JP4770275B2 - 車両用空調制御装置及び車両用空調制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車室内又は車室外の空気を冷却及び加熱して車室内を空調するために送風させる車両用空調制御装置及び車両用空調制御方法に関する。

車両に搭載される車両用空調制御装置においては、例えば真夏日や真冬日など、気温が高い状況や気温が低い状況の下では、車両の車室内に乗員が着座後、乗員の快適性をなるべく早く回復するよう車室内の気温を制御することが要求される。

このような従来の車両用空調装置の一例としては、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に開示された車両用空調装置は、車両のエンジンを始動するイグニッションスイッチをオン状態にしてから所定時間（例えば１０秒間）が経過するまでの期間、或いは車室内温度が初期状態から所定値（例えば７℃）以上下がるまでの期間、ルーバ（吹き出し口の風向調整板）の向きを制御することで、例えば気温が高い状況の下で乗員の温感を早く下げることを実現している。

具体的には、センタグリルに配置されたセンタルーバの向きを運転席及び助手席にそれぞれ着座した乗員に向け、且つ運転席側及び助手席側にそれぞれ設けられたグリルに配置されたサイドルーバの向きを運転席及び助手席にそれぞれ着座した乗員に向けるように制御している。これにより、例えば温度が比較的高い車室内に乗員が乗り込むといった状況の下においても、乗車直後の乗員に対して直接冷風を吹き付けることができるので、乗員が車室内に着座後に感じる暑さを防ぐことができる。
特開２００２−０４６４４６号公報

しかしながら、上述した従来の車両用空調装置では、乗員の身体全体に空調空気を送風ように制御しているため、例えば真夏日や真冬日などのように車室内の気温が快適な気温から著しく逸脱する状況の下では、特に顔部位や手足部位などのように皮膚が衣服から露出した部位に対して十分な送風が得られず、乗員が満足する快適感を得られないという問題点がある。

そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されるものであり、乗員の顔部位及び手足部位などの衣服から露出した身体部位に対して優先的に空調空気を送風することで乗員の快適性を向上することが可能な車両用空調制御装置及び車両用空調制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、空気を冷却及び加熱して車室内に空調空気として送風させるに際して、車室内の目標温度を設定すると共に車室内における乗員の有無を検出して、乗員が検出されている場合に、乗員の皮膚露出部位の表面温度を検出し、車室内の目標温度に基づいて、前記皮膚露出部位の目標表面温度を算出し、乗員の前記表面温度に基づいて、優先して前記送風対象とする乗員の皮膚露出部位を選択する。そして、本発明では、当該選択された皮膚露出部位に基づいて、複数の空調空気の吹き出し口のうち空調空気の送出対象とする吹き出し口を選択的に開閉させ、選択された皮膚露出部位の表面温度を、目標表面温度とするように空調空気の風温及び風量を制御することにより、上述の課題を解決する。

本発明によれば、乗員の特定の皮膚露出部位のように衣服から露出した身体部位の表面温度に基づいて乗員の温冷感の低下が必要な皮膚露出部位を選択し、選択された皮膚露出部位に優先して空調空気を送風することができるので、乗員の全身の温冷感を早く低下させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［車両用空調制御装置の構成］
本発明を適用し車両用空調制御装置は、図１に示すように、マイクロコンピュータ１に、赤外線カメラ（以下、ＩＲカメラと称する。）２と、温度設定器３と、吹き出し口位置制御装置４と、吹き出し風温制御装置５と、吹き出し風量制御装置６と、吹き出し風向制御装置７とが接続されて構成されている。

ＩＲカメラ２は、物体から放射される遠赤外線光を受光する遠赤外線カメラからなる。このＩＲカメラ２は、例えば図２に示すように、車両１０の車室内前方に配設されたセンターコンソールにおける幅方向の中央部に取り付けられており、車室内の熱画像を撮像してマイクロコンピュータ１に出力する。ＩＲカメラ２で撮像は、例えば図３（ａ）に示すように、運転席及び助手席にそれぞれ着座した運転者１００Ａ及び同乗者１００Ｂを撮像するに十分な撮像範囲の熱画像を撮像する。

マイクロコンピュータ１は、車両用空調制御装置を構成する各部２〜７と接続されており、図示を省略するメモリに格納されたプログラムに従った処理を行って、当該各部２〜７に制御信号を送受信すると共に、各種情報及びデータを処理することにより車両用空調制御装置の全体を統括的に制御する。

また、マイクロコンピュータ１は、ＩＲカメラ２により撮像された熱画像を取得して、画像処理を施し、運転席及び助手席のそれぞれについて運転者１００Ａ及び同乗者１００Ｂの有無を判定する。また、マイクロコンピュータ１は、撮像された熱画像を解析して、図３（ｂ）に運転者１００Ａのみについての熱画像を示すように、運転者１００Ａに相当する乗員領域、車両のドアに相当するドア領域１０１、ドアガラスに相当するドアガラス領域１０２、車両後部のリアガラスに相当するリアガラス領域１０３、及び車両の天井に相当するルーフ領域１０４にそれぞれ領域分割する。更に、運転者１００Ａに相当する乗員領域については、撮像画像の表面温度分布に基づいて、乗員の顔部位及び手部位にそれぞれ相当する顔領域１００ａ及び手領域１００ｂを抽出すると共に、顔領域１００ａ及び手領域１００ｂの代表温度を検出する。

温度設定器３は、例えばセンターコンソールに取り付けられており、乗員が操作することで車室内の目標温度を入力する機能を有している。また、温度設定器３は、入力された目標温度をマイクロコンピュータ１に対して出力する。

吹き出し口位置制御装置４は、マイクロコンピュータ１から出力される制御信号に基づいて、車室内に配設された複数の吹き出し口（図示せず）の開閉状態を制御する機構を有している。

吹き出し風温制御装置５は、マイクロコンピュータ１から出力される制御信号に基づいて、空調システムのエアミックスダンパの開度を制御することで、吹き出し口から送出する空調空気の温度を制御する機構を有している。

吹き出し風量制御装置６は、マイクロコンピュータ１から出力される制御信号に基づいて、空調システムのブロワモータの出力を制御することで、吹き出し口から送出する空調空気の風量を制御する機能を有している。

