JP2015054688A - 車室内湿度予測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車室内の湿度を精度良く予測することができる車室内湿度予測装置の提供を目的とする。
【解決手段】 車室内湿度算出装置は、第１の所定パラメータに基づいて車室内の絶対湿度の増加量を算出すると共に、第２の所定パラメータに基づいて前記車室内の絶対湿度の減少量を算出し、算出した絶対湿度の増加量及び減少量から得られる絶対湿度の変化量と、絶対湿度の初期値とに基づいて、車室内の絶対湿度を算出する処理装置を備える。
【選択図】図３

Description

本開示は、車室内湿度予測装置に関する。

従来から、乗員数及び降雨の有無の判定結果に基づいて車室内の湿度を予測し、車室内の気温および車室内の湿度に基づいてオートエアコンの制御モードをデフロスタモードに変更する必要があるか否かを判定する車両用オートエアコン制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2002-137630号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成では、車室内の湿度の増加要員となるパラメータ（乗員、降雨）しか考慮されていないので、実際の湿度よりも高く予測される虞がある。

そこで、本開示は、車室内の湿度を精度良く予測することができる車室内湿度予測装置の提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、第１の所定パラメータに基づいて車室内の絶対湿度の増加量を算出すると共に、第２の所定パラメータに基づいて前記車室内の絶対湿度の減少量を算出し、算出した絶対湿度の増加量及び減少量から得られる絶対湿度の変化量と、絶対湿度の初期値とに基づいて、車室内の絶対湿度を算出する処理装置を備える、車室内湿度算出装置が提供される。

本開示によれば、車室内の湿度を精度良く予測することができる車室内湿度予測装置が得られる。

一実施例による車室内湿度算出装置１の構成を示す図である。 空調装置２０の一例を示す図である。 処理装置１０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。 絶対湿度と温度との関係を示す図である。 車室内湿度変化の要因となる水分移動要因を概念的に示す図である。 温度と絶対湿度の関係を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一実施例による車室内湿度算出装置１の構成を示す図である。車室内湿度算出装置１は、処理装置１０を含む。

処理装置１０は、ＣＰＵを含む演算処理装置により構成されてもよい。処理装置１０は、以下で説明する各種機能を備える。処理装置１０の各種機能（以下で説明する機能を含む）は、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、処理装置１０の機能の任意の一部又は全部は、特定用途向けＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（digital signal processor）により実現されてもよい。また、処理装置１０は、複数の処理装置により実現されてもよい。尚、以下では、一例として、処理装置１０は、例えば空調装置を制御するエアコンＥＣＵとして具現化されているものとして、説明を続ける。

処理装置１０には、外気温センサ１２、内気温センサ１４及び車速センサ（車輪速センサ）１６が接続される。この接続は、直接的な接続であってよいし、他のＥＣＵやＣＡＮ（controller area network）などのバスを介した接続であってもよい。

処理装置１０には、空調装置（エアコンディショナ）２０が接続される。処理装置１０は、空調装置２０の各種制御を行ってよい。例えば、処理装置１０は、後述の如く算出した車室内の絶対湿度等に基づいて、フロントウインドシールド等に曇り等が生じないようにデフロスタモードへの切り替え（自動）等を実行してもよい。

処理装置１０は、空調装置２０の制御情報（以下、エアコン制御情報）を取得する。エアコン制御情報は、ブロア風量及び内外気ダンパの開度（以下、「内外気ダンパ開度」という）に関する情報を含んでよい。尚、本例では、処理装置１０がエアコンＥＣＵとして具現化されるので、エアコン制御情報は、自身が生成する制御情報（各種制御値）である。或いは、エアコン制御情報は、ユーザにより操作される操作スイッチ（例えば、インストルメントパネル等に配置されるスイッチやディスプレイ上のタッチスイッチ）により設定される設定状態（即ち各種設定値）に基づいて生成されてもよい。

