JP6375725B2 - 空調制御装置、空調装置および空調制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される空調制御装置、当該空調制御装置を含む空調装置および空調制御方法に関するものである。

従来技術として、室内温度、湿度等の空調環境状態および外気温度、日射量等の室外環境状態を検出するための検出器から環境に関する情報を検出し、現在の環境に関する情報および過去の環境に関する情報より空調負荷を算出する空調制御装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平５−２６４０８６号公報（段落［００３９］−［００４０］，［００４８］）

しかしながら、特許文献１に記載されている空調制御装置では、空調負荷算出の際、車両の速度に起因する熱の車両内外への移動を考慮していないため、車両内部の乗客の快適性を考慮した空調制御が困難である。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両の速度に基づいて空調負荷を算出するので、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

本発明に係る空調制御装置は、車両の速度を検知する速度センサから得られる速度に基づき決定される車両の外側表面と外気との熱伝達率をｈ _１ 、それぞれ予め保持されている、車両の内部の表面と車内空気との熱伝達率をｈ _２ 、車両の壁面の厚みをｄ、車両の壁面の熱伝導率をλとする場合、１／Ｋ _１ ＝（１／ｈ _１ ）＋（ｄ／λ）＋（１／ｈ _２ ）によって算出される外気と車内空気との間の熱の伝わりやすさを示す熱貫流率Ｋ _１ と、外気温度センサから得られる外気の温度Ｔ _ｏｕｔ と、車両の内部の温度を検知する車内温度センサから得られる車内空気の温度Ｔ _ｉｎ と、伝熱面積Ａと、に基づき、Ｑ _１ ＝Ｋ _１ ×Ａ×（Ｔ _ｏｕｔ −Ｔ _ｉｎ ）によって算出される熱貫流負荷Ｑ _１ を用いて空調負荷を算出する空調負荷算出部と、車内空気の温度Ｔ _ｉｎ と予め設定された設定温度との偏差に基づいて空調部の制御量を算出するのに用いられる第１の制御量を算出する制御量算出部と、空調負荷と第１の制御量とに基づいて空調部を制御するための第２の制御量を算出する空調制御量算出部とを備えたものである。

本発明に係る空調装置は、第２の制御量により制御される空調部と、本発明に係る空調制御装置とを備えたものである。

また、本発明に係る空調制御方法は、車両の速度を検知する速度センサから得られる速度に基づき決定される車両の外側表面と外気との熱伝達率をｈ _１ 、それぞれ予め保持されている、車両の内部の表面と車内空気との熱伝達率をｈ _２ 、車両の壁面の厚みをｄ、車両の壁面の熱伝導率をλとする場合、１／Ｋ _１ ＝（１／ｈ _１ ）＋（ｄ／λ）＋（１／ｈ _２ ）によって算出される外気と車内空気との間の熱の伝わりやすさを示す熱貫流率Ｋ _１ と、外気温度センサから得られる外気の温度Ｔ _ｏｕｔ と、車両の内部の温度を検知する車内温度センサから得られる車内空気の温度Ｔ _ｉｎ と、伝熱面積Ａと、に基づき、Ｑ _１ ＝Ｋ _１ ×Ａ×（Ｔ _ｏｕｔ −Ｔ _ｉｎ ）によって算出される熱貫流負荷Ｑ _１ を用いて空調負荷を算出するステップと、車内空気の温度Ｔ _ｉｎ と予め設定された設定温度との偏差に基づいて空調部の制御量を算出するのに用いられる第１の制御量を算出するステップと、空調負荷と第１の制御量とに基づいて空調部を制御するための第２の制御量を算出するステップとを備えたものである。

本発明に係る空調制御装置によれば、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

また、本発明に係る空調装置によれば、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

また、本発明に係る空調制御方法によれば、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

この発明の実施の形態１に示す空調制御装置を搭載した車両を示した図である。 この発明の実施の形態１に示す空調制御装置の概略機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に示す空調制御装置の算出処理のフローチャートを示した図である。 この発明の実施の形態２に示す空調制御装置を搭載した車両を示した図である。 この発明の実施の形態２に示す空調制御装置の概略機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に示す車両に入射する日光の強度の算出処理を説明するための図である。 この発明の実施の形態２に示す空調制御装置の算出処理のフローチャートを示した図である。 この発明の実施の形態３に示す空調制御装置の制御量算出部の概略機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に示す空調制御装置の微分制御による車内温度の変化を説明するための図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の空調制御部１（空調制御装置１）および空調装置１００の設置を説明するための図である。また、図１は車両１４の内外の環境に関する情報、例えば車両１４の速度および外気の気温等を検知する各種センサの車両１４における設置位置を示したものである。本願明細書において、車両１４とは鉄道車両を示しているが、本発明は鉄道車両以外の車両、例えば、バス等の自動車にも適用可能である。

図１（ａ）は、空調制御装置１、空調部１３、空調装置１００、車両１４の位置関係を示したものである。空調部１３は空調制御装置１により制御される。また、空調装置１００は、空調制御装置１と空調部１３とを含む。空調制御装置１は、車両１４の内外の環境に関する情報に基づいて空調部１３を制御する。環境に関する情報は、例えば、各種センサによって検知される車両１４の速度および外気の温度等の情報である。また、空調部１３は、送風機３３および図示しない冷凍サイクル機器等の構成を含み、車両内部の温湿度を制御する。冷凍サイクル機器とは、例えば、圧縮機、膨張弁、熱交換器を含む。空調装置１００は、車両１４の天井の外表面１８に設けた場合を説明するが、車両１４の床下に設けても良い。

次に、各種センサの設置位置について説明する。車両１４の速度を検知する速度センサ６は、車両１４の運転台１５に設けられている。車両外部の温度を検知する外気温度センサ８は、車両１４の側面２６の表面（壁面）に設けられている。車両内部の乗客の重量を検知する重量センサ７は車両１４の下部に設けられている。車両内部の湿度を検知する車内湿度センサ９および車両内部の温度を検知する車内温度センサ１０は、車両１４の内部に設けられている。

なお、ここでは車内湿度センサ９と車内温度センサ１０は別の構成として示しているが、車両１４の内部の湿度および車両１４の内部の温度を同時に検知できる温湿度計を用いてもよい。また、車両１４の側面２６には窓１６およびドア１７が設けられている。

