JP3518053B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、日射強度を考慮に入れ
て空調制御を行う車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】日射強度を検出し、その検出結果に基づ
いて空調制御（例えば、エアミックスドア制御、吹出口
制御およびブロアファン風量制御など）を行う車両用空
調装置が知られている（日産自動車 新型車解説書 U13-
1 1991年9月）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、日射強度が
変化しても、その変化を人間は敏感に感じ取ることはで
きず、日射強度の変化量や変化方向によって人間の感じ
方はそれぞれ異なる。例えば、図７（ａ）は日射強度の
実測値と人間が実際に肌で感じる日射強度との関係を示
す図であり、実線で示す曲線ａは実測値を、一点鎖線で
示す曲線ｂは人間が肌で感じる日射強度を示している。
図示のように、日射強度が急激に増加すると、人間は少
し遅れて日射強度の増加を体感し、日射強度が急激に減
少すると、人間はゆっくりとした速度で日射強度の減少
を体感する。

【０００４】しかしながら、従来の車両用空調装置は、
図７に示すような人間の感覚のずれを考慮に入れずに単
に日射強度の絶対量に応じて空調制御を行っていた。こ
のため、例えば日射強度が急激に変化した場合には、そ
れに応じてエアミックスドアの開度やブロアファンの風
量を急激に変化させるような制御、すなわち乗員が実際
に肌で感じる日射強度とは異なる空調制御を行い、結果
として乗員に不快感を与えるおそれがあった。

【０００５】本発明の目的は、日射センサーにより検出
した日射強度を乗員に不快感を与えないように補正して
空調制御を行うことができる車両用空調装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】実施例を示す図１，２に
対応づけて本発明を説明すると、本発明は、日射強度を
検出する日射センサー６３と、検出された日射強度に基
づいて空調制御を行う制御手段６８とを備えた車両用空
調装置に適用され、検出された日射強度の変化量および
変化方向に基づいて日射強度を修正する修正手段を備
え、この修正手段が、修正された日射強度を記憶する記
憶手段６８ａと、検出された日射強度と記憶された日射
強度との大小関係に応じた日射強度の修正に係る係数で
あって、外気温が空調装置の基準温度に近いほど日射強
度の修正の応答速度が遅くなるように係数を設定する係
数設定手段とを有し、記憶された日射強度と検出された
日射強度との偏差、設定された係数、および記憶された
日射強度に基づいて、検出された日射強度を修正し、制
御手段が、日射強度の検出値が増加したときエアミック
スドア１３を閉じ側に回動してリヒート量を低減させ、
日射強度の検出値が減少したときエアミックスドア１３
を開き側に回動してリヒート量を増加させるとともに、
閉じ側の回動速度が開き側の回動速度よりも速くなるよ
うに修正された日射強度に基づいてエアミックスドア１
３の開度制御を行うことにより、上記目的は達成され
る。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用
空調装置において、修正手段がフィルタ処理手段を備
え、該フィルタ処理手段の係数を係数設定手段により設
定するものである。

【０００７】

【作用】請求項１に記載の発明では、日射センサー６３
により検出された日射強度の変化量と変化方向に基づい
て日射強度を修正し、その修正した日射強度に基づいて
空調制御を行う。日射強度の修正処理にあたっては、記
憶手段６８ａに修正した日射強度を記憶しておき、検出
された日射強度と記憶手段６８ａに記憶されている日射
強度との大小関係によって日射強度の修正に係わる係数
を定めるとともに、外気温が空調装置の基準温度に近い
ほど日射強度の修正の応答速度が遅くなるように係数を
定める。そして、記憶された日射強度と検出された日射
強度との偏差と、設定された係数と、記憶された日射強
度とに基づいて、日射センサー６３により検出された日
射強度を修正する。請求項２に記載の発明では、エアミ
ックスドアの開度制御、ブロアファンの風量制御、およ
び吹出口制御等の複数の空調制御に対してそれぞれ異な
る値の係数を設定する。請求項３に記載の発明では、フ
ィルタ処理にて修正を行い、フィルタ処理の係数として
上記係数を用いる。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００９】

