JP3823800B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室内の空調状態を自動制御する、いわゆるオートエアコン機能を持つ車両用空調装置に関し、特に、乗員の好みを学習して空調制御に反映するようにした車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の学習制御を行う車両用空調装置として特開平８−１９７９３３号公報に記載されたものがある。この従来装置は、環境条件（内気温度および外気温度）によって区切られた領域毎に設定温度を記憶し、内気温度を好みの温度に変更するために乗員が設定温度の変更操作をした場合、変更操作時の環境条件に対応する領域の設定温度を変更後の設定温度に補正して乗員の好みを学習する。そして、空調制御中に環境条件が変化すると、その時の環境条件に対応する領域の設定温度を読み込み、読み込んだ設定温度に基づいて自動制御するようになっている。
【０００３】
また、設定温度に限らず、例えば空調風の吹出モード、吹出口からの空調風の吹出方向等の、種々の車室内空調状態についても、上記と同様にして乗員の好みを学習するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、乗員の温感に影響のある環境条件として日射があるが、上記公報に記載の従来装置においては、内気温度と外気温度によって区切られた領域毎に設定温度を記憶するようにしているため、以下のような問題が発生する。
【０００５】
すなわち、日射量が増加すると、内気温度や外気温度が同じでも暑く感じるため、設定温度を下げる。次いで、内気温度や外気温度が同じ状態で日射量が減少すると、日射量増加時に設定温度を下げているため寒く感じ、設定温度を上げることになる。
【０００６】
この場合、学習して記憶される設定温度は、それらの平均値、あるいは最後に設定された値に重みを置いた値となり、いずれにしても日射量を考慮して乗員の温感に合致した空調制御を行うことができなかった。さらに、乗員の温感に合致した空調制御が実現されないため、日射量の変化に伴って設定温度の変更操作を頻繁に行う必要があった。
【０００７】
また、吹出モードについて乗員の好みを学習するようにした従来装置においても同様の問題が発生する。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、乗員の好みを学習し、且つ空調状態の自動制御を行う車両用空調装置において、日射量を考慮した的確な学習が行われるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車室内空調状態の希望状態を乗員が設定するための操作手段（３５〜３８）と、希望状態の情報を環境条件と関連づけて記憶すると共に、操作手段（３５〜３８）の操作に基づいて希望状態の記憶情報を補正する記憶手段（３１）とを備え、環境条件に対応する記憶情報を記憶手段（３１）から読み込み、読み込んだ記憶情報に基づいて車室内空調状態を自動制御する車両用空調装置において、記憶手段（３１）は、希望状態の情報を、日射量を含む環境条件と関連づけて記憶することを特徴とする。
【００１０】
これによると、日射量と関連づけて希望状態の情報を記憶するようにしているため、日射量を考慮した的確な学習が行われる。従って、日射量変化時にも乗員の温感に合致した空調制御を行うことができると共に、日射量の変化に伴う変更操作の回数を減少することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明のように、希望状態の情報を、日射量、内気温度、および外気温度と関連づけて記憶してもよい。この場合、請求項６に記載の発明のように、日射量、内気温度、および外気温度をそれぞれ所定の範囲に区切って領域を設定し、希望状態の情報を対応する領域に記憶することにより、本発明を好適に実施することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明のように、希望状態の情報を、日射量、乗員の表面温度、および外気温度と関連づけて記憶してもよい。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、環境条件の変化前に読み込んだ記憶情報の内容と環境条件の変化後に読み込んだ記憶情報の内容とが異なるときは、記憶情報の内容を徐々に変化させ、この徐々に変化する記憶情報に基づいて車室内空調状態を自動制御することを特徴とする。
【００１４】