図１（ｂ）は、車両１４が複数存在する場合の空調制御装置１および空調装置１００の設置位置について示したものである。図１（ｂ）に示すように、互いに隣接する２つの車両１４は、車両連結部３５により互いに連結されている。空調制御装置１および空調装置１００は車両１４ごとに設けられており、車両１４ごとに独立して空調部１３の制御を行っている。なお、図１（ｂ）では、車両１４を２両連結した場合を示しているが、車両１４は３両以上連結されていてもよい。また、複数の車両それぞれに空調装置１００を設置する場合、空調制御装置１は任意の１両のみに備える構成としてもよい。この場合、１両のみに備えられた空調制御装置１が複数の車両それぞれの空調負荷を算出し、それぞれの車両１４に設けられた空調部１３を制御する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空調制御装置１および空調制御装置１を含む空調装置１００の構成を概略的に示したものである。実施の形態１に係る空調制御装置１は、車両１４に設けられた各種センサから車両１４に関する情報を取得し空調負荷を算出する空調負荷算出部２と、車両１４の内部の目標温度が外部入力によって設定される温度設定部１１と、温度設定部１１において設定された設定温度と車内温度センサ１０との温度偏差を算出する偏差算出部１２と、偏差算出部１２で算出された温度偏差に基づいて空調部１３の制御量を算出するのに用いられる第１の制御量を算出する制御量算出部３と、算出した空調負荷および第１の制御量に基づいて空調部１３を制御するための第２の制御量を算出する空調制御量算出部４と、を含む。車両１４の内部の目標温度は予め運転手等によって入力することが可能である。

センサ部５は、速度センサ６、重量センサ７、外気温度センサ８、車内湿度センサ９および車内温度センサ１０を含む。センサ部５が、速度センサ６の他に重量センサ７、外気温度センサ８、車内湿度センサ９および車内温度センサ１０を含むことによって、空調負荷をさらに正確に算出することができ、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

空調負荷算出部２は、センサ部５に含まれる各種センサで検知した車両１４の速度、重量、外気温度、車内湿度および車内温度に基づいて空調部１３の制御に必要な空調負荷を算出する。空調負荷算出部２における空調負荷の算出の詳細については後述する。

偏差算出部１２は、温度設定部１１において設定された設定温度と車内温度センサ１０で検知された温度との温度偏差を算出する。偏差算出部１２における温度偏差の算出は、所定の時間間隔をおいて周期的に行われる。なお、偏差算出部１２は図示しない記憶部を備えており、この記憶部に所定の時間間隔で温度偏差および当該温度偏差の時間変化を記憶することができる。

制御量算出部３は、偏差算出部１２で算出された温度偏差に比例ゲインを乗じることによって空調部１３の制御量を算出するのに用いられる制御量である第１の制御量を算出する。ここで、第１の制御量とは、例えば、偏差算出部１２において算出された温度偏差を最小化するために必要な熱量である。

空調制御量算出部４は、空調負荷算出部２で算出された空調負荷と制御量算出部３で算出された第１の制御量とに基づいて空調部１３を制御するための制御量である第２の制御量を算出し、当該第２の制御量に応じて空調部１３を制御する。例えば、圧縮機の回転数制御、空調部１３に含まれる冷凍サイクル機器の温度制御、送風機３３によって発生させる風量制御のうち少なくとも一つを制御する。また、空調制御量算出部４は、空調部１３を制御することによって、車内温度が温度設定部１１で設定した温度になるように動作している。

次に、空調負荷算出部２における空調負荷の算出について詳しく説明する。空調負荷は、制御量算出部３で算出される第１の制御量とは別に算出される量で、車両１４の内側から外側あるいは外側から内側へ移動する熱量、車両内部の乗客からの発熱による熱量等を表すものである。ここで、空調負荷は、熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２および人体負荷Ｑ_３の和で以下の式で表すことができる。

数式（１）において、熱貫流負荷Ｑ_１は車両１４の内部の空気と外気との熱交換に関する熱量である。熱貫流負荷Ｑ_１は、外気と車内空気との間の熱の伝わりやすさを示す熱貫流率Ｋ_１、伝熱面積Ａ、外気の温度Ｔ_ｏｕｔおよび車内空気の温度Ｔ_ｉｎとを用いて以下のように表すことができる。ただし、外気の温度Ｔ_ｏｕｔは外気温度センサ８で検知する値である。また、車内空気の温度Ｔ_ｉｎは、車内温度センサ１０で検知する値である。

数式（２）において熱貫流率Ｋ_１は、車両１４の壁面の厚みｄ、壁面の熱伝導率λ、車両１４の外壁面と外気との熱伝達率ｈ_１および車両１４内部の壁面と車内空気との熱伝達率ｈ_２によって得られる値である。熱貫流率Ｋ_１は、車両１４の壁面の厚みｄ、壁面の熱伝導率λ、車両１４の外側表面と外気との熱伝達率ｈ_１および車両１４の内部の表面と車内空気との熱伝達率ｈ_２を用いて以下のように表すことができる。

したがって、空調負荷算出部２は、壁面の厚みｄ、壁面の熱伝導率λ、車両１４の外側表面と外気との熱伝達率ｈ_１および車両１４の内部の表面と車内空気との熱伝達率ｈ_２を用いて熱貫流率Ｋ_１を算出することができる。車両１４の壁面の厚みｄ、壁面の熱伝導率λ、車両１４の外側表面と外気との熱伝達率ｈ_１および車両内部の表面と車内空気との熱伝達率ｈ_２は予め空調負荷算出部２に保持しておき算出の際に利用する。

数式（３）においてｈ_１は車両１４の速度に応じて変化する値である。具体的には、車両１４の表面と外気との熱伝達は、車両１４の速度が早いほど大きく、車両１４の速度が遅いほど小さくなる。

すなわち、車両１４の速度が早くなるにしたがって、車両１４の外側表面を通過する空気の速度は大きくなるため熱交換が効果的に行われ、車両１４の外側表面と外気との熱伝達率ｈ_１は大きくなり、熱貫流率Ｋ_１も大きくなる。一方、車両１４の速度が遅くなるにしたがって、車両１４の外側表面を通過する空気の速度は小さくなるため熱交換が効果的に行われず、車両１４の外側表面と外気との熱伝達率ｈ_１は小さくなり、熱貫流率Ｋ_１も小さくなる。車両１４の外側表面と外気との熱伝達率ｈ_１は車両１４の速度伴って変化する値であることから、ｈ_１は、車両１４の速度ｖおよび関数ｆを用いて以下のように表すことができる。

数式（２）−（４）より熱貫流率Ｋ_１は、速度ｖに応じた値であることが分かる。空調負荷算出部２は、空調負荷の算出時に車両１４の速度ｖに応じた車両１４の外壁面と外気との熱伝達率ｈ_１を用いることによって熱貫流率Ｋ_１を算出し、当該熱貫流率Ｋ_１を用いて熱貫流負荷Ｑ_１を正確に算出することができる。したがって、車両１４の速度を考慮した空調負荷の算出を行うことができる。なお、車両１４の速度ｖに対応した車両１４の外側表面と外気との熱伝達率ｈ_１は、予め実験等によって確認し、テーブルなどの形式で空調負荷算出部２に保持させておく。