【実施例】図１は本発明による車両用空調装置の一実施
例の概略構成図である。図１において、１は吸入圧力が
設定圧力を超えると傾き角を大きくして吐出容量を大き
くする可変容量形コンプレッサである。コンプレッサ１
はエンジン２により駆動制御され、その設定圧力は、図
２に示すコントローラー６８から供給されるソレノイド
電流によって制御される。なお、吐出容量が変化しない
定容量形のコンプレッサを用いてもよい。３はコンプレ
ッサー１により圧縮された高温のガス状の冷媒を冷却し
て液化するコンデンサー、４はリキッドタンク、５は膨
張弁である。

【００１０】６は外気導入口７ａおよび内気導入口７ｂ
から空調ダクト８内に導入された空気を冷却するエバポ
レーターである。９は各導入口７ａ，７ｂから空調ダク
ト８内に導入する空気流量を制御する内外気切換ドア
（インテークドア）である。１０は空調ダクト８内の換
気を行うブロアファンであり、ブロアモータ１１の駆動
力に応じて回転する。

【００１１】１２はエバポレーター６で冷却された空気
を暖めるヒーターコアであり、ヒーターコア１２とエバ
ポレーター６との間にはエアミックスドア１３が設けら
れる。エアミックスドア１３は不図示のアクチュエータ
ーにより開閉制御され、ヒーターコア１２を通過する空
気とヒーターコア１２を迂回する空気との割合を調節す
る。すなわち、エバポレーター６で冷却された空気は、
エアミックスドア１３の開度に応じてその一部はヒータ
ーコア１２を通過して暖められ、残りはヒーターコア１
２を迂回して冷風のまま吹き出される。

【００１２】エアミックスドア１３およびヒーターコア
１２を通過した空気はエアミックスチェンバー１４に導
入され、冷風と温風とが混合された空調風が作られる。
エアミックスチェンバー１４には、乗員の上半身に向け
て空調風を吹き出すベンチレーター吹出口１５と、乗員
の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口１６と、
ウインドーシールドに向けて空調風を吹き出すデフロス
ター吹出口１７とが設置され、各吹出口１５〜１７の手
前にはそれぞれベンチレータードア１８、フットドア１
９およびデフロスタードア２０が設けられる。

【００１３】図２は図１の車両用空調装置の制御系を示
すブロック図である。図２において、５１は空調装置の
作動開始および作動停止を指示するメインスイッチ、５
２は自動空調モードを設定するオートスイッチである。
５３はコンプレッサー１を停止させて空調を行うモード
（以下、エコノミーモードと呼ぶ）を設定するエコノミ
ースイッチ、５４はブロアファンの回転速度を段階的に
切り換えるファンスイッチ、５５はウインドーシールド
の曇りを除去するためのデフロストスイッチである。５
６は吹出口を切り換える吹出口スイッチであり、スイッ
チ５６を押すたびにベント吹出モード→バイレベル吹出
モード→フット吹出モード→デフロスト吹出モード→ベ
ント吹出モードの順に切り換わる。５７は内気循環によ
る空調を行うための内気循環スイッチ、５８は外気を導
入して空調を行うための外気導入スイッチ、５９は車室
内の温度を設定する温度設定器である。

【００１４】６１は外気温を検出する外気温センサー、
６２は車室内温度を検出する内気センサーである。６３
は日射量を検出する日射センサーであり、例えば助手席
側のデフグリル近傍に取り付けられる。６４はエバポレ
ーター６を通過した直後の空気温度（以下、吸込温度と
呼ぶ）Ｔintを検出する吸込温度センサー（インテーク
センサー）である。６５は車両の走行速度を検出する車
速センサー、６６はエンジンの冷却水温度を検出する水
温センサー、６７はエアミックスドア１３の開度を検出
する開度センサーである。

