JPH04372416A - 車両用空調装置の日射補正制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車室内の空調制御を
日射補正するための車両用空調装置の日射補正制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特公昭６２─３０９３１号公報
等において示されているように、日射検出装置により検
出された日射の熱輻射または光量に対応する出力信号Ｔ
Ｓ　（以下、日射信号という）等に基づいて、数式（１
）により総合信号（Ｔ）を求め、各空調機器の制御量を
調節する形式の車両用空調制御装置は従来において公知
である。

【０００３】

【数１】 　　Ｔ＝Ｋｓｅｔ　・Ｔｓｅｔ　−Ｋｒ　・Ｔｒ　−Ｋ
ａｍ・Ｔａｍ−Ｋｓ　・Ｔｓ　＋Ｃ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・　　（１）

【０００４】但し、Ｋｓｅｔ　、Ｋｒ
　、Ｋａｍ、Ｋｓ　は、車室内の設定温度（Ｔｓｅｔ　
）、車室内温度（Ｔｒ　）、外気温（Ｔａｍ）、日射信
号（Ｔｓ　）にそれぞれ付加される実験的に得られたゲ
インであり、Ｃは補正項である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
制御形式においては、単に日射に関する１つの信号Ｔｓ
　に所定のゲインを乗じて総合信号に加えるようにして
いたので、車室内温調の日射の影響に対するよりきめ細
かい制御ができなかった。

【０００６】即ち、車体自体が受ける日射による車室内
の熱負荷への影響と、人体が直接受ける日射による影響
は異なるが、上述のものにおいては、これをまとめて１
つの信号Ｔｓ　として補正するようになっており、たと
えば冬季や夕方等のように太陽高度が低く、車体に当た
る光量が減って人体に当たる光量が多くなるような場合
や、夏季や日中等のように太陽高度が高く、車体に当た
る光量が増えて人体に当たる光量が少なくなるような場
合に的確な補正をおこないにくい問題点があった。

【０００７】そこで、この発明においては、上記問題点
を解決するためになされたもので、日射検出装置によっ
て得られる情報から、車体自体が受ける照射状態と人体
が受ける照射状態とを識別し、車室内の温調状態をより
的確に補正できる車両用空調装置の日射補正制御装置を
提供することを課題としている。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】しかして、この発明に
かかる車両用空調装置の日射補正制御装置の要旨とする
ところは、日射に関する情報を検出する日射検出装置と
、前記日射検出装置からの出力に基づき、全照射量に関
する情報の垂直成分と水平成分をそれぞれ演算する垂直
、水平成分演算手段と、前記垂直、水平成分演算手段に
よって演算された垂直成分と水平成分にそれぞれ独立の
ゲインを乗じ、これらを加味して空調機器を制御するた
めの総合信号を演算する総合信号演算手段とを具備する
ことにある。

【０００９】

【作用】したがって、日射検出装置により検出された日
射に関する情報に基づき、垂直、水平成分演算手段によ
って全照射量に関する情報の垂直成分と水平成分が求め
られるが、垂直成分は車両が受ける日射からの熱負荷に
等価と考えることができるし、水平成分は窓ガラスを介
して人体が受ける日射からの熱負荷に等価と考えること
ができるので、総合信号演算手段において垂直成分と水
平成分にそれぞれ独立のゲインを乗じた制御因子を加味
すれば、人体のうける照射量と車体の受ける照射量が別
々に変化したとしても的確な制御ができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１１】図１において、車両用空調装置は、空調ダ
クト１の最上流側に内外気切換装置２が設けられ、この
内外気切換装置２は、内気入口３と外気入口４とが分か
れた部分に内外気切換ドア５が配置され、この内外気切
換ドア５をアクチュエータ６により操作することで空調
ダクト１内に導入する空気を内気と外気とに選択し、吸
入モードが変えられるようになっている。