数式（１）において、換気負荷Ｑ_２は外気の温度を車内温度にするために必要な熱量である。換気負荷Ｑ_２は、空気比熱ｃ、換気量Ｌ、外気の温度Ｔ_ｏｕｔおよび車内空気の温度Ｔ_ｉｎを用いて以下のように表すことができる。

数式（５）において空気比熱ｃは定数であり、換気量Ｌは装置において予め決められている。空調負荷算出部２は、外気の温度Ｔ_ｏｕｔ、車内空気の温度Ｔ_ｉｎ、空気比熱ｃおよび換気量Ｌに基づいて換気負荷Ｑ_２を算出する。

数式（１）において、人体負荷Ｑ_３は人体の発熱に関する熱量である。人体負荷Ｑ_３は、車両１４に乗車している乗客の人数ｎおよび一人あたりの発熱量Ｑ_ｈを用いて以下のように表すことができる。

数式（６）において乗客の人数ｎは、空調負荷算出部２によって算出される。すなわち、空調負荷算出部２は、重量センサ７で検知した乗客の重量を一人あたりの平均体重で割ることによって車両１４に乗車している乗客の数ｎを算出する。空調負荷算出部２は、重量センサ７で検知した重量に基づいて、Ｑ_３を算出するので、車両１４の乗客が発生する熱量を考慮した空調負荷の算出を行うことができる。なお、Ｑ_ｈとして０．１ｋＷ等の値を用いることができる。

図３は、実施の形態１の空調制御装置１が行う算出処理のフローチャートを示したものである。以降の記載において、「ＳＴ」とはステップ、すなわち算出処理の手順を示すものとする。図３に示すように、空調制御装置１が算出処理をスタートすると（ＳＴ１００）、空調制御装置１の空調負荷算出部２は速度センサ６から車両１４の速度を取得し、外気温度センサ８から外気温度を取得し、車内温度センサ１０から車内温度を取得する（ＳＴ１０１ａ）。次に、空調負荷算出部２は、ＳＴ１０１ａで取得した車両１４の速度、外気温度および車内温度に基づいて、熱貫流負荷Ｑ_１を算出する（ＳＴ１０２ａ）。

また、空調負荷算出部２はＳＴ１０１ａと平行して、外気温度センサ８から外気温度を取得し、車内温度センサ１０から車内温度を取得する（ＳＴ１０１ｂ）。ただし、ＳＴ１０１ａおよびＳＴ１０１ｂで行われる外気の温度の取得を同時に行うことによって算出時間を短縮できる。次に、空調負荷算出部２はＳＴ１０２ａと並行して、ＳＴ１０１ｂで取得した外気温度および車内温度に基づいて、換気負荷Ｑ_２を算出する（ＳＴ１０２ｂ）。

また、空調負荷算出部２はＳＴ１０１ａおよびＳＴ１０１ｂと平行して、重量センサ７から車両１４の重量を取得する（ＳＴ１０１ｃ）。また、空調負荷算出部２はＳＴ１０２ａおよびＳＴ１０２ｂと並行して、ＳＴ１０１ｃで取得した車両重量に基づいて、人体負荷Ｑ_３を算出する（ＳＴ１０２ｃ）。

次に、空調負荷算出部２は、ＳＴ１０２ａで算出された熱貫流負荷Ｑ_１、ＳＴ１０２ｂで算出された換気負荷Ｑ_２およびＳＴ１０２ｃで算出された人体負荷Ｑ_３に基づいて空調負荷を算出する（ＳＴ１０３）。なお、ここでは熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２、人体負荷Ｑ_３、の全てを用いる空調負荷を算出する場合について説明するが、空調負荷の算出には必ずしもＱ_１〜Ｑ_３全てが必要ではなく、少なくとも１つを含んでいればよい。

空調制御装置１は、空調負荷算出部２で行われる算出処理に平行して、外気温度センサ８から取得した外気温度と温度設定部１１で設定された温度との偏差を取得し（ＳＴ１０１ｄ）、当該偏差に基づいて制御両を算出する（ＳＴ１０２ｄ）。ＳＴ１０１ｄおよびＳＴ１０２ｄは制御量算出部３で行われる。なお、偏差はＳＴ１０１ｄの前に、偏差算出部１２が算出する値である。

空調制御装置１の空調制御量算出部４は、ＳＴ１０３で算出された空調負荷およびＳＴ１０２ｄで算出された第１の制御量に基づいて第２の制御量を算出する（ＳＴ１０４）。

次に、空調制御装置１は、ＳＴ１０４で算出された第２の制御量に基づいて空調部１３を制御する（ＳＴ１０５）。例えば、空調部１３に含まれる冷凍サイクル機器の温度制御および送風機３３によって発生させる風量を制御する。そして、空調制御装置１は、空調負荷の算出を繰り返すか否かの判断を行う（ＳＴ１０６）。空調制御装置１は、空調負荷の算出を繰り返す場合にはＳＴ１０１ａ、ＳＴ１０１ｂ、ＳＴ１０１ｃおよびＳＴ１０１ｄのステップに戻り（ＳＴ１０６）、空調負荷の算出を繰り返さない場合には空調負荷の算出を終了する（ＳＴ１０７）。なお、ここでは空調制御装置１の各機能ブロックがハードウェア構成であるかのように説明したが、これらをプログラム等のソフトウェアで構成することもできる。

実施の形態１に係る空調制御装置１によれば、車両１４の速度を検知する速度センサ６から得られる速度を用いて空調負荷を算出する空調負荷算出部２と、車両１４の内部の温度を検知する車内温度センサ１０から得られる車内温度と予め設定された設定温度との偏差に基づいて空調部１３の制御量を算出するのに用いられる第１の制御量を算出する制御量算出部３と、空調負荷と第１の制御量とに基づいて空調部１３を制御するための第２の制御量を算出する空調制御量算出部４とを備えるので、車両１４の速度を考慮した空調部１３の制御が可能となり、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

また、実施の形態１に係る空調制御装置１によれば、空調負荷算出部２は、車両１４の内部の温度を検知する車内温度センサ１０から得られる車内温度と、車両１４の外部の温度を検知する外気温度センサ８から得られる外気温度と、車両１４の重量を検知する重量センサ７から得られる車両重量と、のうち少なくとも１つに基づいて空調負荷を算出するので、車両１４の速度を考慮した空調部１３の制御が可能となり、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

