JPH09109650A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 日射時の過渡期及び安定時の吹出モードの切
替の適正化を図る。 【解決手段】 マイクロコンピュータに構成されたコン
トロールユニット２０が外気温度、内気温度、設定温度
及び日射量を読み込み、設定温度を重み付け加算した総
合信号Ｔで空調ユニットの吹出温度及び風量を自動制御
する一方、設定温度と内気温度との温度偏差を求め、温
度偏差と外気温度とより予め設定された制御ルールによ
り日射量にかかる重み付けをファジィ推論すると共に、
その重み付けの重心Ｋ’ｓを求め、その重心Ｋ’ｓによ
り吹出モード総合信号Ｔｍを求め、その吹出モード総合
信号Ｔｍから吹出モードを決定し、その吹出モードに対
応する信号を空調ユニットの吹出ドアアクチュエータに
出力して、吹出ドア１３，１４を自動制御することによ
り、外気輻射の影響や内気温度の変化などを考慮した過
渡時及び安定時における適切な吹出モード制御を実現で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車両用空調装置
で、とりわけ、吹出モードの自動制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置の中には、例えば特公昭
６３−２４４号公報、特開昭６１−２１１１１７号公
報、特開昭６３−３１２２１７号公報、特開平３−９０
４２９号公報、特開平４−１６９３２１号公報、特開平
５−６１８号公報、特開平５−３２１１９号公報に示さ
れたように、日射時の吹出モード切替点を変更し、乗員
の足元に向けて空調風を吹き出すヒート吹出モード時
に、乗員の上半身及び足元に向けて空調風を吹き出すバ
イレベル吹出モード、或いは乗員の上半身に向けて空調
風を吹き出すベント吹出モードに切り替え易くする、つ
まり、予め決められた吹出温度で吹出モードを切り替え
る方式で、日射時は低めの吹出温度で吹出モードを切り
替えるようにすることが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】車室内における乗員が
望む吹出モードは、ガラス面輻射、車体温度、外気温度
及び内気温度などの熱環境の変化によって、時々刻々と
変わるのが一般的である。しかしながら、上記従来の車
両用空調装置では、日射時は低めの吹出温度で吹出モー
ドを切り替えることから、冬期日射で起動制御時のよう
な過渡期には、乗員が上半身は暑くなく足元が寒いと感
じているにも拘わらず、ヒート吹出モードからバイレベ
ル吹出モードに切り替わってしまい、足元の暖房感が不
足するという不具合がある。

【０００４】そこで、この発明は、日射時の過渡期及び
安定時の吹出モードの切り替えの適正化を図り、高品
質、高信頼の車両用空調装置を提供しようとするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の車両用
空調装置は、空調ユニットを外気温度、内気温度、日射
量及び設定温度から演算された制御目標値としての総合
信号で制御する車両用空調装置において、第１総合信号
演算部と偏差演算部と推論部と日射ゲイン演算部と第２
総合信号演算部とを備え、第１総合信号演算部が空調ユ
ニットの吹出温度及び風量を制御する総合信号を演算
し、偏差演算部が設定温度と内気温度との温度偏差を演
算し、推論部が偏差演算部で演算された温度偏差と検出
された外気温度とを前件部とし日射量にかかる重み付け
を後件部とした推論を行い、日射ゲイン演算部が推論部
の後件部で推論された日射量にかかる重み付けの重心を
演算し、第２総合信号演算部が日射ゲイン演算部で重心
として求められた日射量にかかる重み付けから空調ユニ
ットの吹出モードを制御する吹出モード総合信号を演算
することを特徴としている。

