JPH0648162A - 車両室内換気装置の制御方法 - Google Patents

車両室内換気装置の制御方法

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JPH0648162A
JPH0648162A JP5123981A JP12398193A JPH0648162A JP H0648162 A JPH0648162 A JP H0648162A JP 5123981 A JP5123981 A JP 5123981A JP 12398193 A JP12398193 A JP 12398193A JP H0648162 A JPH0648162 A JP H0648162A
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indoor
ventilation device
switching threshold
concentration
outside air
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JP5123981A
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Heiner Holland
ホラント ハイナー
Guenther Riehl
リール ギュンター
Bernd Dr Schumann
シューマン ベルント
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B60H1/00735Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/008Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being air quality
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内汚染物質濃度と外気汚染物質濃度を検出
し、汚染物質濃度の少なくとも1つのスイッチング閾値
に依存して換気装置を動作させる、車両室内換気装置の
制御方法において、通常変化している室内空気中の汚染
物質濃度の基本的な負荷が考慮されるように改善を行う
こと。 【構成】 室内汚染物質濃度の関数として閾値を設定
し、該閾値を当該室内汚染物質濃度の傾向に応じて追従
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、室内汚染物質濃度と外
気汚染物質濃度を検出し、汚染物質濃度の少なくとも1
つのスイッチング閾値に依存して換気装置を動作させ
る、車両室内換気装置の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の方法はドイツ国特許出願公開第
2941305号公報から公知である。この公報による
方法では、外気に対する汚染物質濃度値と室内空気に対
する汚染物質濃度値とがセンサを用いて測定され、この
2つの値がそれぞれ閾値と比較される。この比較に基づ
いて、換気装置を動作させる制御信号が生成される。
【0003】ドイツ国特許出願公開第3304324号
公報からは既に次のようなことが公知である。すなわち
センサ信号を用いて求められた外気中の汚染物質濃度値
に対する閾値が動作周期期間中にセンサ信号の傾向に相
応して追従制御されることが公知である。これは次のよ
うなことを意味する。すなわち外気導入が、変動する外
気の基本的な負荷にのみ依存して行われるということを
意味する。室内空気中の汚染物質濃度に対する考慮はこ
の方法の場合行われていない。さらに上記信号の追従制
御も半導体ガスセンサの特性を考慮していない。信号ド
リフトを招来するような半導体ガスセンサの不安定性
は、空気の湿度又は使用期間等のパラメータに依存して
いる。その他にもこの種のセンサはセンサ表面におい
て、測定すべきガス(CO,NOx)と同じように化学
反応を生ぜしめるガスに対しても応答してしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、室内
汚染物質濃度と外気汚染物質濃度を検出し、汚染物質濃
度の少なくとも1つのスイッチング閾値に依存して換気
装置を動作させる、車両室内換気装置の制御方法におい
て、室内空気中の変動する汚染物質濃度の基本的な負荷
が考慮されるように改善を行うことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、室内汚染物質濃度の関数として閾値を設定し、該閾
値を当該室内汚染物質濃度の傾向に応じて追従制御する
するようにして解決される。
【0006】本発明の請求項1の特徴部分に記載された
方法によって得られる利点は、通常変動している室内空
気中の汚染物質濃度の基本的な負荷が考慮されるように
