JPH0632136A - ゆらぎ送風機能を持つ自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車室内外の環境条件に応じたきめ細かなゆら
ぎ送風制御を実現する。 【構成】 日射量Ｓｖ、温度偏差Ｅ、温度偏差変化率Δ
Ｅと、予め定められた所定のファジィルールとに基づい
て、吹出風のゆらぎ幅を定めるゲインＰと、ゆらぎ周期
増減値Ｔとをファジィ推論するファジィ推論手段５７
と、基本となるゆらぎパターンを保持する基本ゆらぎパ
ターン保持手段５８と、ファジィ推論手段５７の推論し
た結果と基本ゆらぎパターンとに基づいて実際のゆらぎ
パターンを決定するゆらぎパターン決定手段５９とを設
け、該決定手段５９の決定したゆらぎパターンに基づい
てゆらぎ信号発生手段６０によりゆらぎ信号を発生させ
る。そして、この信号と基準風量とによりゆらぎ送風量
を演算し、該風量となるようブロアを駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゆらぎ送風機能を持つ
自動車用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平１−１４１１１５号公報に
示されるように、吹出風量を一定のパターンに従って時
間的に変化させる、いわゆるゆらぎ制御するものが既に
知られている。しかし、ゆらぎ制御のパターンが一定で
あると、長時間ゆらぎ制御が続いた場合に風速感が鈍化
するという欠点がある。

【０００３】そこで、特開平１−１６４６１６号公報に
は、日射量に応じて風量変化のサイクルを変えるものが
提案されている。このものでは、日射量により高風量送
風時間と低風量送風時間とを変化させるようにしてい
る。また、熱負荷に応じて風量変化つまり脈動の幅を変
えることも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来公
報に記載の技術は日射量や熱負荷に応じて個別に風量変
化の態様を変えるだけであり、より一層のゆらぎ感覚の
向上には限界があった。

【０００５】そこで、本発明は、車室内外の環境条件に
応じて一層きめ細かなゆらぎ制御を行えるようにした自
動車用空調装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情を考
慮してなされたもので、図１に示すように、空調熱負荷
に関連して基準風量を算出する基準風量演算手段１と、
与えられるゆらぎパターンに基づきゆらぎの振幅に相当
するゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生手段２と、前
記基準風量とゆらぎ信号とに基づいてゆらぎ風量を演算
するゆらぎ風量演算手段３と、該ゆらぎ風量演算手段３
の出力に応じてブロア４を制御するブロア制御手段５
と、を備えたゆらぎ送風機能を持つ自動車用空調装置に
おいて、日射量Ｓｖを検出する日射センサ６と、車内温
度Ｔｒを検出する車内温度センサ７と、設定温度Ｔｓを
入力する温度設定器８と、前記車内温度Ｔｒと設定温度
Ｔｓとの温度偏差Ｅを演算する温度偏差演算手段９と、
該温度偏差Ｅの変化率ΔＥを演算する温度偏差変化率演
算手段１０と、前記日射量Ｓｖ、温度偏差Ｅ、温度偏差
変化率ΔＥと、予め定められた所定のルールとに基づい
て、吹出風のゆらぎ幅を定める定数Ｐと、ゆらぎ周期を
定める定数Ｔとをファジィ推論するファジィ推論手段１
１と、基本となるゆらぎパターンを保持する基本ゆらぎ
パターン保持手段１２と、前記ファジィ推論手段１１の
推論した結果と前記基本ゆらぎパターンとに基づいて実
際のゆらぎパターンを決定し、決定したゆらぎパターン
を前記ゆらぎ信号発生手段２に入力させるゆらぎパター
ン決定手段１３と、を備えたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明では、基準風量演算手段１が空調熱負荷
に応じて基準風量を演算する。一方、ファジィ推論手段
１１が、日射量Ｓｖ、温度偏差Ｅ、温度偏差変化率ΔＥ
に基づいて、ゆらぎの振幅を定める定数Ｐと、ゆらぎの
周期を定める定数Ｔとをファジィ推論する。つまりこの
場合、ファジイ推論の前件部パラメータ（入力）を日射
量Ｓｖ、温度偏差Ｅ、温度偏差変化率ΔＥとし、後件部
パラメータ（出力）を定数Ｐと定数Ｔとしている。