【００１２】送風機７は、空調ダクト１内に空気を吸い
込んで下流側に送風するもので、この送風機７の後方に
はエバポレータ８とヒータコア９とが設けられている。

【００１３】エバポレータ８は、図示しないコンプレッ
サ等と共に配管結合されて冷房サイクルを構成しており
、また、ヒータコア９はエンジンの冷却水が循環して空
気を加熱するようになっている。このヒータコア９の前
方にはエアミックスドア１０が設けられており、このエ
アミックスドア１０の開度をアクチュエータ１１により
調節することで、ヒータコア９を通過する空気とヒータ
コア９をバイパスする空気との量が変えられ、その結果
、吹出空気の温度が制御されるようになっている。

【００１４】そして、前記空調ダクト１の下流側は、デ
フロスト吹出口１２、ベント吹出接続口１３及びヒート
吹出口１４に分かれ、その分かれた部分にモードドア１
５，１６，１７が設けられ、このモードドア１５，１６
，１７をアクチュエータ１８で操作することにより所望
の吹出モードが得られるようになっている。

【００１５】また、前記ベント吹出接続口１３にはベン
ト用ダクト１９が接続され、このベント用ダクト１９の
下流側は中央吹出口２０及び左右吹出口２１，２２に分
かれて車室２３に開口し、この分かれた部分に左右を仕
切る隔壁２４が設けられている。この隔壁２４の手前に
は、モータアクチュエータ２５で駆動される配風ドア２
６が設けられており、この配風ドア２６を駆動制御する
ことで車室２３の左右へ供給される風量比（配風比）が
調節されるようになっている。

【００１６】２７は車室内の空気の温度を検出する車室
内温度センサ、２８は外気温を検出する外気温センサ、
２９，３０，３１は日射を検出する第１乃至第３の日射
センサであり、これらの出力信号は信号選択を行なうマ
ルチプレクサＭＰＸ３２を介してＡ／Ｄ変換器３３へ入
力され、ここでデジタル信号に変換されてマイクロコン
ピュータ３４に入力される。

【００１７】また、マイクロコンピュータ３４には、車
室内の設定温度を調節する温度設定器３５を有し、吹出
モードや送風能力をはじめ冷房サイクルの稼動の有無や
オート制御モードの有無を手動で操作する操作パネル３
６と、車室内の左右の配風比を手動で設定する配風比手
動設定器３７とからの出力信号が入力される。

【００１８】前記第１乃至第３の日射センサ２９，３０
，３１は、車両のほぼ中央のインストルメントパネル３
８上に設けられた基台３９の表面に配置されて日射検出
装置４０を構成しており、その具体的な取付構造が図２
（ａ）、（ｂ）に示されている。

【００１９】図２において、第１乃至第３の日射センサ
２９，３０，３１は、基台３９のフロントガラス４１と
対向する斜面部３９ａ及び上面部３９ｂに取り付けられ
ており、斜面３９ａに取り付けられた第１の日射センサ
２９と第２の日射センサ３０は、太陽の所定の中間高度
及び車両進行方向に対する太陽の所定の中間方位に対し
て受光面が直角になるように設置されており、このため
、図３に示されるように、それぞれの出力ＩＬ　，　Ｉ
Ｒ　は太陽の位置が車両の進行方向（α＝０°）から所
定角α１　それぞれ左右に傾いたときに最大となるよう
になっている。また、上面部３９ｂに取り付けられた第
３の日射センサ３１は、その表面がほぼ水平であり、図
３に示すように、日射方向にかかわらずほぼ均一な出力
ＩＨ　が得られるようになっている。

【００２０】マイクロコンピュータ３４は、図示しない
中央処理装置ＣＰＵ、読出し専用メモリＲＯＭ、ランダ
ムアクセスメモリＲＡＭ、入出力ポートＩ／Ｏ等を持つ
それ自体周知のもので、前述した各種入力信号に基づい
て、前記アクチュエータ６，１１，１８，２５、送風機
７のモータにそれぞれ駆動回路４０ａ〜４０ｅを介して
制御信号を出力し、各ドア５，１０，１５，１６，１７
，２６の駆動制御及び送風機７の回転制御を行なう。

