(57)【要約】【課題】ＣＯ２センサの出力値により車室内ＣＯ２濃度を推定することで、ＣＯ２濃度検知システムの応答性を向上させる。【解決手段】  空調装置を備えた車両に適用され、所定のサンプリング周期で車両内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２センサ（炭酸ガス検出手段）９と、ＣＯ２センサ９による検出値に基づいてＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１を算出する炭酸ガス推定手段とを備え、炭酸ガス推定手段は、Ｘｎが今回のＣＯ２濃度の検出値、Ｘｎ−１が一周期前のＣＯ２濃度の検出値、Ｔがサンプリング周期、τが時定数であるとして、下記数式Ｆｎ＋１＝Ｘｎ×（τ／Ｔ）−Ｘｎ−１×｛（τ／Ｔ）−１｝によって算出された推定値Ｆｎ＋１を推定ＣＯ２濃度とする。【選択図】図１
2009090906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調装置を備えた車両に適用され、
所定のサンプリング周期で車室内のＣＯ２濃度を検出する炭酸ガス検出手段（９）と、
前記炭酸ガス検出手段（９）による検出値に基づいてＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１を算出する炭酸ガス推定手段とを備え、
前記炭酸ガス推定手段は、Ｘｎが今回のＣＯ２濃度の検出値、Ｘｎ−１が一周期前のＣＯ２濃度の検出値、Ｔがサンプリング周期、τが時定数であるとして、下記数式
Ｆｎ＋１＝Ｘｎ×（τ／Ｔ）−Ｘｎ−１×｛（τ／Ｔ）−１｝
によって算出された推定値Ｆｎ＋１を推定ＣＯ２濃度とすることを特徴とするＣＯ２濃度検知システム。
【請求項２】
前記炭酸ガス推定手段により算出された推定値Ｆｎ＋１と一周期前に算出された推定値Ｆｎの移動平均を算出する移動平均算出手段を備え、
前記移動平均算出手段により算出された移動平均値Ｈｎを前記推定ＣＯ２濃度とすることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ２濃度検知システム。
【請求項３】
前記空調装置は、ＣＯ２を冷媒とする冷凍サイクルを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＯ２濃度検知システム。
【請求項４】
前記冷凍サイクルの冷媒が漏れているか否かを判定する冷媒漏れ判定手段を備え、
前記冷媒漏れ判定手段は、前記推定ＣＯ２濃度と一周期前に算出された前記推定ＣＯ２濃度の差が予め設定された基準値を超えた場合に、前記冷凍サイクルの冷媒が漏れていると判定することを特徴とする請求項３に記載のＣＯ２濃度検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置を備えた車両に適用され、車室内のＣＯ２濃度を検知するＣＯ２濃度検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調装置における冷媒漏れ検出に関する制御は、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１によれば、空調装置の冷媒漏れを検出するために、空調装置の特殊な運転モードとして冷媒漏れ検出モードを設けて冷媒漏れを検出している。具体的に、この冷媒漏れ検出モードでは、空調装置の周波数（回転数）、風向き、風量等を予め定めた規定の状態に固定して運転し、空調装置の電流値・入力値等を測定する。そして、予め定めた正規状態の電流値・入力値等と比較して、冷媒漏れ検出モードにおける空調装置の電流値・入力値等が規定値範囲にあっていない場合に冷媒漏れと判定している。
【０００３】
また、特許文献２には、ＣＯ２（二酸化炭素）を冷媒として用いた車両用空調装置において、ＣＯ２センサを用いて車室内のＣＯ２濃度を検出し、検出されたＣＯ２濃度が所定の基準値を超えた場合に、警報を発生させる警報手段を備えたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−６４２７７号公報
【特許文献２】特開平１０−２８８４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の空調装置では、空調装置の冷媒漏れの有無を確認するため、空調装置の運転状態を固定する冷媒漏れ検出モードにする必要があり、すばやく冷媒漏れを判定することができない。
【０００５】