【０００８】ファジイ推論は、経験則などに基づいて定
められたファジイルールに従って推論結果を出力するも
ので、そのやり方の手順は例えば次の通りである。

【０００９】まず、ＩＦ（前件部）〜ＴＨＥＮ（後件
部）形式で表現される各ファジィルールに従って、予め
与えられた入力側メンバーシップ関数より、前件部のパ
ラメータＳｖのグレード（ファジィラベルに対する所属
度、適合度、あるいはメンバーシップ値とも言う）を求
める。次に、同様に他の二つのパラメータＥとΔＥのグ
レードを求め、全部のグレードの最小値をとる。この処
理を前件部処理と言う。次に、後件部処理として、出力
側メンバーシップ関数を上記のグレードの所で頭切り処
理し（つまり制限を加えることである）、頭切り処理し
て得た台形出力を論理和する。次いで、論理和して重ね
合わせた台形部の重心を求めて、その重心位置を推論結
果、つまり最終出力である定数Ｐ及び定数Ｔとする。

【００１０】この推論手法は、例えば特開平２−９２７
６３号公報等において公知の手法を応用したものであ
る。推論手法は別に他の方法を採用しても構わない。

【００１１】ゆらぎパターン決定手段１３は、基本ゆら
ぎパターン保持手段１２から予め与えられている基本ゆ
らぎパターンに、ファジィ推論した結果を取り込むこと
により、実際に使用するゆらぎパターンを決定する。即
ち、ファジィ推論手段１１により推論した定数Ｐと定数
Ｔを用いて、基本ゆらぎパターンを補正して実際のゆら
ぎパターンを作成する。

【００１２】ゆらぎ信号発生手段２は、この作成された
ゆらぎパターンに従って時事刻々のゆらぎ信号を発生
し、ゆらぎ送風量演算手段３は、このゆらぎ信号を基準
風量に加算することによりゆらぎ風量を演算する。そし
て、この演算結果に基づいてブロア制御手段５がブロア
４を制御することで、パターン通りのゆらぎ送風制御が
行われる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図２は本発明の実施例の空調装置の主要機
能ブロック図であり、図３は同実施例の空調装置全体の
具体的構成を示す概略図である。

【００１４】まず、図３に基づいて空調装置の全体構成
の概略を説明する。この図３において、２０で示すもの
は通風ダクトであり、この通風ダクト２０の上流端に
は、インテークドア２１によって切換えられる内気取入
口２２と外気取入口２３とが設けられ、下流端には、吹
出口ドア２４によって切換えられるＶＥＮＴ吹出口２
５、ＤＥＦ吹出口２６、及びＦＯＯＴ吹出口２７が設け
られている。

【００１５】また、この通風ダクト２０の途中には、上
流側から下流側に向かって順次、ブロア２８、エバポレ
ータ２９、エアミックスドア３０、ヒータ３１が設けら
れている。そして、エアミックスドア３０の開度を制御
することにより、冷風と暖風の混合割合を調節して車内
に吹出す空気温度を調節するようになっている。なお、
３２はインテークドア用アクチュエータ、３３はエバポ
レータとともに冷却系を構成するコンプレッサ、３４は
エアミックスドア用アクチュエータ、３５はヒータ用ウ
ォータバルブ、３６はモードドア用アクチュエータであ
る。

【００１６】上記アクチュエータ類は、コントロールユ
ニット４０により制御される。コントロールユニット４
０はマイクロコンピュータを中心にして構成されてお
り、少なくとも車内温度センサ４１、外気温度センサ４
２、温度設定器４３、日射センサ４４からの入力情報に
基づいて空調熱負荷に相当する総合信号を演算する。そ
して、その演算した総合信号に基づいてエアミックスド
ア３０の制御量及びブロア２８の基準（目標）風量を算
出し、その算出値に基づいてエアミックスドア３０及び
ブロア２８を制御する。また、同様にしてインテークド
ア２１、エバポレータ２９、ヒータ３１も制御する。

【００１７】また、このコントロールユニット３０は、
ＶＥＮＴ吹出モードのときに、ゆらぎ制御に適する条件
が揃ったかどうかを判定し、条件が揃ったと判定したと
きはブロア２８の回転にゆらぎを与える機能を有してい
る。この場合、ゆらぎの基本パターンは予め記憶されて
おり、その基本パターンの振幅と周期とを、日射量等の
条件により変化させるようにしている。

