JPH07228126A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
Air conditioner for vehicleInfo
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- JPH07228126A JPH07228126A JP6020328A JP2032894A JPH07228126A JP H07228126 A JPH07228126 A JP H07228126A JP 6020328 A JP6020328 A JP 6020328A JP 2032894 A JP2032894 A JP 2032894A JP H07228126 A JPH07228126 A JP H07228126A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、外気温度や日射量など
の空調に必要な熱負荷に関する複数の物理量をシステム
制御理論（現代制御理論）により処理し、車室内を目標
温度に空調する車両用空調装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention processes a plurality of physical quantities relating to a heat load necessary for air conditioning such as an outside air temperature and an amount of solar radiation by a system control theory (modern control theory), and air-conditions an interior of a vehicle to a target temperature. For air conditioners.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車室内温度設定値、実際の車室内温度、
外気温度および日射量に基づいて吹き出し温度および吹
き出し風量を制御し、車室内を目標温度に空調する車両
用空調装置が知られている（例えば、日産自動車株式会
社 新型車解説書（Ｙ３２−１） １９９１年６月 参
照）。この種の装置では、図１２に示すように、室温設
定器により設定された車室内温度設定値Ｔｐｔｃ、内気
温センサーにより検出された車室内温度Ｔｉｎｃ、日射
センサーにより検出された日射量Ｑｓｕｎ、および外気
温センサーにより検出された外気温度Ｔａｍｂをコント
ローラー１へ入力し、設定温度Ｔｐｔｃと実際の車室内
温度Ｔｉｎｃとの差、日射量Ｑｓｕｎ、外気温度Ｔａｍ
ｂおよび設定温度Ｔｐｔｃに、それぞれ実験的に得られ
た制御定数Ｋ１０〜Ｋ１３を乗じて制御指令値を算出
し、演算器１ａ、１ｂによって空調ユニット２の制御
量、すなわちエアーミックスドア開度Ｘおよびブロア駆
動電圧Ｖｆを決定し、ヒータコア、エバポレータ、エア
ーミックスドア、ブロア、ベンチレーター、デフロスタ
ー、フット吹き出し口、各吹き出し口ドアなどから成る
空調ユニット２を制御して、目標吹き出し温度Ｔｏおよ
び目標吹き出し風量Ｇａで車室３の空調を行なってい
る。2. Description of the Prior Art Set value of vehicle interior temperature, actual vehicle interior temperature,
There is known a vehicle air conditioner that controls the blowing temperature and the blowing air amount on the basis of the outside air temperature and the amount of solar radiation, and air-conditions the vehicle interior to a target temperature (for example, Nissan Motor Co., Ltd. New Model Car Manual (Y32-1)). See June 1991). In this type of device, as shown in FIG. 12, a vehicle interior temperature setting value Tptc set by a room temperature setting device, a vehicle interior temperature Tinc detected by an inside air temperature sensor, an insolation amount Qsun detected by an insolation sensor, and The outside air temperature Tamb detected by the outside air temperature sensor is input to the controller 1, and the difference between the set temperature Tptc and the actual passenger compartment temperature Tinc, the amount of solar radiation Qsun, and the outside air temperature Tam.
b and the set temperature Tptc are respectively multiplied by experimentally obtained control constants K10 to K13 to calculate a control command value, and the control units of the air conditioning unit 2, that is, the air mix door opening X and The blower drive voltage Vf is determined, and the air conditioner unit 2 including a heater core, an evaporator, an air mix door, a blower, a ventilator, a defroster, a foot outlet, each outlet door is controlled to control the target outlet temperature To and the target outlet air volume Ga. The vehicle compartment 3 is air-conditioned.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、外気温が低
い時に空調を行うと車室内温度Ｔｉｎｃの高い状態が長
く続き、乗員に”もやもや感”を与えることがある。こ
のようなときに、乗員によってフレッシュベントドアが
開けられベンチレーターから冷気が導入されると、車室
内の気流が変化して内気温センサーにその冷気が接触
し、図１３に示すように内気温センサーによる車室内温
度Ｔｉｎｃの検出値が大きく変化する。これによって、
吹き出し温度Ｔｏが急に上昇したり吹き出し風量Ｇａが
急に増加して乗員に違和感を与えるという問題がある。By the way, if the air conditioning is performed when the outside air temperature is low, the high passenger compartment temperature Tinc continues for a long time, which may give the passenger a "haze". At this time, when the fresh vent door is opened by the occupant and cool air is introduced from the ventilator, the air flow in the passenger compartment changes and the cool air comes into contact with the inside air temperature sensor. As shown in FIG. The detected value of the vehicle interior temperature Tinc due to changes greatly. by this,
There is a problem that the blowing temperature To suddenly rises or the blowing air amount Ga suddenly increases, which gives an occupant a strange feeling.
【０００４】本発明の目的は、外乱的な要因によって内
気温センサーの検出温度が急に変化しても、吹き出し温
度や吹き出し風量などの急激な変化を抑制して安定な空
調を継続可能な車両用空調装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a vehicle capable of maintaining stable air-conditioning by suppressing abrupt changes in blowing temperature and blowing air amount even if the temperature detected by the inside air temperature sensor suddenly changes due to a disturbance factor. To provide an air conditioner for use.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】一実施例を示す図３に対
応づけて本発明を説明すると、請求項１の発明は、空調
風の温度を調節する手段と、空調風の吹き出し風量を調
節する手段と、空調風の吹き出し口を調節する手段とを
有する空調ユニット１０と；車室内空調制御に必要な熱
負荷に関する複数の物理量の内の少なくとも１つの時間
的に推移させるべき目標値を発生する目標値発生手段４
１と、車室内温度を検出する温度検出手段と、複数の物
理量の内の車室内温度を含む測定不可能または測定困難
な物理量を推定する推定手段４２と、制御定数の最適値
を算出し、目標値、推定物理量、および温度検出手段に
よる車室内温度の検出値を含む測定可能な物理量に基づ
いて温度調節手段、風量調節手段および吹き出し口調節
手段の制御量を演算する演算手段４４と、この演算手段
４４を線形動作させる線形補償手段４３とを有する空調
制御手段３０と；を備えた車両用空調装置であって、こ
の車両用空調装置を搭載した車両の空調制御系に外乱が
混入したことを検知する検知手段３０を備え、演算手段
４４によって、検知手段３０で空調制御系への外乱の混
入が検知されると、温度検出手段による車室内温度検出
値に代えて推定手段４２による車室内温度推定値を用い
て制御量の演算を行うことにより、上記目的を達成す
る。請求項２の車両用空調装置は、検知手段３０によっ
て、温度検出手段による車室内温度検出値と推定手段４
２による車室内温度推定値との差が所定値以上になる
と、空調制御系へ外乱が混入したと認識するようにした
ものである。請求項３の車両用空調装置は、検知手段３
０によって、車両のフレッシュベントドアが開けられる
と空調制御系へ外乱が混入したと認識するようにしたも
のでる。請求項４の車両用空調装置は、検知手段３０に
よって、温度検出手段による車室内温度検出値の変化率
が所定値以上になると空調制御系へ外乱が混入したと認
識するようにしたものである。請求項５の車両用空調装
置は、検知手段３０によって、車両用空調装置の動作中
に車両のウインドウパネルが開けられると空調制御系へ
外乱が混入したと認識するようにしたものである。請求
項６の車両用空調装置は、検知手段３０によって、車両
用空調装置の動作中に手動でブロアファンの速度が切り
換えられると空調制御系へ外乱が混入したと認識するよ
うにしたものである。The present invention will be described with reference to FIG. 3 showing an embodiment. According to the invention of claim 1, the means for adjusting the temperature of the conditioned air and the amount of conditioned air blown out are adjusted. And an air conditioning unit 10 having a means for adjusting the outlet of the conditioned air; and a target value to be changed with time of at least one of a plurality of physical quantities relating to the heat load required for vehicle interior air conditioning control. Target value generation means 4
1, a temperature detecting means for detecting the vehicle interior temperature, an estimating means 42 for estimating an unmeasurable or hard-to-measure physical quantity including a vehicle interior temperature among a plurality of physical quantities, and calculating an optimum value of the control constant, A calculation unit 44 for calculating the control amounts of the temperature adjusting unit, the air volume adjusting unit, and the blowout port adjusting unit based on the measurable physical amount including the target value, the estimated physical amount, and the detected value of the vehicle interior temperature by the temperature detecting unit, and A vehicle air conditioner including: an air conditioning controller 30 having a linear compensator 43 for linearly operating a calculator 44; wherein disturbance is mixed into an air conditioning control system of a vehicle equipped with the vehicle air conditioner. When the detection means 30 detects that a disturbance is mixed in the air conditioning control system, the detection means 30 for detecting the temperature is detected. By performing the calculation of the control amount using the vehicle interior temperature estimated value by 42, to achieve the above object. In the vehicle air conditioner according to claim 2, the detection means 30 detects the vehicle interior temperature by the temperature detection means and the estimation means 4.