吹き出し風向制御装置７は、マイクロコンピュータ１からの出力される制御信号に基づいて、各吹き出し口に配設された風向調整機構としてのルーバー（調整板）の向きを制御することで、吹き出し口から送出する空調空気の風向を制御する機能を有している。

マイクロコンピュータ１は、温度設定器３により設定された車室内の目標温度を取得して、ＩＲカメラ２により撮像された熱画像に基づいて検出した乗員の顔部位及び手部位の表面温度に応じて、空調空気を送出対象とする吹き出し口を決定すると共に、空調空気の風温、風量、及び風向を決定し、吹き出し口位置制御装置４、吹き出し風温制御装置５、吹き出し風量制御装置６、及び吹き出し風向制御装置７に対して制御信号を出力する。

ここで、主としてマイクロコンピュータ１により実現される機能に注目して表現した機能ブロック図を図４に示す。

この車両用空調制御装置は、図４に示すように、熱画像撮像部２１と、ドア開閉検出部２２と、乗員検出部２３と、乗員表面温度検出部２４と、温度設定部２５と、目標表面温度算出部２６と、部位選択部２７と、接近検出部２８と、風向決定部２９と、制御部３０とを備える。

熱画像撮像部２１は、上述のＩＲカメラ２に相当し、車室内の熱画像を撮像する機能を有している。

ドア開閉検出部２２は、車両に配設されたドアの開閉状態を検出する機能を有し、乗員検出部２３は、車室内における乗員の有無を検出する機能を有し、乗員表面温度検出部２４は、乗員の皮膚露出部位の表面温度を検出する機能を有する。これらのドア開閉検出部２２、乗員検出部２３、乗員表面温度検出部２４は、マイクロコンピュータ１の処理動作に相当する機能である。

温度設定部２５は、温度設定器３に相当し、目標とする車室内温度（目標温度）を設定する機能を有する。

目標表面温度検出部２６は、温度設定部２５により設定された目標温度と、乗員表面温度検出部２４で検出された表面温度とに基づいて、皮膚露出部位の目標表面温度を算出する機能を有している。

部位選択部２７は、目標表面温度算出部２６で算出された目標表面温度と、乗員表面温度検出部２４で検出された表面温度とに基づいて、送風対象とする乗員の身体部位を優先的に選択する機能を有している。接近検出部２８は、複数の吹き出し口のうちの少なくともいずれかに乗員の手部位が接近したことを検出する機能を有している。風向決定部２９は、複数の吹き出し口の各々について風向を調整する機能を有している。

制御部３０は、乗員表面温度検出部２４で検出された表面温度と、目標表面温度算出部２６により算出された目標表面温度とに基づいて、空調空気の風温及び風量を制御すると共に、部位選択部２７により選択された身体部位に基づいて、複数の吹き出し口のうちから空調空気の送出対象とする吹き出し口を選択的に開閉制御する機能を有している。

なお、図４に示す機能ブロック図において、熱画像撮像部２１はＩＲカメラ２に相当し、ドア開閉検出部２２、乗員検出部２３、乗員表面温度検出部２４、目標表面温度算出部２６、部位選択部２７、接近検出部２８、風向決定部２９、及び制御部３０は、マイクロコンピュータ１に相当し、温度設定部２５は、温度設定器３に相当している。

つぎに、乗員の顔部位及び手部位の表面温度と乗員が感じる全身の温冷感の関係とについて、図５に示すグラフを参照しながら説明する。なお、図５に示すグラフは、夏の屋外に放置した駐車車両に乗員が乗り込んで、空調装置を最大冷房能力で冷房動作させて、所定の時間経過後に自動温度調整制御（定常制御）に切り替えた場合のデータである。

図５に示すグラフにおいて、横軸は経過時間を示し、左側の縦軸は、乗員の各部位における表面温度の検出値を示し、右側の縦軸は、乗員が全身に感じた温冷感の申告値を示す。なお、この表面温度の検出値は、乗員の額、乗員の手の甲、及び乗員の前腕部に熱電対を取り付けて計測した。また、全身の温冷感に関する申告値は、現在の車室内の熱環境に対して、寒い（−３）、涼しい（−２）、やや涼しい（−１）、どちらでもない（０）、やや暖かい（＋１）、暖かい（＋２）、暑い（＋３）とスコア付けをしており、それぞれ小数点第１位までに細分化して申告されている。

図５に示すグラフから、乗員の皮膚が露出している部位の表面温度と全身で感じる温冷感とには高い相関関係があると考えられる。したがって、短時間で各部位の表面温度を適正な温度にすることができれば、乗員の全身温冷感を早く低下させることが可能である。

本実施形態に係る車両用空調制御装置は、以上の知見に基づくものであり、乗員の顔部位及び手足部位などのように衣服から露出した身体部位の表面温度に基づいて乗員の温冷感の低下が必要な部位を判定し、判定された部位に直接空調空気を送風することにより、乗員の全身の温冷感を素早く低下させることを実現するものである。

［車両用空調制御装置による空調制御処理］
つぎに、車両用空調制御装置による空調空気の空調制御処理の一例について、図６を参照しながら説明する。

車両用空調制御装置のマイクロコンピュータ１は、電源がオンとされて空調制御処理を開始すると、ステップＳ１において、以降の処理を実行するに際して使用するタイマ、カウンタ、及びフラグの値を初期設定する初期化の処理を実行する。このとき、本プログラムにおける初回の処理であるか否かを示す初回処理識別フラグFlg_Aと、乗員の有無に関する判定を保留する時間（以下、保留時間と称する。）の経過を待っているか否かを示す保留時間識別フラグFlg_Bとに対して、それぞれ値「０」にセットされる。

次に、ステップＳ２において、ＩＲカメラ２（熱画像撮像部２１）により車室内の熱画像データを取得し、取得した熱画像データをマイクロコンピュータ１の処理領域に取り込む。このとき取得される熱画像データは、表面温度が高い場所ほど濃度値が高い画素からなるデータとなる。このような熱画像データは、例えば車室内の乗員全てが一枚の画像含まれるように撮像されたものであってもよいし、運転席或いは助手席といった座席毎に複数のＩＲカメラ２を用意し、各ＩＲカメラ２で乗員の各々を撮像したものであってもよい。