【００１８】このゆらぎ送風の点を中心に実施例の空調
装置の主機能を、図２を用いて説明する。コントロール
ユニット４０には、機能実現手段として仮想的に、車内
温度センサ４１、外気温度センサ４２、温度設定器４
３、日射センサ４４からの信号（車内温度Ｔｒ、外気温
度Ｔａ、設定温度Ｔｓ、日射量Ｓｖ）に基づき車内熱負
荷に相当する総合信号を演算する手段５１と、演算した
総合信号に基づいてエアミックスドアの目標制御量を演
算する手段５２と、その演算結果によりミックスドアア
クチュエータに駆動信号を出力しエアミックスドアを目
標位置に位置決めするエアミックスドア制御手段５３
と、総合信号に関連して目標送風量（基準風量）を演算
する基準風量演算手段５４と、設定温度Ｔｓから車内温
度Ｔｒを引き算した値（温度偏差）Ｅを演算する温度偏
差演算手段５５と、該温度偏差の時間時間変化つまり変
化率ΔＥ（ｄＥ／ｄｔ）を演算する温度偏差変化率演算
手段５６と、が備わっている。

【００１９】また、予め複数のファジィルールとメンバ
ーシップ関数とを記憶しており、入力変数である前記日
射量Ｓｖ、温度偏差Ｅ、温度偏差変化率ΔＥの値に基づ
いてファジィ推論を実行して、ゆらぎの幅のゲインＰ
と、ゆらぎの周期の増減値Ｔとを出力するファジィ推論
手段５７と、予め例えば図６に示すような基本ゆらぎパ
ターンを保持した手段５８と、基本ゆらぎパターンに、
ファジィ推論したゆらぎ幅ゲインＰと周期増減値Ｔを取
り入れることにより実際に用いるゆらぎパターンを決定
するゆらぎパターン決定手段５９と、決定したゆらぎパ
ターンに応じて時事刻々のゆらぎ信号を発生する手段６
０と、基準風量とゆらぎ信号に基づいてゆらぎ送風量
（時々刻々の送風量）を演算する手段６１と、が備わっ
ている。

【００２０】なお、この場合のゲインＰは、ゆらぎパタ
ーンの幅であるブロア電圧値に対する乗数であり、この
ゲインＰにより例えば電圧値ΔＶがＰ・ΔＶとなる。ま
た、ゆらぎパターンの周期については、予め基本周期Ｔ
ｏが決められており、それに対して増減値Ｔが加算され
ている。そして、増減値Ｔが決定されることで正式の周
期が決定され、以上により実際のゆらぎパターンが決定
される。

【００２１】また、コントロールユニット４０には、さ
らに機能実現手段として仮想的に、吹出モードを判定す
る手段６２と、吹出モードとゆらぎ送風実行のためのそ
の他の条件とに基づいてゆらぎ制御を実行すべきか否か
を判断するゆらぎ制御実行判断手段６３と、ゆらぎ制御
実行判断手段６３の判定結果が「ゆらぎ不実行」のとき
は基準風量演算手段５４の出力信号（通常送風信号）を
選択し、また「ゆらぎ実行」のときはゆらぎ送風量演算
手段６１の出力信号（ゆらぎ送風信号）を選択し、選択
した一方の出力信号をブロアー制御手段６４に供給する
選択手段６５とが備わっている。なお、図２において点
線で囲んだ各手段５５、５６、５７、５９、６０、６１
は、ゆらぎ実行判断手段６３が「ゆらぎ実行」と判断し
た場合にのみ動作するようになっている。

【００２２】そして、ブロア制御手段６４は、入力され
た送風信号に応じてブロア２８を回転制御する。すなわ
ち、通常送風信号が入力された場合は、ブロア２８は一
定電圧のもとで一定回転し定常風量の空気流を送り出
す。また、ゆらぎ送風信号が入力された場合は、ブロア
２８は、変動する電圧のもとで脈動回転をし、自然風の
ような風量変化のある空気流を送り出す。