また、実施の形態１に係る空調装置１００によれば、第２の制御量により制御される空調部１３と、実施の形態１に係る空調制御装置１とを備えるので、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができるとともに、空調制御装置１を車両１４の内部に設置する必要がなく、空調装置１００の設置が容易になる。また、空調制御装置１を車両１４の内部に設置しないことにより、車両１４の内部のスペースを確保できる。また、空調制御装置１を複数の車両に設置する場合には、設置がさらに容易になる。

また、実施の形態１に係る車両の空調制御方法によれば、車両１４の速度を検知する速度センサ６から得られる速度を用いて空調負荷を算出するステップと、車両１４の内部の温度を検知する車内温度センサ１０から得られる車内温度と予め設定された設定温度との偏差に基づいて空調部１３の制御量を算出するのに用いられる第１の制御量を算出するステップと、空調負荷と第１の制御量とに基づいて空調部１３を制御するための第２の制御量を算出するステップとを備えるので、車両１４の速度を考慮した空調部１３の制御が可能となり、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態２の空調制御部２０（空調制御装置２０）および空調装置１０１を、図４〜図７を用いて説明する。この実施の形態２は、実施の形態１の車両１４に、位置検知センサ２２と日射強度センサ２３とを追加したものである。なお、特に断りない場合、同一符号は同じ構成を示す。

図４は、実施の形態２の空調制御装置２０、空調制御装置２０により制御される空調部１３、空調装置１０１および各種センサの車両１４における設置位置の一例を模式的に示したものである。車両１４の位置を検知する位置検知センサ２２は、車両１４の外側表面（壁面）でかつ天井の外表面１８に設けられている。位置検知センサ２２は、車両１４の位置を検知できれば車両のどこに設置しても構わない。また、位置検知センサ２２は、車両１４が当該位置に存在している時刻も検知することができる。実施の形態２では、空調負荷を算出する際、車両１４の速度、車両１４の重量、外気温度、車内湿度の情報に加え、車両１４の位置および車両１４に入射する日光の強度を用いる点で実施の形態１とは異なる。

位置検知センサ２２は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いることができる。ＧＰＳを用いることによって車両１４の位置以外に、車両１４の速度も検知することも可能になる。ＧＰＳによって車両１４の速度を検知する場合は、速度センサ６から車両１４の速度を検知する必要がなく空調制御装置２０と速度センサ６との配線を省略できる。

車両１４に入射する日光の強度を検知する日射強度センサ２３は、車両１４の天井の外表面１８に設置されている。日射強度センサ２３は、例えば、フォトダイオード等を用いて日光の日射強度を検知する。位置検知センサ２２および日射強度センサ２３以外の各種センサの構成は、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。

また、実施の形態１の図１（ｂ）で説明したように、車両１４が複数連結している場合には、各車両に空調装置１０１を設置する。また、複数の車両それぞれに空調装置１０１を設置する場合、空調制御装置２０は任意の１両のみに備える構成としてもよい。この場合、１両のみに備えられた空調制御装置２０が複数の車両それぞれの空調負荷を算出し、それぞれの車両１４に設けられた空調部１３を制御する。

なお、日射強度センサ２３は、日射強度を検知できれば車両１４の外表面のどこに設置しても構わないが、車両１４の外側表面（壁面）でかつ上部に設置することが好ましい。日射強度センサ２３を車両１４の外側表面（壁面）でかつ上部に設置することによって、車両１４の向きに関わらず車両１４の影になることなく日射の強度を検知することが可能である。

実施の形態２では、車両１４の外表面に入射する日射による発熱と、日射が窓１６を通過することによる車両１４の内部の発熱を考慮して空調部１３の制御を行うものである。実施の形態２では、車両１４に入射する日光を、車両１４の外表面のうち窓１６以外の壁面に入射するものと窓１６に入射するものそれぞれに対して空調負荷を算出する。

図５は、本発明の実施の形態２に係る空調制御装置２０および空調制御装置２０を含む空調装置１０１の構成を概略的に示したものである。実施の形態２に係る空調装置１０１は、空調制御装置２０と、空調制御装置２０により制御される空調部１３とを含む。また、センサ部１９は速度センサ６、重量センサ７、外気温度センサ８、車内湿度センサ９、車内温度センサ１０、位置検知センサ２２および日射強度センサ２３を含む。

実施の形態２に係る空調制御装置２０は、車両１４に設けられたセンサ部１９で検知された各情報に基づいて空調負荷を算出する空調負荷算出部２１を含む。また、実施の形態２に係る空調制御装置２０は、車内温度センサ１０で検知した車内温度と温度設定部１１で設定した温度との偏差を算出する偏差算出部１２と、偏差算出部１２で算出された偏差に基づいて空調部１３の制御量を算出するために用いられる制御量である第１の制御量を算出する制御量算出部３と、空調負荷算出部２１で算出された空調負荷および制御量算出部３で算出された第１の制御量とに基づいて空調部１３を制御するための制御量である第２の制御量を算出する空調制御量算出部２８とを含む。空調制御装置２０は、空調制御量算出部２８で算出された第２の制御量に基づいて空調部１３を制御する。

空調負荷算出部２１は、車両１４の速度、車両１４の重量、外気温度、車内湿度の情報に加え、車両１４の位置および車両１４に入射する日光の強度に基づいて空調負荷を算出する点で実施の形態１とは異なる。

空調負荷算出部２１は、車両１４の位置と車両１４が当該位置を検知した時刻と車両１４を基準とした太陽の存在する方角との関係を示す太陽位置データベースを、図示しない記憶部に記憶している。車両１４を基準とした太陽の存在する方角は、車両１４が存在する地点および当該地点を車両１４が走行している時刻に伴って変化する。車両１４を基準とした太陽の存在する方角については後述する。

空調負荷算出部２１は、位置検知センサ２２で検知する車両１４の位置を取得するとともに、当該位置の経時変化に基づいて車両１４の向きを算出する。また、空調負荷算出部２１は、検知した車両１４の位置および当該位置を検知した時刻の情報、並びに太陽位置データベースを用いて、車両１４を基準とした太陽の存在する方角を算出する。また、空調負荷算出部２１は、車両１４の向き、太陽の存在する方角、日射強度センサ２３から取得した日射の強度および外気温度センサ８で検知した外気温度に基づいて車両１４に入射する日射の強度を算出する。また、空調負荷算出部２１は、算出により得られた日射強度に基づいて日射負荷を算出する。