図２は、空調装置２０の一例を示す図である。空調装置２０の構成は任意であるが、例えば図２に示すような構成であってもよい。

図２に示す例では、空調装置２０は、エンジン等を動力源として冷媒を圧縮するコンプレッサ（図示せず）を備え、コンプレッサにより圧縮された冷媒は、冷媒通路を循環し、コンデンサにより冷却され、エバポレータ２６に供給される。エバポレータ２６は、車室内に設けられる。エバポレータ２６の前側には、図２に示すように、その回転速度が調整可能なブロアモータ（ブロアファン）２２が配設されている。ブロアモータ２２は、内外気ダンパ（外内気ドア）２９を介して車外又は車室内と連通している。ブロアモータ２２は、車外又は車室内の空気（即ち、外気又は内気）をエバポレータ２６を介して車室内に送り込む機能を有する。

図２に示す例では、ブロアモータ２２が回転すると、内外気ダンパ２９を介して流入した空気（即ち、外気又は内気）がエバポレータ２６を通過する。この際、流入する空気における外気及び内気の流量の比は、内外気ダンパ２９の開度に依存する。エバポレータ２６は、冷房時、コンプレッサにより圧縮された冷媒を気化することで、エバポレータ２６を通過する空気を冷却する。エバポレータ２６の後流側には、ヒーターコア２１が配設されている。ヒーターコア２１には、その開度が調整可能なエアミックスドア２４が設定されている。ヒーターコア２１は、エンジンからの廃熱を利用して、エバポレータ２６により冷却された空気（冷気）に暖気を混合する機能（リヒート機能）を果たす。車室内に送り込まれる空気の温度は、エアミックスドア２４の開度（即ち、冷気と暖気の混合比）を制御することにより調整される。ヒーターコア２１の後流側には、車室内の所定の箇所に設けられた各吹き出し口まで混合空気を導く各ダクトが配設されている。また、ヒーターコア２１の後流側には、選択的に所定の吹き出し口に混合空気を導くためのモードドア２８が設定されている。

図３は、処理装置１０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図４は、絶対湿度と温度との関係を示す図である。図３に示す処理は、例えばイグニッションスイッチがオンされたときに起動され、その後、イグニッションスイッチがオフされるまで、所定周期ΔＴ（例えば、１秒）毎に繰り返し実行されてよい。

ステップ３００では、内気温センサ１４から室内温度情報を取得する。

ステップ３０２では、車内絶対湿度の初期値を算出する。車内絶対湿度の初期値は、任意の値であってよい。本例では、車内絶対湿度の初期値は、上記ステップ３００で得た室内温度に基づいて算出される。即ち、図４に示す関係に基づいて、現在の室内温度と現在の相対湿度に応じた絶対湿度が算出される。この際、車内絶対湿度の初期値は、現在の相対湿度を１００％と仮定して算出されてもよい。或いは、現在の相対湿度は、１００％に代えて他の値が使用されてもよい。この場合、他の値は、仕向け先に応じて設定された固定値であってもよいし、現在の季節や日時、車両位置周辺の降雨状況（天気情報）等に基づいて可変される可変値であってもよい。

ステップ３０４では、乗員人数、内外気ダンパ開度、ブロア風量（ブロアモータ２２の回転数）、外気温を算出・取得する。乗員人数は、任意の方法で算出されてもよい。例えば、乗員人数は、各シートに設けられる圧力センサ等に基づいて算出されてもよい。外気温は、外気温センサ１２から取得される。内外気ダンパ開度及びブロア風量は、エアコン制御情報に基づくものであってよい。

