制御
量が所定範囲に含まれないと制御量判定手段が判定し、
かつ、車室内温度が目標温度近接条件に該当すると温度
判定手段が判定した場合は、第１のフィードバック量変
更部が上記所定範囲の境界値を制御量とするように累積
された第１のフィードバック量を変更するよう構成され
ている。

また、第２発明の自動車用空気調和装置は、上記制御量
が所定範囲に含まれないと制御量判定手段が判定した時
から、車室内温度が目標温度近接条件に該当すると温度
判定手段が判定する時まで、累積停止部が第１のフィー
ドバック量の累積を中断するよう構成されている。

このため、第１発明および第２発明の自動車用空気調和
装置は、空調手段による制御可能範囲の境界値付近に目
標温度が設定された場合でも、過制御によるオーバーシ
ュートやアンダシュートを生じることなく、応答性・追
従性を高水準に保った制御を行なうことができるという
優れた効果を奏する。

また、車室内温度の過制御を生じることがないため、自
動車用空気調和装置の駆動源に対する負担が最小となる
ので、例えば駆動源としての内燃機関の燃費性能を向上
させることができる。

さらに、自動車用空気調和に関する系の動的なモデルに
基づいて予め定められた最適フィードバックゲインを使
用しているので、空気調和装置の設計・開発工数を低減
することができるという利点も生じる。

