JP2007308096A - 車両用空調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】使用者毎にその温感に適合した空調状態を実現する。
【解決手段】予め複数の個人情報としての、使用者の温感と相関のある居住地域、性別、年齢および肥満度の各温感相関情報が記憶されている。また、吹出温度制御量および風量制御量のそれぞれに対する制御オフセット量が、各温感相関情報毎に設定されている。エンジン始動時に入力されたドライバ識別情報に応じて、個人登録情報より当該ドライバに関する複数の温感相関情報が読み取られる。この各温感相関情報に対応する吹出温度制御オフセット量および風量制御量制御オフセット量が選択され、それら制御オフセット量の合計値が算出される。そして、各制御量にそれぞれの制御オフセット量合計値が加算されて、制御量の補正が行われる。この補正された制御量に基づいて空調制御されて、使用者の温感に適合した空調状態が実現される。
【選択図】図2

Description

本発明は、使用者の温感に適合した空調状態を自動的に実現する車両用空調装置に関する。
従来より、送風量に対応したブロワ電圧の制御特性パターンを、使用者の好みを表す複数の条件に対応してそれぞれ1つずつ用意し、その複数の制御特性パターンより、使用者毎に設定された各条件に対応する制御特性パターンを1つ選択して、これに基づいて風量制御を行うものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−205724号公報
上記従来技術は、各条件において順次、使用者の好み等の適合不適合を判定して最終的に1つの制御パターンを選択するものであるので、設定された条件の範囲で選択される使用者の好みは限定的になり、したがって、使用者毎に使用者の好みに適合する制御特性の空調状態を得ることは困難であった。
本発明は、上記点に鑑み、使用者毎にその温感に適合した空調状態を実現することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、車室内外の環境条件に応じて設定される空調制御量に基づき車室内の空調状態を制御する車両用空調装置であって、個人を識別するための個人の属性情報のうち、車室内の使用者の温感と相関がある温感相関情報を入力する使用者情報入力手段と、温感相関情報に応じて空調制御量のうち吹出温度制御量に対する制御オフセット量を算出するオフセット量算出手段と、吹出温度制御量に算出された制御オフセット量を加算することにより吹出温度制御量を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。
これにより、空調制御量を使用者の個人毎の温感相関情報に対応した補正量で補正することができ、使用者が代わっても使用者毎に使用者の温感に適合した温度制御を行うことができる。
さらに、空調制御量のうち風量制御量に対する風量制御オフセット量を算出し、この風量制御オフセット量を風量制御量に加算することにより、使用者毎にその使用者の温感に適合した温度制御および風量制御を行うことができる。
また、個人を識別するための個人の属性情報のうち、車室内の使用者の温感と相関がある温感相関情報を複数入力し、この複数の温感相関情報のそれぞれに応じた制御オフセット量の合計値を算出して、この合計値により空調制御量を補正することを特徴とする。
これにより、個人毎の温感を複数の温感相関情報により細かく設定することができ、この複数の温感相関情報に対応して算出された制御オフセット量の合計値により空調制御量を補正することにより、個人の温感に適合した空調制御を行うことができる。
なお、空調制御量は、車室内に吹き出される風の吹出温度を制御するための吹出温度制御量および車室内に吹き出される風の風量を制御するための風量制御量の少なくとも一方とすることができる。
また、個人の温感に相関のある温感相関情報として、使用者の年齢データ、性別データ、居住地域データ、および肥満度データの少なくとも一つとすることができる。
補正手段は、温感相関情報に応じて予め設定された複数の値より制御オフセット量を選択するとともに、同一の空調制御量に対する異なる温感相関情報に応じて選択された各オフセット量の合計値を算出して、この合計値によりこの同一の空調制御量の補正を行うことができる。