When the difference from the vehicle interior temperature estimated value by 2 becomes equal to or more than a predetermined value, it is recognized that disturbance is mixed in the air conditioning control system. The vehicle air conditioner according to claim 3 is a detection means 3
When the fresh vent door of the vehicle is opened by 0, it is recognized that disturbance is mixed into the air conditioning control system. In the vehicle air conditioner according to claim 4, the detection means 30 recognizes that disturbance is mixed in the air conditioning control system when the rate of change of the detected value of the vehicle interior temperature by the temperature detection means becomes equal to or higher than a predetermined value. . In the vehicle air conditioner according to a fifth aspect of the present invention, the detection unit 30 recognizes that the disturbance is mixed in the air conditioning control system when the window panel of the vehicle is opened during the operation of the vehicle air conditioner. In the vehicle air conditioner according to a sixth aspect of the present invention, the detection means 30 recognizes that disturbance is mixed in the air conditioning control system when the speed of the blower fan is manually switched during the operation of the vehicle air conditioner. .
【０００６】[0006]
【作用】車室内空調制御に必要な熱負荷に関する物理量
の時間的に推移させるべき目標値と、車室内温度を含む
測定不可能または測定困難な物理量の推定値と、車室内
温度の検出値を含む測定可能な物理量に基づいて温度調
節手段、風量調節手段および吹き出し口調節手段の制御
量が演算され、これらの制御量に従って各調節手段が制
御されて車両の空調制御系が稼動される。この車両の空
調制御系が稼動している時に、空調制御系に外乱が混入
したことが検知されると、車室内温度の実際の検出値に
代えて車室内温度の推定値を用いて制御量の演算を行
う。これにより、外乱の混入によって車室内温度の実際
の検出値が急に変化しても、安定な車室内温度の推定値
を用いて各種制御量が演算されるので、制御量自体が急
に変化せず、外乱による吹き出し温度や吹き出し風量な
どの急激な変化が抑制されて安定な空調を継続すること
ができる。[Function] The target value of the physical quantity related to the heat load necessary for the vehicle interior air conditioning control to be changed with time, the estimated value of the physical quantity that cannot be measured or is difficult to measure including the vehicle interior temperature, and the detected value of the vehicle interior temperature The control amounts of the temperature adjusting means, the air flow adjusting means, and the outlet adjusting means are calculated based on the measurable physical quantities, and the adjusting means are controlled in accordance with these control quantities to operate the air conditioning control system of the vehicle. When a disturbance is detected in the air conditioning control system while the air conditioning control system of this vehicle is operating, the estimated value of the vehicle interior temperature is used instead of the actual detected value of the vehicle interior temperature. Is calculated. As a result, even if the actual detected value of the vehicle interior temperature suddenly changes due to the mixing of disturbance, various control variables are calculated using the stable estimated value of the vehicle interior temperature, so the control variable itself suddenly changes. Without doing so, it is possible to suppress abrupt changes in the blowing temperature and the blowing air volume due to disturbance, and to continue stable air conditioning.
【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。Incidentally, in the section of means and action for solving the above-mentioned problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used in order to make the present invention easy to understand. It is not limited to.
【０００８】[0008]
【実施例】図１は一実施例の構成を示す機能ブロック
図、図２は一実施例の空調ユニットの断面図である。ま
ず図２において、空調ユニット１０の上流には外気側吸
入口１と内気側吸入口１２が設けられ、インテークドア
１３によって吸入する空気の外気と内気の割合が調節さ
れる。両吸入口１１、１２から吸入された空気はブロア
ファン１４により空調ユニット１０の下流へ送風され、
まずエバポレーター１５で熱交換が行なわれて冷風とな
る。なお、空調ユニット１０の吹き出し口から吹き出さ
れる空調風の吹き出し風量Ｇａは、ほぼこのブロアファ
ン１４の回転速度により決る。エバポレーター１５の下
流では空調風の流路が２つに分れる。一方はヒーターコ
ア１６を通過する流路１７であり、この流路１７を通過
する空気はヒーターコア１６により熱交換が行なわれて
温風となる。他方はヒーターコア１６をバイパスする流
路１８であり、この流路１８を通過する空気はエバポレ
ーター１５を通過したままの冷風である。これら２つの
流路１７、１８の分岐点にはエアーミックスドア１９が
設けられ、このエアーミックスドア１９の開度を制御し
て両流路１７、１８を通過する空気の割合が調節され、
空調風の温度、すなわち吹き出し温度Ｔｏが決定され
る。1 is a functional block diagram showing the structure of an embodiment, and FIG. 2 is a sectional view of an air conditioning unit of the embodiment. First, in FIG. 2, the outside air inlet 1 and the inside air inlet 12 are provided upstream of the air conditioning unit 10, and the intake air 13 adjusts the ratio of the outside air to the inside air. The air sucked from both the suction ports 11 and 12 is blown to the downstream of the air conditioning unit 10 by the blower fan 14.
First, heat is exchanged in the evaporator 15 to form cold air. The blown air volume Ga of the conditioned air blown out from the blowout port of the air conditioning unit 10 is substantially determined by the rotation speed of the blower fan 14. Downstream of the evaporator 15, the air-conditioned air flow path is divided into two. One is a flow path 17 passing through the heater core 16, and the air passing through the flow path 17 is subjected to heat exchange by the heater core 16 to become warm air. The other is a flow path 18 that bypasses the heater core 16, and the air passing through this flow path 18 is the cold air that has passed through the evaporator 15. An air mix door 19 is provided at a branch point between these two flow paths 17 and 18, and the opening of the air mix door 19 is controlled to adjust the ratio of air passing through both flow paths 17 and 18.
The temperature of the conditioned air, that is, the blowing temperature To is determined.
【０００９】エアーミックスドア１９により吹き出し温
度Ｔｏが調節された空調風は、ベンチレーター２０、デ
フロスター２１およびフット吹き出し口２２からそれぞ
れ車室内に吹き出される。これらの吹き出し口２０、２
１、２２にはそれぞれベントドア２３、デフドア２４、
フットドア２５が設けられ、空調風の吹き出し方向が選
択される。ベンチレーター２０はセンターベント２０
ａ、リアベント２０ｂ、サイドベント２０ｃ、ロアベン
ト２０ｄなどの吹き出し口に分岐される。デフロスター
２１はフロントデフロスター２１ａ、サイドデフロスタ
ー２１ｂなどの吹き出し口に分岐される。フット吹き出
し口２２はフロントフット吹き出し口２２ａ、リアフッ
ト吹き出し口２２ｂに分岐される。フレッシュベント通
路２６はエバポレーター１５を通過したままの冷風を直
接ベンチレーター２０へ導く通路で、暖房運転時に頭部
のもやもや感を解消するために乗員によってフレッシュ
ベントドア２７が開放されると冷風がベンチレーター２
０へ導入される。The air-conditioning air whose blowout temperature To has been adjusted by the air mix door 19 is blown into the passenger compartment from the ventilator 20, the defroster 21 and the foot blowout port 22, respectively. These outlets 20, 2
Bent door 23, differential door 24,
A foot door 25 is provided to select a blowing direction of conditioned air. The ventilator 20 is the center vent 20.
a, a rear vent 20b, a side vent 20c, a lower vent 20d and the like. The defroster 21 is branched into outlets such as the front defroster 21a and the side defroster 21b. The foot outlet 22 is branched into a front foot outlet 22a and a rear foot outlet 22b. The fresh vent passage 26 is a passage that directly guides the cool air that has passed through the evaporator 15 to the ventilator 20. When the fresh vent door 27 is opened by an occupant to eliminate the haze in the head during the heating operation, the cool air is sent to the ventilator 2.
Introduced to zero.
【００１０】図１において、車両のインストルメントパ
ネルには空調装置の操作部３１が設けられる。この操作
部３１には、エアコンスイッチ、ファンスイッチ、吹き
出し口スイッチ、デフロストスイッチ、内外気切換スイ
ッチ、表示装置などが設けられる。室温設定器３２は車
室内設定温度Ｔｐｔｃを設定する設定器である。また、
車両には各部の空気温度を検出するためのセンサーが設
置される。外気温センサー３３は外気温度Ｔａｍｂを検
出し、内気温センサー３４は車室内温度Ｔｉｎｃを検出
し、日射センサー３５は日射量Ｑｓｕｎを検出する。さ
らに、吸込温センサー３６はエバポレーター１５を通過
した空気温度Ｔｉｎｔを検出し、冷媒温センサー３７は
エバポレーター１５の入口冷媒温度Ｔｅｖａを検出し、
水温センサー３８はエンジン冷却水温度Ｔｗを検出す
る。In FIG. 1, an instrument panel 31 of a vehicle is provided with an operation unit 31 of an air conditioner. The operation unit 31 is provided with an air conditioner switch, a fan switch, an outlet switch, a defrost switch, an inside / outside air changeover switch, a display device, and the like. The room temperature setting device 32 is a setting device for setting the vehicle interior setting temperature Tptc. Also,
Sensors for detecting the air temperature of each part are installed in the vehicle. The outside air temperature sensor 33 detects the outside air temperature Tamb, the inside air temperature sensor 34 detects the vehicle interior temperature Tinc, and the solar radiation sensor 35 detects the solar radiation amount Qsun. Further, the suction temperature sensor 36 detects the air temperature Tint passing through the evaporator 15, the refrigerant temperature sensor 37 detects the inlet refrigerant temperature Teva of the evaporator 15,
The water temperature sensor 38 detects the engine cooling water temperature Tw.
