JP4033404B2 - 入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項1の前文に基づく、入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法に関する。

特許文献１は、複数のセンサー要素を有する入射太陽輻射センサー装置を備えた空調システムを開示している。この場合は、最初に、入射太陽輻射の強さ及び方向が個々のセンサーの出力信号から決定され、その後、これらの２つの変数が、空調システムとさらに他の車両側のアセンブリとを制御するために用いられる。

また、特許文献２から、複数のセンサー要素を有する入射太陽輻射センサー装置を含む回路構成が知られるが、この回路構成においては、最初に、入射太陽輻射の強さ及び方向が個々のセンサー要素の出力信号から決定され、その後、これらの２つの変数が、空調システムとさらに他の車両側のアセンブリとを制御するために用いられる。

特許文献３は、同様に、３個又は４個のセンサー要素を有する入射太陽輻射センサー装置を備えた空調システムを開示している。センサー要素が３個の場合は、その内の１個は車両の前部領域に配備され、残りの２個はその後部の車両の側部の２領域に配備される。センサー要素が４個の場合は、その内の１個は車両の前部領域に、１個は後部領域に配備され、残りの２個は車両の側部の２領域に配備される。いずれの場合も、センサー要素の出力信号から、入射太陽輻射の強さ及び方向が、後接続されているコンピュータユニットによって決定され、その結果、計算されたこれら２つの変数に基づいて、空調システムの空調容量を様々な車両内部の領域に対して別に設定することができる。

特許文献４の場合は、特許文献３の場合と同様に、共通の空調ユニットの２個の側方入射太陽輻射センサーからの信号が太陽光入射の強さと方向に関して評価される。続いて、単一の空調制御器ユニットが、現に存在する空調ダクトを、決定された入射太陽輻射の強さと方向に応じて作動させる。

最後に、特許文献５は、入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する空調システムを開示している。このシステムは、車両内部の異なる領域を空調するための、空調容量を個別に制御できる少なくとも２本の空調ダクトと、種々の立体角範囲において入射太陽輻射を検出するための、複数のセンサー要素を有する入射太陽輻射センサー装置とを備えている。各空調ダクトには、個別に、そのダクト固有の、入射太陽輻射センサー装置のセンサー要素及び空調制御器ユニットが配備される。それぞれの空調ダクトに配備されたセンサー要素は、それぞれの空調ダクトが空調する車両内部の領域に位置的に対応する立体角範囲に本質的に限定された入射太陽輻射を検出する。各空調ダクトに配備された空調制御器ユニットは、それぞれの空調ダクトの空調容量を、配備された入射太陽輻射センサー装置のセンサー要素のみからの出力信号に応じて設定する。

独国特許出願公開第 ４０ ２４ ４３１ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第 ４３ ０５ ４４６ Ａ１号明細書 米国特許第４，７６０，７７２号明細書 米国特許第５，１８６，６８２号明細書 独国特許発明第 １９５ ４４ ８９３ Ｃ２号明細書

以上のように、上記の最後に述べた先行技術によれば、車両内部の様々な領域を入射太陽輻射に応じて個別に空調することができる。

しかしながら、入射太陽輻射センサー装置は、個々の区画の太陽値とその平均値のみしか提供しない。この場合、個々の区画の太陽値は、外気温度に応じて温度制御又は送風機制御するための係数特性曲線として直接用いられる。すなわち、吹き込み空気の温度は太陽の影響の結果として下げられ、送風機のレベルは高められる。この場合、太陽が車両に対して高い位置にあるか低い位置にあるかは考慮されない。

太陽がきわめて高い位置にあると、入射太陽輻射センサー装置のセンサー要素の値はすべてほぼ同じ値を有している。その値は、入射輻射の強度に応じて高くなったり低くなったりする。完全な暗状態ではセンサー値は０％を示すが、入射太陽輻射が非常に強い場合にはセンサー値は１２５％の最高値を指し示す。これは、太陽負荷が非常に高く、太陽がきわめて高い位置にあると、空調制御において、全区画で、入射太陽輻射の結果として吹き出し温度が急速に下げられるか、または送風機の出力（ｆｒａｃｔｉｏｎ）が急速に高められることを意味している。この場合、入射太陽輻射は車両の屋根に照射され、窓を透過して車両内部に入射することはないので、入射太陽輻射が運転者や同乗者に作用することはないにも拘らず、そのように制御されるのである。しかし、このような空調制御は間違っており、運転者や同乗者にとって非常に不快である。

従って、本発明の目的は、入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する一般的な空調システムと、その空調システムを、運転者や同乗者にとって非常に不快な上記の間違った空調制御が排除されるように運転する方法とを開発することにある。

この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた、入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法によって達成される。本発明の有利な展開が従属請求項に規定されている。