【００１５】６８はマイクロコンピューターやメモリ６
８ａ等で構成されるコントローラーであり、各種スイッ
チ５１〜５８、設定器５９および各種センサー６１〜６
７からの入力情報に基づいて後述する空調制御プログラ
ムを実行し、コンプレッサー１、ブロアモーター１１の
駆動回路６９、エアミックスドアアクチュエーター７０
の駆動回路７１、ベンチレータードアアクチュエータ７
２の駆動回路７３、フットドアアクチュエーター７４の
駆動回路７５、デフロスタードアアクチュエータ７６の
駆動回路７７、およびインテークドアアクチュエーター
７８の駆動回路７９を駆動制御する。８０は操作された
スイッチに関するスイッチ情報等を表示する表示装置で
ある。

【００１６】図３はコントローラー６８が行う空調制御
プログラムの概要を示すフローチャートである。以下、
このフローチャートに基づいて、本実施例の動作を説明
する。なお、コントローラー６８は、メインスイッチ５
１が投入されたときにこのプログラムの実行を開始す
る。

【００１７】図３のステップＳ１では、室温設定値Ｔpt
c、内気温Ｔinc、外気温Ｔamb、吸込温度Ｔint、水温Ｔ
w、日射量Ｑsun、エアミックスドア開度Ｘdsc、および
各種操作スイッチを初期設定する。ステップＳ２では、
マイクロコンピューターの暴走等のシステム異常時に対
処するため、バックアップ等のフェールセーフ処理を行
う。

【００１８】次にステップＳ３では、各センサー６１〜
６７による検出値を取り込む。次にステップＳ４では、
外気温センサー６１により検出された外気温Ｔambの補
正を行う。通常、外気温センサー６１はエンジンルーム
のラジエーターコアサポートに取り付けられるため、走
行直後のアイドリング時などにラジエーターの熱影響を
受けて検出値が急激に上昇するおそれがあり、このよう
な場合には、コントローラー６８の認識温度がゆっくり
と上昇するように外気温の補正を行う。

【００１９】次にステップＳ５では、日射センサー６３
により検出された日射量Ｑsunの補正を行う。このステ
ップＳ５の日射センサー値処理の詳細については後述す
る。次にステップＳ６では、吸込温度センサー６４によ
り検出された吸込温度の補正を行う。ステップＳ６を設
けるのは、吸込温度センサー６４が取り付けられるエバ
ポレーター６表面の温度は所定の温度分布を有するた
め、吸込温度センサー６４の取付位置によって検出温度
に差が生じることから、その分を補正するためである。

【００２０】ステップＳ７では、内気センサー６２によ
り検出された車室内温度の補正を行う。この補正処理に
よって、内気センサー６２の取付位置によって生じる温
度誤差を補正する。ステップＳ８では、乗員が温度設定
器５９により設定した室温設定値を補正する。例えば、
外気温Ｔambが２０℃以上のときは外気温が高くなるに
従って室温設定値Ｔptcを下げ、外気温Ｔａが２０℃よ
りも低いときは外気温が低くなるに従って室温設定値Ｔ
ptcを上げる。

【００２１】ステップＳ９では、（１）式に示すよう
に、室温設定値の補正値Ｔ^*ptc、車室内温度の補正値Ｔ
^*inc、外気温の補正値Ｔ^*am、および日射強度の補正値
Ｑ^*sunに基づいて目標吹出温度Ｘmを算出し、その算出
結果に基づいてエアミックスドア１３の開度を制御す
る。

【数１】 Ｘm＝（Ａ＋Ｄ）×Ｔ^*ptc＋Ｂ×Ｔam＋Ｃ×Ｑ^*sun−Ｄ×Ｔinc＋Ｅ （ただし、Ａ〜Ｅは定数） … … （１）

【００２２】次にステップＳ１０では、吹出口の制御を
行う。例えば、自動空調モードが設定されている場合に
は、エアミックスドア１３の開度、吸込温度センサー６
４の検出温度および日射量等を考慮に入れて吹出口を設
定する。一方、吹出口スイッチ５６が操作された場合に
は、その操作に基づいて吹出口を設定する。