システム３０６では、上記ステップ３０４で得られたパラメータに基づいて、絶対湿度増加量を算出する。絶対湿度増加量は、例えば処理周期ΔＴに対応する時間当たりの絶対湿度の増加量であってよい。絶対湿度増加量の算出方法は、任意であってよい。例えば、絶対湿度増加量は、乗員から放出される水分に起因した増加量、及び、内外気の換気に起因した増加量の少なくとも一方を含んでよい。乗員に起因した増加量は、乗員人数に基づいて、乗員人数が多くなるほど大きくなる態様で算出されてよい。また、換気に起因した増加量は、内外気ダンパ開度等に基づいて、車室内に入る換気風量を算出し、算出した換気風量と外気湿度とから算出されてもよい。外気湿度は、外気温に応じて、例えばマップを用いて算出されてもよいし、外部から通信により取得されてよい天気情報に基づいて算出されてもよい。

ステップ３０８では、車速センサ１６からの車速を取得する。尚、車速は、車速センサ１６からの車速に代えて又は加えて、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機で測位される自車位置に基づいて算出されてもよいし、トランスミッションのアウトプットシャフトの回転数の検出値に基づいて算出されてもよい。

ステップ３１０では、上記ステップ３０４で得た内外気ダンパ開度及びブロア風量と、上記ステップ３０８で得た車速とに基づいて、絶対湿度減少量を算出する。絶対湿度減少量は、例えば処理周期ΔＴに対応する時間当たりの絶対湿度の減少量であってよい。絶対湿度減少量の算出方法は、任意であってよい。例えば、絶対湿度減少量は、内外気の換気に起因した減少量、車室内の低温部位（例えば、フロントウインドシールド、サイドガラス、リアガラス等のようなガラス部材、エバポレータ２６等）での凝縮に起因した減少量、及び、車室内の内装部材（特に繊維質の内装部材）や空隙部への吸湿に起因した減少量のうちの任意の１つ以上を含んでよい。

内外気の換気に起因した減少量の算出方法は、任意であってよい。例えば、内外気ダンパ開度及び車速に基づいて、車外に出た換気風量を算出し、算出した換気風量と車内絶対湿度とから算出されてもよい。尚、車速は、換気風量に動圧風量を含めるために使用することができるが、動圧風量は考慮されなくてもよい。車内絶対湿度は、前回周期で算出された車内絶対湿度（後述のステップ３１４参照）が利用されてよい。尚、初回の処理ルーチンでは、車内絶対湿度は、車内絶対湿度の初期値（ステップ３０２参照）が使用されてよい。

また、車室内の低温部位に起因した減少量の算出方法は、任意であってよい。例えば、低温部位の温度と、露点温度と、車内絶対湿度との関係に基づいて算出されてもよい。例えば、低温部位がフロントウインドシールドである場合、フロントウインドシールド付近の絶対湿度は、フロントウインドシールドの温度（ガラス温度）を用いて算出されてもよい。ガラス温度は、内気温度、外気温度及び車速に基づいて算出されてよい。例えば、車室内の低温部位に起因した減少量は、低温部位の温度が露点温度よりも高い場合（即ち、低温部位付近の絶対湿度が車内絶対湿度よりも高い）は、０とされ、低温部位の温度が露点温度よりも低い場合は、低温部位の面積（設計値）と低温部位の温度と車内絶対湿度と応じた値とされてもよい。同様に、車内絶対湿度は、前回周期で算出された車内絶対湿度（後述のステップ３１４参照）が利用されてよい。尚、初回の処理ルーチンでは、車内絶対湿度は、車内絶対湿度の初期値（ステップ３０２参照）が使用されてもよい。

また、車室内の内装部材等への吸湿に起因した減少量の算出方法は、任意であってよい。例えば、車室内の内装部材等への吸湿に起因した減少量は、吸湿速度が平衡吸湿量と現在の吸着量との差に比例する点を利用して算出されてもよい。この際、平衡吸湿量は、相対湿度（内装部材に対する相対湿度）が増加するにつれて増加する特性（例えばＢＥＴ吸着式）が使用されてよい。内装部材に対する相対湿度は、内装部材の温度に対応した内装部材内の絶対湿度に対する車内絶対湿度の比に基づいて算出されてもよい。内装部材の温度は、内気温度及び外気温度に基づいて算出されてよい。同様に、車内絶対湿度は、前回周期で算出された車内絶対湿度（後述のステップ３１４参照）が利用されてよい。尚、初回の処理ルーチンでは、車内絶対湿度は、車内絶対湿度の初期値（ステップ３０２参照）が使用されてもよい。