また、第２発明の自動車用空気調和装置は、第１のフィ
ードバック量の累積を中断しているので、制御量算出の
ための処理時間が短くなるという利点も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の内容を概念的に例示した基本的構成
図、第２図は第２発明の内容を概念的に例示した基本的
構成図、第３図は第１発明一実施例としての自動車用空
気調和装置のシステム構成図、第４図は同じくその空気
調和を行なう系の制御系統図、第５図は同じくその系の
モデルを同定するのに用いたブロック線図、第６図は伝
達関数を求める為のシグナルフロー線図、第７図は最小
次元オブザーバの構成を示すブロック線図、第８図
（Ａ），（Ｂ）は第１発明一実施例において実行される
付加積分型最適レギュレータとしての制御を示すフロー
チャート、第９図（Ａ），（Ｂ）は同じくその制御特性
を示すタイミングチャート、第１０図（Ａ），（Ｂ）は
第２発明一実施例において実行される付加積分型最適レ
ギュレータとしての制御を示すフローチャートである。 Ｍ１（Ｍ１１）…空調手段 Ｍ２（Ｍ１２）…温度設定手段 Ｍ３（Ｍ１３）…温度検出手段 Ｍ４（Ｍ１４）…制御手段 Ｍ５（Ｍ１５）…制御量判定手段 Ｍ６（Ｍ１６）…温度判定手段 Ｍ７（Ｍ１７）…状態観測部 Ｍ８（Ｍ１８）…第１のフィードバック量算出部 Ｍ９（Ｍ１９）…フィードバック制御量算出部 Ｍ１０…第１のフィードバック量算出部 Ｍ２０…累積停止部 １…空調ユニット、３…ブロアモータ ５…エバポレータ ９…エアミッスクダンパ １０…乗員室、１２…車室内温度センサ １４…温度設定器、２０…電子制御回路、 ２２…コンプレッサ ２４…ダンパアクチュエータ ３０…ＣＰＵ、３２…ＲＯＭ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車室内への吹出空気の少なくとも温度を含
   む諸量を外部からの制御量に従って調節する空調手段
   と、 上記車室内の目標温度を設定する温度設定手段と、 上記車室内の車室内温度を検出する温度検出手段と、 自動車用空気調和に関する系の動的なモデルに基づいて
   予め定められた最適フィードバックゲインを使用して、
   上記車室内温度が上記目標温度となるように上記空調手
   段をフィードバック制御する付加積分型最適レギュレー
   タである制御手段と、 を具備した自動車用空気調和装置であって、 さらに、上記空調手段への制御量が所定範囲内にあるか
   否かを判定する制御量判定手段と、 上記車室内温度が目標温度近接条件に該当するか否かを
   判定する温度判定手段と、 を有し、 しかも、上記制御手段が、 上記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、上記空調手段への制御量と上記車室内温度と
   から、上記系の動的な内部状態を表わす状態変数を推定
   する状態観測部と、 上記目標温度と上記車室内温度との偏差および上記最適
   フィードバックゲインの上記偏差に関する要素とから、
   上記空調手段への制御量に関与する第１のフィードバッ
   ク量を算出すると共に該第１のフィードバック量を累積
   する第１のフィードバック量算出部と、 上記状態変数と上記最適フィードバックゲインの上記状
   態変数に関する要素とから算出した第２のフィードバッ
   ク量および上記累積された第１のフィードバック量の和
   を制御量として上記空調手段に出力するフィードバック
   制御量算出部と、 上記制御量判定手段により制御量が所定範囲内にないと
   判定され、かつ、上記温度判定手段により車室内温度が
   目標温度近接条件に該当すると判定された場合に、上記
   所定範囲の境界値が上記制御量となるように上記累積さ
   れた第１のフィードバック量を変更する第１のフィード
   バック量変更部と、 を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】上記温度判定手段が、上記車室内温度の上
   記目標温度から所定温度範囲以内への接近時に目標温度
   近接条件に該当すると判定する特許請求の範囲第１項に
   記載の自動車用空気調和装置。
3. 【請求項３】上記温度判定手段が、上記車室内温度と上
   記目標温度とが一致した時に目標温度近接条件に該当す
   ると判定する特許請求の範囲第１項に記載の自動車用空
   気調和装置。
4. 【請求項４】上記温度判定手段が、上記車室内温度の上
   記目標温度に接近する過程における変化率が所定上限値
   から所定下限値の範囲内となった時に目標温度近接条件
   に該当すると判定する特許請求の範囲第１項に記載の自
   動車用空気調和装置。
5. 【請求項５】上記空調手段の調節する諸量が、吹出空気
   を送風するブロアモータの送風量と、該吹出空気を一旦
   冷却する冷媒の流量と、該吹出空気の再度加熱される流
   量とからなる特許請求の範囲第１項に記載の自動車用空
   気調和装置。
6. 【請求項６】車室内への吹出空気の少なくとも温度を含
   む諸量を外部からの制御量に従って調節する空調手段
   と、 上記車室内の目標温度を設定する温度設定手段と、 上記車室内の車室内温度を検出する温度検出手段と、 自動車用空気調和に関する系の動的なモデルに基づいて
   予め定められた最適フィードバックゲインを使用して、
   上記車室内温度が上記目標温度となるように上記空調手
   段をフィードバック制御する付加積分型最適レギュレー
   タである制御手段と、 を具備した自動車用空気調和装置であって、 さらに、上記空調手段への制御量が所定範囲内にあるか
   否かを判定する制御量判定手段と、 上記車室内温度が目標温度近接条件に該当するか否かを
   判定する温度判定手段と、 を有し、 しかも、上記制御手段が、 上記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、上記空調手段への制御量と上記車室内温度と
   から、上記系の動的な内部状態を表わす状態変数を推定
   する状態観測部と、 上記目標温度と上記車室内温度との偏差および上記最適
   フィードバックゲインの上記偏差に関する要素とから、
   上記空調手段への制御量に関与する第１のフィードバッ
   ク量を算出すると共に該第１のフィードバック量を累積
   する第１のフィードバック量算出部と、 上記状態変数と上記最適フィードバックゲインの上記状
   態変数に関する要素とから算出した第２のフィードバッ
   ク量および上記累積された第１のフィードバック量の和
   を制御量として上記空調手段に出力するフィードバック
   制御量算出部と、 上記制御量判定手段により制御量が所定範囲内にないと
   判定された時から、上記温度判定手段により車室内温度
   が目標温度近接条件に該当すると判定される時まで、上
   記第１のフィードバック量の累積を中断する累積停止部
   と、 を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
7. 【請求項７】上記温度判定手段が、上記車室内温度の上
   記目標温度から所定温度範囲以内への接近時に目標温度
   近接条件に該当すると判定する特許請求の範囲第６項に
   記載の自動車用空気調和装置。
8. 【請求項８】上記温度判定手段が、上記車室内温度と上
   記目標温度とが一致した時に目標温度近接条件に該当す
   ると判定する特許請求の範囲第６項に記載の自動車用空
   気調和装置。
9. 【請求項９】上記温度判定手段が、上記車室内温度の上
   記目標温度に接近する過程における変化率が所定上限値
   から所定下限値の範囲内となった時に目標温度近接条件
   に該当すると判定する特許請求の範囲第６項に記載の自
   動車用空気調和装置。
10. 【請求項１０】上記空調手段の調節する諸量が、吹出空
    気を送風するブロアモータの送風量と、該吹出空気を一
    旦冷却する冷媒の流量と、該吹出空気の再度加熱される
    流量とからなる特許請求の範囲第６項に記載の自動車用
    空気調和装置。