また、使用者毎に温感相関情報を個人登録情報として記憶しておき、使用者を識別するための識別信号が入力されて、この識別信号に対応する使用者と一致する記憶されている使用者の個人登録情報を選択することにより、使用者毎の個人の特定とこの使用者の温感相関情報の選択とを簡便に行うことができ、使用者毎の設定変更のためのスイッチ操作等の頻度を低減することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の車両用の空調装置の全体構成を示す図である。この車両用空調装置は、空調ユニット10と空調操作パネル20とエアコンECU30とを備え、エアコンECU30に記憶された制御特性に基づいて空調ユニット10内の空調制御用機器の作動を自動制御して、吹出温度、送風量、吹出モードを自動制御するとともに、記憶された制御特性を使用者である乗員による空調操作パネル20のスイッチ操作に基づいて補正、すなわち学習するものである。
空調ユニット10は、車両の前方にあるインストルメントパネル(図示せず)の内部に収納されている。この空調ユニット10は周知のもので、以下、簡単に説明する。空調ユニット10は、車室内へ空調空気を送るための送風ダクト11を備え、その送風ダクト11の上流側には送風機12が配置されている。なお、送風機12の上流側には、図示しない内外気切替箱が設けられ、この内外気切替箱は送風機12により空調ユニット10内に導入する空気として、内気と外気との切替および両者の混合割合を調整する。
送風機12の下流側には、蒸発器13とヒータコア14とが設けられている。蒸発器13は冷却用の熱交換器であって、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14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。
ヒータコア14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15が回動自在に設けられ、エアミックスドア15の開度はアクチュエータ15aにより駆動されて調節される。これによって、ヒータコア14を通過する空気(温風)とヒータコア14をバイパスする空気(冷風)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。
空調ユニット10の最下流には、フェイス(FACE)吹出口16およびフット(FOOT)吹出口17を、アクチュエータ18aにより駆動されて開閉する吹出口切替ドア18が設けられている。また、図示しないデフロスタ(DEF)吹出口とこのデフロスタ吹出口を開閉するデフロスタドアも設けられている。
これら各ドアは、各吹出口を開閉することによって、各種の吹出モード、すなわち、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、温度調節された空気が車室内へ吹き出される。
エアコンECU30は制御手段としてのマイクロコンピュータおよびその周辺機器により構成されている。送風量は、エアコンECU30からの出力信号に基づいて図示しない駆動回路を介して駆動される送風機12の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15a、18aも、エアコンECU30からの出力信号に基づいて制御される。
エアコンECU30には、図示しないインストルメントパネルに設置された空調操作パネル20から、各種の操作信号が入力される。すなわち、この空調操作パネル20には、空調装置を自動制御状態に設定するためのオート(AUTO)スイッチ21、送風機12を停止するためのオフ(OFF)スイッチ22、送風機12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23、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24、乗員の好みの温度Tsetを設定するための温度設定スイッチ25、フロントウインドウの曇りを防止するためのデフロスタモードを設定するデフスイッチ26等が設けられ、これらの操作信号がエアコンECU30に入力される。
また、エアコンECU30には、車室内の空調状態に影響を及ぼす環境条件(空調熱負荷)等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31、車室外の空気温度(外気温度)Tamを検出する外気温センサ32、車室内に入射する日射量Tsを検出する日射センサ33、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34、ヒータコア14を循環するエンジン水温Twを検出する水温センサ35等からの各信号が、エアコンECU30に入力され、これらはエアコンECU30においてA/D変換されて読み込まれる。