ステップ３１２では、上記ステップ３０６で得た絶対湿度増加量と、上記ステップ３１０で得た絶対湿度減少量とに基づいて、絶対湿度の変化量を算出する。絶対湿度の変化量は、単に絶対湿度増加量から絶対湿度減少量を減算することで算出されてよい。

ステップ３１４では、車内絶対湿度の前回値（前回の処理周期のステップ３１４で得た車内絶対湿度）と、上記ステップ３１２で得た絶対湿度の変化量とに基づいて、車内絶対湿度を算出する。車内絶対湿度（今回値）は、車内絶対湿度の前回値と、上記ステップ３１２で得た絶対湿度の変化量との和として演算されてもよい。車内絶対湿度の前回値は、初回の処理周期では、上記ステップ３０２で得た車内絶対湿度の初期値が用いられてよい。ステップ３１４の処理が終了すると、次の処理周期にてステップ３０４から開始する。この場合、次の処理周期では、今回周期で得た絶対湿度が、車内絶対湿度の前回値として本ステップ３１４で使用されることになる。

図３に示す例によれば、車内の絶対湿度増加量が算出されると共に、車内の絶対湿度減少量が算出され、算出された絶対湿度増加量及び絶対湿度減少量に基づいて、車内絶対湿度が算出される。このように、車内の絶対湿度増加量のみならず車内の絶対湿度減少量をも考慮されるので、車室内の湿度の減少要因が考慮された精度の良い車内絶対湿度を算出することができる。

また、図３に示す例によれば、車内絶対湿度の初期値は、上述の如く、仮定等に基づく値であり、実際の車内絶対湿度に対して乖離（誤差）が大きい場合がありうるが、かかる誤差は、所定周期毎の演算で徐々に低減されるので、最終的には精度の良い車内絶対湿度を算出することができる。具体的には、例えば、車内絶対湿度の初期値が、実際の車内絶対湿度に対して有意に大きい場合（有意に小さい場合も同様）を想定すると、上記ステップ３１０で算出される絶対湿度減少量についても、実際の絶対湿度減少量よりも絶対値が大きくなる。これは、絶対湿度減少量は、上述の如く、車内絶対湿度（初期値又は前回値）に応じて算出されるためである。

尚、図３に示す処理は、一定の所定周期ΔＴ毎に実行されているが、所定周期ΔＴは、可変されてもよい。即ち、図３に示す処理は、不定期的な周期で実行されてもよい。この場合は、前回の周期からの変化量（絶対湿度増加量及び絶対湿度減少量）がステップ３０６及びステップ３１０で演算されてよい。

図５は、車室内湿度変化の要因となる水分移動要因を概念的に示す図である。

車内の絶対湿度の増加要因は、図５に示すように、換気により車室内に入る外気に含まれる水分P１、及び、乗員から放出される水分Ｐ２がある。また、車内の絶対湿度の減少要因は、図５に示すように、換気により車室外に出る内気に含まれる水分P３、車室内の低温部位（例えば、フロントウインドシールド等）で凝縮する水分Ｐ４、及び、車室内の内装部材等へ吸湿される水分Ｐ５がある。

従って、単に車内の絶対湿度の増加要因のみを考慮して、車内の絶対湿度を算出すると、車内の絶対湿度が高めに算出されてしまうことになる。これに対して、上述した図３に示す例によれば、車内の絶対湿度の減少要因（絶対湿度減少量）を考慮するので、精度の良い車内絶対湿度を算出することができる。