【０００６】この請求項１の発明によれば、外気温度、
内気温度、日射量及び設定温度を読み込み、設定温度を
重み付け加算した総合信号で空調ユニットの吹出温度及
び風量を制御する一方、設定温度と内気温度との温度偏
差を求め、温度偏差と外気温度とより予め設定された制
御ルールにより日射量にかかる重み付けを推論すると共
に、その重み付けの重心を求め、その重心により吹出モ
ード総合信号を求め、その吹出モード総合信号から吹出
モードを決定し、その吹出モードに対応する信号を空調
ユニットの吹出ドアアクチュエータに出力して、吹出ド
アを自動制御することにより、外気輻射の影響や内気温
度の変化などを考慮した過渡時及び安定時における適切
な吹出モード制御を実現することができる乗員に快適感
を与えることができる。

【０００７】請求項２の発明の車両用空調装置は、請求
項１に記載の推論部をファジィ推論部としたことを特徴
としている。

【０００８】この請求項２の発明によれば、ファジィ推
論により、簡単なルールと簡単な関数演算で日射量にか
かる重み付け推論することができる。

【０００９】また、ファジィ推論部を２入力１出力から
なる推論構成にすれば、車両用空調装置のコントロール
ユニットに用いられた既存のマイクロコンピュータのメ
モリ容量で対応可能となり、コストアップを招くことな
く、容易に実施することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図８は実施形態の車両用空調装置
の機構部を示している。この図８において、１は車室内
を空調するための空調ユニットで、これは、ダクト２の
上流端に内気導入口３及び外気導入口４を有し、ダクト
２の下流端にベント吹出口５、デフロスト吹出口６及び
ヒート吹出口７を有し、ダクト２の内部にインテークド
ア８、ブロアファン９、エバポレータ１０、エアミック
スドア１１、ヒーターコア１２、複数の吹出ドア１３，
１４を上流側から下流側へと順に配置し、インテークド
ア８をモータのようなインテークドアアクチュエータ１
５で、例えば、内気導入口３を開放すると共に外気導入
口４を閉鎖してダクト２の内部に導入される空気の全量
を内気とする「内気導入」、内気導入口３を閉鎖すると
共に外気導入口４を開放してダクト２の内部に導入され
る空気の全量を外気とする「外気導入」のいずれか一つ
を選択するように開閉し、ブロアファン９をブロアモー
タ１６で回転することにより、空気をインテークドア８
の開閉状態により、内気導入口３及び外気導入口４の一
方からダクト２の内部に導入してエバポレータ１０に通
過させ、このエバポレータ１０への通過にて冷気となっ
た空気を、モータのようなエアミックスドアアクチュエ
ータ１７によるエアミックスドア１１の開度状態に応
じ、ヒーターコア１２を迂回する空気と、ヒーターコア
１２を通過する空気とに振り分け、このヒーターコア１
２を迂回した冷気とヒーターコア１２を通過した暖気と
をヒーターコア１２の下流側で混合して適切な空調風に
生成し、この空調風をモータのような吹出ドアアクチュ
エータ１８による吹出ドア１３，１４の開閉状態に応
じ、ベント吹出口５、デフロスト吹出口６、ヒート吹出
口７のいずれか一つ又は複数から車室内に吹き出す。

【００１１】図１はこの実施形態の制御部を中心に示し
ている。この図１において、２０は制御装置を構成する
コントロールユニットで、これは図示を省略した車両の
イグニションキーのオン動作で起動し、予め設定された
プログラムにしたがって、空調ユニット１を制御するマ
イクロコンピュータにより構成されている。

【００１２】この実施形態の場合、コントロールユニッ
ト２０は偏差演算部２０ａ、ファジィ推論部２０ｂ、日
射ゲイン演算部２０ｃ、第１総合信号演算部２０ｄ、第
２総合信号演算部２０ｅ、ミックスドア制御部２０ｆ、
ブロア制御部２０ｇ、吹出モード制御部２０ｈを備えて
いる。

