JPH04218423A - 自動車用空調装置 - 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、自動車用空調装置（自動車用オートエアコン
）、特にその日射検出装置における太陽位置検出手段に
関する。

〔従来技術〕

自動車用空調装置においては、車室内の温度が、太陽位
置によって大きく左右されるため、複数個の日射センサ
を用いて、例えば自動車の左方又は右方における太陽位
置を検出することが提案されている。

ところで、一般に太陽は、日射強度Ｉ（ｋｃａｉ／ｍ２
・Ｈ）、仰角θ（度）及び左右角Φ（度）の３つの未知
数を有している。そのため、通常、最低３面の座標軸の
異なる検出値が必要となる。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、実際上は、かかる３面日射センサからの
検出値情報のみでは、正確な太陽位置を検出することが
困難である。

何故ならば、自動車が走行する地表面においては、日射
状態は、太陽からの直達日射の他に雲や大型建造物等に
よる散乱光、地表面等による反射光などにより影響され
るからである。

そのため、日射センサにより検出される検出値は、その
まま太陽からの直達分と判断することができない。

それ故、従来においても、太陽位置を考慮して空調制御
が行われているが、満足できる制御ができない。特に、
自動車の左方と右方とで、車室内に供給する空気の温度
及び量を独立制御する方法を採るときには、太陽位置を
正確に検出することが必要である。

本発明は、かかる問題点に鑑み、太陽位置を正確に検出
することができる自動車用空調装置を提供しようとする
ものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、日射検出装置からの信号に基づき、車室内に
供給すべき空気の温度と量とを制御する自動車用空調装
置において、上記日射検出装置は、前方、後方、左方、
右方及び上方の各日射量を検出する日射センサと、該日
射センサからの出力信号に基づき前後方向及び左右方向
における各対背する２面の検出値の差分値と上方向の検
出値とから、太陽の日射強度、仰角および左右角を演算
して太陽位置を検出する太陽位置検出手段とを有するこ
とを特徴とする自動車用空調装置にある。

本発明において最も注目すべきことは、前方、後方、左
方、右方及び上方の５面における日射量を検出する日射
センサを用い、この５面における出力信号に基づき、前
後方向検出値の差分値と左右方向検出値の差分値と上方
向の検出値とから、太陽の日射強度、仰角、左右角を演
算して正確な太陽位置を検出することである。

本発明において、上記日射強度とは、第１図に示すごと
く、自動車５において測定される太陽の日射強度Ｉ（ｋ
ｃａｌ／ｍ２・Ｈ）をいう。具体的には上記日射センサ
において検出される検出値である。

また、仰角とは、第１図、第３図に示すごとく、自動車
５の位置から太陽位置Ｓまでの角度（高度ともいわれる
）をいい、本発明ではθ（度）で表示する。

更に、左右角とは、第１図、第２図に示すごとく、自動
車５の進行方向軸（車軸方向）をｘ、その左右方向をｙ
とした平面における、太陽Ｓの位置をいい、本発明では
Φ（度）で表示する。

そして、該左右角Φは、上記ｘ、ｙ平面上において、上
記ｘ軸の右方向偏り角を正（＋）、左方向偏り角を負（
−）とする。また、ｘ軸は、自動車の進行方向を正（＋
）、後方を負（−）とし、前方が＋１８０度、後方が−
１８０度とする。

上記日射センサは、上記５方向からの日射量を検出する
ソーラセルを用いる。該ソーラセルは、例えば立方体台
座に対して、その下面を除く５面にそれぞれ貼着し、上
記５方向の日射量を検出できるよう構成する（第４図、
第５図参照）。また、日射センサは、自動車のフロント
インストルメントパネルの上、或いは自動車のルーフ等
日射を受け易い場所に設ける。

また、上記の前後方向の差分値とは、自動車の前後方向
（ｘ軸）における、前方の日射量（即ち検出値）と後方
日射量の差値をいう。

一方、左右方向の差分値とは、自動車の左右方向（ｙ軸
）における、右方日射量と左方日射量の差値をいう。

そして、本発明においては、上記前後方向の差分値と、
左右方向の差分値と、上方向の日射量（即ち、検出値）
から、日射強度Ｉ、仰角θ及び左右角Φを演算し（実施
例参照）、太陽位置を検出するのである。