なることである。それにより、車両の搭乗者によって直
接感じ取られる室内空気中の汚染物質濃度に当該制御系
は応答するものとなる。
【0007】発明の有利な改善例は従属請求項に記載さ
れる。
【0008】特に有利には外気導入部の閉鎖に対するス
イッチング閾値と、外気導入部の開放に対するスイッチ
ング閾値とが設けられる。これらのスイッチング閾値は
室内空気中の汚染物質濃度に依存して設定され、当該特
性量の経過に応じて追従制御される。その他に少なくと
も外気導入部の閉鎖に対するスイッチング閾値を、セン
サの動作時点に付加的に依存して追従制御することが行
われる。さらに絶対センサ信号の他に時間に関する一次
導関数を濃度変化を表す特性量として評価することが行
われる。それにより外気中の汚染物質濃度の測定の際に
半導体ガスセンサの特殊な特性にセンサ信号評価を整合
させることができる。これによって絶対センサ信号の不
安定性(信号ドリフト)はもはや評価に影響を及ぼさな
くなる。
【0009】
【実施例】車両室内の外気導入部は換気装置によって制
御される。この制御のためには外気中の汚染物質濃度が
室内空気中の汚染物質濃度と比較され、この比較に基づ
いて換気装置の操作に用いられる制御信号が生成され
る。
【0010】CO2は密閉された室内での空気消費量に
対する直接的な尺度量を表すので、車両室内の空気の質
に対する基準ガス(ガイドガス)として用いられる。搭
乗者のいる密閉された車両室内では人間の呼吸動作によ
ってCO2が増える。さらにCO2は喫煙、人体の発汗作
用等による空気汚染度への影響に対する間接的な尺度量
としても評価される。CO2室内濃度は本発明によれば
以下の式から計算によって求められる。
【0011】 LM×dK(t)/dt=SZU+SQU−Sab …(1) この場合、LMは車両室内の空気量、K(t)は検出す
べきCO2室内濃度、SZUは外部から室内へのCO2
取り込み、SQUは搭乗者からのCO2の取り込み、S
abは室内から外部へのCO2の放出量である。
【0012】さらに次の2つの式がなりたつ。
【0013】SZU=KCO2×m Sab=K(t)×m この場合、KCO2は外気中のCO2濃度、mは外気導入
部が開放された場合の室内を通過する空気流量である。
【0014】これにより、外気導入部が開放されている
場合前記式(1)は以下の微分方程式がなりたつ。
【0015】 LM×dK/dt=m(KCO2−K(t))+SQU …(2) また外気導入部が閉鎖されている場合には以下の式とな
る。
【0016】 LM×dK(t)/dt=SQU …(3) ここにおいて前記式(2)は次の式によって解かれる。
【0017】
【数1】
【0018】この場合、KAusg1は外気導入部が開
放された時点における室内濃度である。さらに前記式
(3)は次の式によって解くことができる。
【0019】 K(t)=(SQU/LM)t+KAusg2 …(5) この場合、KAusg2は外気導入部が閉鎖された時点
における室内濃度である。
【0020】CO2室内濃度K(t)の算出のためには
まず前記式(4)及び(5)に含まれるパラメータを求
めなければならない。空気流量mは車両速度vとベンチ
レータファンにより消費される電力Pの関数である。こ
のvとPからなる値の組に対し相応の空気流量mが対応
付けられる。この対応付けは車両毎に異なるものであ
り、計算ユニットのROMにファイルされる。計算ユニ
ットにより連続的に空気流量mが定められる。車両室内
の空気量LMも定数として同様に計算ユニットにファイ
ルされる。
【0021】CO2の取り込みSQUは、車両搭乗者の
呼吸によって引き起こされる。このCO2取り込みSQ
Uは、次のようにして求められる。すなわち搭乗者の数
を計算ユニットに伝送し、この数値を単位時間当たりに
人から吐き出されるCO2の量に対する平均値と乗算す
ることにより求められる。搭乗者の数は例えばシート端
子を介して求められる。
【0022】本発明では外気を介してのCO2の取り込
SZUとして、外気中の平均的なCO2濃度=400p
pmが定数として同様に計算ユニットにファイルされ
る。外気導入部の開放時点での室内濃度KAusg1
と、外気導入部の閉鎖時点での室内濃度KAusgl2
も同様に計算ユニットに中間記憶される。パラメータの
決定には多かれ少なかれエラーが含まれる。この場合特
に空気流量mの決定はクリティカルなものである。その
結果、算出されたCO2室内濃度K(t)は実際の値か
らずれる。この場合に生じたエラーは時間tと共に大き
くなる。すなわち前記式(4)中のべき指数のために格
段に大きくなる。それ故に、算出された値を適切な基準
拠点個所(基準位値)において補正することが行われ
る。この基準位置とは本発明の実施例においては所定の
時点tにおいて十分正確な1つの濃度K(t)を示す値
の対〔t,K(t)〕である。この値の対は初期値とし