【００１１】コントローラー３０はマイクロコンピュー
ターおよびその周辺部品から構成され、操作部３１から
の各種操作情報、室温設定器３２により設定された車室
内設定温度Ｔｐｔｃ、センサー３３〜３８により検出さ
れた外気温度Ｔａｍｂ、車室内温度Ｔｉｎｃ、日射量Ｑ
ｓｕｎ、空気温度Ｔｉｎｔ、冷媒温度Ｔｅｖａ、冷却水
温度Ｔｗなどに基づいて、コンプレッサー３９、インテ
ークドアアクチュエータ１３ｍ、エアーミックスドアア
クチュエータ１９ｍ、ベントドアアクチュエータ２３
ｍ、デフドアアクチュエータ２４ｍ、フットドアアクチ
ュエータ２５ｍ、フレッシュベントドアアクチュエータ
２７ｍ、ブロアファン駆動回路１４ｄおよびモーター１
４ｍを制御する。なお、エアーミックスドアアクチュエ
ータ１９ｍとフレッシュベントドアアクチュエータ２７
ｍにはそれぞれ、ドア開度Ｘを抵抗値に変換して出力す
る開度センサー１９ｓと２７ｓが内蔵されている。The controller 30 is composed of a microcomputer and its peripheral parts, and has various operation information from the operation unit 31, a vehicle interior set temperature Tptc set by the room temperature setting device 32, and an outside air temperature Tamb detected by the sensors 33 to 38. , Vehicle interior temperature Tinc, solar radiation Q
The compressor 39, intake door actuator 13m, air mix door actuator 19m, vent door actuator 23 based on sun, air temperature Tint, refrigerant temperature Teva, cooling water temperature Tw, and the like.
m, differential door actuator 24m, foot door actuator 25m, fresh vent door actuator 27m, blower fan drive circuit 14d and motor 1
Control 4m. The air mix door actuator 19m and the fresh vent door actuator 27
Each m has a built-in opening sensor 19s and 27s that converts the door opening X into a resistance value and outputs the resistance value.
【００１２】図３は一実施例の制御ブロック図である。
コントローラー３０は後述するソフトウエア形態で構成
される規範モデル４１、オブザーバー４２、線形補償器
４３および最適レギュレータ４４を有し、日射量Ｑｓｕ
ｎ、外気温度Ｔａｍｂ、車室内温度設定値Ｔｐｔｃ、車
室内温度Ｔｉｎｃなどに基づいて制御量、すなわちエア
ーミックスドア開度Ｘ、ブロア駆動電圧Ｖｆなどを算出
し、上述した空調ユニット１０を制御する。FIG. 3 is a control block diagram of one embodiment.
The controller 30 has a reference model 41, an observer 42, a linear compensator 43, and an optimum regulator 44, which are configured in a software form described later, and has a solar radiation amount Qsu.
n, the outside air temperature Tamb, the vehicle interior temperature set value Tptc, the vehicle interior temperature Tinc, and the like, the control amount, that is, the air mix door opening X, the blower drive voltage Vf, and the like are calculated, and the air conditioning unit 10 is controlled.
【００１３】さらにコントローラー３０は、後述する制
御プログラムを実行してオブザーバー４２により車室内
温度Ｔｉｎｃを推定し、車室内温度の推定値ＴｉｎｃS
と内気温センサー３４により検出された車室内温度の検
出値Ｔｉｎｃとの差が３度Ｃ以上の時は、オブザーバー
４２により推定した車室内温度推定値ＴｉｎｃSを用い
て各種制御量を算出し、空調ユニット１０を制御する。Further, the controller 30 executes a control program, which will be described later, to estimate the passenger compartment temperature Tinc by the observer 42, and to estimate the passenger compartment temperature Tinc S.
When the difference between the detected value Tinc of the vehicle interior temperature detected by the internal temperature sensor 34 and 3 degrees C or more, various controlled variables are calculated using the vehicle interior temperature estimated value Tinc S estimated by the observer 42, The air conditioning unit 10 is controlled.
【００１４】規範モデル４１では、人間の快適感に合っ
た吹き出し風量Ｇａおよび吹き出し温度Ｔｏの時間変化
および環境変化による推移を次式のように数式化し、車
室内温度設定値Ｔｐｔｃを変化させた時の目標皮膚温度
Ｔｆ*および目標車室内温度Ｔｉｎｃ*を算出する。これ
らの目標皮膚温度Ｔｆ*および目標車室内温度Ｔｉｎｃ*
は、定常時の快適な空調温度を決定するものであると同
時に、それらの目標温度に到達するまでの過渡時におい
ても、乗員の快適感に合った温度の変化具合を決定する
ものである。In the reference model 41, when the blown air amount Ga and the blown air temperature To which are suitable for human comfort are changed with time and the environment is changed into the following equation, the set temperature Tptc for the passenger compartment is changed. The target skin temperature Tf * and the target vehicle interior temperature Tinc * are calculated. These target skin temperature Tf * and target vehicle interior temperature Tinc *
Is to determine a comfortable air-conditioning temperature in a steady state, and at the same time, to determine the degree of temperature change that suits the occupant's comfort even during a transition to reach the target temperature.
【数１】 ｄＴｉｎｃ*／ｄｔ＝Ａｒ・Ｔｉｎｃ*＋Ｂｒ・Ｔｐｔｃ## EQU00001 ## dTinc * / dt = Ar.Tinc * + Br.Tptc
【数２】ｄＴｆ*／ｄｔ＝Ａｆ・Ｔｆ*＋Ｂｆ・Ｔｐｔｃ ここで、Ａｒ、Ｂｒ、Ａｆ、Ｂｆは係数マトリクスであ
る。[Number 2] dTf * / dt = Af · Tf * + Bf · Tptc here, Ar, Br, Af, Bf is the coefficient matrix.
【００１５】図４は、本発明に係わる車両用空調装置に
よる空調結果（実線）と従来装置による空調結果（破
線）とを示すタイムチャートであり、（ａ）は時刻ｔ１
で設定温度Ｔｐｔｃを下げた時を示し、（ｂ）は時刻ｔ
２で設定温度Ｔｐｔｃを上げた時を示す。従来の空調装
置では、設定温度Ｔｐｔｃを変化させた時の車室内温度
Ｔｉｎｃの過渡変化は、コントローラー３０の制御量に
より決定し、過渡状態では必ずしも乗員の快適感を満足
させるものではなかった。本発明の空調装置では、規範
モデル７１において時間変化および環境変化に応じた目
標皮膚温度Ｔｆ*および目標車室内温度Ｔｉｎｃ*を決定
するようにしたので、定常時は勿論、過渡時にも乗員の
快適感に合った空調温度が設定される。FIG. 4 is a time chart showing an air conditioning result (solid line) by the vehicle air conditioner according to the present invention and an air conditioning result (dashed line) by the conventional device, where (a) is time t1.
Shows the time when the set temperature Tptc is lowered, and (b) shows the time t.
2 shows the time when the set temperature Tptc is raised. In the conventional air conditioner, the transient change of the vehicle interior temperature Tinc when the set temperature Tptc is changed is determined by the control amount of the controller 30, and does not always satisfy the occupant's comfort in the transient state. In the air conditioner of the present invention, the reference model temperature 71 determines the target skin temperature Tf * and the target vehicle interior temperature Tinc * according to the time change and the environmental change. The air conditioning temperature is set according to the feeling.
【００１６】図５はオブザーバー４２の構成を示す制御
ブロック図である。なお以下では、制御ブロック図内の
記号などはシステム制御（現代制御）の一般的な表記法
に従って表示し、それらの説明を省略する。図におい
て、４２ａは実際の制御対象のシステムであり、空調装
置の実験結果により固定係数マトリクスＡｏ、Ｂｏ、Ｃ
ｏを有する線形時不変システム（固定係数システム）と
仮定したものである。オブザーバー４２は予め同定した
制御対象の空調システム４２ａの推定モデルを有し、測
定可能な車室内温度Ｙｏ（＝Ｔｉｎｃ）と予め同定した
推定モデルから出力される車室内温度推定値ＹｏS（＝
ＴｉｎｃS）との偏差（Ｙｏ−ＹｏS）をフィードバック
することによって、図６に示す測定不可能または測定困
難な車体温度Ｔｍ、吹き出し風量Ｇａなどを推定し、こ
れらの推定値と開度センサー１９ｓにより検出されたエ
アーミックスドア開度Ｘなどに基づいて現在の皮膚温度
Ｔｆおよび吹き出し温度Ｔｏを推定する。FIG. 5 is a control block diagram showing the structure of the observer 42. In the following, symbols and the like in the control block diagram will be displayed according to a general notation of system control (modern control), and description thereof will be omitted. In the figure, 42a is an actual system to be controlled, and the fixed coefficient matrices Ao, Bo, C are determined by the experimental results of the air conditioner.