ところで、記憶情報が例えば乗員の好みの室温（設定温度）に関する情報とすると、環境条件の変化前と変化後にそれぞれ読み込んだ設定温度の差が大きい場合、吹出空気の温度が急変してしまうため、乗員が違和感を感じてしまう。これに対し、請求項１の発明によれば、環境条件の変化前と変化後にそれぞれ読み込んだ設定温度の差が大きい場合でも、徐々に変化する設定温度情報に基づいて車室内空調状態を自動制御するため、吹出空気の温度も徐々に変化して、吹出空気温度の急変による違和感を減少ないしはなくすことができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明のように、車室内空調状態は、車室内の温度、空調風の吹出モード、および、吹出口からの空調風の吹出方向のうちの少なくとも１つとすることができる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の全体システム構成を示すもので、車両用空調装置の室内ユニットを構成する空調ユニット１０の空気流れ最上流側には外気導入口１１ａと内気導入口１１ｂを有する内外気切替箱１１が配置され、この内外気切替箱１１内に内外気切替ドア１２が回動自在に設置されている。
【００１８】
この内外気切替ドア１２は外気導入口１１ａと内気導入口１２ｂとの分岐点に配置され、アクチュエータ１２ａにより駆動されて、空調ユニット１０に導入する空気を内気と外気に切り替えたり、あるいは内気と外気の混合割合を調整する。
【００１９】
送風機１３は内外気切替箱１１内に空気を吸い込んで空調ユニット１０の下流側に送風するものであり、ブロワモータ１４と、その回転軸に連結された遠心式送風ファン１５を有している。そして、この送風ファン１５の下流にはエバポレータ１６とヒータコア１７が設けられている。
【００２０】
エバポレータ１６は冷却用熱交換器であって、図示しない車両エンジンにより駆動されるコンプレッサ等と結合されて冷凍サイクルを構成し、その内部の低圧冷媒が空気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する。また、ヒータコア１７は加熱用熱交換器であって、図示しない車両エンジンの冷却水（温水）が内部を循環し、このエンジン冷却水を熱源として空気を加熱する。
【００２１】
ヒータコア１７の上流側には、吹出空気温度調整手段としてのエアミックスドア１８が回動自在に設けられ、エアミックスドア１８の開度はアクチュエータ１８ａにより駆動されて調節される。これによって、ヒータコア１７を通過する空気とヒータコア１７をバイパスする空気の割合とが調整され、車室内に吹き出す空気の温度が調整される。
【００２２】
空調ユニット１０の最下流には、デフロスタ（ＤＥＦ）吹出口１９を開閉するデフロスタドア２０、フェイス（ＦＡＣＥ）吹出口２１を開閉するフェイスドア２２、およびフット（ＦＯＯＴ）吹出口２３を開閉するフットドア２４が設けられている。
【００２３】
これら各ドア２０、２２、２４は吹出モード切替手段を構成するもので、アクチュエータ２５により駆動されて各吹出口１９、２１、２３を開閉することによって各種の吹出モード（フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフモード、デフロスタモード等）が設定される。そして、各吹出モードに応じて開口した吹出口から、温度調整された空気が車室内へ吹き出される。
【００２４】
ここで、フェイスモード時は、フェイス吹出口２１を全開し、デフロスタ吹出口１９およびフット吹出口２３を閉塞して、フェイス吹出口２１のみから空調風を車室内の乗員上半身側へ吹き出す。
【００２５】
バイレベルモード時は、フェイス吹出口２１およびフット吹出口２３を全開し、デフロスタ吹出口１９を閉塞して、フェイス吹出口２１およびフット吹出口２３の両方から乗員上半身側および乗員足元側へ空調風を略同量ずつ吹き出す。
【００２６】
フットモード時は、フェイス吹出口２１を閉塞し、フット吹出口２３を全開し、デフロスタ吹出口１９を小開度だけ開口する。これにより、フット吹出口２３から主に空調風を乗員足元側へ吹き出すと同時に、デフロスタ吹出口１９から少量の空調風を車室内の窓ガラス内面側へ吹き出す。
【００２７】
デフロスタモード時は、フェイス吹出口２１およびフット吹出口２３を閉塞し、デフロスタ吹出口１９を全開して、デフロスタ吹出口１９のみから空調風を窓ガラス内面側へ吹き出す。
【００２８】
フットデフロスタモード時は、フェイス吹出口２１を閉塞し、デフロスタ吹出口１９およびフット吹出口２３を全開して、フット吹出口２３とデフロスタ吹出口１９から空調風を略同量ずつ吹き出す。
【００２９】
空調制御装置３０は制御手段としてのマイクロコンピュータ３１を有し、送風量はマイクロコンピュータ３１からの出力信号に基づいて駆動回路３２を介してブロワモータ１４の印加電圧（ブロワ電圧）を調整してモータ回転数を調整することにより制御される。なお、その他のアクチュエータ１２ａ、１８ａ、２５も、マイクロコンピュータ３１からの出力信号に基づいて駆動回路３２にて制御される。
【００３０】
マイクロコンピュータ３１は図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、スタンバイＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、Ａ／Ｄ変換部等を持ち、それ自体は周知のものである。
【００３１】