【００１３】偏差演算部２０ａは、外気温度センサ２１
が検出した車室外の外気温度Ｔａｄ、内気温度センサ２
２が検出した車室内の内気温度Ｔｒ、乗員が希望する温
度として温度設定器２４に設定された設定温度Ｔｓｅｔ
のそれぞれを受け取り、その設定温度Ｔｓｅｔを外気温
度Ｔａｄの高低に応じて補正された設定温度Ｔ’ｓｅｔ
を求め、この外気補正された設定温度Ｔ’ｓｅｔと内気
温度Ｔｒとの温度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒを演算してファ
ジィ推論部２０ｂに出力する（図６のステップ６０１〜
６０２参照）。

【００１４】ファジィ推論部２０ｂは、偏差演算部２０
ａから受け取った温度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒと、外気温
度センサ２２から受け取った外気温度Ｔａｄとより、予
め設定された図２に示す制御ルールのルール毎に適合度
Ｗｉを算出し、図５に示す出力側メンバーシップ関数に
より各ルールの適合度Ｗｉ毎に吹出モード用日射量セン
サゲインＫ’ｓｉを算出することで、日射量Ｑｓの重み
付けの集合としての吹出モード用日射量センサゲイン
Ｋ’ｓｉをファジィ推論して日射ゲイン演算部２０ｃに
出力する（図６のステップ６０３〜６０４参照）。

【００１５】日射ゲイン演算部２０ｃは、ファジィ推論
部２０ｂから受け取った各ルールの適合度Ｗｉ毎の吹出
モード用日射量センサゲインＫ’ｓｉの重心を算出する
ことにより、日射量Ｑｓの重み付けとしての吹出モード
用日射量センサゲインＫ’ｓを求めて第２総合信号演算
部２０ｅに出力する（Ｋ’ｓ＝ΣＷｉ・ΔＫｓ図６のス
テップ６０５参照）。

【００１６】第１総合信号演算部２０ｄは、予め設定さ
れた吹出モードの制御目標値としての吹出モード総合信
号Ｔの演算式、Ｔ＝（Ｔｒ−２５）＋Ｋａ（Ｔａｄ−２
５）＋Ｋｓ・Ｑｓ−Ｋｓｅｔ（Ｔ’ｓｅｔ−２５）＋Ｃ
に、外気温度センサ２１、内気温度センサ２２、日射量
センサ２３のそれぞれから受け取った外気温度Ｔａｄ、
内気温度Ｔｒ、日射量Ｑｓ、また、温度設定器２４から
受け取った設定温度Ｔｓｅｔを外気温度Ｔａｄの高低に
応じて補正された設定温度Ｔ’ｓｅｔ、さらに、予め設
定された外気温度センサゲインＫａ、日射量センサゲイ
ンＫｓ、設定温度ゲインＫｓｅｔ、係数Ｃを代入して、
総合信号Ｔを演算し、この総合信号Ｔやエバ温度Ｔｅ及
びヒータ温度コントロール特性定数Ｇ，Ｆからエアミッ
クスドア開度目標値を求め、また、総合信号Ｔを予め設
定されたファンモータ印加電圧マップに照合してファン
モータ印加電圧目標値を求め、それらのエアミックスド
ア開度目標値及びファンモータ印加電圧目標値をミック
スドア制御部２０ｆ及びブロア制御部２０ｇに個別に出
力する。

【００１７】第２総合信号演算部２０ｅは、予め設定さ
れた吹出モードの制御目標値としての吹出モード総合信
号Ｔｍの演算式、Ｔｍ＝（Ｔｒ−２５）＋Ｋａ（Ｔａｄ
−２５）＋Ｋ’ｓ・Ｑｓ−Ｋｓｅｔ（Ｔ’ｓｅｔ−２
５）＋Ｃに、外気温度センサ２１、内気温度センサ２
２、日射量センサ２３、日射ゲイン演算部２０ｃのそれ
ぞれから受け取った外気温度Ｔａｄ、内気温度Ｔｒ、日
射量Ｑｓ、吹出モード用日射量センサゲインＫ’ｓ、ま
た、温度設定器２４から受け取った設定温度Ｔｓｅｔを
外気温度Ｔａｄの高低に応じて補正された設定温度Ｔ’
ｓｅｔ、さらに、予め設定された外気温度センサゲイン
Ｋａ、設定温度ゲインＫｓｅｔ、係数Ｃを代入して、吹
出モード総合信号Ｔｍを演算し、この吹出モード総合信
号Ｔｍを予め設定された吹出モードマップに照合して吹
出モード目標値を求め、その吹出モード目標値を吹出モ
ード制御部２０ｆに出力する。

