JPS63141816A - 自動車用空調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車載用のオートエアコンにおける制御方式に
係り、特に太陽光による車室内体感温度変化の補正に好
適な自動車用空調制御装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車の車室内での体怒温変は、太陽光の入射状態によ
り大きく変化し、このため、快適な空調条件の保持には
、日射状態に応じて車室内での水平面内での温度分布を
制御してやるのが望ましい。

なお、このような温吹分布の制御は、左右日射補正と呼
ばれている。

ところで、従来の空調装置での左右日射補正は、例えば
、実開昭５８−３６９１２号公報や特開昭６０−１７９
３２１号公報に記載のように、異なる方向に向けた複数
個の日射センサもしくは異なる車両位置に設けた複数個
の日射センサの各出力信号の大小関係のみで日射の方向
が右側からか、或いは左側からかだけを判断し、左右の
空調制御を変えていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、日射方向が右側からか、左側からかだ
けを検出し、空調制御を行なうものであり、このため、
日射方向の細かな変化に対応した空調制御については配
慮がされておらず、充分に快適な空調制御を得るという
点で、−歩及ばないという問題点があった。

すなわち、上記した左右日射補正は、自動車には屋根が
存在する場合が多く、この場合には、日射方向により車
両の右側と左側の座席では、そこに与えられる日射量に
変化を生じてしまうために必要となるものであるが、こ
の日射量の変化は、単に日射方向が右か左かだけで決ま
るのではなく、その角度によっても大きく影響され、さ
らに日射の高度でも変化する。

従って、従来技術のように、日射方向が、単に右側か左
側かだけを判断したのでは、充分な快適さの保持には不
充分なのである。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に対処し、日射
状態に対応して、常に適切な左右日射補正が行なえ、充
分に快適な空調状態が得られるようにした自動車用空調
制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、本発明によれば、複数の光検出素子を備え
、日射方向角度の検出が可能な日射検出手段を用い、こ
の手段の出力により空調装置を制御することにより達成
される。

〔作　用〕

日光の入射状態に応じて、車空内への空調用空気量の配
分が細かく制御でき、体感温度の不均一状態を充分にな
くすことができる。

〔実施例〕

以下、本発明による自動車用空調制御装置について、図
示の実施例により詳細に説明する。

第１図ないし第６図は本発明の一実施例で、この実施例
は、リピート・エアミックス方式の自動車用オートエア
コンの左右日射補正に本発明を適用したもので、補正制
御の概略は次のとうりである。

■モード補正二日射の強さがある値以上の時に吹出しモ
ードをシフトする。

■ブロアモータ電圧補正：日射の強さと方向に応じてプ
ロアモタ電圧ＶＭを上げて風量をふやす。

■ＶＥＮＴ風量分配補正：日射の方向に応じてＶＥＮＴ
吹出口の左右の風量分配比率を変える。

そこで、この実施例では、まず、第１図に示すように、
４個のフォトダイオードから成る日射センサ部１を自動
車Ａのフロントガラス内面下のダツシュボード上に設置
する。ここで、第１図に示しである様に、車両前後方向
をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。

次に、Ｚ方向より見たセンサ部１の詳細を第２図に、Ｘ
方向より見たセンサ部１の詳細を第３図に、さらに、Ｙ
方向より見たセンサ部１の詳細を第４図に示す。ここで
、これら４個のフォトダイオードをそれぞれ１ｃ、ｌｄ
、１−、ｌｒで表わすと共に、日射の入射方向は第４図
のθ１と第３図の０２の２つの角度成分に分ける。つま
り、これら第３図、第４図において、１０は太陽を、そ
して１１は日光を表わす。

第５図は空調装置全体をブロック構成で示したもので、
２は外気センサ、３は内気センサ、４は制御部をそれぞ
れ表わしており、制御部４に含まれているＣＰＵ４０は
、Ａ／Ｄ変換器４２を介して日射センサ部１の各フォト
ダイオード１ｃ。