スタンバイＲＡＭは記憶手段を構成するもので、車両エンジンの運転を断続するイグニションスイッチ（以下、ＩＧと記す）オフの場合においても乗員の好みを学習した値を記憶（バックアップ）するためのＲＡＭであり、ＩＧがオフであっても車載バッテリーからＩＧを介さずに直接電源が供給される。また、マイクロコンピュータ３１とバッテリーとの電気接続が遮断された状況でも短時間ならばマイクロコンピュータ３１に電源を供給する図示しないバックアップ用の電源が設けられている。
【００３２】
マイクロコンピュータ３１には、車室内計器盤に設置された空調操作部３３から操作信号が入力される。この空調操作部３３には、空調装置の自動制御状態を設定するＡＵＴＯスイッチ３４、内外気吸込モードを手動で切替設定するための内外気切替スイッチ３５、吹出モードを手動で切替設定するための吹出モード切替スイッチ３６、ファン１５の送風量を手動で切替設定するための送風量切替スイッチ３７、乗員の好みの車室内温度（設定温度）を設定するための温度設定スイッチ３８等が設けられている。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、温度設定スイッチ３８は、車室内の空調状態の希望状態を乗員が設定するための操作手段をなすものである。
【００３４】
また、マイクロコンピュータ３１には、車室内の空調状態に影響を及ぼす環境条件を検出する各種センサからの信号が入力される。具体的には、車室内の空気温度（内気温度）ＴＲを検出する内気温センサ３９、車室外の空気温度（外気温度）ＴＡＭを検出する外気温センサ４０、車室内に入射する日射量ＴＳを検出する日射センサ４１、蒸発器温度（具体的には蒸発器吹出空気温度）ＴＥを検出する蒸発器温度センサ４２、ヒータコア１７を循環するエンジン水温ＴＷを検出する水温センサ４３等からの各信号が、それぞれのレベル変換回路４４を介してマイクロコンピュータ３１に入力され、これらはマイクロコンピュータ３１においてＡ／Ｄ変換されて読み込まれる。また、温度設定スイッチ３８からの信号もレベル変換回路４４でレベル変換されてマイクロコンピュータ３１に入力される。
【００３５】
なお、送風量切替スイッチ３７は、具体的には、風量アップスイッチ３７ａと風量ダウンスイッチ３７ｂからなり、風量アップスイッチ３７ａは１回押されるごとにブロワ電圧（駆動用モータ１４への印加電圧）を１レベル（０．２５ボルト）上げる信号を出力し、風量ダウンスイッチ３７ｂは１回押されるごとにブロワ電圧を１レベル（０．２５ボルト）下げる信号を出力する。
【００３６】
図２はマイクロコンピュータ３１により実行される本発明の全体のフローチャートであり、ＩＧオンとともに図２の制御をスタートする。まず、ステップＳ１００にて各種変換、フラグ等の初期値を設定する。次のステップＳ１１０では空調操作部３３の各種スィッチ３４〜３８の操作信号を読み込む。次のステップＳ１２０では各種センサ３９〜４３からのセンサ検出信号（環境条件信号）を読み込む。
【００３７】
次のステップＳ１３０では、内気温を好みの温度に変更するために温度設定スイッチ３８が操作された場合、スタンバイＲＡＭに記憶されている設定温度を変更後の設定温度に補正（学習）する。なお、ステップＳ１３０の詳細については後述する。
【００３８】
次のステップＳ１４０では、ステップＳ１２０で読み込んだ環境条件信号、およびスタンバイＲＡＭに記憶されている学習後の設定温度等に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。なお、ＴＡＯ算出時に用いる設定温度を制御用設定温度ＴＳＥＴとすると、ＴＡＯは環境条件（熱負荷条件）の変化にかかわらず車室内を制御用設定温度ＴＳＥＴに維持するために必要な吹出空気温度である。
【００３９】
ここで、ステップＳ１３０およびステップＳ１４０の具体的処理を図３にて説明する。まず、ステップＳ１３１では、ステップＳ１１０で読み込んだスイッチ操作信号に基づいて乗員が設定温度を手動で設定（変更）したかどうかを判定し、乗員による設定温度の手動操作があれば、ステップＳ１３２に進む。
【００４０】
スタンバイＲＡＭには、図４に示すように、内気温度、外気温度、日射量をそれぞれ所定の範囲に区切って領域を設定した、３次元の設定温度マップが用意され、各領域毎に設定温度が記憶されるようになっており、各領域には初期値として設定温度の中心値（例えば２５℃）が予め記憶されている。そして、乗員による設定温度の手動操作があれば、ステップＳ１３２において、ステップＳ１２０で読み込んだ内気温度、外気温度、日射量に対応する領域に記憶されている設定温度を、変更後の設定温度に補正（学習）して記憶する。
【００４１】
次に、ステップＳ１３２からステップＳ１４１に進み、また、ステップＳ１３１で乗員による設定温度の手動操作なしと判定されたときもステップＳ１４１に進む。
【００４２】
このステップＳ１４１では、ＴＡＯ算出に用いる制御用設定温度ＴＳＥＴを、以下のようにして決定する。
【００４３】
まず、スタンバイＲＡＭに記憶されている最新（学習後）の設定温度マップから、ステップＳ１２０で読み込んだ内気温度、外気温度、日射量に対応する領域に記憶されている設定温度を読み込む。
