、预测时刻以后的速度V、预测时刻以后的坡度s及预测时刻以后的乘车率Θ f向动力运行/再生电力预测部27提供。
[0075]动力运行/再生电力预测部27基于例如由车辆状态预测部25提供的车辆100的预测时刻以后的加速度a、预测时刻以后的速度V、预测时刻以后的坡度s及预测时刻以后的乘车率来对预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf进行预测。由动力运行/再生电力预测部27预测的动力运行/再生电力为了与由车辆状态检测部24检测出的消耗电力P进行区别，在标号“P”后标注作为尾标的“future”(未来)的首字母“f”而示出。动力运行/再生电力预测部27将预测出的预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf向空调输出计算部29提供。
[0076]空调输出计算部29基于由热负载计算部26提供的车内的热负载Q、由车辆状态检测部24提供的车辆100的动力运行/再生电力P、由车辆状态预测部25提供的预测时刻以后的乘车率Θ f、由动力运行/再生电力预测部27提供的预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf、由目标环境状况设定部21提供的车内温度下限值Tmin及车内温度上限值Tmax，来计算用于空调器6的输出指令值Qs。在此，用于空调器6的输出指令值Qs是指，作为空调器6应输出的值而从空调控制部30通过输出指令而指示的值。
[0077]在本实施方式中，空调输出计算部29基于例如由车辆状态检测部24提供的乘车率Θ、车辆100的位置(X、y、z)及动力运行/再生电力P、由热负载计算部26提供的车内的热负载Q及空调器6的运行模式(QM)、由车辆状态预测部25提供的预测时刻以后的乘车率Θ f、由动力运行/再生电力预测部27提供的预测时刻以后的动力运行!再生电力Pf、由目标环境状况设定部21提供的车内温度下限值Tmin及车内温度上限值Tmax,来计算用于空调器6的输出指令值Qs。空调输出计算部29将计算出的用于空调器6的输出指令值Qs向空调控制部30提供。
[0078]空调控制部30基于例如由空调输出计算部29提供的用于空调器6的输出指令值Qs，来控制空调器6的输出。
[0079]图3是表示作为本发明的第一实施方式的空调控制装置I的空调控制处理的处理过程的流程图。在本实施方式中，作为空调控制处理中的空调控制装置I的动作的一例，说明对车辆100进行制冷或除湿时的空调控制装置I的动作。图3所示的流程图的各处理通过构成空调控制装置I的各部分执行。当向空调控制装置I供给电力时开始图3所示的流程图的处理，并向步骤Si转移。
[0080]在步骤Si中，目标环境状况设定部21设定目标环境状况。具体而言，目标环境状况设定部21通过包含监视器、键盘及鼠标在内的输入部，输入车内温度设定值Tset[°C ]、车内湿度设定值Hset.[ % ]、车内温度下限值Tmin [°C ]、车内温度上限值Tmax [°C ]及目标调整时间tc [sec]。
[0081]车内温度设定值Tset [°C ]例如为27[°C ]。车内湿度设定值Hset [% ]例如为60[% ]o车内温度下限值Tmin [ °C ]例如为24 [ Γ ]。车内温度上限值Tmax [ V ]例如为30 [°C ] ο目标调整时间tc [sec]例如为60 [sec]。
[0082]在步骤S2中，车内环境检测部22对车内环境进行检测。具体而言，车内环境检测部22通过车内用温度传感器来检测车内温度Tin[°C ]，并通过车内用湿度传感器来检测车内湿度Hin[% ]o
[0083]在步骤s3中，车外环境检测部23对车外环境进行检测。具体而言，车外环境检测部23通过车外用温度传感器来检测车外温度Tout [°C ]，并通过车外用湿度传感器来检测车外湿度Hout [ % ] ο
[0084]在步骤s4中，车辆状态检测部24对车辆状态进行检测。具体而言，车辆状态检测部24通过位置传感器来检测车辆100的位置(x、y、z),通过随重传感器来检测乘车率Θ，并通过电力传感器来检测车辆100所属的列车的主马达2的消耗电力、即动力运行/再生电力P[kW]。
[0085]在步骤s5中，车辆状态预测部25对预测时刻以后的车辆状态进行预测。具体而言，车辆状态预测部25从过去乘车率数据库31中读出过去的乘车率，并基于读出的过去的乘车率，来对预测时刻以后的乘车率进行预测。另外，车辆状态预测部25基于从车辆100所属的列车的行驶计划数据库32得到的行驶计划，来对车辆100的预测时刻以后的加速度a[km/h/s]、预测时刻以后的速度v[km/h]及预测时刻以后的坡度s[% ]进行预测。