太陽光の傾斜度、あるいは、横方向に特化された入射太陽輻射を計算することによって、送風機の自動運転中に、例えば片側からの入射太陽輻射もしくは高い角度の太陽光のような、外部から車両に作用する影響因子／撹乱変数に、より焦点を合わせて反応しかつ対抗することが可能になる。運転者や同乗者は、手動操作によって、送風機をより個人的にその要件に合わせて設定することができる。従って、個々の座席位置に対して、空調における快適さの顕著な改善が実現される。

本発明のこれらの、そしてさらなる目的、特徴及び利点は、本発明の好ましい例証的な実施形態に関する、図面と関連付けた以下の説明から明らかになる。

本発明によれば、太陽光の傾斜度は、個々の区画の様々な太陽値を計算することによって計算される。太陽光の傾斜度を計算することによって、入射太陽輻射が運転者や同乗者に作用しているか否かが決定される。太陽光の傾斜度に基づいて、対応する修正係数が決定され、その修正係数を用いることによって、入射太陽輻射による吹き込み空気温度又は送風機の増大のきわめて正確な補正が可能になる。

太陽光の傾斜度の計算方法を以下に詳細に記述するが、本明細書においては、４区画の空調システムの例によって説明する。しかし、この説明は、より多数又はより少数の区画の複数区画空調システムにも同様に適用して差し支えない。

まず最初に、例えば４象限センサーの４個のセンサー要素１ａ〜１ｄを用いて、入射太陽輻射を異なる立体角範囲において検出する。この場合、センサー要素は、例えば、第１のセンサー要素１ａが前部右側の車両領域を検出し、第２のセンサー要素１ｂが前部左側の車両領域を、第３のセンサー要素１ｃが後部右側の車両領域を、そして第４のセンサー要素１ｄが後部左側の車両領域を検出するように配置されて、車両内の対応する空調領域に配備される。
次に、第１から第４までのセンサー要素１ａ〜１ｄからの出力信号Ａ１〜Ａ４と、太陽センサーから出力される算術平均値

とを顧慮して、太陽光の傾斜度Ｓが計算される。

この太陽光の傾斜度Ｓは、例えば、次式によって計算すればよい。

但し、Ｓは太陽光の傾斜度であり、Ａ２は第２センサー要素１ｂ（ＦＬ）からの出力信号、Ａ３は第３センサー要素１ｃ（ＲＲ）からの出力信号、Ａ１は第１センサー要素１ａ（ＦＲ）からの出力信号、Ａ４は第４センサー要素１ｄ（ＲＬ）からの出力信号、Ｍは乗数、

は第１から第４までのセンサー要素からの出力信号Ａ１〜Ａ４の算術平均値である。

乗数Ｍは例えば５０として、大きな値、従って表示しやすい値を得るために使用する。太陽光の傾斜度Ｓの計算式は、入射太陽輻射の角度が低くなればなるほど、Ｓが大きくなるように構成されている。入射角が低く、太陽光の傾斜度の値が高い太陽は大きな窓面積を照射して、その結果、より大きな空調従ってより高い空調が必要になる。さらに、本発明に従って太陽光の傾斜度を計算することによって、誤差の確率を低減することができる。なぜなら、低角度の入射輻射の場合従ってセンサーの出力信号が低い場合は、拡散光、もやのかかった天候、及び／又は太陽光の影響が短時間であっても太陽光の傾斜度が大きくなり、その結果小さい誤差がそれほど大きな影響を及ぼし得ないからである。

引き続いて、計算された太陽光の傾斜度Ｓに基づいて、空調の制御値に適用される修正係数Ｋが決定される。この空調制御値は、例えば、吹き込み温度及び／又は送風機出力であって、通例は４象限センサーによるセンサー値を用いて計算されるものである。この場合、通常は吹き込み温度が下げられ、送風機出力が高められる。図１は、このタイプの修正係数Ｋの形を、本発明に基づく式によって計算した太陽光の傾斜度Ｓに関連付けて示している。この場合、修正係数Ｋの形は、車両によってまた設計によって変化する。例えば、窓面積あるいは窓の傾斜が異なる大きさである場合には、運転者や同乗者に対する影響の大きさが変わってくるからである。