【００４４】
次いで、前回読み込んだ設定温度と今回読み込んだ設定温度とを比較し、両者の値が等しい場合は今回読み込んだ設定温度を制御用設定温度ＴＳＥＴとして決定する。
【００４５】
一方、内気温度、外気温度、日射量の変化により、前回読み込んだ設定温度と今回読み込んだ設定温度との値が異なった場合は、制御用設定温度ＴＳＥＴの値を徐々に変化させる。この変化のさせかたの例を図５にて説明すると、前回読み込んだ設定温度（本例では２５℃）から今回読み込んだ設定温度（本例では２３℃）に徐々に近づくように、所定時間（例えば２０秒）毎に所定量（例えば０．５℃）ずつ値を変化させたもの（図５中に破線で示す）を制御用設定温度ＴＳＥＴとして決定する。
【００４６】
なお、ステップＳ１４１での制御用設定温度ＴＳＥＴの値の変化のさせかたとしては、上記の例以外に、例えば時定数処理により徐々に変化させるようにしてもよい。
【００４７】
次にステップＳ１４２に進み、ステップＳ１４１で決定した制御用設定温度ＴＳＥＴ等に基づいて、下記の数式１によりＴＡＯを算出する。
【００４８】
【数１】
ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲ−ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ但し、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭ、ＫＳは係数、Ｃは定数であり、ＴＳＥＴ、ＴＲ、ＴＡＭ、ＴＳはそれぞれ上記した制御用設定温度、内気温度、外気温度、日射量である。
【００４９】
次に、図２に示すステップＳ１５０に進み、送風量を決めるブロワ電圧を図６の制御特性（マップ）により上記ＴＡＯに基づいて決定する。
【００５０】
次に、ステップＳ１６０に進み、ＴＡＯに対するエアミックスドア１８の開度ＳＷを下記数式２に基づいて算出する。
【００５１】
【数２】
ＳＷ＝（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）×１００（％）
次に、ステップＳ１７０に進み、内外気切替ドア１２による内外気吸込モードを図７の制御特性（マップ）によりＴＡＯに基づいて決定する。次に、ステップＳ１８０にて吹出モードドア２０、２２、２４による吹出モードを図８の制御特性（マップ）によりＴＡＯに基づいて決定する。
【００５２】
次に、ステップＳ１９０に進み、上記各ステップＳ１５０〜Ｓ１８０で決定された各種制御信号を駆動回路３２を介してブロワモータ２４、および各アクチュエータ１２ａ、１８ａ、２５に加えて、ブロワモータ２４の回転数および各アクチュエータ１２ａ、１８ａ、２５の作動を制御する。
【００５３】
次のステップＳ２００では、制御周期であるｔ秒経過したか判定し、ｔ秒経過後にステップＳ１１０に戻り、上記処理を繰り返す。
【００５４】
本実施形態によれば、前回読み込んだ設定温度と今回読み込んだ設定温度との値が異なった場合、すなわち、環境条件の変化前と変化後にそれぞれ読み込んだ設定温度に差がある場合は、制御用設定温度ＴＳＥＴの値を徐々に変化させ、徐々に変化する制御用設定温度ＴＳＥＴに基づいて目標吹出温度ＴＡＯを算出するため、吹出空気の温度も徐々に変化して、吹出空気温度の急変による違和感を減少ないしはなくすことができる。
【００５５】
また、本実施形態では内気温度、外気温度、日射量と関連づけて設定温度を記憶するようにしており、特に、日射量に関連づけて設定温度を記憶することにより、日射量を考慮した的確な学習を行うことができる。従って、日射量変化時にも乗員の温感に合致した空調制御を行うことができると共に、日射量の変化に伴う変更操作の回数を減少することができる。
【００５６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では設定温度についてのみ学習したが、本実施形態は、乗員操作により選択された吹出モードも学習するものである。このため、本実施形態は、図８のマップが図９のように変更されている。
【００５７】
スタンバイＲＡＭには、図９に示すように、温度偏差Ｔｄ（Ｔｄ＝内気温度−設定温度）、外気温度、日射量をそれぞれ所定の範囲に区切って領域を設定した、３次元の吹出モードマップが用意され、各領域毎に吹出モードが記憶されるようになっており、各領域には初期値として、平均的な乗員の感性に合致するような吹出モード（フェイスモード、バイレベルモード、フットモード）が予め記憶されている。
【００５８】
そして、ステップＳ１８０（図２参照）では、内気温度、外気温度、日射量等に基づいて図９の吹出モードマップの中の該当する領域を特定し、その特定された領域に記憶されている吹出モードを読み込むようになっている。
【００５９】
また、乗員による吹出モードの手動操作（変更操作）があった場合は、内気温度、外気温度、日射量等に基づいて図９の吹出モードマップの中の該当する領域を特定し、その特定された領域に記憶されている吹出モードを変更後の吹出モードに補正（学習）して記憶するようになっている。