[0086]在步骤s6中，热负载计算部26计算车内的热负载Q。具体而言,热负载计算部26根据车内温度Tin [°C ]、车内湿度Hin[% ]、车外温度Tout [°C ]、车外湿度Hout.[% ]、乘车率Θ、车内温度设定值Tset [°C ]、车内湿度设定值Hset [% ]及目标调整时间tc[s]，来计算车内的热负载Q [W]。
[0087]车内的热负载Q[W]可以通过以下所示的式(I)来求出。在式(1)中，将为了实现车内温度设定值及车内湿度设定值而应从车内温度及车内湿度去除的车内热量Qin [Ws]在目标调整时间tc[s]这样的时间内去除。另外，将来自车外的热传递量设为Qt.rans[W]，将开车门引起的热流入量设为Qex [I]，将来自乘客的发热量设为Qpas [W]。
[0088]Q = Qin/tc+Qtrans+Qex+Qpas …(I)
[0089]式(I)中使用的车内热量Qin [ffs]可以使用车内比焓Ein [J/kg]、目标比焓Eset[J/kg]、车内的容积Vin[m3]及空气密度P [kg/m3]，通过以下所示的式(2)来求出。在此，车内比焓Ein[.J/kg]根据车内温度Tin[°C ]及车内湿度Hin[% ]来算出。目标比焓Eset [J/kg]根据车内温度设定值Tset [°C ]及车内湿度设定值Hset [% ]来算出。
[0090]Qin = VinX P X (Ein-Eset)…(2)
[0091]将车身的热传递系数设为a [ff/m2.Κ]，将车身的传热面积设为A[m2]，则式(I)中使用的来自车外的热传递量Qtrans[W]可以通过以下所示的式(3)来求出。
[0092]Qtrans = AXaX (Tout-Tin) …(3)
[0093]将每单位时间的车内与车外的空气的交换量设为VeX[m3/s]，则式(I)中使用的开车门引起的热流入量Qex[W]可以通过以下所示的式⑷来求出。
[0094]Qex = VexX P X (Eout-Ein)…(4)
[0095]将每单位时间的每一个乘客的发热量设为Oman[ff/人]，将车辆100的定员设为Mmax[人]，则式⑴中使用的来自乘客的发热量Qpas[W]可以通过以下所示的式(5)求出。
[0096]Qpas = θ X Mmax X Qman…(5)
[0097]在步骤S6中，热负载计算部26如以上所述计算车内的热负载Q，并且基于车内温度Tin [°C ]、车内湿度Hin [% ]、车内温度设定值Tset [°C ]及车内湿度设定值Hset [% ]，来判断为了保持车内舒适性而是否需要车内的除湿。
[0098]热负载计算部26在判断为不需要除湿的情况下，将使空调器6以制冷模式进行运行的指令与计算出的热负载Q[W] —并向空调输出计算部29提供。另外，热负载计算部26在判断为需要除湿的情况下，将使空调器6以除湿模式进行运行的指令与计算出的热负载Q[W] 一并向空调输出计算部29提供。
[0099]例如，可以以下述方式决定运行模式，即，将能够根据车内温度Tin[°C ]及车内湿度Hin[% ]算出的车内绝对湿度[g]与能够根据车内温度设定值Tset[°C ]及车内湿度设定值Hset [% ]算出的车内绝对湿度设定值[g]进行比较，在它们的差量或比率小于预先确定的值的情况下选择制冷模式，在为预先确定的值以上的情况下选择除湿模式。绝对湿度可以使用空气线图等来算出。
[0100]在步骤S7中，动力运行/再生电力预测部27对预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf进行预测。具体而言，动力运行/再生电力预测部27根据由车辆状态预测部25预测出的车辆100的预测时刻以后的加速度a[km/h/s]、预测时刻以后的速度v[km/h]、预测时刻以后的坡度s[% ]及预测时刻以后的乘车率Θ f，来对预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf [kW]进行预测。
[0101]更具体而言，例如通过以下所示的式(6)来对预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf[kW]进行预测。在式⑹中，g为对预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf [kW]进行预测的函数。