図１から、太陽光の傾斜度が第１の閾値Ｓ１未満、例えば１０未満では、低い一定の結合係数、例では０．４が用いられることが分かる。これは、この場合、入射太陽輻射は非常に高い角度で上から射しているが、微細な変化が、運転者や同乗者に対する影響において顕著な変化になることはないからである。従って、快適さを改善するために、通常の方法によって計算された空調制御値に修正係数０．４を乗じて、入射太陽輻射による空調変動値を実質的に低減させる。この場合は、高い太陽角度のために、運転者や同乗者に影響が及ぶことはほとんどないからである。同様に、太陽光の傾斜度の第２の閾値Ｓ２、例えば４０を超えた範囲では、修正係数は再度一定に選定される。それは、この太陽光の傾斜度の基礎になっている入射太陽輻射の角度が非常に低いので、入射角において僅かな変化しか生じることがなく、そのため、空調制御をさらに適応させる必要性がないからである。例では、入射太陽輻射の角度が非常に低く、従って太陽光の傾斜度が高く、第２の閾値Ｓ２を超えている場合、修正係数Ｋは１に設定され、４象限センサーの値を用いて計算された空調制御値が変更されずに使用される。これら２個の閾値Ｓ１及びＳ２の間の範囲では、例えば、図１に示すような直線形状の修正係数を使用すればよい。

さらに、本発明に従って決定される太陽光の傾斜度によって、カーブを曲がることが空調制御に及ぼす悪影響を避けることができる。

総括するに、本発明は、入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法を開示している。例えば、４区画の空調システムを備えた車両においては、入射太陽輻射が、車両内の各空調区画に配備されたセンサー要素によって検出されて空調容量の制御に用いられる。例えば、屋根、ボンネット及びトランクカバーへの垂直な入射輻射のために、乗客には影響を全く及ぼさないか、あるいはごく僅かしか及ぼさない入射太陽輻射を検出することにより、このような入射太陽輻射による間違った制御を避けるために、入射輻射の方向がセンサー要素によって決定され、空調容量の制御をそれに対応して適応させる。その結果、例えば車両の屋根への垂直な輻射の場合に、過度に強い冷房状況が避けられる。

本発明に従って計算された太陽光の傾斜度と、空調制御を変化させるために各太陽光の傾斜度に対して定められた係数とを示す。

Claims (5)

1. 複数のセンサー要素（１ａ〜１ｄ）によって、異なる立体角範囲（ＦＲ、ＦＬ、ＲＲ、ＲＬ）における入射太陽輻射を検出する工程と、
   異なる車両内部の領域を空調するための、個別に制御可能な空調容量を有する少なくとも２つの空調ダクトの空調容量を決定する工程であって、１つの空調ダクトの前記空調容量が、実際の内部温度（Ｔ_Ｉａｃｔ）、所望の内部温度（Ｔ_Ｉｄｅｓ）、外気温度（Ｔ_Ａ）、及び場合によっては車速（ｖ）を考慮することに加えて、この空調ダクトに配備されたセンサー要素（１ａ〜１ｄ）からの出力信号（Ａ１〜Ａ４）の関数として、あるいは、この空調ダクトに配備されたセンサー要素（１ａ〜１ｄ）からの平均出力信号の関数として決定されるような空調ダクトの空調容量を決定する工程と、
   を含む入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法であって、
   次式によって太陽光の傾斜度（Ｓ）を計算する工程と、
   

   

   但し、Ｓは太陽光の傾斜度であり、Ａ２は第２センサー要素１ｂ（ＦＬ）からの出力信号、Ａ３は第３センサー要素１ｃ（ＲＲ）からの出力信号、Ａ１は第１センサー要素１ａ（ＦＲ）からの出力信号、Ａ４は第４センサー要素１ｄ（ＲＬ）からの出力信号、Ｍは乗数、及び
   

   

   は第１から第４までのセンサー要素からの出力信号Ａ１〜Ａ４の算術平均値である、
   計算された前記太陽光の傾斜度（Ｓ）に基づいて修正係数（Ｋ）を決定する工程と、
   前記修正係数（Ｋ）を決定された前記空調容量に乗ずることによって、修正された空調容量を決定する工程と、
   前記修正された空調容量を設定する工程と、
   をさらに含むことを特徴とする入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法。
2. 前記修正係数（Ｋ）が、測定中の車両に応じて、計算された前記太陽光の傾斜度（Ｓ）の関数として決定されることを特徴とする請求項１に記載の入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法。
3. 前記修正係数（Ｋ）が、前記太陽光の傾斜度の第１の閾値（Ｓ１）未満並びに前記太陽光の傾斜度の第２の閾値（Ｓ２）より上では一定であり、前記第２の閾値（Ｓ２）より上の一定値は前記第１の閾値（Ｓ１）未満の一定値よりも高く、２つの前記閾値（Ｓ１、Ｓ２）の間では、前記修正係数（Ｋ）は直線形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法。
4. 入射太陽輻射に基づいて前記空調容量を決定する間、吹き込み温度（Ｔ_{Ｂｌｏｗ−ｉｎ}）が下げられ及び／又は送風機出力が高められ、かつ、この上昇／低下が、前記修正係数によってそのまま維持されるかあるいは低減されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法。
5. 選定された乗数（Ｍ）が５０であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の入射太陽輻射に応じて車両内部を空調する方法。

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