【００６０】
本実施形態のように、日射量に関連づけて吹出モードを記憶することにより、日射量を考慮した的確な学習を行うことができる。従って、日射量変化時にも乗員の温感に合致した空調制御を行うことができると共に、日射量の変化に伴う変更操作の回数を減少することができる。
【００６１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、内気温度（または温度偏差）、外気温度、日射量により領域が区切られた３次元のマップに、設定温度（または吹出モード）を記憶するようにしたが、内気温度（または温度偏差）の代わりに、乗員表面温度のような乗員の温感に比例したものを用いた３次元のマップでもよい。
【００６２】
また、図４および図９の３次元のマップにおいて、ある領域Ａから他の領域Ｂに切り替わる場合と他の領域Ｂから領域Ａに切り替わる場合の切り替え条件にヒステリシスを設けて、ハンチングを防止するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、記憶手段としてスタンバイＲＡＭを用いたが、これに限らず、他の記憶素子、例えばＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）を用いてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、設定温度および吹出モードについて学習するようにしたが、アクチュエータ駆動のスインググリルにより、フェイス吹出口２１からの空調風の吹出方向を自動的に調整可能な空調装置においては、吹出方向やスイング範囲を、内気温度、外気温度、日射量により領域が区切られた３次元のマップに記憶させ、乗員による吹出方向やスイング範囲の手動操作（変更操作）があった場合は、内気温度、外気温度、日射量等に基づいて該当する領域を特定し、その特定された領域に、変更後の吹出方向やスイング範囲の情報を記憶するようにしてもよい。。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体システム図である。
【図２】第１実施形態の空調自動制御の全体を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態の要部の制御を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の設定温度の特性図である。
【図５】第１実施形態による設定温度の補正方法の説明図である。
【図６】第１実施形態の送風量の特性図である。
【図７】第１実施形態の内外気吸込モードの特性図である。
【図８】第１実施形態の吹出モードの特性図である。
【図９】第２実施形態の吹出モードの特性図である。
【符号の説明】
３１…記憶手段をなすマイクロコンピュータ、
３５〜３８…操作手段をなすスイッチ。

Claims (5)

1. 車室内空調状態の希望状態を乗員が設定するための操作手段（３５〜３８）と、
   前記希望状態の情報を日射量を含む環境条件と関連づけて記憶すると共に、前記操作手段（３５〜３８）の操作に基づいて前記希望状態の記憶情報を補正する記憶手段（３１）とを備え、
   前記環境条件に対応する前記記憶情報を前記記憶手段（３１）から読み込み、読み込んだ前記記憶情報に基づいて前記車室内空調状態を自動制御する車両用空調装置において、
   前記記憶手段（３１）は、前記希望状態の情報を、日射量を含む環境条件と関連づけて記憶し、
   前記環境条件の変化前に読み込んだ前記記憶情報の内容と前記環境条件の変化後に読み込んだ前記記憶情報の内容とが異なるときは、前記記憶情報の内容を徐々に変化させ、この徐々に変化する記憶情報に基づいて前記車室内空調状態を自動制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記記憶手段（３１）は、前記希望状態の情報を、日射量、内気温度、および外気温度と関連づけて記憶することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記記憶手段（３１）は、前記希望状態の情報を、日射量、前記乗員の表面温度、および外気温度と関連づけて記憶することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 前記車室内空調状態は、車室内の温度、空調風の吹出モード、および、吹出口からの空調風の吹出方向のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 前記記憶手段（３１）は、日射量、内気温度、および外気温度をそれぞれ所定の範囲に区切って領域を設定すると共に、前記希望状態の情報を対応する前記領域に記憶することを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。

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