It is assumed to be a linear time-invariant system with o (fixed coefficient system). The observer 42 has a pre-identified estimation model of the air-conditioning system 42a to be controlled, and a measurable vehicle interior temperature Yo (= Tinc) and a vehicle interior temperature estimated value Yo S (=
By feeding back tinc S) and the deviation (Yo-Yo S), unmeasurable or difficult to measure the body temperature Tm shown in FIG. 6, such as to estimate the balloon air volume Ga, these estimates and opening sensor 19s The current skin temperature Tf and the current blowing temperature To are estimated based on the air mix door opening X detected by the above.
【００１７】制御対象のシステム４２ａの状態方程式と
出力式は次のように表される。The state equation and output equation of the system 42a to be controlled are expressed as follows.
【数３】ｄＸｏ／ｄｔ＝Ａｏ・Ｘｏ＋Ｂｏ・Ｕ[Formula 3] dXo / dt = Ao · Xo + Bo · U
【数４】Ｙｏ＝Ｔｉｎｃ＝Ｃｏ・Ｘｏ ここで、Ｘｏは、状態変数ベクトルであり、Ｘｏ＝［Ｔ
ｍ，Ｔｉｎｃ，Ｇａ，Ｘ］T、また、Ｕは制御指令値ベ
クトルである。予め同定した推定モデルにより推定され
る車体温度Ｔｍ、吹き出し風量Ｇａおよびエアーミック
スドア開度Ｘの状態変数Ｘｏの推定値をＸｏSとする
と、推定モデルは次式により表される。## EQU00004 ## Yo = Tinc = Co.Xo where Xo is a state variable vector, and Xo = [T
m, Tinc, Ga, X] T , and U is a control command value vector. Letting Xo S be the estimated value of the state variable Xo of the vehicle body temperature Tm, the blown air amount Ga, and the air mix door opening X estimated by the previously identified estimation model, the estimation model is expressed by the following equation.
【数５】ｄＸｏS／ｄｔ＝Ａｏ・ＸｏS＋Ｂｏ・Ｕ[Formula 5] dXo S / dt = Ao · Xo S + Bo · U
【数６】Ｙｏ＝ＴｉｎｃS＝Ｃｏ・ＸｏS ここで、ＸｏS＝［ＴｍS，ＴｉｎｃS，ＧａS，ＸS］T、
ＴｍSは車体温度Ｔｍの推定値、ＴｉｎｃSは車室内温度
Ｔｉｎｃの推定値、ＧａSは吹き出し風量Ｇａの推定
値、ＸSはエアーミックスドア開度Ｘの推定値である。
係数マトリクスＡｏ，Ｂｏの変動や、外乱により生ずる
各状態変数の推定誤差ｅｏ（＝ＸｏS−Ｘｏ）を０に収
束させるため、図５に示すようにフィードバックを推定
モデルに加えることにより、オブザーバー４２は次のよ
うに表される。## EQU6 ## Yo = Tinc S = CoXo S where Xo S = [Tm S , Tinc S , Ga S , X S ] T ,
Tm S is the estimated value of the vehicle body temperature Tm, Tinc S is the estimated value of the vehicle interior temperature Tinc, Ga S is the estimated value of the blowing air amount Ga, and X S is the estimated value of the air mix door opening X.
In order to converge the estimation error eo (= Xo S −Xo) of each state variable caused by the fluctuations of the coefficient matrices Ao and Bo and the disturbance to 0, feedback is added to the estimation model as shown in FIG. Is represented as follows.
【数７】ｄＸｏS／ｄｔ＝Ａｏ・ＸｏS＋Ｂｏ・Ｕ＋Ｆ・
（Ｙｏ−ＹｏS） ここで、Ｆはフィードバック係数マトリスクスである。[Formula 7] dXo S / dt = Ao · Xo S + Bo · U + F ·
(Yo-Yo S) where, F is a feedback coefficient Matorisukusu.
【００１８】ところで、上述したように、車室内温度Ｔ
ｉｎｃの高い状態が長く続いている時に、乗員が”もや
もや感”を解消するために、手動操作でフレッシュベン
トドア２７を開けたり、ウインドウパネルを開けたり、
ブロアファン速度を切り換えたり、あるいは吹き出し口
を切り換えたりすると、車室内の気流が変化して内気温
センサー３４に冷気が接触し、内気温センサー３４によ
る車室内温度の検出値Ｔｉｎｃが大きく変化する。この
ような外乱的な要因によって急激に変化した車室内温度
の検出値Ｔｉｎｃに基づいて空調制御を行うと、吹き出
し口温度Ｔｏが急に上昇したり吹き出し風量Ｇａが急に
増加して乗員に違和感を与える。そこでこの実施例で
は、上記のような外乱的な要因によって内気温センサー
３４の検出値Ｔｉｎｃが急に変化した時は、吹き出し口
温度Ｔｏや吹き出し風量Ｇａなどの制御量が急激に変化
するのを抑制するために、内気温センサー３４による車
室内温度の検出値Ｔｉｎｃの代りにオブザーバー４２で
推定される車室内温度推定値ＴｉｎｃSを用いて空調制
御を行う。By the way, as described above, the vehicle interior temperature T
When the high inc condition continues for a long time, the occupant can manually open the fresh vent door 27 or open the window panel in order to eliminate the "mistiness".
When the blower fan speed is switched or the blowout port is switched, the airflow in the vehicle compartment changes and the cool air comes into contact with the inside air temperature sensor 34, and the detected value Tinc of the inside air temperature sensor 34 greatly changes. When the air-conditioning control is performed based on the detected value Tinc of the vehicle interior temperature that has drastically changed due to such a disturbing factor, the outlet temperature To suddenly rises or the blowing air amount Ga suddenly increases, and the passenger feels uncomfortable. give. Therefore, in this embodiment, when the detected value Tinc of the inside air temperature sensor 34 suddenly changes due to the above-mentioned disturbance factors, the control amounts such as the outlet temperature To and the blowing air amount Ga are suddenly changed. In order to suppress, the air conditioning control is performed using the vehicle interior temperature estimated value Tinc S estimated by the observer 42 instead of the vehicle interior temperature detected value Tinc by the inside air temperature sensor 34.
【００１９】上述したように、オブザーバー４２では、
制御対象システム４２ａの推定モデルから出力される車
室内温度の推定値ＴｉｎｃSと、内気温センサー３４に
より検出される実際の車室内温度Ｔｉｎｃとの偏差をフ
ィードバックして測定不可能または測定困難な車体温度
Ｔｍ、皮膚温度Ｔｆ、吹き出し温度Ｔｏなどを推定して
いる。換言すれば、これらの推定値は、推定モデルから
出力される車室内温度の推定値ＴｉｎｃSが車室内温度
の検出値Ｔｉｎｃと一致するような条件において推定さ
れた値である。しかし、上述したような外乱的な要因に
よって内気温センサー３４の検出値Ｔｉｎｃが急激に変
化した場合は、車室内温度検出値Ｔｉｎｃと推定値Ｔｉ
ｎｃSとの間に過渡的に大きな差が生じる。このような
車室内温度検出値Ｔｉｎｃを用いてオブザーバー４２で
車体温度Ｔｍ、皮膚温度Ｔｆ、吹き出し温度Ｔｏなどを
推定し、最適レギュレーター４４および線形補償器４３
でエアーミックスドアアクチュエータ１９ｍ、各吹き出
し口ドアアクチュエータ２３ｍ、２４ｍ、２５ｍ、ブロ
アファン１４などの制御量を演算すると、制御量が急に
変化することになり、吹き出し温度Ｔｏや吹き出し風量
Ｇａが急激に変化する。そこでこの実施例では、車室内
温度の推定値ＴｉｎｃSと検出値Ｔｉｎｃとの差が例え
ば３度Ｃ以上の場合は、外乱的な要因によって内気温セ
ンサー３４の車室内温度の検出値Ｔｉｎｃが急に変化し
たものと判断し、次のような手順で車室内温度を推定し
て最適レギュレーター４４および線形補償器４３へ出力
する。なお、判断の基準となる温度差は上記の実施例に
限定されない。As mentioned above, in the observer 42,
A vehicle body that cannot be measured or is difficult to measure by feeding back the deviation between the estimated value Tinc S of the vehicle interior temperature output from the estimation model of the controlled system 42a and the actual vehicle interior temperature Tinc detected by the inside air temperature sensor 34. The temperature Tm, skin temperature Tf, blowing temperature To, etc. are estimated. In other words, these estimated values are values estimated under the condition that the estimated value Tinc S of the vehicle interior temperature output from the estimation model matches the detected value Tinc of the vehicle interior temperature. However, when the detected value Tinc of the inside air temperature sensor 34 changes abruptly due to the above-mentioned disturbance factors, the vehicle interior temperature detected value Tinc and the estimated value Tic.
A large transient difference occurs with respect to nc S. The observer 42 estimates the vehicle body temperature Tm, the skin temperature Tf, the blowing temperature To, and the like using the vehicle interior temperature detection value Tinc, and the optimum regulator 44 and the linear compensator 43.