本実施形態では、図２に示す位置に設置された一台のＩＲカメラ２により、運転席及び助手席に着座する乗員二名を、図３（ａ）に示すように撮像する場合を想定している。また、助手席側の処理は運転席側と同じであるため、以降の説明では、図３（ｂ）のような熱画像データを使用して運転席側の処理を行う場合について説明する。また、検出する乗員の部位としては、運転席に着座した運転者１００Ａの顔領域１００ａ及び手領域１００ｂを一例として説明する。

次のステップＳ３において、マイクロコンピュータ１の乗員検出部２３により、ステップＳ２で取得した熱画像データから運転者１００Ａの有無を検出する。この処理では、ＩＲカメラ２の車両１０への取り付け位置に基づいて検出対象とする運転者１００Ａの位置を画像内から特定して、特定された領域内の温度分布に基づいて運転者１００Ａの有無を判定する。なお、ステップＳ３のサブルーチンにおける処理については詳細を後述する。

次のステップＳ４において、ステップＳ３で運転席に乗員が存在していると判定されたか否かに基づく分岐処理を行う。ステップＳ３の結果として、運転席に運転者１００Ａが存在していると判定された場合にはステップＳ５に処理を進め、運転席に運転者１００Ａが存在していないと判定された場合には処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ５においては、マイクロコンピュータ１の乗員表面温度検出部２４により、ステップＳ２で読み込んだ熱画像のデータから、図３に示す熱画像のルーフ領域１０４の検出温度（天井温度ＴＲ−ｍｓｒ）と、運転席における運転者１００Ａの顔領域１００ａ及び手領域１００ｂの位置と、運転者１００Ａの顔領域１００ａの表面温度ＴＦ−ｍｓｒ及び手領域１００ｂの表面温度ＴＨ−ｍｓｒを検出する。この処理では、ＩＲカメラ２の車両への取り付け位置に基づいて検出対象である運転者１００Ａの顔領域１００ａ及び手領域１００ｂの存在位置、ルーフ領域１０４の位置を特定する。そして、各領域内の温度分布に基づいて、例えば各領域内の平均温度や最大温度をその領域の代表温度として、天井温度ＴＲ−ｍｓｒ、顔領域１００ａの表面温度ＴＦ−ｍｓｒ、手領域１００ｂの表面温度ＴＨ−ｍｓｒを検出する。

次のステップＳ６においてマイクロコンピュータ１の乗員表面温度検出部２４、温度設定部２５及び目標表面温度算出部２６により、ステップＳ５で検出された各部位の表面温度及び位置と、各部位の目標表面温度とに基づいて、乗員の熱的状態を表すパラメータ（ＣＯＮＤ）を算出する。なお、ステップＳ６のサブルーチンにおける処理については詳細を後述する。

次にマイクロコンピュータ１は、ステップＳ７，ステップＳ１１，ステップＳ１５において、ステップＳ６で算出した乗員の熱的状態を表すパラメータ（熱的状態パラメータＣＯＮＤ）を判断する分岐処理を行い、空調空気の送風対象を乗員の全身、手領域１００ｂ、顔領域１００ａ、又は、顔領域１００ａ及び手領域１００ｂの何れかを選択し（ステップＳ８，ステップＳ１２，ステップＳ１６，ステップＳ１９）、当該選択した送風対象での目標表面温度（ターゲット温度）を設定し（ステップＳ９，ステップＳ１３，ステップＳ１７，ステップＳ２０）、送風を行う吹き出し口及び風向を決定する（ステップＳ１０，ステップＳ１４，ステップＳ１８，ステップＳ２１）。そして、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ７〜ステップＳ２１で決定した送風対象、目標表面温度、吹き出し口及び風向で、ステップＳ２６で吹き出し口位置制御装置４、吹き出し風温制御装置５、吹き出し風量制御装置６及び吹き出し風向制御装置７を制御して、空調制御を行わせる。以下、ステップＳ７〜ステップＳ２１について順次説明する。

ステップＳ７において、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ６で算出された熱的状態パラメータＣＯＮＤの値に基づいて分岐処理を行い、ステップＳ６で乗員の各部位が快適感を感じていると判定されている場合（すなわち、ＣＯＮＤ＝０）には、ステップＳ８に処理を進め、そうでない場合には、ステップＳ１１に処理を進める。

ステップＳ８においては、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７により、ステップＳ６において乗員の各部位が快適感を感じていると判定されているので、空調空気の送風対象として乗員の全身を選択し、ステップＳ９に処理を進める。

ステップＳ９において、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７により、ステップＳ６で算出した乗員の顔部位における目標表面温度であるＴＦ−ｔｇｔを目標表面温度に設定し、ステップＳ１０に処理を進める。このとき、運転者１００Ａの乗車直後、すなわち運転者１００Ａが最初に車室内に検出されてから所定時間（例えば３０秒）経過するまでの期間において、当該目標表面温度を基準として、現在の顔部位の検出温度値が低い場合には所定値（例えば１℃）だけ高く、現在の顔部位の検出温度値が高い場合には所定値（例えば１℃）だけ低く補正した値を、新たな目標表面温度として設定する。これにより、乗車直後の運転者１００Ａの快適感を一層素早く向上させることができる。

次に、ステップＳ１０において、マイクロコンピュータ１の風向決定部２９により、温風は乗員の下半身に送風する位置に配設された吹き出し口から、冷風は乗員の上半身に送風する位置に配設された吹き出し口から空調空気が送風されるように吹き出し口を決定すると共に、車室内全体に均等に空調空気が送風されるように風向を算出する。この処理の後に、ステップＳ２６に処理を進める。

熱的状態パラメータＣＯＮＤの値が「０」ではないと判定された後のステップＳ１１においては、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ６で算出された熱的状態パラメータＣＯＮＤに基づいて分岐処理を行い、運転者１００Ａの手領域１００ｂに快適感を感じていないと判定されている場合（ＣＯＮＤ＝１）には、ステップＳ１２に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ１５に処理を進める。