【００２３】次にステップＳ１１では、設定された吹出
口や外気温等に応じた吐出容量でコンプレッサー１を駆
動制御する。次にステップＳ１２では、インテークドア
アクチュエーター７８の駆動回路７９に信号を送り、イ
ンテークドア７ａ，７ｂを駆動制御して外気導入口およ
び内気導入口の選択切換を行う。例えば、自動空調モー
ド時（ＲＥＣスイッチがオフのとき）でコンプレッサー
１が作動しているときには、目標吹出温度Ｘmに応じて
外気、内気および半外気を選択する。

【００２４】次にステップＳ１３では、ブロアモーター
１１の駆動回路６９に信号を送り、ステップＳ９で演算
した目標吹出温度Ｘmに基づいてブロアファン１０の風
量を制御する。次にステップＳ１４では、不図示の診断
プログラムを実行して装置の自己診断を行い、異常があ
れば所定の処理を行った後、ステップＳ２に戻って上述
した処理を繰り返す。

【００２５】図４は各スイッチ５１〜５８が操作された
場合にコントローラー６８が行う割り込み処理を示すフ
ローチャートである。図４のステップＳ５１では、割り
込み処理を行う直前のコントローラー６８の動作状態を
メモリ６８ａに記憶する。例えば、コントローラー６８
内部のレジスタの値をメモリ６８ａに待避する。ステッ
プＳ５２では、操作されたスイッチのスイッチ情報を読
み込む。

【００２６】ステップＳ５３では、操作されたスイッチ
のスイッチ情報に応じて表示装置８０の表示を切り換
え、かつ操作されたスイッチ情報に応じた処理を行う。
ステップＳ５４では、ステップＳ５１でメモリ６８ａに
待避させた情報をレジスタ等に復帰させた後、リターン
する。

【００２７】図５は図３のステップＳ５の日射センサー
値処理の詳細フローチャートである。図５のステップＳ
１０１では、日射センサー６３により検出された日射強
度の実測値Ｑsunを取り込む。ステップＳ１０２では、
日射強度の実測値Ｑsunがメモリ６８ａに格納されてい
る前回の演算値Ｑ^*sun1（ｔ−１）以上の値であるか否
かを判定する。判定が肯定されるとステップＳ１０３に
進み、１次遅れフィルタ処理に用いる係数ｔＱ１に時間
定数ａ１を代入する。一方、ステップＳ１０２の判定が
否定されるとステップＳ１０４に進み、係数ｔＱ１に時
間定数ｂ１（ただし、ａ１＜ｂ１）を代入する。

【００２８】ステップＳ１０３，Ｓ１０４の処理が終了
するとステップＳ１０５に進み、（２）式に基づいて日
射強度の実測値Ｑsunに対して１次遅れのフィルタ処理
を行い、日射強度の演算値Ｑ^*sun1を求める。なお、初
めてステップＳ１０５の処理を行う場合など、メモリ６
８ａに前回の演算値Ｑ^*sun（ｔ−１）が格納されていな
い場合には、日射強度の実測値Ｑsunを日射強度の演算
値Ｑ^*sun1とする。

【数２】 Ｑ^*sun1＝Ｑ^*sun1（ｔ−１） ＋（１／ｔＱ１）×｛Ｑsun−Ｑ^*sun1（ｔ−１）｝ … （２）

【００２９】上述した定数ａ１，ｂ１は図６に示すよう
に外気温によって変化する値であり、空調装置の基準温
度（例えば２５℃）付近をピークにａ１，ｂ１はともに
小さくなる。これら定数ａ１，ｂ１の値が小さいほど、
（２）式に示すように演算値Ｑ^*sun1は小さくなる。

【００３０】このように、外気温によって定数ａ１，ｂ
１の値を変える理由は、外気温に応じて日射強度の応答
速度を変化させるためであり、具体的には、外気温度が
空調装置の基準温度（例えば２５℃）に近いほど応答速
度を遅くして乗員に不快感を与えないようにする。