When the control amount of the air mix door actuator 19m, each outlet door actuator 23m, 24m, 25m, and the blower fan 14 is calculated, the control amount suddenly changes, and the blowout temperature To and the blown air amount Ga suddenly change. Change. Therefore, in this embodiment, when the difference between the estimated value Tinc S of the vehicle interior temperature and the detected value Tinc is, for example, 3 degrees C or more, the detected value Tinc of the vehicle interior temperature of the inside air temperature sensor 34 becomes steep due to a disturbance factor. The temperature inside the vehicle is estimated by the following procedure and output to the optimum regulator 44 and the linear compensator 43. The temperature difference serving as a criterion for determination is not limited to that in the above embodiment.
【００２０】まず、開度センサー１９ｓにより検出され
たエアーミックスドア開度Ｘと、ブロアファン１４へ印
加されたブロア駆動電圧Ｖｆとに基づいて、次式により
吹き出し風量Ｇａおよび吹き出し温度Ｔｏを算出する。First, based on the air mix door opening X detected by the opening sensor 19s and the blower drive voltage Vf applied to the blower fan 14, the blowout air amount Ga and the blowout temperature To are calculated by the following equations. .
【数８】Ｇａ＝Ａ・Ｖｆ＋Ｂ Ｔｏ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ ここで、Ａ、Ｂは制御定数である。次に、外気温センサ
ー３３により検出された外気温度Ｔａｍｂ、日射センサ
ー３５により検出された日射量Ｑｓｕｎ、および内気温
センサー３４により検出された車室内温度Ｔｉｎｃに基
づいて次式により車体温度Ｔｍを算出する。## EQU00008 ## Ga = A.Vf + B To = A.X + B where A and B are control constants. Next, the vehicle body temperature Tm is calculated by the following formula based on the outside air temperature Tamb detected by the outside air temperature sensor 33, the insolation amount Qsun detected by the insolation sensor 35, and the vehicle interior temperature Tinc detected by the inside air temperature sensor 34. To do.
【数９】ｄＴｍ／ｄｔ＝Ａｍ１（Ｔａｍｂ−Ｔｍ）＋Ａ
ｍ２（Ｔｍ−Ｔｉｎｃ）＋Ａｍ３・Ｑｓｕｎ ここで、Ａｍ１、Ａｍ２、Ａｍ３は制御定数である。## EQU9 ## dTm / dt = Am1 (Tamb-Tm) + A
m2 (Tm-Tinc) + Am3 · Qsun Here, Am1, Am2, and Am3 are control constants.
【００２１】さらに、算出された車体温度Ｔｍと吹き出
し風量Ｇａ、数式８により算出された吹き出し温度Ｔ
ｏ、および内気温センサー３４により検出された車室内
温度Ｔｉｎｃに基づいて次式により車室内温度を推定す
る。Further, the calculated vehicle body temperature Tm and the blown air volume Ga, and the blown air temperature T calculated by the equation (8)
The vehicle interior temperature is estimated by the following equation based on o and the vehicle interior temperature Tinc detected by the inside air temperature sensor 34.
【数１０】ｄＴｉｎｃS／ｄｔ＝Ａｒ１（Ｔｍ−Ｔｉｎ
ｃS）＋Ａｒ２・Ｃｐ・γ・Ｇａ・（Ｔｏ−ＴｉｎｃS）
＋Ａｒ３・Ｑｓｕｎ＋Ｆ（ＴｉｎｃS−Ｔｉｎｃ） ここで、Ｃｐは空気の比熱、γは空気の比重、Ｆはオブ
ザーバー４２のフィードバックゲインである。このよう
にして推定された車室温度推定値ＴｉｎｃSを、最適レ
ギュレーター４４と線形補償器４３へ出力して空調制御
を行う。なお、オブザーバー４２の推定モデルから出力
される車室内温度の推定値ＴｉｎｃSと、内気温センサ
ー３４による検出値Ｔｉｎｃとの差が３度Ｃ未満の場合
は、内気温センサー３４により検出された車室内温度Ｔ
ｉｎｃを最適レギュレーター４４と線形補償器４３へ出
力して空調制御を行う。## EQU10 ## dTinc S / dt = Ar1 (Tm-Tin
c S ) + Ar2 · Cp · γ · Ga · (To-Tinc S ).
+ Ar3 · Qsun + F (Tinc S −Tinc) Here, Cp is the specific heat of air, γ is the specific gravity of air, and F is the feedback gain of the observer 42. The vehicle interior temperature estimated value Tinc S estimated in this manner is output to the optimum regulator 44 and the linear compensator 43 to perform air conditioning control. In addition, when the difference between the estimated value Tinc S of the vehicle interior temperature output from the estimation model of the observer 42 and the detected value Tinc of the inside air temperature sensor 34 is less than 3 degrees C, the vehicle detected by the inside air temperature sensor 34 is detected. Room temperature T
The inc is output to the optimum regulator 44 and the linear compensator 43 to control the air conditioning.
【００２２】ところで、空調装置における制御対象シス
テムは非線形であり、後述する最適レギュレータ４４を
非線形動作させることは困難なため、線形補償器４３に
より線形化補償を行なう。線形補償器４３は、図７
（ａ）に示すように、非線形状態フィードバックと非線
形状態フィードフォワードとにより構成される。すなわ
ち、By the way, since the system to be controlled in the air conditioner is non-linear and it is difficult to make the optimum regulator 44, which will be described later, operate non-linearly, the linear compensator 43 performs linearization compensation. The linear compensator 43 is shown in FIG.
As shown in (a), it is composed of nonlinear state feedback and nonlinear state feedforward. That is,
【数１１】ｕ＝ｆ（Ｘ，ｔ）＋ｇ（Ｘ，ｔ）・Ｕ ここで、Ｕ＝［ｕ１，ｕ２］T、 なお、ｕ１はブロア電圧を決定する制御指令値、ｕ２は
吹き出し温度を決定する制御指令値である。また、ｆ
（Ｘ，ｔ）は非線形フィードバック関数、ｇ（Ｘ，ｔ）
は非線形フィードフォワード関数である。数式１１によ
りＵ〜Ｙは線形化されて次式のように変換される（図７
（ｂ））。U = f (X, t) + g (X, t) · U where U = [u1, u2] T , where u1 is the control command value that determines the blower voltage, and u2 is the blowout temperature. This is the control command value to be determined. Also, f
(X, t) is a non-linear feedback function, g (X, t)
Is a nonlinear feedforward function. U to Y are linearized by Expression 11 and converted into the following expression (FIG. 7).
(B)).
【数１２】ｄＹ／ｄｔ＝Ａ１・Ｙ＋Ｂ１・Ｕ ここで、Ａ１，Ｂ１は係数マトリクスである。## EQU12 ## dY / dt = A1.Y + B1.U where A1 and B1 are coefficient matrices.
【００２３】最適レギュレータ４４は、規範モデル４１
の目標値に追従するため、評価関数Ｊを用いて応答性と
安定性を両立させる制御定数の最適値を算出し、制御量
を決定する。評価関数Ｊは、次式で表される。The optimum regulator 44 is the reference model 41.
In order to follow the target value of, the optimum value of the control constant that achieves both responsiveness and stability is calculated using the evaluation function J, and the control amount is determined. The evaluation function J is expressed by the following equation.
【数１３】Ｊ＝∫｛Ｗ１・（ΔＴｉｎｃ）2＋Ｗ２・
（ΔＴｆ）2＋Ｗ３・（ｄｕ１／ｄｔ）2＋Ｗ４・（ｄｕ
２／ｄｔ）2｝ｄｔ ここで、ΔＴｉｎｃは車室内温度Ｔｉｎｃとその目標値
Ｔｉｎｃ*との偏差、ΔＴｆは乗員の皮膚温度Ｔｆとそ
の目標値Ｔｆ*との偏差、ｄｕ１／ｄｔはブロア駆動電
圧Ｖｆを決定する制御指令値の変化の急激さを示す時間
微分値、ｄｕ２／ｄｔは吹き出し温度Ｔｏを決定する制
御指令値の変化の急激さを示す時間微分値、Ｗ１、Ｗ
２、Ｗ３、Ｗ４は重み係数である。また∫は０から∞ま
での積分演算を示す。上式の中で、ΔＴｆは日射や吹き
出し風が当る部位の局所温冷感を表し、またｄｕ１／ｄ
ｔおよびｄｕ２／ｄｔはブロアの騒音、吹き出し風量、
吹き出し温度の変化感を表す。これらΔＴｉｎｃ、ΔＴ
ｆ、ｄｕ１／ｄｔおよびｄｕ２／ｄｔは乗員の快適性に
影響を与える主要なパラメータであり、総合的に快適感
を評価するため、まず各パラメータの重み係数Ｗ１、Ｗ
２、Ｗ３、Ｗ４を決定する。[Equation 13] J = ∫ {W1 · (ΔTinc) 2 + W2 ·
(ΔTf) 2 + W3 · (du1 / dt) 2 + W4 · (du
2 / dt) 2 } dt where ΔTinc is the deviation between the passenger compartment temperature Tinc and its target value Tinc * , ΔTf is the deviation between the occupant's skin temperature Tf and its target value Tf *, and du1 / dt is the blower drive voltage. Vf is a time differential value indicating the abrupt change of the control command value, du2 / dt is a time differential value indicating the abrupt change of the control command value that determines the blowing temperature To, W1, W
2, W3 and W4 are weighting factors. Further, ∫ indicates an integral calculation from 0 to ∞. In the above equation, ΔTf represents the local thermal sensation of the part exposed to the sunlight or the wind, and du1 / d
t and du2 / dt are blower noise, blown air volume,
It expresses the feeling of change in the blowout temperature. These ΔTinc, ΔT
f, du1 / dt and du2 / dt are the main parameters that affect the comfort of the occupant, and in order to comprehensively evaluate the feeling of comfort, first the weighting factors W1, W of each parameter are set.