ステップＳ１２においては、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７は、ステップＳ６で運転者１００Ａの手領域１００ｂに快適感を感じていないと判定されているので、空調空気の送風対象として手部位を選択し、ステップＳ１３に処理を進める。

次に、ステップＳ１３において、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７は、ステップＳ６で算出した乗員の手部位の目標表面温度であるＴＨ−ｔｇｔを目標表面温度に設定し、ステップＳ１４に処理を進める。このとき、乗員の乗車直後、すなわち乗員が車室内に最初に検出されてから所定時間（例えば３０秒）経過するまでの期間において、当該目標表面温度を基準として、現在の手部位の検出温度値が低い場合には所定値（例えば１℃）だけ高く、現在の手部位の検出温度値が高い場合には所定値（例えば１℃）だけ低く補正した値を、新たな目標表面温度として設定する。これにより、乗車直後の乗員の快適感を一層素早く向上させることができる。

次に、ステップＳ１４において、マイクロコンピュータ１の風向決定部２９は、ステップＳ５で検出した運転者１００Ａの手領域１００ｂに対して空調空気が送風されるように送風対象とする吹き出し口を決定すると共に、風向を算出してステップＳ２６に処理を進める。

一方、熱的状態パラメータＣＯＮＤの値が「０」、「１」ではないと判定された後のステップＳ１５においては、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ６で算出された熱的状態パラメータＣＯＮＤに基づいて分岐処理を行い、ステップＳ６で運転者１００Ａの顔領域１００ａに快適感を感じていないと判定されている場合（ＣＯＮＤ＝２）には、ステップＳ１６に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ１９に処理を進める。

ステップＳ１６においては、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７は、ステップＳ６で運転者１００Ａの顔領域１００ａに快適感を感じていないと判定されているので、空調空気の送風対象として顔部位を選択してステップＳ１７に処理を進める。

次に、ステップＳ１７において、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７は、ステップＳ６で算出した乗員の顔部位における目標表面温度であるＴＦ−ｔｇｔを目標表面温度に設定してステップＳ１８に処理を進める。このとき、乗員の乗車直後、すなわち乗員が車室内に最初に検出されてから所定時間（例えば３０秒）経過するまでの期間において、当該目標表面温度を基準として、現在の顔部位の検出温度値が低い場合には所定値（例えば１℃）だけ高く、現在の顔部位の検出温度値が高い場合には所定値（例えば１℃）だけ低く補正した値を、新たな目標表面温度として設定する。これにより、乗車直後の乗員の快適感を一層素早く向上させることができる。

次に、ステップＳ１８において、マイクロコンピュータ１の風向決定部２９は、ステップＳ５で検出した運転者１００Ａの顔領域１００ａに対して空調空気が送風されるように送風対象とする吹き出し口を決定すると共に、風向を算出してステップＳ２６に処理を進める。

一方、熱的状態パラメータＣＯＮＤの値が「０」、「１」、「２」の何れでもないと判定された後のステップＳ１９においては、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ６の結果により運転者１００Ａが顔領域１００ａ及び手領域１００ｂの双方に快適感を感じていないと判定されているので、送風対象として顔部位と手部位の両方を選択してステップＳ２０に処理を進める。

次に、ステップＳ２０において、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７は、ステップＳ６で算出した乗員の顔部位の目標表面温度であるＴＦ−ｔｇｔと、乗員の手部位の目標表面温度であるＴＨ−ｔｇｔとを用いて、例えば｛（ＴＦ−ｔｇｔ）＋（ＴＨ−ｔｇｔ）｝／２なる数式によって算出される値を新たな目標表面温度として設定し、ステップＳ２１に処理を進める。このとき、乗員の乗車直後、すなわち乗員が車室内に最初に検出されてから所定時間（例えば３０秒）経過するまでの期間において、当該目標表面温度を基準にして、現在の顔部位及び手部位の検出温度値が低い場合には所定値（例えば１℃）だけ高く、現在の顔部位及び手部位の検出温度値が高い場合には所定値（例えば１℃）だけ低く補正した値を、新たな目標表面温度として設定する。これにより、乗車直後の乗員の快適感を一層素早く向上させることができる。

次に、ステップＳ２１において、マイクロコンピュータ１の風向決定部２９は、ステップＳ５で検出した運転者１００Ａの顔領域１００ａ及び手領域１００ｂの双方が含まれる領域に対して空調空気が送風されるように送風対象とする吹き出し口を決定すると共に、風向を算出してステップＳ２６に処理を進める。

更に、ステップＳ４において、乗員が存在していないと判定された後のステップＳ２２においては、ステップＳ４で運転席に乗員が存在しないと判定されているので、マイクロコンピュータ１の乗員表面温度検出部２４は、ステップＳ２で読み込んだ熱画像のデータから、図４に示す熱画像のルーフ領域１０４の温度（天井温度ＴＲ−ｍｓｒ）を検出してステップＳ２３に処理を進める。

次に、ステップＳ２３において、温度設定器３（温度設定部２５）によって設定されている設定温度値を取り込んでステップＳ２４に処理を進める。

次に、ステップＳ２４において、マイクロコンピュータ１の目標表面温度算出部２６は、ステップＳ２３で取り込まれた設定値である目標室温ＴＲ−ｔｇｔを目標表面温度に設定してステップＳ２５に処理を進める。

次に、ステップＳ２５において、マイクロコンピュータ１の部位選択部２７及び風向決定部２９は、車室内全体に空調空気が送風されるように送風対象とする吹き出し口を決定すると共に、風向を算出してステップＳ２６に処理を進める。