【００２１】図４において、上記マイクロコンピュータ
３４による空調制御装置の日射制御に関するルーチン例
がフローチャートとして示され、マイクロコンピュータ
３４はステップ５０からこのプログラムの実行を開始し
、ステップ５２において各日射センサ２９，３０，３１
の出力ＩＬ　，ＩＲ　，ＩＨ　を入力し、以下、入射方
向α、入射高度β及び入射強度ＩＯを演算する。ここで
、入射方向αとは、図５に示すように車両の進行方向に
対する太陽の位置のずれ角を表し、ドライバ側（右側）
へのずれを正　（＋）、アシスト側（左側）へのずれを
負（−）とする。また、入射高度βとは水平方向（β＝
０°）からの太陽の位置のずれ角を表す。

【００２２】まず、入射方向αの演算方法を説明すると
、ステップ５４において、第１の日射センサ２９の出力
ＩＬ　と第２の日射センサ３０の出力ＩＲ　との大小を
比較し、ＩＲ　≧ＩＬ　であればステップ５６へ進んで
入射方向検出信号ＳＤを数式（２）に基づいて、ＩＲ＜
ＩＬ　であればステップ５８へ進んでＳＤを数式（３）
に基づいてそれぞれ求める。

【００２３】

【数２】

【００２４】

【数３】

【００２５】そして、このＳＤを用いて、図６に示すよ
うに、ＩＲ　≧ＩＬ　であればドライバ側への日射の偏
りを数式（４）をもって、ＩＲ　＜ＩＬ　であればアシ
スト側への日射の偏りを数式（５）をもってそれぞれ算
出し、入射方向αを求める。

【００２６】

【数４】 α＝　　Ｋ・ＳＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・　（４）

【００２７】

【数５】 α＝−Ｋ・ＳＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・　（５）

【００２８】次に、入射高度βの
演算にあっては、ステップ６４において、前段階で求め
た入射方向αがドライバ側の所定範囲（０≦α≦２α１
　）内の値であるか否かを判定し、また、ステップ６６
において、αがアシスト側の所定範囲（−２α１　≦α
＜０）内の値であるか否かを判定する。０≦α≦２α１
　であればステップ６８へ進んで入射高度検出信号ＳＨ
を数式（６）をもって、また、−２α１　≦α＜０であ
ればステップ７０へ進んでＳＨを数式（７）をもってそ
れぞれ表し、次のステップ７２において入射高度βを数
式（８）によって求める。

【００２９】

【数６】

【００３０】

【数７】

【００３１】

【数８】β　＝ＫＢ　・ＳＨ＋β０　　　　　　　　　
・・・　　（８）

【００３２】ここで、ＫＢ　は比例定
数、β０は補正項を示す。

【００３３】尚、入射高度βの演算を所定範囲の入射方
向に限って演算しているのは、入射方向が左右に大きく
ずれた場合にはフロントガラスを通して車室内に入射す
る太陽光が減少するため、これを無視しても制御上さし
つかえないこと、また、第７図に示されるように、−２
α１　≦α≦２α１　であれば入射高度βを入射方向α
にかかわらずほぼ同じ値として求めることができるが（
実線）、αが±９０°近くになるとβの誤差が大きくな
る（波線）ためである。このため、−２α１　≦α≦２
α１　以外のαの値に対しては入射高度βを新たに演算
せず、前回のβの値を用いる。

【００３４】このようにして、入射高度βが得られた後
は、ステップ７４へ進み、入射強度ＩＯ　を演算する。 即ち、第３の日射センサ３１はほぼ水平に保たれている
ので、この日射センサ３１の出力ＩＨ　は、数式（９）
で表すことができ、前段階で入射高度βが演算されれば
、数式（１０）によりＩＯ　を求めることができる。

【００３５】

【数９】 ＩＨ　＝ＩＯ　ｓｉｎ　β　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・　（９）

【００３６】

【数１０】

【００３７】しかして、上記第１乃至第３の日射センサ
２９，３０，３１の取付構造によれば、入射方向αを第
１及び第２の日射センサ２９，３０を用いて、入射高度
β及び入射強度ＩＯ　を第１の日射センサ２９または第
２の日射センサ３０と第３の日射センサ３１を用いて的
確に求めることができるものである。