１−．１−、ｌｒ−外気センサ２、それに内気センサ３
からの信号を取り込み、それらの演算結果に応じて制御
信号を作り、それをＤ／Ａ変換器４４を介して外部の各
種の機器５に供給し、モードドア５０．エアミックスド
ア５２、インテークドア５４、風量分配ドア５５のそれ
ぞれの開閉制御と、コンプレッサ５１、プロアモータ５
３の速度制御を行ない、空調制御に必要な全体的な制御
を実行する。なお、この第５図に示すように、フォトダ
イオード１ｅ、１−．１−、ｌｒの出力電流をそれぞれ
ｉｅ＋　　１１１＋　　１゜、ｉｆとする。

次に、第６図にＶＥＮＴ吹出口５６の左右の風量分配比
率を変える風量分配ドア５５を示す。この風量分配ドア
５５のドア位置は３位置とし、第６図に示す様に、Ｒ，
Ｃ，Ｌの位置記号をつけてあり、Ｒ位置では運転手側に
より多くの風量を出し、Ｌ位置では助手側により多くの
風量を出し、０位１では左右均等に風量を出すようにな
っている。

この実施例による左右日射補正の制御フローチャートを
第７図に示し、以下、この図により動作を説明する。

ステップ１０１では、それぞれの出力電流ＩＣ＋１４＋
　　１＠＋　　ｔｌの和の電流ｉｔを計算する。上記し
たところから明らかなように、各フォトダイオード１ｃ
、ｌａ、１．、ｌｒがそれぞれ異なる方向に向いている
ため、この和の電流１１は、日射の方向に関係なく、は
ぼ日射の強さに比例した値となる。

ステップ１０２では、電流ｉ、が所定の値１０より大き
いかどうか判断する。ここで、所定値１０は日射補正が
必要とされる最低限の日射の強さのときの和電流１ｔで
ある。つまり、電流ｉｔが所定値五〇より大きいときは
日射補正が必要と判断し、電流１１が所定値１０以下の
ときは日射補正は不要と判断する。

ステップ１０３では、日射補正以外の制御（外気温モー
ド制御など）による吹出モードがＨＥＡＴモードである
かどうか判断する。ＨＥＡＴモードであればステップ１
０４でＢ／Ｌモードにシフトし、他モードであれば次に
進む。

ステップ１０５では、同じく吹出しモードがＢ／Ｌモー
ドかどうか判断する。Ｂ／Ｌモードであればステップ１
０６でＶＥＮＴモードにシフトし、他モード（ＶＥＮＴ
）であれば次に進む。なお、この、モードの制御は、モ
ードドア５ｏにより行なわれる。

ステップ１０７では、ｉ、／ｉｃとｉ、／ｉ。

の値から所定の関数ｆにより日射入射方向θ、と０２を
計算する。

ステップ１０８では、方向θ、と０２の値をマツプＭ０
８、及びＭ□２に入れて、プロアモータ５３に対する電
圧補正値ΔＶＨ′　と風景分配ドア５５のドア位置Ｄｏ
ｏｒを得る。

このマツプＭ０．の具体例を第８図に示す。この例では
、方向θ、とθ２を３０°ずつにそれぞれ６分割し、そ
れらの組合せとして計３６のエリアを設定し、それぞれ
のエリアに最適なΔＶ阿′を対応させている。

他方、マツプＭ　、　ｐ２の具体例は第９図に示すよう
になっており、同様に３６のエリアを設定し、それぞれ
エリアに最適な風量分配ドア５のドア位置を対応させて
いる。

ステップ１０９では、補正値Δ■イ′　に日射の強さに
応じた補正値ｉ、／八をかけて最終的な補正値Δ■９を
求める。ｉ、は最大の日射の強度のときの電流ｉｔであ
る。

ステップ１１０では、プロアモータ５３のＬ０電圧ｖ０
゜に補正値ΔＶＭをたしてフロアモータ電圧ΔＶ、を求
める。

ここで、日射センサ部ｌによる日射方向θ１゜θ２の検
出動作について説明する。なお、第２図ないし第４図か
ら明らかなように、それぞれの方向θ１．θ２はそれぞ
れ独立に、２個のフォトダイオードで検出されるので、
以下の説明は２個のフォトダイオード１．．１ｂを用い
て行なう。