〔作用及び効果〕

本発明においては、上記のごとく、前後方向、左右方向
の各差分値と、上方向の検出値とから、上記日射強度、
仰角、左右角を演算している。そのため、太陽位置の把
握に重要な該日射強度、仰角、左右角の３つの未知数を
正確に検出することができる。

また、そのため、太陽位置に応じて、車室内へ供給する
空気の温度、量等を正確にコントロールできる。また、
上記空気の供給を例えば、左座席と右座席、前方座席と
後部座席とにそれぞれ独立制御することも容易となり、
車室内を快適環境に保つことができる。

したがって、本発明によれば、太陽位置を正確に検出す
ることができる自動車用空調装置を提供することができ
る。

〔実施例〕

第１実施例 本発明の実施例にかかる自動車用空調装置につき、第１
図〜第７Ｂ図を用いて説明する。

即ち、本例装置は、日射検出装置からの信号に基づき、
車室内に供給すべき空気の温度と量とを制御するもので
あり、該日射検出装置は下記の構成を有する。

該日射検出装置は、第６図に示すごとく、日射センサ６
と太陽位置検出手段７とからなる。

上記日射センサ６は、第２図に示すごとく、自動車５の
フロントインストルメントパスルの上に配置する。また
、該日射センサ６は、第４図に示すごとく、立方形台座
６４に貼着した５個のソーラセル６１と、その外方に被
冠したフィルター６２と、その下方に設けたケース６３
とよりなる。

また、上記各ソーラセル６１には、太陽位置検出手段（
第６図）へ検出信号を送るためのリード線６５が接続し
てある。

上記日射センサ６におけるソーラセル６１は、上記立方
形台座６４の、上面、前面、後面、右面、左面において
、それぞれ上面日射センサＴ、前面日射センサＦ、後面
日射センサＢ、右面日射センサＲ、左面日射センサＬと
して貼着してある。そして、これら各面の日射センサＴ
、Ｆ、Ｂ、Ｒ、Ｌは、第６図に示すごとく、太陽位置検
出手段７の増幅器７１に接続されている。

そして、上記各日射センサＴ、Ｆ、Ｂ、Ｒ、Ｌは、第５
図に示すごとく、上方日射量ＴＳ、前方日射量ＦＳ、後
方日射量ＢＳ、右方日射量ＲＳ、左方日射量ＬＳを検出
し、その検出値を上記太陽位置検出手段７に送信する。

また、該太陽位置検出手段７は、第６図に示すごとく、
増幅器７１とＡ／Ｄ変換器７２とＣＰＵ７３とよりなる
。そして、該ＣＰＵ７３において、上記太陽位置の演算
を行い、またその結果に基づき自動車における空調用コ
ンプレッサ、ブロアモータ等の空調制御装置７５の制御
を行う。

上記太陽位置検出手段７においては、上記５つの日射セ
ンサＴ、Ｆ、Ｂ、Ｒ、Ｌからの出力信号に基づき、前記
各差分値と上方向からの検出値とから、太陽Ｓの日射強
度Ｉ、仰角θ及び左右角Φを演算して、太陽位置を検出
する。

これら日射強度Ｉ（ｋｃａｌ／ｍ２・Ｈ）、仰角θ（度
）及び左右角Φ（度）については、前記第１図〜第３図
により説明した。

次に、上記太陽位置検出手段７における演算手段につき
、第７Ａ図及び第７Ｂ図のフローチャートを用いて説明
する。

なお、本例では、夜間、曇り、晴れの場合における太陽
位置検出につき示している。そして、例えば、日没後の
夜間状態を検出する夜間日射量ａは約５０ｋｃａｌ／Ｈ
と設定し、また曇り状態を検出する曇り日射量をは約１
００ｋｃａｌ／Ｈと設定する。