尚、精度の良い車内絶対湿度を算出するため、好ましくは、車内の絶対湿度の２つの増加要因Ｐ１，Ｐ２の双方が考慮され、且つ、車内の絶対湿度の３つの減少要因Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の全てが考慮される。例えば、図３に示した処理の場合、ステップ３０６では、好ましくは、車内の絶対湿度の２つの増加要因Ｐ１，Ｐ２の双方を考慮して、絶対湿度増加量が算出される。また、ステップ３１０では、好ましくは、車内の絶対湿度の３つの減少要因Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の全てを考慮して、絶対湿度減少量が算出される。但し、これらうちの任意のいずれかが省略されてもよい。

図６は、温度と絶対湿度の関係を示す図である。

上述した図３の処理により得られた車内絶対湿度（算出絶対温度）は、空調装置２０の各種制御に任意の態様で利用されてもよい。例えば、図６に示すように、算出絶対温度と相対湿度１００％の曲線との交点を"露点温度"として算出してもよい。この場合、例えばフロントウインドシールドのガラス温度が露点温度付近に近づいた場合に、曇り防止のための制御（例えば、デフロスタモードへの自動切換え、または、デフロスタモードへの切換えを乗員に促すアドバイスの出力）が実行されてもよい。また、図６に模式的に示すように、室内温度（内気温センサ１４から取得）と算出絶対温度とに基づいて、当該室内温度に対応した相対湿度を算出してもよい。

以上説明した本実施例の車室内湿度算出装置１によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

上述の如く、車内の絶対湿度増加量のみならず車内の絶対湿度減少量をも考慮して、車内絶対湿度が算出されるので、精度の良い車内絶対湿度を算出することができる。このため、算出した車内絶対湿度を利用して、空調装置２０の各種制御が可能となり、湿度センサを別途設ける必要性を無くし、コスト低減（部品点数低減）を図ることができる。また、精度の良い車内絶対湿度を利用した信頼性の高い空調装置２０の制御も可能となる。これにより、例えばフロントウインドシールド等に結露が生じない態様で効率的な制御が可能となり、安全性と空調効率の向上を両立することが可能となる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

１ 車室内湿度算出装置
１０ 処理装置
１２ 外気温センサ
１４ 内気温センサ
１６ 車速センサ
２０ 空調装置

Claims (7)

1. 第１の所定パラメータに基づいて車室内の絶対湿度の増加量を算出すると共に、第２の所定パラメータに基づいて前記車室内の絶対湿度の減少量を算出し、算出した絶対湿度の増加量及び減少量から得られる絶対湿度の変化量と、絶対湿度の初期値とに基づいて、車室内の絶対湿度を算出する処理装置を備える、車室内湿度算出装置。
2. 前記処理装置は、換気による除湿量、凝縮による除湿量、及び、吸湿による除湿量のうちの少なくともいずれか１つを算出して、前記絶対湿度の減少量を算出する、請求項１に記載の車室内湿度算出装置。
3. 前記第２の所定パラメータは、室内温度の検出値、室外温度の検出値、車速の検出値、及び、空調装置の制御値又は設定値のうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項１又は２に記載の車室内湿度算出装置。
4. 前記空調装置の制御値又は設定値は、ブロア風量及び内外気ダンパの開度に関する、請求項３に記載の車室内湿度算出装置。
5. 前記処理装置は、前記絶対湿度の増加量及び減少量を所定時間毎に算出し、前記所定時間毎に得られる絶対湿度の変化量を、前記絶対湿度の初期値に前記所定時間毎に積算することで、前記絶対湿度を前記所定時間毎に算出する、請求項１に記載の車室内湿度算出装置。
6. 前記処理装置は、室内温度の検出値と所定の相対湿度とに応じた絶対湿度を、前記絶対湿度の初期値として設定する、請求項５に記載の車室内湿度算出装置。
7. 前記第２の所定パラメータは、前記絶対湿度の前回の算出値と、室内温度の検出値、室外温度の検出値、車速の検出値、及び、空調装置の制御値又は設定値のうちの少なくともいずれか１つとを含む、請求項５又は６に記載の車室内湿度算出装置。

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