[0102]Pf = g(a、v、s、Θ f)…(6)
[0103]在式(6)中，根据车辆100的预测时刻以后的加速度a[km/h/s]、预测时刻以后的速度v[km/h]、预测时刻以后的坡度s[% ]及预测时刻以后的乘车率Θ f这4个值，来对预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf [kW]进行预测。不限于此，还可以通过进一步考虑空气阻力等而详细地公式化了的式子，来对预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf [kW]进行预测。
[0104]在步骤s8?步骤slO中，空调输出计算部29基于车辆100的位置(x、y、z)、车内的热负载Q[W]、预测时刻以后的乘车率Θ f、动力运行/再生电力P[kW]、预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf [kW]、车内温度下限值Tmin[°C ]及车内温度上限值Tmax[°C ]，来决定用于空调器6的输出指令值Qs [W]。
[0105]首先，在步骤s8中，空调输出计算部29将用于空调器6的输出指令值Qs [W]作为Qs = h(Q)来计算，并使空调器6的运行模式依照步骤s6中决定的运行模式，具体而言，依照制冷模式或除湿模式。在此，h为计算用于空调器6的输出指令值Qs的函数,例如，以成为Qs = Q的方式定义函数h。
[0106]接着，空调输出计算部29在以下的步骤s9及步骤slO中，对步骤s8中计算出的用于空调器6的输出指令值Qs[W]进行修正。在步骤s9中，空调输出计算部29基于动力运行/再生电力P[kff]，来对用于空调器6的输出指令值Qs[W]进行修正。在本实施方式中，空调输出计算部29在动力运行时，进行以减弱空调器6的输出的方式修正输出指令值Qs[W]的处理，而在再生时，进行以增强空调器6的输出的方式修正输出指令值Qs[W]的处理。
[0107]图4是表示本发明的第一实施方式中的基于动力运行/再生电力P[kW]的用于空调器的输出指令值Qs[W]的修正函数的曲线图。在图4中，横轴表示动力运行/再生电力P [kW]，纵轴表示对用于空调器6的输出指令值Qs [W]进行修正的值。
[0108]在车内温度Tin [°C ]收敛于预先确定的允许范围的状况下，具体而言，收敛于车内温度下限值Tmin[°C ]以上且车内温度上限值Tmax[°C ]以下的范围的状况下，例如，在动力运行/再生电力P[kW]表现为表示动力运行的正值的情况下，空调输出计算部29将用于空调器6的输出指令值Qs[W]修正为QsXhl (P)。hi如图4中虚线所示的那样，为以O为下限的表示单调减少的函数。
[0109]另外，例如，在动力运行/再生电力P[kW]表现为表示再生的负值的情况下，空调输出计算部29将用于空调器6的输出指令值Qs[W]修正为QsXh2(P)。h2如图4中实线所示的那样，为表示单调减少的函数。
[0110]在此，在用于空调器6的输出指令值Qs [W]超过空调器6的最大输出QsmaX[ff]的情况下，使用于空调器6的输出指令值Qs [W]最大、即为空调器6的最大输出Qsmax [W]。
[0111]并且，空调输出计算部29基于预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf[kW]，来对用于空调器6的输出指令值Qs [W]进行修正。在本实施方式中，空调输出计算部29在预测以后为动力运行的情况下，进行以增强空调器6的输出的方式修正输出指令值Qs[W]的处理，在预测以后为再生的情况下，进行以减弱空调器6的输出的方式修正输出指令值Qs[W]的处理。
[0112]图5是表示本发明的第一实施方式中的基于预先确定的期间的动力运行/再生电力的总和ΣPf [kWh]的用于空调器的输出指令值Qs[W]的修正函数的曲线图。在图5中，横轴表示动力运行/再生电力的总和ΣΡ?‘[kWh]，纵轴表示用于空调器6的输出指令值Qs[W]ο
[0113]例如，列车在不产生动力运行/再生电力的惯性行驶时及停止时，几乎不进行基于前述的动力运行/再生电力P[kW]的用于空调器6的输出指令值Qs[W]的修正，但在预测以后为动力运行或再生的情况下，进行以下的处理。当预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf[kff]在片刻、例如从刚出发之后至60秒后为止的时间中的30秒以上表现为表示动力运行的正值时，空调输出计算部29将用于空调器6的输出指令值Qs[W]修正为h3 (Σ Pf) X Qs。该期间的动力运行/再生电力的总和为Σ Pf [kWh]，h3如图5中虚线所示那样，为以I为下限的表示单调增加的函数。