さらに、エアコンECU30には、個人情報ECU36から、乗員の個人情報が入力される。すなわち、個人情報ECU36には、個人の識別(ID)情報が記憶されたドアロック解除キー37からの個人情報や、車室前方に配置されたカメラ38からの乗員の顔の映像が入力される。そして、個人情報ECUはカメラ38からの顔の映像より個人を特定する処理を行う。この個人情報ECU36が入手した乗員に関する個人情報がエアコンECU30へ個人ID情報として出力される。
次に、エアコンECU30の制御内容について説明する。まず、本実施形態における自動空調制御について説明すると、上述したように、エアコンECU30は、AUTOスイッチ21がオンとなっている状態(自動空調モード)で、設定されている設定温度および各種センサ信号に応じて、エアコンECU30に記憶されている吹出空気温度、送風量、吹出モードに関するそれぞれの制御特性に基づく空調制御量にて、各空調制御用機器の作動を自動制御している。これにより、吹出空気温度、送風量、および吹出モードがそれぞれ目標値となるよう制御される。
なお、この吹出空気温度、送風量および吹出モードに関するそれぞれの制御量は、車室内外の環境条件に応じた制御特性となるよう設定されている。すなわち、吹出空気温度制御量fTは、設定温度Tset、内気温度Tr、外気温度Tam、日射量Tsに対して、標準的な使用者にとって望ましい吹出空気温度となるよう、予め試験により設定されている。なお、標準的な使用者は、例えば、本州に居住する、標準的な肥満度の40歳の男性である。
すなわち、吹出空気温度制御量fT(℃)は、設定温度Tset、内気温度Tr、外気温度Tam、日射量Tsに関する4次元関数値fT(Tset、Tr、Tam、Ts)として表される。この吹出空気温度制御量fTは、例えば、図3に示すように(Tr、Tam、Ts)の3次元制御特性マップがパラメータTset毎に複数用意され、エアコンECU30に記憶されている。
同様に、送風量の制御特性である風量制御量(ブロワレベル)fB(レベル)は、設定温度Tset、内気温度Tr、外気温度Tam、日射量Tsに対して、標準的な使用者に望ましい風量となるよう、予め試験により設定されている。そして、この風量制御量fBも、(Tr、Tam、Ts)の3次元制御特性マップがパラメータTset毎に複数用意され、エアコンECU30に記憶されている。
したがって、エアコンECU30では、各種センサからの検出信号Tr、Tam、Tsおよび設定信号Tsetが読み取られ、これらの信号に応じて、記憶された吹出温度の制御特性マップおよび風量の制御特性マップより吹出空気温度制御量fT(Tset、Tr、Tam、Ts)および風量制御量fB(Tset、Tr、Tam、Ts)が算出される。そして、この吹出空気温度制御量fT(℃)、風量制御量fB(レベル)に基づき、標準的な使用者にとって望ましい吹出空気温度および風量にて空調風が車室内へ吹き出されることとなる。
次に、本実施形態における空調制御量の補正処理について説明する。図2および図3は、エアコンECU30にて実行される空調制御量の補正処理ルーチンを示すフローチャートである。この補正処理ルーチンは、車両のエンジン(図示せず)の始動とともに開始され、所定の周期で繰り返し実行される。
まずステップS100にて、個人情報ECU36から個人ID情報が読み取られる。すなわち、これにより、運転席に着座したドライバが特定される。次に、ステップS110にて、エアコンECU30に登録されている複数の個人登録情報より、個人ID情報(例えば、Aさん)に対応する個人登録情報であるドライバ情報(北海道在住、男性、45歳、肥満度大)が選択される。
なお、この個人登録情報は、使用者の温感と相関がある温感相関情報としての居住地域、性別、年齢、肥満度等のデータであり、使用者が新車購入時、あるいは不定期に行われる空調システムへのデータ入力時に、図示しないナビ画面上で行う操作によりエアコンECU30に登録される。
ここで、居住地域は、寒冷地域としての北海道地域、酷暑地域としての沖縄地域、およびそれ以外の本州地域に分類して記憶される。また、年齢は、29歳以下、60歳以上および中間的な年齢層に分類して記憶される。