【００２３】次に、図３のコントロールユニット４０に
よって行われる制御の流れを、図４及び図５を参照しな
がら説明する。この実施例の装置で行われる空調制御で
は、図４に示すメインルーチンの処理を所定時間ごとに
繰り返し実行する。メインルーチンにおいては、まず、
最初のステップ１００で車内温度センサ４１を始めとす
る各種センサ、温度設定器、ポテンショメータ、スイッ
チ等の信号を入力する。ついで、ステップ２００で、各
種センサ等の信号に基づいて車内熱負荷に相当する総合
信号を演算し、ステップ３００で、その演算した総合信
号に基づいてエアミックスドアの目標位置並びにブロア
の目標送風量（基準風量）を演算する。

【００２４】そして、これらの演算結果に基づいて、ス
テップ４００でエアミックスドアを制御し、ステップ５
００で吹出モードドアを制御し、ステップ６００でイン
テークドアを制御し、ステップ７００で送風制御を実行
し、ステップ８００でコンプレッサ制御を実行し、１回
の処理を終了する。

【００２５】ここで、前記送風制御７００は、図５のフ
ローチャートに示すように具体的な処理が進められる。

【００２６】この送風制御においては、最初に吹出モー
ドがＶＥＮＴモードかどうか、また他のゆらぎ実行条件
が成立したかどうか（例えば目標風量が所定の低風量以
下かどうか）を判断する（ステップ７０１、７０２）。
ＶＥＮＴモードでかつ所定の条件が成立した場合（両ス
テップとも判断結果がＹＥＳの場合）だけ、ゆらぎ送風
を行うステップ７０４〜７１０に進む。それ以外のとき
はステップ７２０に進んで通常送風を行う。これは、上
の条件以外のときにゆらぎ送風を行っても、効果がなか
ったり逆効果になったりするからである。

【００２７】ゆらぎ送風を行う場合は、まず、ステップ
７０３で設定温度Ｔｓから車内温度Ｔｒを引き算して温
度偏差Ｅを演算し、ステップ７０４で温度偏差Ｅの時間
変化つまり温度偏差変化率ΔＥを演算する。ついで、ス
テップ７０５〜ステップ７０７で、日射量Ｓｖ、温度偏
差Ｅ、及び温度偏差変化率ΔＥを前件部パラメータとし
て、ゆらぎ幅ゲインＰとゆらぎ周期増減値Ｔとをファジ
ィ推論する。

【００２８】このファジィ推論では、経験則あるいは実
験などで得られた実績により、図７に示すような規則が
設定されている。この規則は、日射量Ｓｖ、温度偏差
Ｅ、温度偏差変化率ΔＥと、ゆらぎの度合いを関連付け
たものであり、この原理に基づいて図８に示すような７
個のファジィルールが設定されている。また、各パラメ
ータＳｖ、Ｅ、ΔＥ、Ｐ、Ｔ毎に、図９の（ａ）〜
（ｅ）に示すメンバーシップ関数が与えられている。こ
こで、各符号（ファジィラベル）は、次の意味で用いら
れている。 ＰＬ … 正方向に大きい ＰＭ … 正方向に中位 ＰＳ … 正方向に小さい ＺＲ … ゼロ ＮＳ … 負方向に小さい ＮＭ … 負方向に中位 ＮＬ … 負方向に大きい

【００２９】ファジィ推論過程では、上記のファジィル
ールに従い、特開平２−９２７６３号公報などで公知の
ＭＩＮ−ＭＡＸルールを用いて、ゲインＰと周期増減値
Ｔを演算する。その流れは、まず最初にステップ７０５
でルール毎の入力側メンバーシップ関数により、前件部
パラメータＳｖ、Ｅ、ΔＥのグレードＷｉを求め、その
最小値をとる。次いで、ステップ７０６で出力側メンバ
ーシップ関数により、各ルール毎のグレードから、後件
部出力であるＰｉとＴｉを求める。そして、ステップ７
０７で各ルール毎に得た後件部出力を論理和して重心を
求め、その重心位置を最終的なＰとＴとする。