2. Determine W3 and W4.
【００２４】上述した数式１、数式２および数式１２か
ら次式に示すような拡大系が構成される。An expansion system as shown by the following equation is constructed from the above-mentioned equations 1, 2, and 12.
【数１４】ｄＥ／ｄｔ＝Ａｅ・Ｅ＋Ｂｅ・ｄＵ／ｄｔ ここで、Ｅ＝［ｄＹ／ｄｔ，ｅ，ｄＸｒ／ｄｔ］T、ま
た、Ａｅ，Ｂｅは係数マトリクス、ｅは偏差ベクトル
（ｅ＝Ｙｒ−Ｙ）である。数式１４において、評価関数
Ｊを最小にする制御則は次式で表される。DE / dt = AeE + BedU / dt where E = [dY / dt, e, dXr / dt] T , Ae and Be are coefficient matrices, and e is a deviation vector (e = Yr -Y). In Expression 14, the control law that minimizes the evaluation function J is represented by the following expression.
【数１５】ｄＵ／ｄｔ＝Ｋ１・ｄＹ／ｄｔ＋Ｋ２・ｅ＋
Ｋ３・ｄＸｒ／ｄｔ ここで、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は制御定数マトリクスであ
る。数式１５の制御指令値ベクトルの時間微分値ｄＵ／
ｄｔを極力小さくして目標値に追従させるため、次式に
より制御定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を決定する。[Equation 15] dU / dt = K1 · dY / dt + K2 · e +
K3 · dXr / dt Here, K1, K2, and K3 are control constant matrices. Time differential value dU / of the control command value vector of Expression 15
In order to make dt as small as possible and follow the target value, the control constants K1, K2, K3 are determined by the following equation.
【数１６】（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）＝−Ｒ-1ＢｅTＰ ここで、Ｒは重み係数マトリクス、Ｐは次のリカッチ方
程式のマトリクス解である。(K1, K2, K3) = − R −1 Be T P Here, R is a weight coefficient matrix, and P is a matrix solution of the following Riccati equation.
【数１７】ＡｅT・Ｐ＋Ｐ・Ａｅ＋Ｑ−Ｐ・Ｂｅ・Ｒ-1
・ＢｅT・Ｐ＝０ ここで、Ｑは重み係数マトリクスである。このように、
重み係数マトリクスＱ，Ｒを設定することにより、所定
のアルゴリズムに従って制御定数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が決
定される。上式により決定された制御定数Ｋ１、Ｋ２、
Ｋ３を数式１５に代入して積分することにより、最適制
御指令値ベクトルＵ、すなわち空調ユニット１０の制御
量が決定される。[Equation 17] Ae T / P + P / Ae + Q-P / Be / R -1
· Be T · P = 0 here, Q is a weighting coefficient matrix. in this way,
By setting the weighting coefficient matrices Q and R, the control constants K1, K2 and K3 are determined according to a predetermined algorithm. The control constants K1, K2 determined by the above equation,
The optimum control command value vector U, that is, the control amount of the air conditioning unit 10 is determined by substituting K3 into Expression 15 and integrating.
【数１８】Ｕ＝Ｋ１・Ｙ＋Ｋ２・∫ｅｄｔ＋Ｋ３・Ｘｒ
＋｛Ｕ（０）−Ｋ１・Ｙ（０）−Ｋ３・Ｘｒ（０）｝ ここで、Ｕ（０），Ｙ（０），Ｘｒ（０）は、それぞれ
制御指令値、出力、状態変数の初期値である。[Equation 18] U = K1 · Y + K2 · ∫edt + K3 · Xr
+ {U (0) -K1.Y (0) -K3.Xr (0)} where U (0), Y (0), and Xr (0) are control command values, outputs, and state variables, respectively. This is the initial value.
【００２５】図８は、このようにして設計された最適レ
ギュレータ４４の構成を示す制御ブロック図である。ま
た図９は、最適レギュレータ４４の制御指令値の算出過
程を示すタイムチャートである。最適レギュレータ４４
は、図９の時刻ｔ３に示すように、規範モデル４１で算
出された目標車室内温度Ｔｉｎｃ*および目標皮膚温度
Ｔｆ*と、実際の車室内温度Ｔｉｎｃおよび皮膚温度の
推測値ＴｆSとの差の面積が最小となるように空調ユニ
ット１０の制御量を決定する。すなわち、乗員の快適性
を評価する評価関数Ｊに基づいてあらゆる条件下で応答
性と安定性を確保しつつ、乗員の快適性に合った規範モ
デル４１の温度目標値になるように空調ユニット１０を
制御する。なお、上述したように最適レギュレータ４４
で算出された制御量は線形補償器４３によって線形化さ
れる。FIG. 8 is a control block diagram showing the configuration of the optimum regulator 44 designed in this manner. FIG. 9 is a time chart showing the process of calculating the control command value of the optimum regulator 44. Optimal regulator 44
Difference, as shown at time t3 in FIG. 9, and the calculated target vehicle interior temperature Tinc * and the target skin temperature Tf * in the reference model 41, the estimated value Tf S of the actual cabin temperature Tinc and skin temperature The control amount of the air-conditioning unit 10 is determined so that the area of 1 is minimized. That is, based on the evaluation function J for evaluating the comfort of the occupant, the air conditioning unit 10 is controlled so that the responsiveness and the stability are ensured under all conditions and the temperature target value of the reference model 41 matches the comfort of the occupant. To control. As described above, the optimum regulator 44
The control amount calculated in 1 is linearized by the linear compensator 43.
【００２６】図１０〜１１は空調制御のメインプログラ
ムを示すフローチャートである。このフローチャートに
より、コントローラー３０の動作を説明する。コントロ
ーラー３０のマイクロコンピュータは、操作部３１のメ
インスイッチが投入されるとこの制御プログラムの実行
を開始する。ステップＳ１において、室温設定器３２に
より設定された車室内温度設定値Ｔｐｔｃを入力し、規
範モデル４１で乗員の快適感に合った時間的に推移させ
るべき目標皮膚温度Ｔｆ*および目標車室内温度Ｔｉｎ
ｃ*を算出し、それらを最適レギュレータ４４へ出力す
る。続くステップＳ２で、この制御プログラムの前回の
実行時にオブザーバー４２の推定モデルから出力された
車室内温度の推定値ＴｉｎｃSと、内気温センサー３４
により検出された車室内温度の検出値Ｔｉｎｃとを比較
し、両者の差が３度Ｃ以上あるか否かを判別し、３度Ｃ
以上差があればステップＳ３へ進み、そうでなければス
テップＳ６へ進む。なお、この制御プログラムの初回の
実行時は車室内温度の推定値ＴｉｎｃSが求められてい
ないので、ステップＳ６へ進む。10 to 11 are flowcharts showing the main program for air conditioning control. The operation of the controller 30 will be described with reference to this flowchart. The microcomputer of the controller 30 starts executing this control program when the main switch of the operation unit 31 is turned on. In step S1, the vehicle interior temperature setting value Tptc set by the room temperature setting device 32 is input, and the target skin temperature Tf * and the target vehicle interior temperature Tin that should be changed over time in accordance with the comfort of the occupant by the reference model 41.
Calculate c * and output them to the optimal regulator 44. In the following step S2, the estimated value Tinc S of the vehicle interior temperature output from the estimation model of the observer 42 at the previous execution of this control program, and the inside air temperature sensor 34
By comparing with the detected value Tinc of the vehicle interior temperature detected by, it is determined whether or not the difference between them is 3 degrees C or more, and 3 degrees C
If there is a difference above, the process proceeds to step S3, and if not, the process proceeds to step S6. Since the estimated value Tinc S of the vehicle interior temperature has not been obtained at the first execution of this control program, the routine proceeds to step S6.
【００２７】オブザーバー４２による車室内温度推定値
ＴｉｎｃSと内気温センサー３４による車室内温度検出
値Ｔｉｎｃとの差が３度Ｃ以上あるときは、上述したよ
うな外乱要因によって内気温センサー３４の検出値Ｔｉ
ｎｃが変動したと判断し、次の手順で車室内温度を推定
する。まずステップＳ３において、数式８により吹き出
し温度Ｔｏおよび吹き出し風量Ｇａを算出する。続くス
テップＳ４で、数式９により車体温度Ｔｍを算出する。
そしてステップＳ５で、数式１０により車室内温度を推
定し、推定値ＴｉｎｃSを最適レギュレーター４４と線
形補償器４３へ出力する。このとき、この制御プログラ
ムの前回の実行時にオブザーバー４２で推定された皮膚
温度の推定値ＴｆSも最適レギュレーター４４と線形補
償器４３へ出力する。一方、オブザーバー４２による車
室内温度推定値ＴｉｎｃSと内気温センサー３４による
車室内温度検出値Ｔｉｎｃとの差が３度Ｃ未満のとき
は、オブザーバー４２で通常の皮膚温度ＴｆSの推定処
理を行う。ステップＳ６において、測定不可能または測
定困難な車体温度Ｔｍ、吹き出し風量Ｇａなどを推定
し、これらの推定値に基づいて現在の皮膚温度を予測し
て予測値ＴｆSを最適レギュレータ４４と線形補償器４
３へ出力する。When the difference between the vehicle interior temperature estimated value Tinc S by the observer 42 and the vehicle interior temperature detected value Tinc by the inside air temperature sensor 34 is 3 ° C. or more, the inside air temperature sensor 34 detects the above-mentioned disturbance factors. Value Ti
It is determined that nc has changed, and the vehicle interior temperature is estimated by the following procedure. First, in step S3, the blowout temperature To and the blown air amount Ga are calculated by Expression 8. In a succeeding step S4, the vehicle body temperature Tm is calculated by Expression 9.