【００３１】ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５
での演算値Ｑ^*sun1をメモリ６８ａに格納する。すなわ
ち、メモリ６８ａに格納されていた前回の演算値Ｑ^*sun
1（ｔ−１）を、今回の演算値Ｑ^*sun1と入れ替える。

【００３２】以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理
により演算された演算値Ｑ^*sun1は、例えば図３のステ
ップＳ９のエアミックスドア１３の開度制御に用いられ
る。

【００３３】次にステップＳ１０７では、日射強度の実
測値Ｑsunがメモリ６８ａに格納されている前回の演算
値Ｑ^*sun2以上の値であるか否かを判定する。判定が肯
定されるとステップＳ１０８に進み、１次遅れフィルタ
処理に用いる係数ｔＱ２に定数ａ２を代入する。一方、
ステップＳ１０７の判定が否定されるとステップＳ１０
９に進み、係数ｔＱ２に定数ｂ２（ただし、ａ２＜ｂ
２）を代入する。

【００３４】ステップＳ１０８またはＳ１０９の処理が
終了するとステップＳ１１０に進み、（３）式に基づい
て日射強度の実測値Ｑsunに対して１次遅れフィルタ処
理を行い、日射強度の演算値Ｑ^*sun2を求める。

【数３】 Ｑ^*sun2＝Ｑ^*sun2（ｔ−１） ＋（１／ｔＱ２）×｛Ｑsun−Ｑ^*sun2（ｔ−１）｝ … （３）

【００３５】ステップＳ１１１では、ステップＳ１１０
の演算値Ｑ^*sun2をメモリ６８ａに格納する。

【００３６】以上のステップＳ１０７〜Ｓ１１１の処理
により演算された演算値Ｑ^*sun2は、例えば図３のステ
ップＳ１０の吹出口制御とステップＳ１３の風量制御に
用いられる。

【００３７】このように、図５の日射センサー値処理で
は、日射センサー６３による日射量の実測値Ｑsunに対
して１次遅れフィルタ処理を行うための係数ｔＱを前回
の日射量の演算値Ｑ^*sunと外気温Ｔambとによって定
め、この係数ｔＱを用いて１次遅れ処理を行って日射量
の補正演算値Ｑ^*sunを求める。

【００３８】以上により、日射強度の実測値が急激に変
化しても、日射強度の演算値の応答速度を人間の皮膚の
感覚に一致するように調整できる。また、エアミックス
ドア１３の開度制御や風量制御など、個々の空調制御ご
とに別々に日射強度の演算値を補正するため、より快適
な空調制御が可能となる。

【００３９】例えば、図７（ｂ）は、日射強度の実測値
が図７（ａ）のように変化した場合のエアミックスドア
１３の開度変化を示す図である。図示のように、日射強
度が急激に増加すると、エアミックスドア１３の開度は
閉じる方向に比較的高速に変更される。一方、日射強度
が急激に減少すると、エアミックスドア１３の開度は開
く方向にゆっくりとした速度で変更される。以上によ
り、図７（ａ）の一点鎖線で示す人間の皮膚の感覚に一
致するようにエアミックスドア１３の開度を変更でき
る。

【００４０】上記実施例では、１次遅れフィルタ処理に
用いる係数ｔＱを、図６に示すように外気温によって変
更する例を説明したが、処理を簡易化するために係数ｔ
Ｑを外気温によらずに一定にしてもよい。上記実施例で
は、エアミックスドア１３の開度制御に用いる日射強度
の演算値と、吹出口制御および風量制御に用いる日射強
度の演算値とを別にしているが、同一の演算値によって
各制御を行ってもよい。逆に、吹出口制御に用いる演算
値と風量制御に用いる演算値を別々にしてもよい。ま
た、上記３つの制御以外の他の空調制御に別に演算値を
設けてもよい。