このように、ステップＳ１０，ステップＳ１４，ステップＳ１８，ステップＳ２１又はステップＳ２５を行った後に、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ２６において、ステップＳ５で検出した各部位の表面温度と、ステップＳ９、ステップＳ１３、ステップＳ１７、ステップＳ２０、又はステップＳ２４で設定した空調空気の送風対象とする部位の目標表面温度とが一致するように、ブロワモータの電圧やエアミックスダンパの開度を演算して、演算結果を吹き出し風量制御装置６及び吹き出し風温制御装置５に対して出力する。また、ステップＳ１０、ステップＳ１４、ステップＳ１８、ステップＳ２１、又はステップＳ２５で決定した吹き出し口から空調空気が送風されるように、吹き出し口位置制御装置４に対して制御信号を出力すると共に、ステップＳ１０、ステップＳ１４、ステップＳ１８、ステップＳ２１、又はステップＳ２５で算出した風向となるように吹き出し風向制御装置７に対して制御信号を出力して、その後にステップＳ２７に処理を進める。

次に、ステップＳ２７において、車両用空調制御装置の電源がオフ状態とされたか否かによる分岐処理を行い、電源がオフ状態とされていなければステップＳ２へ戻り、電源がオフ状態とされていれば空調制御処理を終了する。

「乗員有無判定処理」
つぎに、ステップＳ３における乗員有無判定処理について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

乗員有無判定処理が開始すると、先ずステップＳ３１において、マイクロコンピュータ１の乗員検出部２３により、ステップＳ２で読み込んだ熱画像における乗員の着座位置を特定し、特定された着座位置の温度分布から運転席の運転者１００Ａの有無を検出してステップＳ３２に処理を進める。

次に、ステップＳ３２において、マイクロコンピュータ１は、初回処理識別フラグFlg_Aの値に基づいて車両用空調制御装置の電源がオン状態とされた後の最初の処理であるか否かを判定して分岐処理を行う。電源がオン状態とされた後の最初の処理である場合（Flg_A＝０）にはステップＳ４０に処理を進め、電源がオン状態とされた後の最初の処理でない場合（Flg_A＝１）にはステップＳ３３に処理を進める。

ステップＳ４０においては、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ３２で電源がオン状態とされた後の最初の処理であると判定されているので、次回以降の処理のため初回処理識別フラグFlg_Aの値を「１」にセットしてステップＳ４１に処理を進める。そして、ステップＳ４１においては、ステップＳ３１で検出した運転席の乗員の有無の検出結果が乗員有りであるか否かを判定して分岐処理を行い、ステップＳ３１で乗員有りと判定されている場合はステップＳ３９に処理を進めて乗員有りと確定し、乗員なしと判定されている場合にはステップＳ４２に処理を進めて乗員無しと確定する。

一方、ステップＳ３３においては、乗員検出部２３により、ステップＳ３１で検出した乗員有無の検出結果が前回の検出結果から変化したか否かを判定して分岐処理を行い、乗員有無に変化がある場合はステップＳ３４に処理を進め、乗員有無に変化がない場合にはステップＳ４３に処理を進める。

ステップＳ３４において、マイクロコンピュータ１は、保留時間を計測する内蔵のタイマＴｘのカウント値をリセットすると共に、タイマＴｘのカウントをスタートして、ステップＳ３５に処理を進め、スタートしたタイマＴｘが動作中であることを示すフラグ、すなわち、保留時間の経過を待っているか否かを示す保留時間識別フラグFlg_Bの値を「１」にセットしてステップＳ３６に処理を進める。

一方、ステップＳ４３において、マイクロコンピュータ１は、保留時間の経過を待っているか否かを示す保留時間識別フラグFlg_Bの値が「０」にセットされているか否かを判定して分岐処理を行い、保留時間の経過を待っている場合（Flg_B＝１）にはステップＳ３６に処理を進め、保留時間の経過を待っていない場合（Flg_B＝０）にはステップＳ４１に処理を進める。

ステップＳ３６においては、ドア開閉検出部２２によりドアの開閉が行われたかどうかを判定するため、ステップＳ２で読み込んだ熱画像のデータに基づいて、図３に示すドア領域１０１の検出温度が短時間に変化したか否かを判定して、当該判定結果により分岐処理を行う。ドア開閉検出部２２によりドア領域１０１の検出温度が短時間に変化した場合はドアの開閉が行われたと判定してステップＳ４４に処理を進め、変化していない場合にはドアの開閉は行われていないと判定してステップＳ３７に処理を進める。

ステップＳ３７においては、マイクロコンピュータ１により、タイマＴｘによる計測時間が所定時間ｔ１以上であるか否かを判定して、当該判定結果に基づいて分岐処理を行う。タイマＴｘが所定時間ｔ１（例えば１０秒）以上である場合は、保留時間が経過していると判定してステップＳ４４に処理を進める。一方、タイマＴｘが所定時間ｔ１未満である場合には、保留時間中と判定してステップＳ３８に処理を進める。

ステップＳ４４においては、マイクロコンピュータ１は、保留時間の計測用のタイマＴｘのカウントを停止してステップＳ４５に処理を進め、ステップＳ４５において、マイクロコンピュータ１は、保留時間の経過を待っているか否かを示す保留時間識別フラグFlg_Bの値を「０」にセットしてステップＳ４１に処理を進めて、今回のステップＳ３１において判定された乗員の有無に応じてステップＳ３９又はステップＳ４２で乗員の有無を確定させる。

ステップＳ３８において、マイクロコンピュータ１は、ステップＳ３のサブルーチンが前回実行されたときに乗員が着座（存在）していると判定したか否かを判定し、この判定結果に基づいて分岐処理を行う。ステップＳ３のサブルーチンが前回実行されたときに乗員が着座（存在）していると判定している場合はステップＳ３９に処理を進めて乗員が着座していることを確定し、乗員が着座（存在）していないと判定している場合にはステップＳ４２に処理を進めて乗員が着座していないことを確定する。

このように、ステップＳ３６によってドアの開閉が行われていないと判定された場合であっても、所定時間ｔ１を経過するまでは、ステップＳ３８で前回に乗員が存在することが検出されていれば、ステップＳ３９で乗員が存在することを確定できる。