【００３０】推論したら、次にステップ７０８に進み、
ここで推論したＰとＴの値により、実際に実行するゆら
ぎパターンを決定する。そして、ステップ７０９でゆら
ぎパターンに従ってゆらぎ信号を求め、該ゆらぎ信号を
基準風量に加算してゆらぎ風量を演算する。ついで、ス
テップ７１０に進み、演算したゆらぎ風量となるようブ
ロアを駆動制御してゆらぎ送風を実行し、メインルーチ
ンに戻る。

【００３１】以上のように、上記の送風制御において
は、日射量と温度偏差と同偏差の変化率という３つの因
子に基づいて、適切な振幅と周期でゆらぎ送風が実行さ
れる。したがって、

【００３２】なお、ゆらぎパターンの定数の推論ルール
やメンバーシップ関数等は、適宜変更してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
日射量と温度偏差と同偏差の変化率という３つの因子に
基づいてゆらぎの振幅と周期とが変化するので、車室内
外の環境条件に応じたきめ細かなゆらぎ制御が実現され
る。したがって、風速感の鈍化の少ない快適な空調フィ
ーリングが得られる。しかも、複数の入力条件に応じて
ファジィ推論によりゆらぎ制御の内容が決定されるの
で、複雑な制御ロジックを必要とせずに簡単に実現可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要旨を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の主要機能ブロック図であ
る。

【図３】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
である。

【図４】同実施例の制御動作のメインルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図５】同メインルーチンの中の送風制御の内容をさら
に詳細に示すフローチャートである。

【図６】同送風制御の中の基本ゆらぎパターンの説明図
である。

【図７】同送風制御の中のゆらぎの度合いの規則を示す
図である。

【図８】同送風制御の中のファジィ推論に用いるルール
を示す図である。

【図９】上記ファジィ推論に用いるメンバーシップ関数
を示し、（ａ）は前件部パラメータである日射量Ｓｖの
メンバーシップ関数、（ｂ）は前件部パラメータである
温度偏差Ｅのメンバーシップ関数、（ｃ）は前件部パラ
メータである温度偏差変化率ΔＥのメンバーシップ関
数、（ｄ）は後件部パラメータであるゆらぎ幅ゲインＰ
のメンバーシップ関数、（ｅ）は後件部パラメータであ
るゆらぎ周期増減値Ｔのメンバーシップ関数である。

【符号の説明】

１，５４ 基準風量演算手段 ２，６０ ゆらぎ信号発生手段 ３，６１ ゆらぎ風量演算手段 ４，２８ ブロア ５，６４ ブロア制御手段 ６，４４ 日射センサ ７，４１ 車内温度センサ ８，４３ 温度設定器 ９，５５ 温度偏差演算手段 １０，５６ 温度偏差変化率演算手段 １１，５７ ファジィ推論手段 １２，５８ 基本ゆらぎパターン保持手段 １３，５９ ゆらぎパターン決定手段 ４０ コントロールユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空調熱負荷に関連して基準風量を算出する
   基準風量演算手段と、 与えられるゆらぎパターンに基づきゆらぎの振幅に相当
   するゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生手段と、 前記基準風量とゆらぎ信号とに基づいてゆらぎ風量を演
   算するゆらぎ風量演算手段と、 該ゆらぎ風量演算手段の出力に応じてブロアを制御する
   ブロア制御手段と、 を備えたゆらぎ送風機能を持つ自動車用空調装置におい
   て、 日射量を検出する日射センサと、 車内温度を検出する車内温度センサと、 設定温度を入力する温度設定器と、 前記車内温度と設定温度との温度偏差を演算する温度偏
   差演算手段と、 該温度偏差の変化率を演算する温度偏差変化率演算手段
   と、 前記日射量、温度偏差、温度偏差変化率と、予め定めら
   れた所定のルールとに基づいて、吹出風のゆらぎ幅を定
   める定数と、ゆらぎ周期を定める定数とをファジィ推論
   するファジィ推論手段と、 基本となるゆらぎパターンを保持する基本ゆらぎパター
   ン保持手段と、 前記ファジィ推論手段の推論した結果と前記基本ゆらぎ
   パターンとに基づいて実際のゆらぎパターンを決定し、
   決定したゆらぎパターンを前記ゆらぎ信号発生手段に入
   力させるゆらぎパターン決定手段と、 を備えたことを特徴とするゆらぎ送風機能を持つ自動車
   用空調装置。