て供給され、この初期値によりCO2室内濃度K(t)
を算出するための当該方法が繰り返し新たに開始され
る。
【0023】図1には外気導入部が開放された場合と閉
鎖された場合において算出されたCO2室内濃度K
(t)の経過が時間tに関して示されている。時点t0
において符号KAusg1が付されているCO2室内濃
度K(t)の計算は、外気導入部が開放された際に前記
式(4)に従って行われる。時点t1(図2のフローチ
ャートでは時間tsに相当)においては外気導入部が閉
鎖され、濃度値KAusg2が中間記憶される。ここで
のCO2室内濃度K(t)は前記式(5)に従って算出
される。時点t2では再び外気導入部の開放が行われ、
それによって新たな濃度値KAusg1′が中間記憶さ
れ、この濃度値を用いてCO2室内濃度K(t)の新た
な計算が前記式(4)に従って行われる。時点t2は図
2のフローチャートにおいてtoで示されている。
【0024】外気導入部が開放された場合に算出された
CO2室内濃度K(t)の経過から明らかなように、時
間量tに対する関数はCO2外気濃度KCO2に、搭乗者
からのCO2取り込みSQUとの比を加えた値に漸近的
に近似している。そのため空気流量mのパラメーターエ
ラーは反比例的に当該限界値に関与される。
【0025】既に前記した基準位置での補正は次のよう
な場合に行われる。すなわちCO2室内濃度が値Aだけ
当該漸近的限界値濃度に近づいた場合に行われる。図1
ではこの値Aは時点t3にある。
【0026】前記基準位置は例えば次のような場合に設
定される。すなわち算出されたCO2室内濃度K(t)
が10%だけ当該漸近的限界値濃度KCO2+SQU/
mを上回った場合に設定される。すなわち以下の条件、 {K(t)−K(t→∞)}/{K(t=to)−K(t→∞)} ×100%≦10% …(6) が当てはまる場合には、CO2室内濃度K(t)は以下
の式で示される濃度値におかれる。
【0027】 K(t)=K(t→∞)=KCO2+SQU/m …(7) 前記条件(6)は、以下の条件 t≧2.3×LM/m …(8) が当てはまる場合に充たされる。前記式(7)中のmは
定数である。
【0028】しかしながらこれらのことは実際の走行状
況には当てはまらないので、次のようなことが行われ
る。すなわち外気導入部の開放時点toを中間記憶し、
その後で瞬時の走行速度vとベンチレーターファンに消
費された電力Pとから、車両室内を流過する瞬時の空気
流量mを検出することが行われる。開放時点から順次得
られた、空気流量mに対するこれらの値からは順次連続
的に平均値が形成される。各瞬時の付加される空気流量
mは、先行する空気流量mの値から形成された平均値と
比較される。前記各瞬時の空気流量mが、当該平均値よ
りも大ならば、当該瞬時の空気流量mは平均値を更新す
るためにのみ用いられる。前記各瞬時の空気流量mが、
当該平均値よりも小ならば、該平均値と所属の時間t′
=t−toを用いて基準位置での補正のための前記式
(8)の条件が検査される。この条件が充たされている
場合は、mに対する平均値が含まれている前記式(7)
による限界値を用いて基準位置での補正が行われる。こ
れに対して前記式(8)が充たされていない場合は、当
該瞬時の空気流量mも平均値の更新のためにのみ用いら
れる。それにより次のことが保証される。すなわち基準
位置での補正が前記式(6)によって10%タイル内で
のみ行われることが保証される。
【0029】しかしながらこれらの濃度間での直接的な
比較はガスの種類が異なるために余り意味がない。その
ためこれらの種類の異なるガスを人体器官への影響に基
づき重み付けする必要がある。本発明では人体の健康に
害を及ぼさないものと見なされる濃度範囲として、CO
に対しては0〜10ppm,CO2に対しては0〜10
00ppmが定められる。従ってCO2濃度に対しCO
濃度は係数100で重み付けされなければならない。さ
らに外気中の別の又は他のガス(例えばNOx)を考慮
すべき場合は、例えばMIKデータないしMAKデータ
に基づいて相応の重み付け係数を定めることができる。
【0030】CO2室内濃度の前記算出の他には、室内
空気中の汚染物質濃度を特殊なCO2センサを用いて測
定することもできる。しかしながらその他のCO2のよ
うなガイド(基準)ガスを室内空気中の汚染物質濃度の
検出のために利用することも考えられる。
【0031】外気中の汚染物質濃度は、車両に取り付け
られたセンサを用いて検出される。そのためにはセンサ
の抵抗値Rが測定される。この場合センサの抵抗値Rが
汚染物質濃度に対する尺度量となる。センサの抵抗値R
は時間に関する絶対値R(t)としても用いられ、また
関数R(t)の導関数(dR(t)/dt)による汚染
ガスの付着時点における汚染物質濃度の変化としても用
いられる。この特性量の大きさ及び極性は濃度変化に対
する尺度を示すものである。この場合は前記特性量dR