次に、実施の形態２における空調負荷算出部２１の空調負荷の算出について説明する。実施の形態２における空調負荷算出部２１は、実施の形態１における空調負荷の３つの要素に、さらに日射負荷Ｑ_４を加えて空調負荷を算出する。すなわち、実施の形態２における空調負荷算出部２１では、以下に示すように空調負荷を熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２、人体負荷Ｑ_３および日射負荷Ｑ_４の和として算出する。

数式（７）において、日射負荷Ｑ_４はさらに車両１４の外表面のうち窓１６以外の壁面に入射する日射に関する日射負荷Ｑ_４ａおよび車両１４の外表面のうち窓１６に入射する日射に関する日射負荷Ｑ_４ｂの２つの日射負荷を含んでいる。すなわち、日射負荷Ｑ_４は日射負荷Ｑ_４ａと日射負荷Ｑ_４ｂの和として以下のように表すことができる。

まず、日射負荷Ｑ_４ａについて説明する。日射負荷Ｑ_４ａは、車両１４の外壁と車内空気との間の熱の伝わりやすさを示す熱貫流率Ｋ_２、車両１４の内表面の面積Ｂ、車両１４の外表面温度Ｔ(ｓ)_ｏｕｔおよび車内空気の温度Ｔ_ｉｎとを用いて以下のように表すことができる。車内空気の温度Ｔ_ｉｎは、車内温度センサ１０で検知する値である。

数式（９）において、車両１４の外表面温度Ｔ(ｓ)_ｏｕｔは、外気温度センサ８で検知する外気温度Ｔ_ｏｕｔに日射による温度上昇分ΔＴを加えた値であり、以下のように表すことができる。

数式（１０）において、日射による温度上昇分ΔＴは、車両１４に入射している日光の日射強度の総量Ｓに等価熱抵抗Ｒ_Ｔを乗じることによって、以下のように表すことができる。ただし、等価熱抵抗Ｒ_Ｔとは、車両１４の外側表面（壁面）が日射を受けた際に車両の外側表面（壁面）温度が上昇する際の、温度上昇に寄与する熱量と車両１４の外側表面（壁面）の温度上昇値への変換係数である。等価熱抵抗Ｒ_Ｔは予め測定しておき空調負荷算出部２１に保持しておけばよい。

数式（１１）において、車両１４に入射している日光の日射強度の総量Ｓは、車両１４の天井の外表面１８に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ａと車両１４の側面２６に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ｂとの和で以下のように表すことができる。

図６は、車両１４に入射する日射の強度を説明するための図である。図６において太陽２５から日光が日射ベクトルｑ_ｓ２４に示すように車両１４に向って入射する。日射強度センサ２３が検知する日射の強度は、車両１４の天井の外表面１８に入射する日光の単位面積当たりの日射強度である。すなわち、車両１４の天井の外表面１８に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ａは、日射強度センサ２３が検知する日射の強度に車両１４の上面の面積を乗じることで算出できる。車両１４の天井の外表面１８Uの面積は、予め空調算出部２１に保持しておけばよい。

次に、車両１４の側面に入射する日光の日射強度の総量Ｓ_ｂの算出について説明する。車両１４の側面に入射する日光の日射強度の総量Ｓ_ｂを算出するために、日射強度センサ２３が検知する日射の強度から、日射ベクトルｑ_ｓ２４の大きさを求める必要がある。

図６において、日射強度センサ２３を通る鉛直方向と日射ベクトルｑ_ｓ２４とがなす角をθ_１とする。ここで、θ_１は車両１４を基準とした太陽の存在する方角と定義する。車両１４を基準とした太陽の存在する方角θ_１は、車両１４の位置および車両１４の位置を検出した時刻に対応して変化するため、車両１４の位置および車両１４の位置を検出した時刻と太陽の存在する方角との関係を示す太陽位置データベースを空調負荷算出部２１に保持しておく。

また、日射強度センサ２３が検知する日射の強度を｜ｑ_ｓｔ｜、日射ベクトルｑ_ｓ２４の大きさを｜ｑ_ｓ｜とすると、｜ｑ_ｓｔ｜と｜ｑ_ｓ｜とはθ_１を用いて、以下のように表すことができる。

また、図６において車両１４の側面２６を通る水平方向と日射ベクトルｑ_ｓ２４とがなすθ₂とする。車両１４の側面２６に入射する日光の単位面積当たりの日射強度を｜ｑ_ｓｓ｜とすると、｜ｑ_ｓｓ｜はｑ_ｓ２４の大きさ｜ｑ_ｓ｜とθ_２とを用いて以下の式で表すことができる。

ここで、図６に示す車両１４の側面２６におけるθ_１とθ_２との幾何学的関係からθ_１とθ_２は以下に示す関係となる。

したがって、数式（１４）および数式（１５）との関係から、車両１４の側面２６に入射する日光の単位面積当たりの日射強度｜ｑ_ｓｓ｜は、以下のように表すことができる。

数式（１６）における｜ｑ_ｓ｜は数式（１３）により算出できるので、空調負荷算出部２１は、車両１４の側面２６に入射する日光の単位面積当たりの日射強度｜ｑ_ｓｓ｜を算出することができる。車両１４の側面に入射する日光の単位面積当たりの日射強度｜ｑ_ｓｓ｜に、車両１４の側面の面積を乗じることで車両１４の側面２６に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ｂを算出することができる。車両１４の側面２６の面積は、予め空調算出部２１に保持しておけばよい。日射強度について同様の算出処理を日光が入射している側面全てについて行う。ただし、図６に示すように、車両１４の日光が入射しない側面２７については算出を省略できる。

以上のように、空調負荷算出部２１は、日射強度センサ２３が検知する日射の強度｜ｑ_ｓｔ｜および、太陽位置データベースから得られる車両１４を基準とした太陽の存在する方角θ_１とに基づいて、車両１４の天井の外表面１８に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ａと車両１４の側面２６に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ｂとに基づいて車両１４に入射している日光の日射強度の総量Ｓを算出することができる。

また、空調負荷算出部２１は、数式（１２）に示した車両１４に入射している日光の日射強度の総量Ｓに基づいて、数式（９）−（１１）を利用することにより日射負荷Ｑ_４ａを求めることができる。

次に、日射負荷Ｑ_４ｂについて説明する。日射負荷Ｑ_４ｂは、車両１４の窓１６の日射透過率Ｔおよび車両１４の窓１６に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ｃを用いて以下のように表すことができる。

車両１４の窓１６に入射する日光の日射強度の総量Ｓ_ｃは、車両１４の窓１６に入射する日光の単位面積当たりの日射強度に窓１６の面積を乗じることによって算出することができる。ここで、窓１６に入射する日光の単位面積当たりの日射強度は、数式（１４）に示したように、車両１４の側面２６に入射する日光の単位面積当たりの日射強度｜ｑ_ｓｓ｜（＝｜ｑ_ｓ｜ｓｉｎ（θ_１））と等しい。