Then, in step S5, the vehicle interior temperature is estimated by Expression 10, and the estimated value Tinc S is output to the optimum regulator 44 and the linear compensator 43. At this time, the estimated value Tf S of the skin temperature estimated by the observer 42 at the previous execution of this control program is also output to the optimum regulator 44 and the linear compensator 43. On the other hand, when the difference between the vehicle interior temperature estimated value Tinc S by the observer 42 and the vehicle interior temperature detected value Tinc by the inside air temperature sensor 34 is less than 3 degrees C, the observer 42 performs the normal skin temperature Tf S estimation process. . In step S6, the vehicle body temperature Tm that cannot be measured or is difficult to measure, the blowing air amount Ga, and the like are estimated, and the current skin temperature is predicted based on these estimated values, and the predicted value Tf S is set to the optimum regulator 44 and the linear compensator. Four
Output to 3.
【００２８】ステップＳ７で、最適レギュレータ４４に
より、規範モデル４１の目標値、オブザーバー４２によ
り推定された皮膚温度推定値ＴｆS、および測定された
車室内温度Ｔｉｎｃまたはその推定値ＴｉｎｃSに基づ
いて、目標値との偏差および制御量の変化量を算出する
とともに、評価関数Ｊによって目標値に追従するための
最適な制御定数を算出し、制御量を決定して線形補償器
４３へ出力する。ステップＳ８では、線形補償器４３に
より最適レギュレータ４４からの制御量を線形化し、ス
テップＳ９で、線形化された制御量を空調ユニット１０
へ出力する。空調ユニット１０は、この制御量に従って
エアーミックスドア１９および各吹き出し口ドアのアク
チュエータ２３ｍ、２４ｍ、２５ｍを駆動制御するとと
もに、ブロアファン１４を駆動制御して車室４５の空調
を行なう。In step S7, the optimum regulator 44 determines, based on the target value of the reference model 41, the skin temperature estimated value Tf S estimated by the observer 42, and the measured vehicle interior temperature Tinc or its estimated value Tinc S , The deviation from the target value and the amount of change in the control amount are calculated, and the optimum control constant for following the target value is calculated by the evaluation function J, and the control amount is determined and output to the linear compensator 43. In step S8, the control amount from the optimum regulator 44 is linearized by the linear compensator 43, and in step S9, the linearized control amount is converted into the air conditioning unit 10.
Output to. The air conditioning unit 10 drives and controls the actuators 23m, 24m, and 25m of the air mix door 19 and each outlet door according to this control amount, and also drives and controls the blower fan 14 to perform air conditioning of the vehicle compartment 45.
【００２９】なお、上述した実施例では、オブザーバー
４２による車室内温度推定値ＴｉｎｃSと、内気温セン
サー３４による車室内温度検出値Ｔｉｎｃとを比較し、
両者の差が例えば３度Ｃ以上あった時に外乱要因により
内気温センサー３４の検出値Ｔｉｎｃが変動したと判断
して車室内温度推定値を算出し、空調制御を継続するよ
うにしたが、乗員が操作部３１のフレッシュベントスイ
ッチを操作してフレッシュベントドア２７を開放した時
に上述した手順で車室内温度推定値を算出し、この算出
値を用いて空調制御を継続するようにしてもよい。ま
た、乗員が暖房運転中にウインドウパネルを開けた時に
車室内温度推定値を算出して空調制御を行うようにして
もよいし、さらに暖房運転中に乗員が手動でフロアファ
ンの速度を切り換えた時に車室内温度推定値を算出して
空調制御を行うようにしてもよい。さらに、内気温セン
サー３４の検出値Ｔｉｎｃの変化率が所定値を超えたら
外乱要因により検出値が変動したと判断し、車室内温度
推定値を算出して空調制御を行うようにしてもよい。In the above-described embodiment, the vehicle interior temperature estimated value Tinc S by the observer 42 and the vehicle interior temperature detected value Tinc by the inside air temperature sensor 34 are compared,
When the difference between the two is, for example, 3 degrees C or more, it is determined that the detected value Tinc of the inside air temperature sensor 34 has fluctuated due to a disturbance factor, the vehicle interior temperature estimated value is calculated, and the air conditioning control is continued. The vehicle interior temperature estimated value may be calculated by the procedure described above when the fresh vent switch of the operation unit 31 is operated to open the fresh vent door 27, and the air conditioning control may be continued using this calculated value. Further, when the occupant opens the window panel during the heating operation, the estimated temperature inside the vehicle may be calculated to perform the air conditioning control, or the occupant manually switches the speed of the floor fan during the heating operation. The air-conditioning control may be performed by calculating the vehicle interior temperature estimated value from time to time. Further, when the rate of change of the detected value Tinc of the inside air temperature sensor 34 exceeds a predetermined value, it may be determined that the detected value fluctuates due to a disturbance factor, the estimated vehicle interior temperature value may be calculated, and the air conditioning control may be performed.
【００３０】以上の実施例の構成において、エアーミッ
クスドア１９およびアクチュエータ１９ｍが温度調節手
段を、ブロアファン１４、ブロアファン駆動回路１４ｄ
およびモーター１４ｍが風量調節手段を、ベントドア２
３とそのアクチュエータ２３ｍ、デフドア２４とそのア
クチュエータ２４ｍおよびフットドア２５とそのアクチ
ュエータ２５ｍが吹き出し口調節手段を、空調ユニット
１０が空調ユニットを、規範モデル４１が目標値発生手
段を、内気センサー３４が温度検出手段を、オブザーバ
ー４２が推定手段を、最適レギュレーター４４が演算手
段を、線形補償器４３が線形補償手段を、コントローラ
ー３０が検知手段および空調制御手段をそれぞれ構成す
る。In the configuration of the above embodiment, the air mix door 19 and the actuator 19m serve as temperature adjusting means, the blower fan 14, and the blower fan drive circuit 14d.
And the motor 14m serves as an air volume adjusting means and the vent door 2
3 and its actuator 23m, the differential door 24 and its actuator 24m, and the foot door 25 and its actuator 25m are outlet control means, the air conditioning unit 10 is an air conditioning unit, the reference model 41 is a target value generating means, and the inside air sensor 34 is a temperature detector. The observer 42 constitutes the estimating means, the optimum regulator 44 constitutes the calculating means, the linear compensator 43 constitutes the linear compensating means, and the controller 30 constitutes the detecting means and the air conditioning controlling means.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
室内空調制御に必要な熱負荷に関する物理量の時間的に
推移させるべき目標値と、車室内温度を含む測定不可能
または測定困難な物理量の推定値と、車室内温度の検出
値を含む測定可能な物理量に基づいて温度調節手段、風
量調節手段および吹き出し口調節手段の制御量が演算さ
れ、これらの制御量に従って各調節手段が制御されて車
両の空調制御系が稼動される。この車両の空調制御系が
稼動している時に、空調制御系に外乱が混入したことが
検知されると、車室内温度の実際の検出値に代えて車室
内温度の推定値を用いて制御量の演算を行うようにした
ので、外乱の混入によって車室内温度の実際の検出値が
急に変化しても、安定な車室内温度の推定値を用いて各
種制御量が演算されるので、制御量自体が急に変化せ
ず、外乱による吹き出し温度や吹き出し風量などの急激
な変化が抑制されて安定な空調を継続することができ
る。As described above, according to the present invention, it is impossible or difficult to measure including the target value of the physical quantity relating to the heat load necessary for the vehicle interior air conditioning control to be changed with time and the vehicle interior temperature. Based on the estimated physical quantity and the measurable physical quantity including the detected value of the vehicle interior temperature, the control quantities of the temperature adjusting means, the air volume adjusting means and the outlet adjusting means are calculated, and each adjusting means is controlled according to these control quantities. Then, the air conditioning control system of the vehicle is operated. When a disturbance is detected in the air conditioning control system while the air conditioning control system of this vehicle is operating, the estimated value of the vehicle interior temperature is used instead of the actual detected value of the vehicle interior temperature. Therefore, even if the actual detected value of the vehicle interior temperature suddenly changes due to the mixing of disturbances, various controlled variables are calculated using the stable estimated value of the vehicle interior temperature. The amount itself does not suddenly change, and abrupt changes in the blowing temperature and the blowing air amount due to disturbance are suppressed, and stable air conditioning can be continued.