さらに、肥満度は、例えば、BMI値(=体重/(身長×身長))を用い、このBMI値を直接入力するか、または、体重および身長の入力値よりエアコンECU30にてBMI値を算出するなどして、使用者のBMI値が特定され、その大きさに応じて、やせ気味、標準体型、肥満度大として分類されて記憶される。
次に、ステップS120にて、選択されたドライバ情報に応じて、空調制御量である吹出温度制御量および風量制御量に対する、温感相関情報としての居住地域別、性別、年齢別および肥満度別の制御オフセット量を算出する。具体的には、S120のブロック内にマトリックス表示された制御オフセット量マップに示すように、各温感相関情報に応じて、予め設定された吹出温度制御量の制御オフセット量C1T〜C4Tおよび風量制御量の制御オフセット量C1B〜C4Bが選択される。
ここで、各制御オフセット量C1T〜C4TおよびC1B〜C4Bについて説明する。居住地域別については、寒冷地域では、低めの設定温度を快適と感じられ、酷暑地域では高い設定温度を快適と感じられることに対応して、吹出温度の制御オフセット量C1Tは、本州を基準として北海道では−3.5℃、沖縄では+3.5℃としている。これは、気候により汗腺の開き具合が異なり、発汗量差に伴う快適環境が異なるもとの考えられることによる。
なお、風量に関しては居住地域によらず、一律的に基準条件(0レベル=変更なし)としている。
性別については、女性は男性よりも代謝熱量が低いことから暖かい環境を快適と感じる傾向にあるため、男性を基準として女性の吹出温度制御オフセット量C2T=+7℃および風量制御オフセット量C2B=−2レベル(2段階下げる)としている。
年齢別については、若年層では代謝熱量が高く涼しい環境を快適と感じられ、高年齢層では代謝熱量が低く暖かい環境を快適と感じられることに対応して、吹出温度の制御オフセット量C3Tは、中間年齢層を基準として29歳以下では−3.5℃、60歳以上では+3.5℃としている。なお、風量に関しては年齢によらず、一律的に基準条件(0レベル=変更なし)としている。
肥満度別については、肥満度が高い者は発汗量が比較的多く、これにより低めの設定温度および多めの風量を快適と感じられることに対応して、やせ気味および標準体型の者を基準として、肥満度大の者の吹出温度の制御オフセット量C4T=−7℃、風量の制御オフセット量C4B=+2レベル(2段階上げる)としている。
ここで、図2に示す制御オフセット量マップでは、異なる空調制御量である吹出温度制御量と風量制御量とにおいて、それぞれ同一の温感相関情報に対して区分けされている。すなわち、例えば居住地域別に関して言うと、吹出温度制御量および風量制御量のいずれも共通して、「北海道」、「本州」、「沖縄」の3地域において区分けされている。このことは、性別は勿論のこと、年齢別や肥満度別についても同様である。これにより、個人登録情報として記憶される属性情報のデータ量を少なくすることができる。
しかも、温感相関情報の数およびそれぞれの温感相関情報における区分け数が比較的少なくても、組合せの総数を多く設定することができる。因みに、本実施形態では、吹出温度制御量および風量制御量のそれぞれにおいて、3×2×3×3=54通りの温感補正特性とすることができる。
このステップS120における制御オフセット量の選択により、例えばAさんの場合、C1T=−3.5℃、C2T=0℃、C3T=0℃、C4T=−7℃、および、C1B=C2B=C3B=0レベル、C4B=+2レベルとなる。
次にステップS130にて、吹出温度および風量の制御オフセット量の合計値CT(offset)、CB(offset)が、数式1および数式2により算出される。
CT(offset)=C1T+C2T+C3T+C4T ・・・(数式1)
CB(offset)=C1B+C2B+C3B+C4B ・・・(数式2)
これにより、Aさんの場合は、CT(offset)=−10.5℃、CB(offset)=+2レベルとなる。あるいは、S110で選択された使用者がBさん(北海道在住、女性、65歳、標準体型)の場合は、CT(offset)=0℃、CB(offset)=−2レベルとなる。
次にステップS140で、標準的な使用者に対する基準空調制御量の補正処理が行われ、補正された空調制御量が図示しない空調制御ルーチンに与えられる。これにより、空調制御ルーチンにおいて、この補正された空調制御量に基づく空調制御が行われる。