したがって、車両１４の窓１６に入射する日光の単位面積当たりの日射強度｜ｑ_ｓｓ｜に、車両１４の窓１６の面積（窓１６が複数ある場合には、複数の窓１６のそれぞれの面積の和）を乗じることで車両１４の窓１６に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ｃを算出することができる。したがって、空調負荷算出部２１は、数式（１７）を利用することによって、車両１４の窓１６の日射透過率Ｔおよび車両１４の窓１６に入射している日光の日射強度の総量Ｓ_ｃから日射負荷Ｑ_４ｂを算出することができる。

空調負荷算出部２１は、算出した日射負荷Ｑ_４ａおよび日射負荷Ｑ_４ｂに基づいて、数式（８）を利用することによって日射負荷Ｑ_４を算出し、数式（７）を利用することによって空調負荷を算出するので、車両１４の速度を考慮した空調部１３の制御が可能となり、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

図７は、実施の形態２の空調制御装置２０が行う空調負荷の算出処理のフローチャートを示したものである。実施の形態２の空調制御装置２０で行われる算出処理は、実施の形態１の空調負荷算出処理部２で行われる熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２、人体負荷Ｑ_３を算出する処理に日射負荷Ｑ_４を算出する処理を追加したものである。それ以外の算出処理は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

図７に示すように、空調制御装置２０が算出処理をスタートすると（ＳＴ１００）、空調制御装置２０の空調負荷算出部２１は、位置検知センサ２２で検知する車両１４の位置および位置を検知した時刻を取得し（ＳＴ１０１ｅ）、車両１４を基準とした太陽の存在する方角を算出する（ＳＴ１０２ｅ）。ＳＴ１０２ｅは、空調負荷算出部２１が保持する太陽位置データベースに基づいて行われる。

次に、空調負荷算出部２１は、車両１４の位置の経時変化に基づいて車両１４の向きを算出し、日射強度センサ２３から日射強度を、外気温度センサ８から外気温度を取得する（ＳＴ１０３ｅ）。次に、空調負荷算出部２１は、車両１４の向き、日射強度および外気温度に基づいて日射負荷Ｑ_４を算出する（ＳＴ１０４ｅ）。なお、ＳＴ１０３ｅにおける外気温度の取得は、ＳＴ１０１ｂで取得された外気温度を利用してもよい。このとき、ＳＴ１０３ｅで利用する外気温度は、外気温度を記憶した空調負荷算出部２１の記憶部から取得する。

日射負荷Ｑ_４を算出するＳＴ１０１ｅ〜ＳＴ１０４ｅは熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２および人体負荷Ｑ_３の算出に並行して行われる。熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２および人体負荷Ｑ_３の算出については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

次に、空調負荷算出部２１は、ＳＴ１０２ａで算出された熱貫流負荷Ｑ_１、ＳＴ１０２ｂで算出された換気負荷Ｑ_２、ＳＴ１０２ｃで算出された人体負荷Ｑ_３およびＳＴ１０４ｅで算出された日射負荷Ｑ_４に基づいて空調負荷を算出する（ＳＴ２００）。なお、ここでは熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２、人体負荷Ｑ_３、日射負荷Ｑ_４、の全てを用いる空調負荷を算出する場合について説明するが、空調負荷の算出には必ずしもＱ₁〜Ｑ₄全てが必要ではなく、少なくとも１つを含んでいればよい。

次に、空調制御装置２０の空調制御量算出部２８は、ＳＴ２００で算出された空調負荷とＳＴ１０２ｄで算出された第１の制御量に基づいて第２の制御量を算出する（ＳＴ２０１）。

次に、空調制御装置２０は、ＳＴ２０１で算出された第２の制御量に基づいて空調部１３を制御する（ＳＴ２０２）。次に、空調制御装置２０は、第２の制御量の算出を繰り返すか否かを判断する（ＳＴ２０３）。空調制御装置２０が、第２の制御量の算出を繰り返す場合にはＳＴ１０１ａ、ＳＴ１０１ｂ、ＳＴ１０１ｃ、ＳＴ１０１ｅおよびＳＴ１０１ｄのステップに戻る。空調制御装置２０が、第２の制御量の算出を繰り返さない場合には第２の制御量の算出を終了する（ＳＴ２０３）。なお、ここでは空調制御装置２０の各機能ブロックがハードウェア構成であるかのように説明したが、これらをプログラム等のソフトウェアで構成することもできる。

実施の形態２に係る空調制御装置２０によれば、空調負荷算出部２１は、車両１４の位置と１４車両が位置を検知した時刻と車両を基準とした場合の太陽の存在する方角との関係を示す太陽位置データベースを備え、空調負荷算出部２１は、車両１４の位置を検知する位置検知センサ２２から得られる車両１４の位置と位置を検出した時刻と太陽位置データベースとを用いて、車両１４を基準とした場合の太陽の存在する方角を算出し、車両の位置を検知する位置検知センサ２２から得られる車両１４の位置の経時変化から車両１４の向きを算出し、車両１４の向き、太陽の存在する方角、車両１４に入射する日光を検知する日射強度センサ２３から得られる日射強度および車両１４の外気の温度を検知する外気温度センサ８から得られる外気温度に基づいて空調負荷を算出するので、車両１４へ入射する日光の日射強度を考慮した空調部１３の制御が可能となり、実施の形態１に記載の空調制御装置１よりも更に、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

実施の形態２に係る空調装置１０１によれば、第２の制御量により制御される空調部１３と、実施の形態２に係る空調制御装置２０とを備えるので、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができるとともに、車両１４の内部に空調制御装置２０を設置する必要がないため、空調装置１０１の設置が容易になる。また、空調制御装置２０を車両１４の内部に設置しないことにより、車両１４の内部のスペースを確保できる。また、空調制御装置２０を複数の車両に設置する場合には、設置がさらに容易になる。

実施の形態２に係る車両１４の空調制御方法によれば、空調負荷を算出するステップは、車両１４の位置を検知する位置検知センサ２２から得られる車両１４の位置と位置を検出した時刻と太陽位置データベースとを用いて、車両１４を基準とした場合の太陽の存在する方角を算出し、車両１４の位置を検知する位置検知センサ２２から得られる車両１４の位置の経時変化から車両１４の向きを算出し、車両１４の向き、太陽の存在する方角、車両１４に入射する日光を検知する日射強度センサ２３から得られる日射強度および車両１４の外気の温度を検知する外気温度センサ８から得られる外気温度に基づいて空調負荷を算出するので、車両１４へ入射する日光の日射強度を考慮した空調部１３の制御が可能となり、実施の形態１に記載の空調制御装置１よりも更に、車両内部の乗客の快適性を従来よりも向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３の空調制御装置および空調装置を、図８および図９を用いて説明する。この実施の形態３は、空調制御装置に含まれる制御量算出部が、実施の形態１および実施の形態２に記載の空調制御装置と異なる。