このような処理を行うマイクロコンピュータ１は、ステップＳ２で熱画像データを取り込むごとに、ステップＳ３において、ステップＳ３１〜ステップＳ４２の処理を行う。これにより、初回の処理においては、ステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ４０、ステップＳ４１を行うことにより、ステップＳ３１での判定結果のみで乗員の有無を確定させる。一方、初回の処理ではなく、ドアの開閉が行われた場合には、ステップＳ３６からステップＳ４４，ステップＳ４５及びステップＳ４１の処理を行うことにより、ステップＳ３１での判定結果のみで乗員の有無を確定させる。更に、ドアの開閉が行われておらず乗員有無の変化が検出された後から所定時間ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ３６，ステップＳ３７及びステップＳ３８の処理を行うことにより、前回での乗員の有無に応じて、乗員の有無を確定させる。

「熱的状態算出処理」
つぎに、ステップＳ６において乗員の熱的状態を算出する処理について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

乗員の熱的状態を算出する処理が開始すると、先ずステップＳ５１において、マイクロコンピュータ１の接近検出部２８により検出された、過去の所定時間（例えば１０秒）の間に、運転者１００Ａの手領域１００ｂが運転席側部に設けられた吹き出し口（サイドベント口）又は運転席正面に設けられた吹き出し口（センターベント口）に接近したか否かに基づいて、分岐処理を行う。過去の所定時間（例えば１０秒）の間に、運転者１００Ａの手領域１００ｂがいずれかの吹き出し口に接近していれば（すなわち所定時間が経過していない場合は）、ステップＳ６１に処理を進め、所定時間が経過していればステップＳ５２に処理を進める。

ステップＳ５２においては、ステップＳ５で検出した運転者１００Ａの手領域１００ｂの位置に基づいて、吹き出し口に手が接近したか否かを判定し、判定結果に基づいて分岐処理を行う。この分岐処理に際しては、ステップＳ５における処理で得られた手領域１００ｂの位置に関する情報に基づいて判定を行い、吹き出し口に手が接近していない場合にはステップＳ５３に処理を進める。一方、吹き出し口に手が接近している場合には、乗員の快適感不足による乗員動作であると推定してステップＳ６１に処理を進める。

そして、ステップＳ５１において手が接近してから所定時間が経過していないと判定された場合、又は、ステップＳ５２において手が接近していると判定された場合には、ステップＳ６１において、運転者１００Ａの手領域１００ｂを空調空気の送風対象とするため、乗員の熱的状態パラメータＣＯＮＤの値を「１」にセットしてステップＳ７に処理を進める。これにより、図６におけるステップＳ１１での判定を「ＹＥＳ」とでき、ステップＳ１２〜ステップＳ１４を行って手部位を優先して送風対象とすることができる。

一方、ステップＳ５１で肯定判定がなされ、ステップＳ５２で否定判定がなされたステップＳ５３においては、温度設定器３によって設定された車室内の温度設定値である目標室温ＴＲ−ｔｇｔに基づいて、運転者１００Ａの顔領域１００ａの目標表面温度ＴＦ−ｔｇｔを算出してステップＳ５４に処理を進める。この顔領域１００ａの目標表面温度ＴＦ−ｔｇｔの算出処理に際しては、例えば、目標室温ＴＲ−ｔｇｔに応じた乗員の快適と感じる顔部位の表面温度としての目標表面温度ＴＦ−ｔｇｔを予めマップ或いはテーブルとして記憶しておき、このマップ或いはテーブルを参照することにより、設定されている目標室温ＴＲ−ｔｇｔに応じて乗員の顔部位の目標表面温度ＴＦ−ｔｇｔを決定すればよい。

次に、ステップＳ５４において、ステップＳ５で検出された運転席運転者１００Ａの顔領域１００ａの表面温度ＴＦ−ｍｓｒと、ステップＳ５３で算出した目標表面温度ＴＦ−ｔｇｔとから、表面温度差△ＴＦを以下に示す式１に従って算出し、ステップＳ５５に処理を進める。

△ＴＦ＝（ＴＦ−ｔｇｔ）−（ＴＦ−ｍｓｒ） （式１）
次に、ステップＳ５５において、ステップＳ５４で算出した表面温度差△ＴＦの絶対値に基づいて分岐処理を行う。表面温度差△ＴＦの絶対値が所定値Ｔｈ以下であれば、乗員は熱的に定常状態であり、顔部位に不快感を感じていないと判定してステップＳ５６に処理を進め、それ以外の場合はステップＳ６２に処理を進める。本実施形態では、乗員の表面温度ＴＦ−ｍｓｒと目標表面温度ＴＦ−ｔｇｔの差に基づいて分岐判定を行っているが、例えば乗員の表面温度の変化率に基づいて分岐判定を行うとしてもよい。

ステップＳ５６においては、ステップＳ５５で乗員は熱的に定常状態であり、顔部位に不快感を感じていないと判定されているので、乗員の顔部位における熱的状態パラメータＴＦ−ＣＯＮＤの値を「０」にセットして、ステップＳ５７に処理を進める。

ステップＳ６２においては、ステップＳ５５で乗員は熱的に定常状態ではなく、顔部位に不快感を感じていると判定されているので、乗員の顔部位の熱的状態を表す熱的状態パラメータＴＦ−ＣＯＮＤの値を「２」にセットして、ステップＳ５７に処理を進める。

ステップＳ５７においては、温度設定器３により設定された車室内の温度設定値である目標室温ＴＲ−ｔｇｔに基づいて、運転者１００Ａの手領域１００ｂの目標表面温度ＴＨ−ｔｇｔを算出してステップＳ５８に処理を進める。この算出処理は、例えば顔部位の目標表面温度ＴＦ−ｔｇｔと同様に、目標室温ＴＲ−ｔｇｔに応じた乗員の快適と感じる手部位の表面温度を予めマップ或いはテーブルとして記憶しておき、このマップ或いはテーブルを参照することで目標室温ＴＲ−ｔｇｔに応じた乗員の手部位の目標表面温度ＴＨ−ｔｇｔを決定すればよい。

次に、ステップＳ５８において、ステップＳ５で検出された運転者１００Ａの手領域１００ｂの表面温度ＴＨ−ｍｓｒの値に基づいて分岐処理を行う。運転者１００Ａの手領域１００ｂの表面温度ＴＨ−ｍｓｒの値が、低温側所定温度値ＴＨＬ（例えば３０℃）と高温側所定温度値ＴＨＨ（例えば３５℃）の間である場合はステップＳ５９に処理を進め、それ以外の場合にはステップＳ６３に処理を進める。