そして、第７Ａ図、第７Ｂ図のフローチャートにおいて
、まずステップ１００では日射センサ６から送られてく
る上方日射量ＴＳ、前方日射量ＦＳ、右方日射量ＲＳ、
左方日射量ＬＳ、後方日射量ＢＳの５種類の日射量の読
み込みを行う。これら日射量は、予め日射量（ｋｃａｌ
／Ｈ）と出力電流値（ｍＡ）との関係式によって定めら
れた、検出値として把えられている。

次に、１０１においては上方日射量ＴＳが夜間日射量ａ
よりも小さいか否かが判断され、ＹＥＳ即ちＴＳ＜ａの
ときは１０２へ移る。そして、１０２〜１０５において
、各日射量ＦＳ、ＲＳ、ＬＳ、ＢＳが全て夜間日射量ａ
より小さいときには、１０６において日射強度Ｉ＝０、
仰角０度、左右角０度とされる。即ち、太陽は日没状態
にあると決定される。

次に、上記１０１〜１０５において、日射センサから送
られる上記５種類の日射量のうち、少なくとも１つが夜
間日射量ａよりも大きい場合には、２０１に進む。

そして、２０１〜２０５においては、上記５種類の日射
量の全てが曇り日射量ｂよりも小さいときには、２０６
に進み、日射強度Ｉ＝ｂｋｃａｌ／Ｈ、仰角θ＝０度、
左右角Φ＝０度とされる。

即ち、天候は曇り状態にあり、太陽が出ていない（θ＝
０、Φ＝０）と決定される。

一方、２０１〜２０５において、上記５種類の日射量の
うち少なくとも１つが曇り日射量ｂよりも大きいとき（
即ち太陽が出ているとき）には３００に進む。そして、
３００において前後方向差分値Ｘ＝ＦＳ−ＢＳ、左右方
向差分値Ｙ＝ＲＳ−ＬＳが計算され、また上方検出値（
日射量）＝ＴＳが定められる。

次いで、３０１に進み、上記前後方向差分値Ｘが正（＋
）か負（−）かが判断される。そして、正の場合（ＮＯ
）には、前方からの日射、即ち第２図の−９０〜９０度
の範囲より前方に、太陽が位置しており、３０３に示す
式に基づき、左右角Φが計算される。

一方、上記３０１において差分値ｘが負の場合（ＹＥＳ
）には、３０２においてＹが正か負か判断される。正の
場合（ＮＯ）には、右方日射、即ち第２図に示すごとく
自動車の右方向に太陽が位置しており、３０４に示す式
に基づき左右角Φが演算される。

また、３０２においてＹが負の場合（ＹＥＳ）には、左
方日射、即ち第２図に示すごとく自動車の左方向に太陽
が位置しており、３０５に示す式に基づき左右角Φが演
算される。

また、３０６において、上記差分値Ｘ、Ｙと検出値Ｚと
から、同３０６に示す式により仰角θが演算される。さ
らに３０７に示す式により、上記Ｘ、Ｙ、Ｚから日射強
度Ｉが演算される。

本例によれば、このようにして、左右角Φ（度）、仰角
θ（度）、日射強度Ｉ（ｋｃａｌ／ｍ２・Ｈ）を正確に
求めることができ、正確な太陽位置を検出することがで
きる。

そして、これらの値に基づき、前記第６図に示したごと
く、自動車用空調装置のコントロールが行われる。

第２実施例 上記第１実施例に示した太陽位置検出手段によって求め
た検出日射強度、検出仰角、検出左右角について、実測
値との比較を行った。また、本発明による太陽位置検出
方法を、以下差分値方式という。

また、比較のため、最大値方式によって太陽位置を検出
した場合についても、同様に実測値との比較を行った。

ここに、最大値方式は、本発明と同様に５面センサーを
用いるが、大陽光の当たる面、即ち自動車の前後方向の
最大日射量、左右方向の最大日射量、及び上方向の各日
射量より、日射強度Ｉ、仰角θ、左右角Φを求める方式
をいう。