具体的には、この補正処理では、設定温度および各センサ信号に応じて、予め記憶されている標準的な使用者における吹出温度制御量fT(Tset、Tr、Tam、Ts)および風量制御量fB(Tset、Tr、Tam、Ts)が選択され、これら制御量fT、fBにそれぞれの使用者毎に算出された制御オフセット量CT(offset)、CB(offset)が加算される。すなわち、数式3、数式4により補正された吹出温度制御量fT*および風量制御量fB*が演算される。
fT*=fT+CT(offset) ・・・(数式3)
fB*=fB+CB(offset) ・・・(数式4)
これにより、例えば、Aさんの場合、図3におけるS140のブロック内に示すように、補正された吹出温度制御量fT*は、基準となる吹出温度制御量fTに対して、−10.5℃(下方へ)シフトした制御特性となる。また、補正された風量制御量fB*は、基準となる風量制御量fBに対して、+2レベル(上方へ)シフトした制御特性となる。
なお、図3において、吹出温度制御量fTおよび風量制御量fBは、それぞれ、内気温度Trおよび内気温度と設定温度との偏差(Tr−Tset)に対する制御特性を例として示している。
ステップS150で、エンジンの作動状態が判定され、エンジンが停止していない間、上記S140の処理が継続され、エンジンの停止に伴いこの補正処理ルーチンが終了する。
なお、上記ステップS100およびS110における処理が使用者情報入力手段に相当し、ステップS120およびS130における処理がオフセット量算出手段に相当し、ステップS140における処理が補正手段に相当する。
以上のように、本実施形態では、エンジン始動時に特定される使用者(ドライバ)についての温感相関情報である居住地域、性別、年齢、肥満度に対して、予め設定されている、各温感相関情報に対する空調制御量の制御オフセット量C1T〜C4T、C1B〜C4Bが算出される。これらの制御オフセット量C1T〜C4T、C1B〜C4Bは、各温感相関情報毎にそれぞれ独立に設定されている。
そして空調制御量としての吹出温度制御量fTに対して、各制御オフセット量C1T〜C4Tの合計値CT(offset)が算出されて、この合計値が基準の吹出温度制御量に加算されることにより吹出温度制御量が補正される。
同様に、風量制御量fBに対して、各制御オフセット量C1B〜C4Bの合計値CB(offset)が算出されて、この合計値が基準の風量制御量に加算されることにより風量制御量が補正される。
したがって、補正された空調制御量である吹出温度制御量fT*および風量制御量fB*は、使用者毎に複数の温感相関情報の影響をすべて反映したものとなっている。これにより、使用者の温感に適合した空調状態を実現することができる。
また、使用者が代わっても、複雑な演算を要することなく、簡便に空調制御量の補正量を算出することができ、これにより使用者毎に望ましい空調状態を実現することができる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、吹出温度制御量および風量制御量のそれぞれにおいて、居住地域別、性別、年齢別、肥満度別に、3×2×3×3=54通りの温感補正特性とした例を示したが、これに限らない。例えば、温感相関情報として、これら以外の、体脂肪率や、メガネ/コンタクト装着等々の情報を用いてもよい。あるいは、各温感相関情報における区分け数を多くしてもよい。さらには、制御オフセット量の大きさを変えてもよい。
上記実施形態では、基準となる空調制御量として、吹出温度および風量に関する制御特性の4次元マップを記憶しておく例を示したが、これに限らず、例えば、周知のように、目標吹出温度TAOの関数式を記憶しておき、時々刻々変化するセンサ信号等に基づいて関数式によりTAOを算出して、このTAOに基づく制御特性に応じて吹出温度、風量および吹出モードを制御するものでもよい。この場合には、TAOに対して設定されている吹出温度および風量の制御量に対して、上述のように使用者毎にそれぞれの温感相関情報毎に制御オフセット量を算出して、それらの合計値を加算して空調制御量の補正を行うことができる。
あるいは、上記関数式による目標吹出温度TAOの演算値そのものを空調制御量とし、このTAOに対する温感相関情報毎の制御オフセット量を算出してそれらの合計値をTAOに加算して空調制御量としてのTAOの補正を行うことができる。