【００４１】このように構成した実施例にあっては、コ
ントローラー６８が制御手段に、図５のステップＳ１０
５，Ｓ１１０が修正手段に、メモリ６８ａが記憶手段
に、図５のステップＳ１０２〜Ｓ１０４とステップＳ１
０７〜Ｓ１０９が係数設定手段に、それぞれ対応する。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、日射強度の変化量と変化方向に基づいて日射強度
を修正した上で空調制御を行うようにしたため、人間の
皮膚の感覚に合うように温度や風量等を変更でき、快適
な空調制御を行える。すなわち、日射強度の変化に対す
る人間の皮膚の感覚の遅れを考慮に入れて空調制御を行
うため、乗員に不快感を与えなくなる。また、記憶手段
に記憶されている過去の日射強度の修正値と現在の日射
強度の検出値との偏差を求め、この偏差に基づいて日射
強度を修正するので、日射強度の変化量や変化方向を考
慮に入れて空調制御を行うことができる。さらに、日射
センサー６３により検出された日射強度を修正処理する
際の係数を、日射センサー６３により検出された日射強
度と記憶手段に記憶されている日射強度との大小関係に
よって定めるとともに、外気温が空調装置の基準温度に
近いほど日射強度の修正の応答速度が遅くなるように定
めるので、日射強度の変化量や変化方向に基づいて係数
値を変更でき、より実用性の高い修正処理を行うことが
できるとともに、外気温の変化による人間の皮膚の感覚
の違いを考慮に入れて空調制御を行える。請求項２に記
載の発明によれば、フィルタ処理手段の係数を環境に応
じて変更できるので、１次遅れフィルタ処理の精度が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両用空調装置の一実施例の概略
構成図。

【図２】本実施例の車両用空調装置の制御系を示すブロ
ック図。

【図３】コントローラーが行う空調制御プログラムの概
要を示すフローチャート。

【図４】コントローラーが行う割り込み処理を示すフロ
ーチャート。

【図５】図３のステップＳ５の日射センサー値処理の詳
細フローチャート。

【図６】係数ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２の外気温による変
化を示す図。

【図７】（ａ）は日射強度の時間的変化を示す図、
（ｂ）はエアミックスドアの開度の時間的変化を示す
図。

【符号の説明】

１ コンプレッサー ６ エバポレーター ７ａ 外気導入口 ７ｂ 内気導入口 ８ 空調ダクト ９ 内外気切換ドア １０ ブロアファン １１ ブロアモーター １２ ヒーターコア １３ エアミックスドア ６１ 外気温センサー ６２ 内気センサー ６３ 日射センサー ６８ コントローラー

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−155823（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−169307（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 - 3/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 日射強度を検出する日射センサーと、 前記検出された日射強度に基づいて空調制御を行う制御
   手段とを備えた車両用空調装置において、 前記検出された日射強度の変化量および変化方向に基づ
   いて前記検出された日射強度を修正する修正手段を備
   え、 前記修正手段は、 前記修正された日射強度を記憶する記憶手段と、 前記検出された日射強度と前記記憶された日射強度との
   大小関係に応じた前記日射強度の修正に係る係数であっ
   て、外気温が空調装置の基準温度に近いほど日射強度の
   修正の応答速度が遅くなるように係数を設定する係数設
   定手段とを有し、 前記記憶された日射強度と前記検出された日射強度との
   偏差、前記設定された係数、および前記記憶された日射
   強度に基づいて、前記検出された日射強度を修正し、 前記制御手段は、日射強度の検出値が増加したときエア
   ミックスドアを閉じ側に回動してリヒート量を低減さ
   せ、日射強度の検出値が減少したときエアミックスドア
   を開き側に回動してリヒート量を増加させるとともに、
   閉じ側の回動速度が開き側の回動速度よりも速くなるよ
   うに前記修正された日射強度に基づいてエアミックスド
   アの開度制御を行うことを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用空調装置におい
   て、 前記修正手段はフィルタ処理手段を備え、該フィルタ処
   理手段の係数を前記係数設定手段により設定することを
   特徴とする車両用空調装置。