ここで、低温側温度値ＴＨＬ及び高温側温度値ＴＨＨは、乗員の乗車直後、すなわち乗員が車室内に最初に検出されてから所定時間（例えば３０秒）経過するまでの期間において、車室内温度ＴＲ−ｍｓｒ又は外気温が低い場合には所定値（例えば１℃）だけ低く、車室内温度ＴＲ−ｍｓｒ又は外気温が高い場合には所定値（例えば１℃）だけ高く補正して設定しても良い。これにより、季節や外気温を問わず乗車直後の乗員の快適感を一層短時間で向上させることができる。

また、本実施形態では、運転者１００Ａの手領域１００ｂの熱的状態判定のために、ステップＳ５で検出された手領域１００ｂの表面温度ＴＨ−ｍｓｒが所定の温度範囲（低温側温度ＴＨＬと高温側温度ＴＨＨの間）に含まれているか否かに基づいて判定する手法について説明したが、顔部位の場合と同様に、以下に示す式２により算出される表面温度差△ＴＨの絶対値に基づいて判定してもよい。このとき、表面温度差△ＴＨが小さい場合にはステップＳ５９に処理を進め、表面温度差△ＴＨが大きい場合にはステップＳ６３に処理を進めるものとする。

△ＴＨ＝（ＴＨ−ｔｇｔ）−（ＴＨ−ｍｓｒ） （式２）
次のステップＳ５９においては、ステップＳ５８で乗員は熱的に定常状態であり、手部位に不快感を感じていないと判定されているので、乗員の手部位の熱的状態を表す熱的状態パラメータＴＨ−ＣＯＮＤの値を「０」にセットして、ステップＳ６０に処理を進める。

一方、ステップＳ６３においては、ステップＳ５８で乗員は熱的に定常状態ではなく、手部位に不快感を感じていると判定されているので、乗員の手部位の熱的状態を表す熱的状態パラメータＴＨ−ＣＯＮＤの値を「１」にセットして、ステップＳ６０に処理を進める。

ステップＳ６０においては、これまでの一連の処理で判定された、乗員の顔部位の熱的状態パラメータＴＦ−ＣＯＮＤと、乗員の手部位の熱的状態パラメータＴＨ−ＣＯＮＤとに基づいて、乗員の熱的状態を表すパラメータＣＯＮＤを以下に示す式３により算出し、ステップＳ７に処理を進める。

ＣＯＮＤ＝ＴＦ−ＣＯＮＤ＋ＴＨ−ＣＯＮＤ （式３）
これにより、ステップＳ６２で顔部位の熱的状態パラメータＴＦ−ＣＯＮＤの値が「２」とされ、ステップＳ６３で手部位の熱的状態パラメータＴＨ−ＣＯＮＤの値が「１」とされた場合には、式３の結果を「３」とすることができ、図６において、ステップＳ１５での判定を「ＮＯ」とでき、ステップＳ１９〜ステップＳ２１を行って顔部位及び手部位を優先して送風対象とすることができる。また、ステップＳ６２で顔部位の熱的状態パラメータＴＦ−ＣＯＮＤの値が「０」とされ、ステップＳ６３で手部位の熱的状態パラメータＴＨ−ＣＯＮＤの値が「１」とされた場合には、式３の結果を「１」とすることができ、図６において、ステップＳ１１での判定を「ＹＥＳ」とでき、ステップＳ１２〜ステップＳ１４を行って手部位を優先して送風対象とすることができる。更に、ステップＳ６２で顔部位の熱的状態パラメータＴＦ−ＣＯＮＤの値が「２」とされ、ステップＳ６３で手部位の熱的状態パラメータＴＨ−ＣＯＮＤの値が「０」とされた場合には、式３の結果を「２」とすることができ、図６において、ステップＳ１５での判定を「ＹＥＳ」とでき、ステップＳ１６〜ステップＳ１８を行って顔部位を優先して送風対象とすることができる。更にまた、ステップＳ６２で顔部位の熱的状態パラメータＴＦ−ＣＯＮＤの値が「０」とされ、ステップＳ６３で手部位の熱的状態パラメータＴＨ−ＣＯＮＤの値が「０」とされた場合には、式３の結果を「０」とすることができ、図６において、ステップＳ７での判定を「ＹＥＳ」とでき、ステップＳ８〜ステップＳ１０を行って全身を優先して送風対象とすることができる。

なお、以上で説明した車両用空調制御装置による空調空気の空調制御処理においては、乗員の顔部位及び手部位について快適感を感じているか否かの判定を行うものとしたが、例えば、乗員の足部位についても、手部位などと同様にして快適感を感じているか否かの判定を行い、快適感を感じていないと判定された場合に、足部位に対して空調空気を送風するとしてもよい。

［実施形態の効果］
以上説明したように、本発明を適用した車両用空調制御装置によれば、乗員の顔部位及び手足部位などの皮膚露出部位の表面温度に基づいて、乗員の温冷感の低下が必要な身体部位を選択し、判定された部位に優先して直接空気を送風することができ、乗員の全身の温冷感を短時間で低下させることができ、乗員の快適性を向上させることが可能となる。

また、車両用空調制御装置によれば、皮膚露出部位の選択対象として、乗員の顔部位と、手足部位と、顔及び手足部位とのうちの少なくともいずれかを選択するので、優先して空調空気の送風対象とする部位として、乗員の皮膚が衣服から露出している部位を選択することができ、乗員の全身の温冷感を一層素早く低下させて、快適な環境とすることができる。

更に、この車両用空調制御装置によれば、乗員が車室内に検出された後で所定の時間が経過するまでの期間では、目標表面温度を所定の値だけ増加又は減少させるので、乗員が車両に乗車した直後に、選択された身体部位の目標表面温度を強調することができるため、更に短時間で快適な環境とすることができ、着座乗員の全身の温冷感を素早く低下させることができる。

更にまた、この車両用空調制御装置によれば、ＩＲカメラ２等で得た熱画像を使用して乗員の有無を検出することができるので、一度に広い範囲の温度計測を行うと共に、撮像した熱画像に基づいて乗員有無及び乗員の皮膚露出部位の検出を行うことができ、効果的且つ確実に皮膚露出部位への送風を行うことができる。