【００１８】ミックスドア制御部２０ｆは、第１総合信
号演算部２０ｄからのエアミックスドア開度目標値と、
空調ユニット１のエアミックスドア１１の開度位置を検
出する図外のミックスポテンショから受け取ったエアミ
ックスドア実開度との差を演算し、その差の絶対値の大
きさに相当する信号をエアミックスドアアクチュエータ
１７に出力して、エアミックスドア１１の開度を自動制
御して、空調ユニット１から適切な温度に調整された空
調風を車室内に吹き出させる。

【００１９】ブロア制御部２０ｇは、第１総合信号演算
部２０ｄからのファンモータ印加電圧目標値に相当する
信号をブロアモータ１６に出力して、ブロアファン９の
回転を自動制御して、空調ユニット１に導入される空気
量及び空調ユニット１から車室内に吹き出される空調風
量を制御する。

【００２０】吹出モード制御部２０ｈは、第２総合信号
演算部２０ｅからの吹出モード目標値と、空調ユニット
１の吹出ドア１３，１４の開度位置を検出する図外の吹
出ポテンショから受け取った吹出ドア実開度との差を演
算し、その差の絶対値の大きさに相当する信号を吹出ド
アアクチュエータ１８に出力して、吹出ドア１３，１４
の開閉を自動制御して、空調ユニット１のヒート吹出口
７から乗員の足元に向けて空調風を吹き出すヒート吹出
モード、ベント吹出口５及びヒート吹出口７の双方から
乗員の上半身及び足元に向けて空調風を吹き出すバイレ
ベル吹出モード、或いは、ベント吹出口５から乗員の上
半身に向けて空調風を吹き出すベント吹出モードのうち
の１つの吹出モードを設定する。

【００２１】図２は、コントロールユニット２０に予め
設定された制御ルールを示している。この図２におい
て、外気温度Ｔａｄを表すＥ１は、ＮＬ＝外気温度が低
い値、ＮＳ＝外気温度が少し低い値、ＺＲ＝外気温度が
中間値、ＰＳ＝外気温度が少し高い値、ＰＬ＝外気温度
が高い値を示す５つのファジィ集合に分けられている。
温度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒを表すＥ２は、ＮＬ＝温度偏
差がマイナスで大きい値、ＮＭ＝温度偏差がマイナスで
中間値、ＮＳ＝温度偏差がマイナスで小さい値、ＺＲ＝
温度偏差がゼロ、ＰＳ＝温度偏差がプラスで小さい値、
ＰＭ＝温度偏差がプラスで中間値、ＰＬ＝温度偏差がプ
ラスで大きい値を示す７つのファジィ集合に分けられて
いる。Ｅ１のファジィ集合中のＺＲとＥ２の７つのファ
ジィ集合との交わる箇所、Ｅ２のファジィ集合中のＺＲ
とＥ１の５つのファジィ集合との交わる箇所のそれぞれ
には、ＰＬ＝吹出モード用日射量センサゲインがプラス
で大きい値、ＰＭ＝吹出モード用日射量センサゲインが
プラスで少し大きい値、ＰＳ＝吹出モード用日射量セン
サゲインがプラスで少し小さい値、ＺＲ＝吹出モード用
日射量センサゲインがプラスで小さい値を示す４つのフ
ァジィ集合が設定されている。この制御ルールは、Ｅ１
とＥ２とを前件部変数とし、吹出モード用日射量センサ
ゲインＫ’ｓを後件部変数とする２入力１出力のＩＦ−
ＴＨＥＮルールで、この実施形態では４つのルールを有
し、言語表現すれば、次のように表される。