また、特許文献２に記載の空調装置では、空調装置の冷媒漏れの判定を車室内ＣＯ２センサの検出値により判定しているが、実際に車両においてＣＯ２冷媒漏れが発生した場合に、車室内のＣＯ２濃度の上昇に対してＣＯ２センサの出力値は必ず数秒程度の遅れが生ずる。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、ＣＯ２濃度検知システムの応答性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、空調装置を備えた車両に適用され、所定のサンプリング周期で車室内のＣＯ２濃度を検出する炭酸ガス検出手段（９）と、炭酸ガス検出手段（９）による検出値に基づいてＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１を算出する炭酸ガス推定手段とを備え、炭酸ガス推定手段は、Ｘｎが今回のＣＯ２濃度の検出値、Ｘｎ−１が一周期前のＣＯ２濃度の検出値、Ｔがサンプリング周期、τが時定数であるとして、下記数式Ｆｎ＋１＝Ｘｎ×（τ／Ｔ）−Ｘｎ−１×｛（τ／Ｔ）−１｝によって算出された推定値Ｆｎ＋１を推定ＣＯ２濃度とすることを特徴とする。
【０００８】
これにより、炭酸ガス検出手段（９）の検出値によりＣＯ２の濃度値を推定することができるため、ＣＯ２濃度検知システムの応答性を向上させることができる。
【０００９】
また、炭酸ガス推定手段により算出された推定値Ｆｎ＋１と一周期前に算出された推定値Ｆｎの移動平均を算出する移動平均算出手段を備え、移動平均算出手段により算出された移動平均値Ｈｎを推定ＣＯ２濃度とする場合、推定ＣＯ２濃度のバラツキを移動平均により抑えることができる。
【００１０】
また、空調装置は、ＣＯ２を冷媒とする冷凍サイクル（ＣＯ２サイクル）を有している場合、ＣＯ２濃度検知システムによりＣＯ２冷媒の漏れを検知することができる。
【００１１】
また、冷凍サイクルの冷媒が漏れているか否かを判定する冷媒漏れ判定手段を備え、冷媒漏れ判定手段は、推定ＣＯ２濃度と一周期前に算出された推定ＣＯ２濃度の差が予め設定された基準値を超えた場合に、冷凍サイクルの冷媒が漏れていると判定する場合、すばやく冷媒漏れを検知することができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１はＣＯ２濃度検知システムを備えた車両の模式図である。
【００１４】
図１に示すように、車室内前部には計器盤１が配置され、計器盤１の内部には、車両前部に車両用空調装置の室内空調ユニット２が設けられている。なお、本実施形態における車両用空調装置の冷凍サイクル（図示せず）は、ＣＯ２冷媒を用いたＣＯ２サイクルとしている。
【００１５】
計器盤１には、車室内のＣＯ２濃度が基準値を超えた場合に、乗員に警報を知らせる警報装置３が設けられている。また、計器盤１には、空調風を車室内に向けて吹き出す複数の吹出口４が設けられている。
【００１６】
室内空調ユニット２は、外郭部を構成する空調ケース５を有している。空調ケース５内部は、車室内へ向かって空気が流される空気通路が形成され、空気流れ最上流部には内外気切替箱６が配置されている。内外気切替箱６は、空調ケース５内に車室内空気を導入させる内気導入口６ａ、車室外空気を導入させる外気導入口６ｂおよび内外気切替ドア６ｃを有して構成される周知の内外気切替手段である。
【００１７】
内外気切替箱６の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機７が配置されている。送風機７は、周知の遠心多翼ファン７ａを電動モータ７ｂによって回転駆動させて空気を車室内に送風するものである。送風機７の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器８が配置されている。
【００１８】
蒸発器８は、ＣＯ２冷媒を用いたＣＯ２サイクル（図示せず）を構成する要素の一つであり、周知の如く、蒸発器８に流入した低圧のＣＯ２冷媒が蒸発する際に送風機７によって送風された送風空気から吸熱して送風空気を冷却するものである。
【００１９】
蒸発器８の下流側には、蒸発器８通過後の空気（冷風）に含まれるＣＯ２濃度を検出するＣＯ２センサ９（炭酸ガス検出手段）が設けられている。このＣＯ２センサ９は、検出部にてガスが置換され、ＣＯ２濃度に応じて電気抵抗値が変化する周知のセンサである。
【００２０】
空調ケース５の空気通路の最下流部には、車室内に向けて空調風を吹き出すための複数の開口部１０が設けられている。複数の開口部１０はダクトを介して車室内に設けられた吹出口４と接続されている。なお、開口部１０にはそれぞれ開口部１０を開閉する開閉ドア（図示せず）が設けられている。