更にまた、この車両用空調制御装置によれば、優先して送風対象とする皮膚露出部位を決定して対象となる乗員の皮膚露出部位が存在する位置に向けて空調空気を送風することができ、対象となる皮膚露出部位に効果的に空調空気を当てて乗員の快適性を向上させることができる。

更にまた、この車両用空調制御装置によれば、複数の吹き出し口のうちの少なくともいずれかに乗員の手部位が接近した場合には、所定の期間に亘って手部位を優先的に送風の対象とすることができる。これにより、吹き出し口への手部位の接近により、手部位に向けた吹き出し制御を行うことができ、乗員が手部位に十分な快適感を得られていない場合に乗員の動作に起因して、快適感を得られていない身体部位を集中的に送風対象とすることができる。

更にまた、この車両用空調制御装置によれば、車両に配設されたドアの開閉状態に変化がない場合で、且つ乗員の有無に関する検出結果が変化した場合には、前回の検出結果を所定の期間保持することができるので、一時的に乗員の姿勢が変化して乗員が検出できなかった場合であっても、空調制御処理の動作モードを切り替えずに継続することができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用した車両用空調制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明を適用した車両用空調制御装置が備えるＩＲカメラの取り付け位置を示す模式図である。 本発明を適用した車両用空調制御装置が備えるＩＲカメラにより撮像される熱画像を説明するための模式図である。 本発明を適用した車両用空調制御装置により実現される機能を示す機能ブロック図である。 本発明を適用した車両用空調制御装置の動作を説明するための図であり、乗員の顔部位及び手部位の表面温度と乗員が感じる全身の温冷感の関係とについて示すグラフである。 本発明を適用した車両用空調制御装置による空調制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明を適用した車両用空調制御装置による乗員有無判定に関するサブルーチン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明を適用した車両用空調制御装置による乗員の熱的状態を算出する処理に関するサブルーチン処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ マイクロコンピュータ
２ ＩＲカメラ
３ 温度設定器
４ 吹出し口位置制御装置
５ 吹出し風温制御装置
６ 吹出し風量制御装置
７ 吹出し風向制御装置
１０ 車両
２１ 熱画像撮像部
２２ ドア開閉検出部
２３ 乗員検出部
２４ 乗員表面温度検出部
２５ 温度設定部
２６ 目標表面温度算出部
２７ 部位選択部
２８ 接近検出部
２９ 風向決定部
３０ 制御部
１００ａ 顔領域
１００ｂ 手領域

Claims (2)

1. 車両に搭載され、空気を冷却及び加熱して前記車室内に空調空気として送風させる車両用空調制御装置において、
   前記車室内の熱画像を撮像する熱画像撮像手段と、
   前記車室内の目標温度を設定する温度設定手段と、
   前記熱画像撮像手段により撮像された熱画像に基づいて、前記車室内における乗員の有無を検出する乗員検出手段と、
   前記乗員検出手段により乗員が検出されている場合に、前記乗員の皮膚露出部位の表面温度を検出する乗員表面温度検出手段と、
   前記温度設定手段により設定された前記車室内の目標温度に基づいて、前記皮膚露出部位の目標表面温度を算出する目標表面温度算出手段と、
   前記乗員表面温度検出手段で検出された前記表面温度に基づいて、優先して前記送風対象とする前記乗員の皮膚露出部位を選択する部位選択手段と、
   前記部位選択手段により選択された前記皮膚露出部位に基づいて、複数の空調空気の吹き出し口のうち前記空調空気の送出対象とする吹き出し口を選択的に開閉制御し、前記部位選択手段により選択され前記乗員表面温度検出手段で検出された前記皮膚露出部位の表面温度を、前記目標表面温度算出手段により算出された前記目標表面温度とするように前記空調空気の風温及び風量を制御する制御手段と、
   前記熱画像撮像手段により撮像された熱画像のうち車両のドアに相当するドア領域の検出温度が変化した場合にはドアの開閉が行われたと判定し、前記熱画像のうち車両のドアに相当するドア領域の検出温度が変化していない場合にはドアの開閉は行われていないと判定して、前記車両に配設されたドアの開閉状態を検出するドア開閉検出手段とを備え、
   前記乗員検出手段は、前記乗員検出手段により乗員の有無状態の変化が検出された場合に、前記ドア開閉検出手段による検出結果に変化がないと判定した場合には、前回の乗員の有無状態の検出結果を所定の期間保持して乗員の有無を判定することを特徴とする車両用空調制御装置。
2. 空気を冷却及び加熱して前記車室内に空調空気として送風させる車両用空調制御方法において、
   前記車室内の熱画像を撮像し、
   前記車室内の目標温度を設定すると共に前記撮像された熱画像に基づいて前記車室内における乗員の有無を検出して、乗員が検出されている場合に、前記乗員の皮膚露出部位の表面温度を検出し、
   前記車室内の目標温度に基づいて、前記皮膚露出部位の目標表面温度を算出し、
   前記乗員の前記表面温度に基づいて、優先して前記送風対象とする前記乗員の皮膚露出部位を選択し、
   当該選択された前記皮膚露出部位に基づいて、複数の空調空気の吹き出し口のうち前記空調空気の送出対象とする吹き出し口を選択的に開閉させ、前記選択された前記皮膚露出部位の表面温度を、前記目標表面温度とするように前記空調空気の風温及び風量を制御するに際し、
   前記撮像された熱画像のうち車両のドアに相当するドア領域の検出温度が変化した場合にはドアの開閉が行われたと判定し、前記熱画像のうち車両のドアに相当するドア領域の検出温度が変化していない場合にはドアの開閉は行われていないと判定して、前記車両に配設されたドアの開閉状態を検出し、
   前記乗員検出手段により乗員の有無状態の変化が検出された場合に、前記ドア開閉検出手段による検出結果に変化がないと判定した場合には、前回の乗員の有無状態の検出結果を所定の期間保持して乗員の有無を判定することを特徴とする車両用空調制御方法。

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