このようなフォトダイオード１−２１ｂは入射方向で感
度が変わり、第１０図の様にそれらの中心軸１．、ｉｌ
ｂと日射光線１１とがなす角度をα１．αｂとし、日射
の強さをＱ　ＳＵＮとすると、フォトダイオード１．、
ｌｔ、の出力電流１ａ＋ｉ、は次の式で表わされる。な
お、Ｃ５は定数である。

ｉ　ｍ　−Ｑｓｕ、ｌＸ　ＣＩｌＣ０３（ｒ　　　　　
＋＋＋＋＋ｍ・＋　（１）ｉ、＝Ｑ、いＸＣ，ｃｏｓα
５　　　　・・・・・・・・・・・・（２）Ｃ１ｃＯ３
α、及びＣ，ｃｏｓ（Ｘｂを感度特性Ｓａ。

Ｓ、とすると、α、、α、に対するＳ、、Ｓ、は第１０
図点線のように円となり、三次元では球面となる。

そこで、第１０図の様に、これらのフォトダイオード１
−、ｌｂを、それらの中心軸がなす角がψとなるように
、異なる方向に向けて併設し、２個のフォトダイオード
１−．１ｂの間の中心軸１０と日射光線１１とがなす角
度をθとする。そして、このとき、日射光線１１がフォ
トダイオード１．側より入射しているときを十〇とし、
反対にフォトダイオード１．側より入射しているときを
一θとした場合、すると、このときの角度α１とα、は
次の式で表わされる。

α８＝１θ−ψ／２１　　　　　・・・・・・・・・・
・・（３）α、＝１θ＋ψ／２１　　　　　・・・・・
・・・・・・・（４）この式（３）、　（４）を式（１
）、　（２）に代入すると次式となる。

１　ｍ”’　ＱＳＵＮＸ　ＣＩｃＯ３ｌθ−ψ／２１（
Ｃ，は定数）・・・・・・・・・・・・（５） ｉ　ｂ　”　Ｑ　ｓｕｓ　Ｘ　Ｃ＋ＣＯ３１θ＋ψ／２
１（〃　　　）・・・・・・・・・・・・（６） 式（６）を式（５）で割ると次式が出てくる。

ｉｌｌ　　ｃｏｓｌθ＋ψ／２１ □−□　　　・・・・・・・・・・・・（７）ｉ、　　
　ｃｏｓｌθ−φ／２１ また式（５）を式（６）で割ると次式が出てくる。

ｉｓ　　ＣＯ３１θ−ψ／２１ □冨□　　　・・・・・・・・・・・・（８）ｉｂ　　
ｃｏｓｌθ＋ψ／２１ 式（７）、（８）を見ると電流１１とｉ、の比は角度θ
のみの関数となり、日射の強さＱｓｕｓとは無関係とな
る。

この角度θに対する電流１１と１１の比をグラフにした
のが第１１図である。この第１１図から明゛らかなよう
に、角度θとそれぞれの比ｉ。／　１　＞及び１１１　
／　１　ｂが一対一に対応している。

従って、第１０図の様に、電流の比ｉ、／ｉｌ。

又は１＠／１６を演算し、これに比例した出力電圧■。

υ〒を出力する演算処理回路１２を設ければ、ｖｏｏｙ
より日射光線１１０入射方向θが検知できることになる
。

ところで、以上説明したのは、第１０図の中心軸ｅ、、
ｉｂ、ｉ０を含む面上に太陽１０がある場合であり、二
次元の場合である。

そこで、次に三次元の場合について説明する。

第１２図に示すように、各中心線１．とｌ、と１０を含
む面をＭｏとし、この面Ｍ０に垂直な面をＭ、とする。

この面Ｍ１上に太陽１０があり、これらの面Ｍ０とＭ＋
がなす角をθ　（第１図のθと同じ）とし、ＭｏとＭ、
の交線と日射光線１１がなす角をβとする。そして、こ
の面Ｍ１上での感度特性ＳｓとＳｂは第１３図の様に大
きさの異なる円となる。これは、これらの特性Ｓ、とＳ
。