【００２１】
車両用空調装置には、各種制御を行う制御手段としての制御装置１１（ＥＣＵ）が設けられている。制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。
【００２２】
本実施形態では、制御装置１１の入力側にはＣＯ２センサ９で検出されたＣＯ２濃度のセンサ検出信号等が入力される。また、制御装置１１の出力側には、警報装置３等が接続され、制御装置１１の出力信号により制御される。ＣＯ２センサ９、制御装置１１、警報装置３が、本発明におけるＣＯ２濃度検知システムを構成している。
【００２３】
次に、制御装置１１の作動について図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態のＣＯ２濃度検知制御のフローチャートを示している。
【００２４】
車両のイグニッションスイッチ（図示せず）が投入（ＯＮ）されると、ステップＳ１００で所定のサンプリング周期（例えば、１秒）でＣＯ２センサ９の検出信号を読み込み、ＣＯ２濃度を検出する。
【００２５】
次に、ステップＳ１１０では、ＣＯ２センサ９で検出したＣＯ２濃度（以下検出濃度と呼ぶ。）が、所定時間の間連続して予め設定された所定濃度以上であるか否かを判定する。ここで、所定濃度は、乗員の呼気等によるＣＯ２濃度の上昇が最大でも越えない絶対値の閾値として設定している。実験によれば、乗員の呼気等によるＣＯ２濃度の上昇は、最大でも２００００ｐｐｍを超えることがないとの結果から、所定濃度を２００００ｐｐｍに設定することができる。
【００２６】
ステップＳ１１０で検出濃度が所定濃度以上であるときには、ステップＳ１２０でＣＯ２サイクルを構成する蒸発器８や配管（図示せず）等（以下、蒸発器等と呼ぶ。）からＣＯ２が漏れ出しているものとみなして警報装置３を作動させる。警報装置３（例えばブザー）を作動させることで、車室内乗員にＣＯ２冷媒のガス漏れを知らせることができる。
【００２７】
一方、ステップＳ１１０で検出濃度が所定濃度以下であるときには、ステップＳ１３０で、ＣＯ２センサ９で検出した検出濃度に基づく逆時定数処理（炭酸ガス推定手段）により、ＣＯ２センサ９による応答遅れを補償する推定ＣＯ２濃度を算出する。ここで、ＣＯ２センサ９による応答遅れは、ＣＯ２センサ９の検知部でのガス置換に時間がかかるため発生する。
【００２８】
本実施形態では、ＣＯ２センサ９の検知部でのガス置換による応答遅れは、一次遅れ要素として扱っている。このＣＯ２センサ９の入力と出力の関係に基づいて、下記数式１の逆時定数処理によりＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１を算出している。
【００２９】
Ｆｎ＋１＝Ｘｎ×（τ／Ｔ）−Ｘｎ−１×｛（τ／Ｔ）−１｝…（数式１）
但し、Ｘｎ：今回の検出濃度、Ｘｎ−１：一周期前の検出濃度、Ｔ：ＣＯ２センサ９のサンプリング周期、τ：時定数である。
【００３０】
ここで、時定数は、ＣＯ２センサ９が持っている固有の数値であり、入力がステップ入力とした場合の出力値の約６３％の値に到達するまでの時間を表している。本実施形態における時定数は、予め実験等によって算出している。
【００３１】
また、逆時定数処理（数式１）は、一次遅れの離散式である下記数式２のＸｎｅｗをＦｎ＋１として導出している。
【００３２】
Ｘｎ＝[（τ／Ｔ）−１）×Ｘｎ−１｝＋Ｘｎｅｗ］／（τ／Ｔ）…（数式２）
本実施形態では、逆時定数処理により算出したＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１を推定ＣＯ２濃度としている。ここで、ＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１の関係は、図３に示す通りである。ここで、図中実線は、逆時定数処理により推定したＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１であり、図中一点破線は、ＣＯ２センサ９の出力値を示している。
【００３３】
図３に示すように、逆時定数処理により算出したＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１によれば、ＣＯ２センサ９の出力値が、１００００ｐｐｍに達するまでの時間を図中「効果」の時間分だけ早くすることができる。そのため、
これにより、ＣＯ２センサ９の出力に基づいて、ＣＯ２濃度を正確に推定することができ、ＣＯ２濃度検知システムの応答性を向上させることができる。