【００２２】ルール１；外気温度Ｔａｄが中間で温度偏
差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがマイナスで大きければ、又は、外
気温度Ｔａｄが中間で温度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがマイ
ナスで中間ならば、又は、外気温度Ｔａｄが中間で温度
偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがマイナスで小さければ、又は、
外気温度Ｔａｄが中間で温度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがゼ
ロでならば、又は、温度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがゼロで
外気温度Ｔａｄが外気温度が少し高ければ、或いは、温
度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがゼロで外気温度Ｔａｄが高け
れば、吹出モード用日射量センサゲインＫ’ｓをプラス
で大きい値ＰＬにする。

【００２３】ルール２；外気温度Ｔａｄが中間で温度偏
差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがプラスで小さければ、又は、温度
偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがゼロで外気温度Ｔａｄが少し低
ければ、吹出モード用日射量センサゲインＫ’ｓをプラ
スで少し大きい値ＰＭにする。

【００２４】ルール３；外気温度Ｔａｄが中間で温度偏
差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがプラスで中間なられば、又は、温
度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがゼロで外気温度Ｔａｄが低け
れば、吹出モード用日射量センサゲインＫ’ｓをプラス
で少し小さい値ＰＳにする。

【００２５】ルール４；外気温度Ｔａｄが中間で温度偏
差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒがプラスで大きければ、吹出モード
用日射量センサゲインＫ’ｓをプラスで小さい値ＺＲに
する。

【００２６】図３はコントロールユニット２０に予め設
定された入力側Ｅ１に対するファジィ集合ＮＬ，ＮＳ，
ＺＲ，ＰＳ，ＰＬのメンバーシップ関数を示し、図４は
コントロールユニット２０に予め設定された入力側Ｅ２
に対するファジィ集合ＮＬ，，ＮＭ，ＮＳ，ＺＲ，Ｐ
Ｓ，ＰＭ，ＰＬのメンバーシップ関数を示し、図５はコ
ントロールユニット２０に予め設定された出力側吹出モ
ード用日射量センサゲインＫ’ｓに対するファジィ集合
ＰＬ，ＰＭ，ＰＳ，ＺＲのメンバーシップ関数を示して
いる。

【００２７】したがって、この実施形態によれば、乗員
が図外のイグニションキーをオン動作して、自動車のエ
ンジンが駆動すると、コントロールユニット２０が起動
して総合信号Ｔ及び吹出モード総合信号Ｔｍを演算し、
乗員で操作された図外のエアコンスイッチからのオン信
号を受信すると、総合信号Ｔ及び吹出モード総合信号Ｔ
ｍに応じて空調ユニット１や図外の冷房サイクル及び図
外の暖房サイクルを自動制御して、空調ユニット１から
空調風を車室内に吹き出させる。

【００２８】特に、この実施形態では、図６のフローチ
ャートに示すように、コントロールユニット２０が外気
温度Ｔａｄや内気温度Ｔｒ及び設定温度Ｔｓｅｔを読み
込むと共に、外気補正された設定温度Ｔ’ｓｅｔ及び温
度偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒを求め、この温度偏差Ｔ’ｓｅ
ｔ−Ｔｒ及び外気温度Ｔａｄより制御ルールに基づいて
ルール毎に適合度Ｗｉを算出すると共に、出力側メンバ
ーシップ関数に基づいて各ルールの適合度Ｗｉ毎に吹出
モード用日射量センサゲインＫ’ｓｉを算出しすること
で、吹出モード用日射量センサゲインＫ’ｓｉをファジ
ィ推論する。そして、吹出モード用日射量センサゲイン
Ｋ’ｓｉの重心を算出することにより、吹出モード用日
射量センサゲインＫ’ｓを算出し、その吹出モード用日
射量センサゲインＫ’ｓにより吹出モード総合信号Ｔｍ
を求め、その吹出モード総合信号Ｔｍを予め設定した吹
出モードマップに照合して吹出モードを決定し、その吹
出モードに対応する信号を吹出ドアアクチュエータ１８
に出力し、吹出ドア１３，１４を自動制御するので、外
気輻射の影響や内気温度の変化などを考慮した過渡時及
び安定時における適切な吹出モード制御を実現すること
ができる。