が三次元では球面であり、球面を平面で切った切口は円
となるためである。

そこで、これら感度特性Ｓ、とＳ、をθとβとψで表わ
すと次式となる。

３、＝Ｃ，ｃｏｓｌθ−ψ／　２　ｌ　Ｘｃｏｓβ　・
・・・・・（９）３　＞　＝　ＣＩｃｏｓ　ｌθ＋ψ／
　２　ｌ　Ｘｃｏｓβ　・・・・・・（１０）更にｉ、
とｉ、をθとβとψで表わすと次式となる。

１　ｍ　−Ｑ　ｓｔ＋ｓ　ＣＩｃＯ３ｌ　　θ−ψ／　
２　　ｌ　　Ｘｃｏｓβ・・・・・・・・・（１１） ｌ　ｂ”　Ｑ３１ＪＮＣＩＣＯ３ｌ　　θ＋ψ／　２　
１　Ｘｃｏｓβ・・・・・・・・・（１２） 式（１２）を弐（１１）で割ると次式が出て（る。

ｉｂ　　ｃｏｓｌθ＋ψ／２１ □＝□　　　　・・・・・・・・・（１３）ｔ、　　　
ｃｏｓｌθ−ψ／２１ また式（１１）を式（１２）で割ると次式が出てくる。

ｉ、　　ｃｏｓｌθ−ψ／２１ □−□　　　　・・・・・・・・・（１４）ｉｂ　　ｃ
ｏｓｔθ＋ψ／２１ そこで、これらの式（１３）　、　（１４）を、前記の
式（７）。

（８）と比較してみると、これら全く同じ式となってい
る。

従って、面Ｍ０と垂直な、どのような面Ｍ、を想定して
も、この面Ｍ、での太陽の位置は電流の比ｊｂ／ｉｎと
ｉｓ　／　ｉｂに影響せず、二次元でも三次元でも同様
に方向θの検出が可能なことが判る。

なお、第１０図における演算処理回路１２０機能は、第
５図の実施例ではＣＰＵ４０がはたしているものである
ことは、言うまでもない。

以上のとおり、上記実施例によれば、日射センサ部１に
より、日射入射方向をＣ１とＣ２の２方向の角度成分に
分離して検出し、これにより左右日射補正が行なわれる
ため、日射状態に応じて木目細かな風量配分が与えられ
、充分に快適な空調制御を得ることができる。

ところで、以上の実施例では、日射センサ部１の各フォ
トダイオード１ｅ〜１ｆの出力を電流１ｃｘｉ、として
そのまま制御部４に取り込み、それらの比の演算によっ
て方向θ（θ５．θ２）を求めるようになっているが、
これを直接、電圧の形で得られるようにした実施例につ
いて以下に説明する。

第１４図は日射センサ部１の他の一実施例で、この図に
おいて、６□、６ｂはダイオード列、７は負荷用の抵抗
であり、その他は第１０図の場合と同じである。

２個のフォトダイオード１−、ｌｂはそれぞれのダイオ
ード列６．．６ｂと共にブリッジ接続され、それぞれの
接続点から出力電圧Ｖ、が取り出されるようになってい
る。

各ダイオード列６．．６．は、例えばｌ５２０？６など
の形成基で知られるダイオードを１０個、直列に接続し
たもので、その順方向非直線抵抗特性を利用するように
なっている。

抵抗７は、抵抗値Ｒ（Ｒ＝１にΩ）を有し、出力電圧Ｖ
２を発生する働きをする。

この回路での出力電圧ＶＩとＶ２は、各フォトダイオー
ド１．．１．の電流をｉＩ＋’！としたとき、理論的に
は次の式となる。

Ｖ＋＝Ｖｎ＋−Ｖｏｗ””ｂｌｏｇｉｌ　　　ｂｊ２ｏ
ｇｉｔＩ −ｂｆｏｇ□　　　　　　　　・・・・・・・・・（１
５）ｉ冨 Ｖｚ　−Ｒ（ｌ　Ｉ＋　ｌ　ｔ　）　　　　　　””旧
・’（１６）式（４）と式（５）に（１）、（２）、（
３）を代入すると次の式となる。