【００３４】
図２に戻り、ステップＳ１４０において、逆時定数処理で算出したＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１から一周期前に算出したＣＯ２濃度の推定値Ｆｎを減算して一周期（１サンプリング周期Ｔ）でのＣＯ２濃度の推定値の傾き変化を算出する。そして、ステップＳ１５０において、ステップＳ１４０で算出したＣＯ２濃度の推定値Ｆの傾き変化が所定基準を越えているか否かを判定する（冷媒漏れ判定手段）。ここで、所定基準は、１０００ｐｐｍ／ｓと設定することができる。この１０００ｐｐｍ／ｓは、実際に行なった車室内の冷媒漏れ検証における実験結果に基づいており、１００％のＣＯ２が短時間で漏れた場合の冷媒漏れスピードを示している。
【００３５】
ステップＳ１４０においてＣＯ２濃度の推定値の傾き変化が所定基準を超えている場合は、ステップＳ１２０でＣＯ２サイクルを構成する蒸発器８等からＣＯ２が漏れ出しているものとみなして警報装置３を作動させる。ＣＯ２濃度の推定値の傾き変化が所定基準を超えていない場合は、ステップＳ１００に戻る。
【００３６】
以上説明したように、ＣＯ２センサ９の出力値により車室内のＣＯ２濃度を推定することができるため、ＣＯ２濃度検知システムの応答性を向上させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。本第２実施形態では、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図４は、本実施形態のＣＯ２濃度検知制御のフローチャートを示している。
【００３８】
本実施形態では、ステップＳ１３０で逆時定数処理によりＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１を算出した後、ステップＳ１３５でＣＯ２濃度の推定値Ｆｎ＋１と前回までに算出した推定値の移動平均値Ｈｎを算出する。
【００３９】
これにより、推定濃度Ｆｎ＋１の電気的なノイズ等によるバラツキを抑制することができる。なお、移動平均は、単純平均であっても加重平均であってもよい。
【００４０】
本実施形態では、移動平均値Ｈｎを推定ＣＯ２濃度としており、ステップＳ１４５で今回算出された推定値の移動平均値Ｈｎから一周期前に算出された移動平均値Ｈｎ−１を減算してＣＯ２濃度の傾き変化を算出する。そして、ステップＳ１５０において、ステップＳ１４５で算出したＣＯ２濃度の傾き変化が所定基準を越えているか否かを判定する。
【００４１】
これによっても、ＣＯ２センサ９の出力値により車室内のＣＯ２の濃度値を推定することができるため、ＣＯ２濃度検知システムの応答性を向上させることができる。
【００４２】
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、ＣＯ２濃度検知システムを、ＣＯ２サイクルを備える車両用空調装置の冷媒漏れ検知に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、外的環境等により車室内のＣＯ２濃度が急上昇する場合に適用することができる。
【００４３】
（２）また、上記各実施形態では、推定ＣＯ２濃度の傾きが基準値を超えた場合に、警報装置３により乗員に警報を知らせるようになっているが、これに限定されるものではない。例えば、推定ＣＯ２濃度の傾きが基準値を超えた場合に、外気を導入のために内外気切替箱を自動で外気モードに切替、車室内の窓を自動で開ける等、車室内のＣＯ２濃度を減少させる制御を連動させてもよい。
【００４４】
（３）また、ＣＯ２センサ９を蒸発器８の空気流れ下流側に配置しているが、これに限定されるものではなく、例えば吹出口４や車室内等に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態に係るＣＯ２濃度検知システムを備えた車両の模式図である。
【図２】第１実施形態に係るＣＯ２濃度検知制御のフローチャートである。
【図３】推定ＣＯ２濃度とＣＯ２センサの出力値との関係を示す図である。
【図４】第２実施形態に係るＣＯ２濃度検知制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
３…警報装置、８…蒸発器、９…ＣＯ２センサ、１１…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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