【００２９】この実施形態での外気温度Ｔａｄ及び温度
偏差Ｔ’ｓｅｔ−Ｔｒを前件部変数とし、吹出モード用
日射量センサゲインＫ’ｓｉを後件部変数とするファジ
ィ推論による吹出モード用総合信号Ｔｍは、図７に示す
ように、単位面積単位時間あたりの日射量Ｑｓ（Ｋｃａ
ｌ／ｍ2ｈ）に対するＫ’ｓ・Ｑｓの割合から表すと、
総合信号Ｔを示す特性線Ｌ１と、従来用いられた演算式
Ｔｍ＝（Ｔｒ−２５）＋Ｋａ（Ｔａｄ−２５）＋Ｋ’ｓ
・Ｑｓ−Ｋｓｅｔ（Ｔ’ｓｅｔ−２５）＋Ｃより求めら
れた吹出モード総合信号Ｔ’ｍを示す特性線Ｌ２との間
で、斜線を施した領域Ｐに位置することになる。この図
７を考察すると、この実施形態では、低外気日射時での
起動制御時のような過渡期には足元フィーリングを重視
し、安定時には日射に応じた吹出口制御を行って、乗員
に快適感を与えることができる。

【００３０】また、この実施形態によれば、ファジィ推
論部２０ｄが外気温度Ｔａｄ及び温度偏差Ｔ’ｓｅｔ−
Ｔｒを前件部変数とし、吹出モード用日射量センサゲイ
ンＫ’ｓｉを後件部変数とする２入力１出力の簡単なル
ールと簡単な関数演算で構成されており、車両用空調装
置のコントロールユニットに用いられた既存のマイクロ
コンピュータのメモリ容量で対応できるため、コストア
ップを招くことなく、実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の車両用空調装置の制御を中心とし
て示す構成図。

【図２】 同実施形態の制御ルールを示す図。

【図３】 同実施形態の入力側Ｅ１に対するメンバーシ
ップ関数を示す図。

【図４】 同実施形態の入力側Ｅ２に対するメンバーシ
ップ関数を示す図。

【図５】 同実施形態の出力側Ｋ’ｓに対するメンバー
シップ関数を示す図。

【図６】 同実施形態のファジィ推論を示すフローチャ
ート。

【図７】 同実施形態の吹出モード総合信号の特性を示
す図。

【図８】 同実施形態の車両用空調装置の機構部を示す
構成図。

【符号の説明】

１ 空調ユニット ２０ コントロールユニット ２０ａ 偏差演算部 ２０ｂ ファジィ推論部 ２０ｃ 日射ゲイン演算部 ２０ｄ 第１総合信号演算部 ２０ｅ 第２総合信号演算部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調ユニットを検出された外気温度、内
   気温度、日射量、及び乗員による設定温度から制御目標
   値として演算された総合信号で制御する車両用空調装置
   において、 空調ユニットの吹出温度及び風量を制御する総合信号を
   演算する第１総合信号演算部と、 設定温度と内気温度との温度偏差を演算する偏差演算部
   と、 この偏差演算部で演算された温度偏差と検出された外気
   温度とを前件部とし日射量にかかる重み付けを後件部と
   した推論部と、 この推論部の後件部で推論された日射量にかかる重み付
   けの重心を演算する日射ゲイン演算部と、 この日射ゲイン演算部で重心として求められた日射量に
   かかる重み付けから空調ユニットの吹出モードを制御す
   る吹出モード総合信号を演算する第２総合信号演算部と
   を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 推論部をファジィ推論部としたことを特
   徴とする請求項１記載の車両用空調装置。