【００３８】日射状態の演算が終わった後は、ステップ
７６へ進み、入射強度ＩＯ　の水平成分ＩＦ　を数式（
１１）に基づいて演算する。

【００３９】

【数１１】 ＩＦ　＝ＩＯ　ｃｏｓ　β　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・　（１１）

【００４０】通常の車体に
おいては、フロントガラスやリヤガラスが幾分傾斜して
取り付けられているものの、屋根によって真上からの日
射が遮られているので、この水平成分ＩＦ　は、全照射
熱量の水平成分、換言すれば、人体が窓ガラスを介して
受ける熱負荷ＱＦ　に等価と考えることができる。また
、前記日射センサ３１の出力ＩＨ　（ＩＯ　ｓｉｎ　β
）は、全照射熱量の垂直成分、即ち、車体が直接受ける
日射からの熱負荷ＱＨ　に等価と考えることができる（
図８参照）。

【００４１】そして、ステップ７８においては、上記垂
直成分の熱負荷ＱＨと水平成分の熱負荷ＱＦ　に、実験
的に決定された独立の所定のゲインＤ、Ｅをそれぞれ付
加し、これらを加味して各空調機器を制御するための総
合信号Ｔを数式（１２）により演算する。

【００４２】

【数１２】 　　Ｔ＝（Ａ＋Ｂ）・Ｔｓｅｔ　−Ｂ・Ｔｒ　−Ｃ・Ｔ
ａｍ−Ｄ・ＱＦ　−Ｅ・ＱＨ　＋Ｆ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・　（１２）

【００４３】但し、Ｔｓｅｔ　は温度設
定器によって設定された車室内の設定温度、Ｔｒ　は車
室内温度、Ｔａｍは外気温であり、Ａ、Ｂ、Ｃも実験的
に決定されたゲインであり、Ｆは補正項である。

【００４４】ステップ８０においては、各空調機器、例
えば、エアミックスドア、送風機、モードドア、配風ド
ア等の制御量が、従来公知の手法により前記総合信号Ｔ
の大きさに応じて決定され、各空調機器が駆動制御され
るようになっている。

【００４５】このため、総合信号Ｔに全照射熱量に関す
る情報の垂直成分と水平成分がそれぞれ独立の制御因子
として加味されているので、車体に照射される日射量の
変化と人体に照射される日射量の変化を独立に捕らえ、
これらの変化に応じて車室内の空調が補正される。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
日射検出装置によって得られる情報から、全照射熱量に
関する情報の垂直成分と水平成分を求め、これらを空調
機器を制御するための総合信号にそれぞれ独立の制御因
子として加えたので、車体と人体への照射状態が季節に
よって、あるいは、日中と夕方によってそれぞれ異なっ
ても、車室内温調を的確に日射補正できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空調装置の概略を示す構成図である。

【図２】図２（ａ）は、日射検出装置を示す斜視図、図
２（ｂ）は、日射検出装置を示す側面図である。

【図３】各日射センサの出力状態を示す特性線図である
。

【図４】車両用空調装置に用いられるマイクロコンピュ
ータによる日射補正の制御例を示すフローチャ─トであ
る。

【図５】入射方向と入射高度を説明する説明図である。

【図６】入射方向（α）と入射方向検出信号ＳＤとの関
係を示す特性線図である。

【図７】入射高度（β）と入射高度検出信号ＳＨとの関
係を示す特性線図である。

【図８】入射強度ＩＯ　の垂直成分ＩＨ　と水平成分Ｉ
Ｆとの関係を示す参考図である。

【符号の説明】

２９〜３１　　日射センサ ３４　　マイクロコンピュータ ４０　　日射検出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】日射に関する情報を検出する日射検出装置
   と、前記日射検出装置からの出力に基づき、全照射熱量
   に関する情報の垂直成分と水平成分をそれぞれ演算する
   垂直、水平成分演算手段と、前記垂直、水平成分演算手
   段によって演算された垂直成分と水平成分にそれぞれ独
   立のゲインを乗じ、これらを加味して空調機器を制御す
   るための総合信号を演算する総合信号演算手段とを具備
   することを特徴とする車両用空調装置の日射補正制御装
   置。