上記各測定比較結果につき、第８Ａ図〜第１２Ｂ図によ
り説明する。

まず、日射強度Ｉに関しては、第８Ａ図に本発明の差分
値方式を、第８Ｂ図に比較例の最大値方式を示す。第８
Ａ図は、横軸に左右角Φを、パラメータに仰角θを、縦
軸に日射強度の実測値と検出値（本発明による検出日射
強度）との比を示している。一方、第８Ｂ図は、横軸に
左右角Φを、パラメータに仰角θを、縦軸に日射強度の
実測値と検出値との比を示している。

両図を比較して知られるように、本発明の差分値方式（
第８Ａ図）は、上記比率がほぼ０．９〜１．１の範囲に
あり、実測値に近いことを示している。一方、最大値方
式（第８Ｂ図）は、上記比率が１．１〜１．３を示し、
実測値からかけ離れ、また左右角Φ、仰角θによっても
その比率が大きく異なる。このように、本発明によれば
正確な日射強度を検出できる。

次に、仰角θに関して、第９Ａ図及び第９Ｂ図に本発明
の差分値方式を、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図に比較例の
最大値方式を示す。これら各図は、横軸に仰角θ、縦軸
に検出仰角θを示し、パラメータに左右角Φを取ってい
る。また、各図に示す直線Ｅは、理想線、即ち実測値と
検出値との一致線を示している。

第９Ａ図、第９Ｂ図より知られるごとく、本発明の差分
値方式による検出仰角は、比較的理想線Ｅに近い。これ
に対して、第１０Ａ図、第１０Ｂ図に示す最大値方式に
よる検出仰角は理想線から大きく外れている。

次に、左右角Φに関して、第１１Ａ図、第１１Ｂ図に本
発明の差分値方式を、第１２Ａ図、第１２Ｂ図に最大値
方式を示す。これら各図は、横軸に左右角Φ、縦軸に検
出左右角Φを示し、パラメータに仰角θを取っている。

また、各図に示す直線Ｅは理想線である。

第１１Ａ図及び第１１Ｂ図より知られるごとく、本発明
の差分値方式による検出左右角Φは、理想線Ｅとほぼ一
致している。これに対して、第１２Ａ図、第１２Ｂ図に
示す、最大値方式による検出左右角Φは、バラツキが大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７Ｂ図は第１実施例を示し、第１図〜第３図
は自動車と日射強度、仰角及び左右角の関係を示す説明
図、第４図は日射センサの断面図、第５図は日射センサ
と各方向からの日射量の説明図、第６図は太陽位置検出
手段の説明図、第７Ａ図及び第７Ｂ図は太陽位置検出手
段における演算フローチャート第８Ａ図〜第１２Ｂ図は
第２実施例を示し、第８Ａ図及び第８図は日射強度の実
測値と検出値の比を説明する線図で、第８Ａ図は本発明
の線図、第８Ｂ図は比較例としての最大値方式の線図、
第９Ａ図〜第１０Ｂ図は仰角に関する実測値と検出値と
の関係を示す説明図で、第９Ａ図及び第９Ｂ図は本発明
の線図、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図は最大値方式の線図
、第１１Ａ図〜第１２Ｂ図は左右角に関する実測値と検
出値との関係を示す線図で、第１１Ａ図及び第１１Ｂ図
は本発明の線図、第１２Ａ図及び第１２Ｂ図は最大値方
式の線図である。 ５…自動車、 ６…日射センサ、 ７…太陽位置検出手段、 ｌ…日射強度、 θ…仰角、 Φ…左右角、 ＴＳ…上方日射量、 ＦＳ…前方日射量、 ＲＳ…右方日射量、 ＬＳ…左方日射量、 ＢＳ…後方日射量、 出願人 日本電装株式会社 代理人 弁理士　高橋祥泰

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 日射検出装置からの信号に基づき、車室内に供給すべき
   空気の温度と量とを制御する自動車用空調装置において
   、 上記日射検出装置は、前方、後方、左方、右方及び上方
   の各日射量を検出する日射センサと、該日射センサから
   の出力信号に基づき前後方向及び左右方向における各対
   背する２面の検出値の差分値と上方向の検出値とから、
   太陽の日射強度、仰角および左右角を演算して太陽位置
   を検出する太陽位置検出手段とを有することを特徴とす
   る自動車用空調装置。