上記実施形態では、個人登録情報としての温感相関情報を、予め使用者毎にエアコンECU側に登録しておき、エンジン始動時に入力されたドライバの個人ID情報と照合される温感相関情報に基づき空調制御量を補正する例を示したが、これに限らない。例えば、エンジン始動を行うキーとして、使用者情報入力手段としての電子キーを用い、この電子キーにドライバの温感相関情報を記憶させておくことにより、エンジン始動時に電子キーから直接エアコンECUにそのドライバの温感相関情報を出力するようにしてもよい。
実施形態の車両用の空調装置の全体構成を示す図である。 空調制御量の補正処理ルーチンの一部を示すフローチャートである。 空調制御量の補正処理ルーチンの一部を示すフローチャートである。
符号の説明
10…空調ユニット、20…空調操作パネル、30…エアコンECU。

Claims (7)

  1. 車室内外の環境条件に応じて設定される空調制御量に基づき前記車室内の空調状態を制御する車両用空調装置であって、
    個人を識別するための前記個人の属性情報のうち、前記車室内の使用者の温感と相関がある温感相関情報を入力する使用者情報入力手段と、
    前記温感相関情報に応じて前記空調制御量のうち吹出温度制御量に対する制御オフセット量を算出するオフセット量算出手段と、
    前記吹出温度制御量に前記算出された制御オフセット量を加算することにより前記吹出温度制御量を補正する補正手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
  2. 車室内外の環境条件に応じて設定される空調制御量に基づき前記車室内の空調状態を制御する車両用空調装置であって、
    個人を識別するための前記個人の属性情報のうち、前記車室内の使用者の温感と相関がある温感相関情報を入力する使用者情報入力手段と、
    前記温感相関情報に応じて、前記空調制御量のうち吹出温度制御量に対する吹出温度制御オフセット量と前記空調制御量のうち風量制御量に対する風量制御オフセット量とを算出するオフセット量算出手段と、
    前記吹出温度制御量に前記算出された吹出温度制御オフセット量を加算することにより前記吹出温度制御量を補正し、前記風量制御量に前記算出された風量制御オフセット量を加算することにより前記風量制御量を補正する補正手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
  3. 車室内外の環境条件に応じて設定される空調制御量に基づき前記車室内の空調状態を制御する車両用空調装置であって、
    個人を識別するための前記個人の属性情報のうち、前記車室内の使用者の温感と相関がある複数の温感相関情報を入力する使用者情報入力手段と、
    前記空調制御量に対する前記各温感相関情報に応じたそれぞれの制御オフセット量の合計値を算出するオフセット量算出手段と、
    前記空調制御量に前記算出された制御オフセット量の合計値を加算することにより前記空調制御量を補正する補正手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
  4. 前記空調制御量は、前記車室内に吹き出される風の吹出温度を制御するための吹出温度制御量および前記車室内に吹き出される風の風量を制御するための風量制御量の少なくとも一方であることを特徴とする請求項3に記載の車両用空調装置。
  5. 前記温感相関情報は、前記使用者の年齢データ、性別データ、居住地域データおよび肥満度データのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  6. 前記補正手段は、前記温感相関情報に応じて予め設定された複数の値より前記制御オフセット量を選択するとともに、同一の前記空調制御量に対する異なる前記温感相関情報に応じて選択された前記各オフセット量の合計値を算出することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  7. 前記使用者情報入力手段は、前記使用者毎に前記温感相関情報が個人登録情報として記憶されているとともに、使用者を識別するための識別信号が入力されて、前記識別信号に対応する前記使用者と一致する前記記憶されている使用者の前記個人登録情報を選択することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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