(t)/dtは、センサ表面におけるガスの被着度に依
存していることに注意しなければならない。所定の濃度
の上昇において当該特性量は被着度の増加に伴って比較
的小さくなる。すなわちセンサは飽和状態及びその動作
点に応じて変位する。被着度に対する尺度量としてセン
サの抵抗値Rが用いられるのでそれによって動作点も設
定される。
【0032】本発明による実施例では時間に関するセン
サ抵抗値R(t)がCO2室内濃度K(t)と比較され
る。それに対して2つのCO2室内濃度値が閾値S1及
びS2として定められる。この場合閾値S1は外気導入
部の閉鎖を示し、閾値S2は外気導入部の開放を示すも
のである。
【0033】次に外気導入部を制御するための方法を説
明する。この方法はステップ1において外気導入部の開
放と共に開始される。計算ユニットにはステップ2にお
いてスイッチング閾値S1及びS2に対する初期値が中
間記憶される。この場合この初期値は必ずCO2室内濃
度の中間領域にある。ステップ3においては所定の時間
に亘って計算ユニットにより、汚染物質濃度変化dR/
dtとスイッチング閾値S1との間での比較が常に行わ
れる。次の条件すなわち、 dR/dt≦S1<0 が充たされた場合は外気導入部がステップ4に応じて閉
鎖される。同時にステップ5において閉鎖時点における
センサ信号R(ts)が計算ユニットに記憶される。
【0034】外気導入部が閉鎖している間はステップ6
により次の条件すなわち、 dR/dt≦S1 が常に検査される。この条件は汚染物質濃度が引き続き
上昇していることを意味する。汚染物質濃度がもはや上
昇しなくなった場合には、ステップ7において計算ユニ
ットにより、センサ信号R(t)の絶対値が外気導入部
閉鎖時点でのセンサ信号R(ts)と比較される。以下
の条件、 {R(t)−R(ts)}/R(ts)≧S2[K(t
s)]<0 が充たされた場合には、外気導入部は相応のステップ8
において新たに開放される。開放時点のセンサ信号R
(to)は相応のステップ9において計算ユニットにフ
ァイルされる。
【0035】後続するステップ10では瞬時のCO2
内濃度K(t)と、既に前述した汚染物質センサの飽和
作用が考慮される。これは外気導入中断のためのスイッ
チング閾値S1を、当該CO2室内濃度K(t)に依存
して変えることによって行われる。すなわちS1[K
(t)]である。センサの飽和度を考慮するためにスイ
ッチング閾値S1に対する値をセンサ抵抗値R(t)に
応じて補正することが行われる。この場合センサの抵抗
値R(t)に対する全ての値範囲が少数の部分(サブ)
領域に分けられる。唯1つの部分領域には補正係数F
[R(to)]が割り付けられる。この補正係数をスイ
ッチング閾値S1と乗算することにより該スイッチング
閾値S1に対する補正量が得られる。前記計算操作及び
記憶機能は計算ユニットによって行われる。
【0036】スイッチング閾値S1に対する補正値は、
ステップ10において汚染物質濃度変化dR/dtと比
較される。以下の条件、 dR/dt≦F[R(to)]S1[K(t)] が充たされたならば、外気導入部はステップ11によっ
て閉鎖され、閉鎖時点でのセンサ信号R(ts)がステ
ップ12において記憶される。外気導入部が閉鎖されて
いる間は既に前記したステップ6による第1の閉ループ
と同じように、時間に関する汚染物質濃度変化dR/d
tが、補正されたスイッチング閾値S1とステップ13
において再び比較される。
【0037】汚染物質濃度変化の上昇がもはや生じなく
なった場合には、当該制御は外気導入部の最後の閉鎖時
点での瞬時のセンサ信号R(ts)との比較が行われる
ステップ7にフィードバックする。以下の条件、 {R(t)−R(ts)}/R(ts)≧S2[K(t
s)]<0 が充たされた場合には、外気導入部はステップ8におい
て新たに開放される。この場合開放時点のセンサ信号R
(to)も記憶される。前記2つのスイッチング閾値S
1及びS2に対する比較サイクルは動作周期の間繰り返
される。
【0038】前記スイッチング閾値S1及びS2の変化
はCO2室内濃度K(t)とセンサ信号R(t)に依存
して以下のように作用する。
【0039】 影響量の変化 スイッチング閾値への影響 作用 CO2室内濃度 スイッチング閾値S1の上昇 閉鎖条件が緩和され K(t)の低下 る。すなわち外気濃 (外気導入部開放) 度が比較的低い場合 に装置が閉鎖される センサ信号R(t) スイッチング閾値S1の上昇 閉鎖条件が緩和 の低下 動作点への補正 センサ信号R(t) スイッチング閾値S1の低下 閉鎖条件がきびしく の上昇 なる。動作点への調 整 CO2室内濃度 スイッチング閾値S2の低下 開放条件が緩和され K(t)の上昇 る。外気濃度が比較 (外気導入部閉鎖) 的高い場合に装置が 開放される。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、通常変化している室内