【図１】一実施例の構成を示す機能ブロック図。FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of an embodiment.
【図２】一実施例の空調ユニットの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of an air conditioning unit according to an embodiment.
【図３】一実施例の制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of an embodiment.
【図４】車室内温度の設定値を変化させた時の車室内温
度の変化を示すタイムチャート。FIG. 4 is a time chart showing changes in the vehicle interior temperature when the set value of the vehicle interior temperature is changed.
【図５】オブザーバーの構成を示す制御ブロック図。FIG. 5 is a control block diagram showing a configuration of an observer.
【図６】空調制御に必要な熱負荷に関する物理量を示す
図。FIG. 6 is a diagram showing a physical quantity related to a heat load required for air conditioning control.
【図７】線形補償器の構成を示す制御ブロック図。FIG. 7 is a control block diagram showing the configuration of a linear compensator.
【図８】最適レギュレーターの構成を示す制御ブロック
図。FIG. 8 is a control block diagram showing a configuration of an optimum regulator.
【図９】最適レギュレーターにおける制御量の算出方法
を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating a method of calculating a control amount in the optimum regulator.
【図１０】コントローラーのマイクロコンピューターで
実行される制御プログラム例を示すフローチャート。FIG. 10 is a flowchart showing an example of a control program executed by the microcomputer of the controller.
【図１１】図１０に続く、コントローラーのマイクロコ
ンピューターで実行される制御プログラム例を示すフロ
ーチャート。11 is a flowchart showing an example of a control program executed by the microcomputer of the controller following FIG.
【図１２】従来の車両用空調装置の構成を示す機能ブロ
ック図。FIG. 12 is a functional block diagram showing a configuration of a conventional vehicle air conditioner.
【図１３】暖房運転中にフレッシュベントドアが開放さ
れた時の車室内温度の検出値Ｔｉｎｃの変化を示す図。FIG. 13 is a diagram showing changes in the detected value Tinc of the vehicle interior temperature when the fresh vent door is opened during the heating operation.
１０ 空調ユニット １１ 外気側吸入口 １２ 外気側吸入口 １３ インテークドア １３ｍ インテークドアアクチュエータ １４ ブロアファン １４ｄ 駆動回路 １４ｍ モーター １５ エバポレーター １６ ヒーターコア １７、１８ 流路 １９ エアーミックスドア １９ｍ エアーミックスドアアクチュエータ ２０ ベンチレーター ２０ａ センターベント ２０ｂ リアベント ２０ｃ サイドベント ２０ｄ ロアベント ２１ デフロスター ２１ａ フロントデフロスター ２１ｂ サイドデフロスター ２２ フット吹出し口 ２２ａ フロントフット吹出し口 ２２ｂ リアフット吹出し口 ２３ ベントドア ２３ｍ ベントドアアクチュエータ ２４ デフドア ２４ｍ デフドアアクチュエータ ２５ フットドア ２５ｍ フットドアアクチュエータ ２６ フレッシュベント通路 ２７ フレッシュベントドア ２７ｍ フレッシュベントドアアクチュエータ ２７ｓ 開度センサー ３０ コントローラー ３１ 操作部 ３２ 室温設定器 ３３ 外気温センサー ３４ 内気温センサー ３５ 日射センサー ３６ 吸込温センサー ３７ 冷媒温センサー ３８ 水温センサー ３９ コンプレッサー ４１ 規範モデル ４２ オブザーバー ４２ａ 制御対象の空調システム ４３ 線形補償器 ４４ 最適レギュレーター ４５ 車室 10 Air Conditioning Unit 11 Outside Air Intake Port 12 Outside Air Side Inlet 13 Intake Door 13m Intake Door Actuator 14 Blower Fan 14d Drive Circuit 14m Motor 15 Evaporator 16 Heater Core 17, 18 Flow Path 19 Air Mix Door 19m Air Mix Door Actuator 20 Ventilator 20a Center vent 20b Rear vent 20c Side vent 20d Lower vent 21 Defroster 21a Front defroster 21b Side defroster 22 Foot outlet 22a Front foot outlet 22b Rear foot outlet 23 Vent door 23m Vent door actuator 24 Differential door 24m Differential door actuator 25 Flexible foot 25m Foot door 25m Vent Road 27 Fresh vent door 27m Fresh vent door actuator 27s Opening sensor 30 Controller 31 Operation part 32 Room temperature setting device 33 Outside air temperature sensor 34 Inside air temperature sensor 35 Solar radiation sensor 36 Suction temperature sensor 37 Refrigerant temperature sensor 38 Water temperature sensor 39 Compressor 41 Standard model 42 Observer 42a Air conditioning system to be controlled 43 Linear compensator 44 Optimal regulator 45 Cabin
Claims (6)
ットと；車室内空調制御に必要な熱負荷に関する複数の
物理量の内の少なくとも１つの時間的に推移させるべき
目標値を発生する目標値発生手段と、 車室内温度を検出する温度検出手段と、 前記複数の物理量の内の車室内温度を含む測定不可能ま
たは測定困難な物理量を推定する推定手段と、 制御定数の最適値を算出し、前記目標値、前記推定物理
量、および前記温度検出手段による車室内温度の検出値
を含む測定可能な物理量に基づいて前記温度調節手段、
前記風量調節手段および前記吹き出し口調節手段の制御
量を演算する演算手段と、 この演算手段を線形動作させる線形補償手段とを有する
空調制御手段と；を備えた車両用空調装置であって、 この車両用空調装置を搭載した車両の空調制御系に外乱
が混入したことを検知する検知手段を備え、 前記演算手段は、前記検知手段によって前記空調制御系
への外乱の混入が検知されると、前記温度検出手段によ
る車室内温度検出値に代えて前記推定手段による車室内
温度推定値を用いて制御量の演算を行うことを特徴とす
る車両用空調装置。1. An air conditioning unit having means for adjusting the temperature of conditioned air, means for adjusting the amount of conditioned air blown out, and means for adjusting the outlet of conditioned air; heat required for vehicle interior air conditioning control. At least one of a plurality of physical quantities related to the load, a target value generating means for generating a target value to be temporally changed, a temperature detecting means for detecting a vehicle interior temperature, and a vehicle interior temperature among the plurality of physical quantities are displayed. Estimating means for estimating a physical quantity that cannot be measured or is difficult to measure, and an optimum value of the control constant is calculated, and measurement is possible including the target value, the estimated physical quantity, and the detected value of the vehicle interior temperature by the temperature detecting means The temperature adjusting means based on a physical quantity,
An air conditioning system for a vehicle, comprising: an air-conditioning control unit having a calculation unit that calculates control amounts of the air flow rate adjustment unit and the blowout port adjustment unit; and a linear compensation unit that linearly operates the calculation unit, The vehicle is equipped with a vehicle air conditioner equipped with a detection means for detecting that the air conditioning control system of the disturbance is mixed, the computing means, when the detection means detects the mixing of the disturbance to the air conditioning control system, A vehicle air conditioner characterized in that the control amount is calculated using the vehicle interior temperature estimated value by the estimating means instead of the vehicle interior temperature detected value by the temperature detecting means.
て、 前記検知手段は、前記温度検出手段による車室内温度検
出値と前記推定手段による車室内温度推定値との差が所
定値以上になると、前記空調制御系へ外乱が混入したと
認識することを特徴とする車両用空調装置。2. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the detection unit has a difference between a vehicle interior temperature detection value obtained by the temperature detection unit and a vehicle interior temperature estimation value obtained by the estimation unit being a predetermined value or more. Then, it is recognized that the disturbance is mixed in the air conditioning control system.
て、 前記検知手段は、車両のフレッシュベントドアが開けら
れると前記空調制御系へ外乱が混入したと認識すること
を特徴とする車両用空調装置。3. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the detection means recognizes that disturbance is mixed in the air conditioning control system when a fresh vent door of the vehicle is opened. Air conditioner.
て、 前記検知手段は、前記温度検出手段による車室内温度検
出値の変化率が所定値以上になると前記空調制御系へ外
乱が混入したと認識することを特徴とする車両用空調装
置。4. The air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein the detection unit has a disturbance mixed into the air conditioning control system when the rate of change of the detected value of the temperature inside the vehicle by the temperature detection unit is equal to or more than a predetermined value. A vehicle air conditioner characterized by recognizing the following.
て、 前記検知手段は、前記車両用空調装置の動作中に車両の
ウインドウパネルが開けられると前記空調制御系へ外乱
が混入したと認識することを特徴とする車両用空調装
置。5. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the detection means recognizes that disturbance is mixed into the air conditioning control system when a window panel of the vehicle is opened during operation of the vehicle air conditioner. An air conditioning system for a vehicle, characterized in that
て、 前記検知手段は、前記車両用空調装置の動作中に手動で
ブロアファンの速度が切り換えられると前記空調制御系
へ外乱が混入したと認識することを特徴とする車両用空
調装置。6. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the detection means causes disturbance to be mixed into the air conditioning control system when the speed of the blower fan is manually switched while the vehicle air conditioner is operating. A vehicle air conditioner characterized by recognizing the following.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02032894A JP3309542B2 (en) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Vehicle air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
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