Ｃ０５（σ−ψ／２） Ｖ！＝　ａ　Ｒ（ｃｏｓ（θ＋φ／２）　＋　ｃｏｓ　
（θ＋φ／２）　Ｘ　Ｑ・・・・・・・・・（１８） ここで、Ｒ，ａ、ｂはそれぞれ定数であり、ψは第１５
図に示すように、それぞれのフォトダイオード１．．１
ｂとがなす角度である。

そこで、方向θに対する出力電圧Ｖ、、Ｖ、の特性をグ
ラフで示すと、それぞれ第１６図、第１７図になり、電
流１１＋ｔ！の比を求めることなく、出力電圧■１を読
み込むだけで方向θを知ることができる。

従って、この実施例によれば、演算処理が簡単になる。

なお、この実施例における出力電圧ｖ２は、日射の強さ
を表わすものであるから、第７図の処理ステップ１０１
における電流１１の代りに、この出力電圧Ｖ！を用いる
ようにするためのものである。

次に、第１８図は日射センサ部１の他の一実施例で、光
検出素子となるフォトダイオードを３個、用いて２方向
θ１．Ｃ２を求めることができるようにしたものであり
、図において、Ｉｇ、１ｈ＋１１がフォトダイオード、
８は基台である。そして、この第１８図において、フォ
トダイオード１、の出力とフォトダイオードｌｈ、ｉｔ
の出力を合算したものとの組合わせで方向θ１を求め、
フォトダイオード１ｈと１五の対により方向θ２を求め
るようにするのである。

従って、この実施例によっても２方向θ１゜Ｃ２を求め
ることができ、左右日射補正を充分に木目細かに行ない
、充分な快適性を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で日
射方向の細かな変化が検出でき、この検出結果により空
調装置の風量配分制御を行なうことができるから、従来
技術の問題点を除き、体怒温度に良く対応した木目細か
な温度制御が得られ、充分に快適な温度環境を容易に作
り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における日射センサ部の設置
状況を示す説明図、第２図は日射センサ部の上面図、第
３図は日射センサ部の正面図、第４図は日射センサ部の
側面図、第５図は本発明の一実施例が適用された空調装
置のブロック図、第６図は風量分配ドアの説明図、第７
図は本発明の一実施例の動作を示すフローチャート、第
８図及び第９図はそれぞれ制御用のマツプの説明図、第
１０図は本発明の一実施例における日射センサ部の説明
図、第１１図はその特性図、第１２図は日射センサ部の
感光特性の説明図、第１３図は光検出素子の感光特性の
説明図、第１４図は日射センサ部の一実施例の回路図、
第１５図は同じくその素子配置図、第１６図は日射セン
サ部の方向出力特性図、第１７図は同じく強度出力特性
図、第１８図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）はそれぞれ日
射センサ部の他の一実施例を示す上面図と正面図、それ
に側面図である。 １・・・・・・・・・日射センサ部、１．〜１．・・・
・・・・・・フォトダイオード、２・・・・・・・・・
外気センサ、３・・・・旧・・内気センサ、４・・・・
・・・・・制御部。 第１図 第２図 ｔ 第３図　　　　　　　　第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 一〇１ 第９図 ＋〇２ 第０図 第１１図 θ（ｄｅｇ） 第１２図 第１３図 ｔ。 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車室内に供給すべき空気の温度と量を制御して車室
   内気温を目標値に制御する自動車用空調装置において、
   所定の光入射角感度特性を有する複数の光検出素子を相
   互に異なる方向に向けて固定した日射検出手段と、上記
   複数の光検出素子の出力信号間の比率に基いて上記日射
   検出手段に対する光の入射角度を演算する入射角演算手
   段とを設け、該入射角演算手段の検出値に応じて上記車
   室内における水平面内での空気供給量の配分制御を行な
   うように構成したことを特徴とする自動車用空調制御装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記日射検出手段
   が少くとも３個の光検出素子を備え、自動車の左右方向
   と前後方向のそれぞれの角度を検出するように構成され
   ていることを特徴とする自動車用空調制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記日射検出手段
   が上記車室内に設置されていることを特徴とする自動車
   用空調制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、上記自動車用空調
   装置が、リピート・エアミックス方式であることを特徴
   とする自動車用空調制御装置。