図８は、本発明の実施の形態３に係る空調制御装置に含まれる制御量算出部３０の構成を概略的に示したものである。この実施の形態３の空調制御装置は、制御量算出部３０以外の構成は、実施の形態１の空調制御装置１または、実施の形態２の空調制御装置２０と同様の構成であるため説明を省略する。

実施の形態３の制御量算出部３０は、比例ゲイン演算部２９、偏差微分演算部３１および微分ゲイン演算部３２およびゲイン積算部３４とを含む。実施の形態３の空調制御装置は、空調装置による車内温度を設定温度に近づける時間を、実施の形態１および実施の形態２よりも短くし、車内温度の設定温度への追従性をさらに向上させたものである。

実施の形態２の空調制御装置では、熱貫流負荷Ｑ_１、換気負荷Ｑ_２、人体負荷Ｑ_３および日射負荷Ｑ_４の変化に基づいて第２の制御量を正確に算出して車内温度が設定温度となるように制御していた。実施の形態３の空調制御装置は、車内温度が設定温度となるまでに要する時間を、実施の形態１および実施の形態２よりもさらに短縮したものである。

車内温度の温度変化は、車内の空気の熱容量に影響される。熱容量が大きいと車内温度の温度変化量は小さくなる。車両１４の車内には、空気の他に座席および車両１４の内部に含まれる壁面等（以下、車内に存在する熱容量に影響する固体と称す。）が存在する。車内に存在する熱容量に影響する固体は、空気よりも大きな熱容量を有しているため、車内温度の温度変化量は小さくなり、車内温度を設定温度にするまでに時間を要する。すなわち、熱容量に影響する固体が車内に存在する場合の車内温度を設定温度に制御する際に要する時間は、車内が全て空気で満たされていると仮定した場合よりも長い時間を要する。

実際に、熱容量に影響する座席等の固体が車内に存在する場合の車内全体の熱容量は、車内全体が空気で満たされていると仮定した場合（熱容量に影響する座席等の固体が車内に存在しない場合の）の１０倍から２０倍の大きさとなる。そこで、実施の形態３の制御量算出部３０は、車内温度の設定温度への追従性を良くするため、制御量算出部３０において算出される第１の制御量を調整するものである。実施の形態３の制御量算出部３０は、比例ゲイン演算部２９、偏差微分演算部３１、微分ゲイン演算部３２およびゲイン積算部３４を含む。

比例ゲイン演算部２９は、偏差算出部１２で算出された時間変化に伴う温度偏差に比例ゲインを乗じることによって第１の制御量を算出するのに用いる第３の制御量を算出する。偏差微分演算部３１は、車内温度センサ１０で検知する車内温度と温度設定部１１で設定する設定温度との時間変化に伴う温度偏差の変化量を演算する。

微分ゲイン演算部３２は、微分算出部３１で算出された時間変化に伴う温度偏差に微分ゲインを乗じることによって第１の制御量を算出するのに用いる第４の制御量を演算する。微分ゲイン演算部３２は、車内に存在する熱容量に影響する固体に応じた微分ゲインを保持することができる。車内に存在する熱容量に影響する固体に応じた微分ゲインは、数値計算、または実験等により予め演算した値を用いる。

ゲイン積算部３４は、比例ゲイン演算部２９で演算された第３の制御量および微分ゲイン演算部３２で演算された第４の制御量の和を第１の制御量として空調制御量算出部へ出力する。ここで、偏差微分演算部３１および微分ゲイン演算部３２で算出された制御量に基づいて、空調制御装置が空調装置を制御することを微分制御と定義する。

図９は、実施の形態３の空調制御装置において微分制御を行った場合の車内温度の変化を説明するための図である。図９（ａ）は、車両１４への乗客の乗り降りに伴う人体負荷Ｑ_３の時間変化を示したものである。図９（ａ）において、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２の間は、人体負荷はＱ_３(ｂ)の値であり、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３の間は、人体負荷はＱ_３(ｃ)の値であり、時刻ｔ_３以降は、人体負荷はＱ_３(ａ)の値である（ただし、Ｑ_３(ｃ)＞Ｑ_３(ｂ)＞Ｑ_３(ａ)とする。）。図９（ａ）に示すように、車両１４への乗客の乗り降りに伴い、時刻ｔ_２および時刻ｔ_３において人体負荷Ｑ_３はステップ状に変化する。

図９（ｂ）は、図９（ａ）の時間に対応した車内温度の温度変化を示したものである。図９（ｂ）において、細線は空調制御装置が微分制御を行わない場合の車内の温度変化を示しており、太線は空調制御装置が微分制御を行う場合の車内の温度変化を示したものである。図９（ｂ）に示すように車内温度は設定温度Ｔに近づくように空調制御装置によって制御されている。

図９（ｂ）に示すように、人体負荷の変化した直後には車内温度は、設定温度Ｔよりも高い値または低い値をとるが、時間が経過するにつれ設定温度Ｔに近づくように制御される。空調制御装置が微分制御を行わない場合、車内に存在する熱容量に影響する固体の熱容量が考慮されていないので車内温度が設定温度に達するまでにより長い時間を要する。一方、調制御装置が微分制御を行う場合、車内に存在する熱容量に影響する固体の熱容量が考慮され車内の温度変化が大きくなり、設定温度Ｔに達するまでの時間が微分制御を行わない場合よりも短くなる。

実施の形態３に係る車両の空調制御装置によれば、制御量算出部３０は、偏差に比例ゲインを乗じ第1の制御量を算出するのに用いる第３の制御量を演算する比例ゲイン演算部２９と、時間変化に伴う温度偏差に微分ゲインを乗じ第1の制御量を算出するのに用いる第４の制御量を演算する微分ゲイン演算部３２とを備え、制御量算出部３０は、第３の制御量と第４の制御量との和を第１の制御量として算出するので、車内温度が設定温度となるまでの時間を、微分制御を行わない場合と比較して短縮することができる。