空気中の汚染物質濃度の基本的な負荷が考慮されるよう
になる。それにより、車両の搭乗者によって直接感じ取
られる室内空気中の汚染物質濃度に当該制系が応答する
ものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は算出されたCO2室内濃度の経過を時間
に関して示した図である。
【図2】図2は外気導入部の制御のための本発明による
方法のフローチャートを示した図である
【符号の説明】 K(t) CO2室内濃度 S(t) 外気濃度 R(t) センサ抵抗値 S1 開放に対するスイッチング閾値 S2 閉鎖に対するスイッチング閾値 KAusg1 開放時点での濃度値 KAusg1′ 開放時点での濃度値 KAusg2 閉鎖時点での濃度値 KAusg2′ 閉鎖時点での濃度値 LM 空気量 m 空気流量
フロントページの続き (72)発明者 ギュンター リール ドイツ連邦共和国 ビューラータール ハ ウプトシュトラーセ 6 (72)発明者 ベルント シューマン ドイツ連邦共和国 ルーテスハイム ダイ ムラーシュトラーセ 23

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内汚染物質濃度と外気汚染物質濃度を
    検出し、汚染物質濃度の少なくとも1つのスイッチング
    閾値に依存して換気装置を動作させる、車両室内換気装
    置の制御方法において、 室内汚染物質濃度(K(t))の関数としてスイッチン
    グ閾値を設定し、該スイッチング閾値を当該室内汚染物
    質濃度(K(t))の傾向に応じて追従制御することを
    特徴とする、車両室内換気装置の制御方法。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング閾値を外気の汚染物質
    濃度の傾向に付加的に依存して追従制御する、請求項1
    記載の車両室内換気装置の制御方法。
  3. 【請求項3】 外気導入部の閉鎖のための第1スイッチ
    ング閾値(S1)と、外気導入部の開放のための第2ス
    イッチング閾値(S2)とを設け、当該2つのスイッチ
    ング閾値(S1)及び(S2)を外気中の汚染物質濃度
    を表すセンサ信号と比較する、請求項1記載の車両室内
    換気装置の制御方法。
  4. 【請求項4】 外気導入部が開放されている場合にセン
    サ信号として、汚染ガスの被着時点でのセンサ抵抗値の
    時間に関する一次導関数を形成し、 当該評価の結果をスイッチング閾値(S1)と比較し、 以下の条件、 dR(t)/dt≦S1<0、 が充たされた場合には当該外気導入部を閉鎖する、請求
    項3記載の車両室内換気装置の制御方法。
  5. 【請求項5】 前記スイッチング閾値(S1)を、室内
    汚染物質濃度とセンサ抵抗値(R(t))の傾向に依存
    して追従制御する、請求項4記載の車両室内換気装置の
    制御方法。
  6. 【請求項6】 前記室内汚染物質濃度(K(t))が低
    下した場合に前記スイッチング閾値(S1)を高める、
    請求項5記載の車両室内換気装置の制御方法。
  7. 【請求項7】 前記センサ信号(R(t))が低下した
    場合に前記スイッチング閾値(S1)を高め、前記セン
    サ信号(R(t))が高まった場合に当該スイッチング
    閾値(S1)を低くする、請求項5記載の車両室内換気
    装置の制御方法。
  8. 【請求項8】 当該センサ信号としてセンサ抵抗値(R
    (t))を用い、 以下の条件、 {R(t)−R(ts)}/R(ts)≧S2<0 が充たされた場合には当該外気導入部を開放し、この場
    合のセンサ抵抗値(R(t))は先行する閉鎖時点での
    センサ信号である、請求項3記載の車両室内換気装置の
    制御方法。
  9. 【請求項9】 当該室内汚染物質濃度が高まった場合に
    前記スイッチング閾値(S2)を低くする、請求項8記
    載の車両室内換気装置の制御方法。
  10. 【請求項10】 前記スイッチング閾値(S1)及び
    (S2)に対する各開始値を、当該室内汚染物質濃度の
    中間領域に定める、請求項1から9までのいずれか1記
    載の車両室内換気装置の制御方法。
  11. 【請求項11】 当該室内汚染物質濃度(K(t))と
    してCO2室内濃度を測定及び/又は算出する、請求項
    1から10まてのいずれか1記載の車両室内換気装置の
    制御方法。
  12. 【請求項12】 外気中の汚染物質濃度を、人体への影
    響に応じてCO2室内濃度に対して重み付けする、請求
    項11記載の車両室内換気装置の制御方法。
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