実施の形態３に係る空調装置によれば、第２の制御量により制御される空調部１３と、実施の形態３に係る空調制御装置とを備えるので、車内温度が設定温度となるまでの時間を短縮することができるとともに、車両１４の内部に空調制御装置を設置する必要がないため、空調制御装置を車両１４の内部に設置する必要がなく、空調装置の設置が容易になる。また、空調制御装置を複数の車両に設置する場合には、設置がさらに容易になる。また、空調制御装置を車両１４の内部に設置しないことにより、車両１４の内部のスペースを確保できる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その発明の範囲において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜変更、省略したりすることができる。

１，２０ 空調制御部（空調制御装置）
２，２１ 空調負荷算出部
３ 制御量算出部
４，２８ 空調制御量算出部
６ 速度センサ
７ 重量センサ
８ 外気温度センサ
９ 車内湿度センサ
１０ 車内温度センサ
１３ 空調部
１４ 車両
２２ 位置検知センサ
２３ 日射強度センサ
２９ 比例ゲイン演算部
３２ 微分ゲイン演算部

Claims (7)

1. 車両の速度を検知する速度センサから得られる速度に基づき決定される前記車両の外側表面と外気との熱伝達率をｈ_１、
   それぞれ予め保持されている、前記車両の内部の表面と車内空気との熱伝達率をｈ_２、前記車両の壁面の厚みをｄ、前記車両の壁面の熱伝導率をλとする場合、
   １／Ｋ_１＝（１／ｈ_１）＋（ｄ／λ）＋（１／ｈ_２）
   によって算出される外気と車内空気との間の熱の伝わりやすさを示す熱貫流率Ｋ_１と、外気温度センサから得られる外気の温度Ｔ_ｏｕｔと、車両の内部の温度を検知する車内温度センサから得られる車内空気の温度Ｔ_ｉｎと、伝熱面積Ａと、に基づき、
   Ｑ_１＝Ｋ_１×Ａ×（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）
   によって算出される熱貫流負荷Ｑ_１を用いて空調負荷を算出する空調負荷算出部と、
   前記車内空気の温度Ｔ_ｉｎと予め設定された設定温度との偏差に基づいて空調部の制御量を算出するのに用いられる第１の制御量を算出する制御量算出部と、
   前記空調負荷と前記第１の制御量とに基づいて前記空調部を制御するための第２の制御量を算出する空調制御量算出部と、
   を備えたことを特徴とする空調制御装置。
2. 前記空調負荷算出部は、
   前記熱貫流負荷Ｑ_１に加えて、
   空気比熱ｃと、換気量Ｌと、前記外気の温度Ｔ_ｏｕｔと、前記車内空気の温度Ｔ_ｉｎとに基づき、
   Ｑ_２＝ｃ×Ｌ×（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）
   によって算出される換気負荷Ｑ_２と、
   前記車両に乗車している人数ｎと、一人当たりの発熱量Ｑ_ｈとに基づき、
   Ｑ_３＝ｎ×Ｑ_ｈ
   によって算出される人体負荷Ｑ_３と、
   をさらに用いて、空調負荷を算出することを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
3. 前記空調負荷算出部は、
   前記車両の位置と前記車両が前記位置を検知した時刻と前記車両を基準とした場合の太陽の存在する方角との関係を示す太陽位置データベースを備え、
   前記空調負荷算出部は、
   前記車両の位置を検知する位置検知センサから得られる前記車両の位置と前記位置を検出した時刻と前記太陽位置データベースとを用いて、前記車両を基準とした場合の太陽の存在する方角を算出し、
   前記車両の位置を検知する位置検知センサから得られる前記車両の位置の経時変化から前記車両の向きを算出し、
   前記車両の向き、前記太陽の存在する方角、前記車両に入射する日光を検知する日射強度センサから得られる日射強度および前記車両の外気の温度を検知する外気温度センサから得られる外気温度に基づいて算出される日射負荷Ｑ_４をさらに合算することにより前記空調負荷を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調制御装置。
4. 前記第２の制御量により制御される空調部と、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の空調制御装置と、
   を備えたことを特徴とする空調装置。
5. 車両の速度を検知する速度センサから得られる速度に基づき決定される前記車両の外側表面と外気との熱伝達率をｈ_１、
   それぞれ予め保持されている、前記車両の内部の表面と車内空気との熱伝達率をｈ_２、前記車両の壁面の厚みをｄ、前記車両の壁面の熱伝導率をλとする場合、
   １／Ｋ_１＝（１／ｈ_１）＋（ｄ／λ）＋（１／ｈ_２）
   によって算出される外気と車内空気との間の熱の伝わりやすさを示す熱貫流率Ｋ_１と、外気温度センサから得られる外気の温度Ｔ_ｏｕｔと、車両の内部の温度を検知する車内温度センサから得られる車内空気の温度Ｔ_ｉｎと、伝熱面積Ａと、に基づき、
   Ｑ_１＝Ｋ_１×Ａ×（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）
   によって算出される熱貫流負荷Ｑ_１を用いて空調負荷を算出するステップと、
   前記車内空気の温度Ｔ_ｉｎと予め設定された設定温度との偏差に基づいて空調部の制御量を算出するのに用いられる第１の制御量を算出するステップと、
   前記空調負荷と前記第１の制御量とに基づいて前記空調部を制御するための第２の制御量を算出するステップと、
   を備えたことを特徴とする空調制御方法。
6. 前記空調負荷を算出するステップは、
   空気比熱ｃと、換気量Ｌと、前記外気の温度Ｔ_ｏｕｔと、前記車内空気の温度Ｔ_ｉｎとに基づき、
   Ｑ_２＝ｃ×Ｌ×（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）
   によって算出される換気負荷Ｑ_２と、
   前記車両に乗車している人数ｎと、一人当たりの発熱量Ｑ_ｈとに基づき、
   Ｑ_３＝ｎ×Ｑ_ｈ
   によって算出される人体負荷Ｑ_３と、
   をさらに用いて、空調負荷を算出することを特徴とする請求項１に記載の空調制御方法。
7. 前記空調負荷を算出するステップは、
   前記車両の位置と前記車両が前記位置を検知した時刻と前記車両を基準とした場合の太陽の存在する方角との関係を示す太陽位置データベースと、前記車両の位置を検知する位置検知センサから得られる前記車両の位置と前記位置を検出した時刻とを用いて、前記車両を基準とした場合の太陽の存在する方角を算出し、
   前記車両の位置を検知する位置検知センサから得られる前記車両の位置の経時変化から前記車両の向きを算出し、
   前記車両の向き、前記太陽の存在する方角、前記車両に入射する日光を検知する日射強度センサから得られる日射強度および前記車両の外気の温度を検知する外気温度センサから得られる外気温度に基づいて算出される日射負荷Ｑ_４をさらに合算することにより前記空調負荷を算出する
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の空調制御方法。

Images