[0114]另外，例如，当预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf [kff]在片刻(例如从刚出发之后至60秒后为止的时间中的30秒以上)表现为表示再生的负值时，将用于空调器6的输出指令值Qs [W]修正为h4 (Σ Pf) X Qs。其中，该期间的动力运行/再生电力的总和为XPf[kWh],h4如图5中实线所示那样，为以I为上限的表示单调增加的函数。
[0115]在此，在用于空调器6的输出指令值Qs[W]超过空调器6的最大输出Qsmax[W]的情况下，使用于空调器6的输出指令值Qs[W]最大、即为空调器6的最大输出Qsmax[W]。
[0116]在步骤s9中，对基于乘法运算的用于空调器6的输出指令值Qs[W]的修正进行了叙述，但修正的方法不限定于此。例如，在动力运行时，可以进行以O为下限而增大动力运行电力，且从用于空调器6的输出指令值Qs[W]进行减法运算的处理，而在再生时，可以进行增大再生电力，且与用于空调器6的输出指令值Qs[W]相加的处理。若车内温度Tin[°C]未收敛于车内温度下限值TminTC ]以上且车内温度上限值Tmaxrc ]以下的范围内，则在步骤s9中不进行用于空调器6的输出指令值Qs [W]的修正。
[0117]通过步骤s9的处理，在此后动力运行继续片刻的情况下，例如继续上坡的情况下，在惯性行驶时及停车时预先制冷、即预先增强空调输出，由此能够实现动力运行时的电力峰值时的省电。另外，在此后再生继续片刻的情况下，例如继续下坡的情况下，即便在惯性行驶时及停车时也不强制地制冷、即预先减弱空调输出，由此在再生时更多地回收再生电力，从而能够实现节能化。
[0118]在步骤SlO中，空调输出计算部29基于预测时刻以后的乘车率Θ f，对用于空调器6的输出指令值Qs[W]进行修正。例如，在车内温度Tin[°C ]收敛于预先确定的允许范围的状况下，具体而言，在收敛于车内温度下限值Tmin[°C]以上且车内温度上限值TmaX[°C]以下的范围的状况下，空调输出计算部29基于车辆100的位置(X、y、z)，来算出到达下一车站且乘客的上下车完成为止的时间(以下，有时称为“上下车完成时间”)tr[s]。
[0119]空调输出计算部29在算出的上下车完成时间tr[s]比预先确定的设定值trmax[sec]、例如60秒小的情况下，进行以下的处理。即，在预测时刻以后的乘车率Θ f■中的、例如在下一车站出发而到达再下一车站为止的乘车率(在此，称为“下一车站乘车率”)Θ next比乘车率Θ小的情况下，通过以下所示的式(7)来求出用于空调器6的输出指令值Qs [W]，使空调器6的输出减弱。在式(7)中，Θ max表示车辆100的乘车率的最大值。
[0120]Qs = Qs X {1-(0-0 next) / 0 max}…(7)
[0121]另外，在下一车站乘车率β next比乘车率Θ大的情况下，通过以下所示的式(8)来求出用于空调器6的输出指令值Qs[W]，使空调器6的输出增强。
[0122]Qs = Qs X {1 + ( Θ next- Θ ) / Θ max}…(8)
[0123]在步骤slO中，如前述那样,基于预测时刻以后的乘车率Qf中的、例如下-一车站乘车率0next来对用于空调器6的输出指令值Qs[W]进行修正，由此能够提高下一车站到达时的车内舒适性。需要说明的是，若车内温度Tin[°C ]未收敛于车内温度下限值Train[°C ]以上且车内温度上限值’Tmax[°C ]以下的范围内，则在步骤slO中不进行用于空调器6的输出指令值Qs [W]的修正。
[0124]在步骤sll中，空调控制部30对空调器6进行控制。空调控制部30基于例如用于空调器6的输出指令值Qs和在步骤s6中决定的运行模式，来对空调器6进行控制。在步骤sll的处理结束之后，结束全部的处理过程。
[0125]如以上那样，根据本实施方式，空调输出计算部29在步骤s8?步骤slO中，基于车内的热负载Q[W]、动力运行/再生电力P[kW]、预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf [kff]、预测时刻以后的乘车率Θ f、车辆100的位置(x、y、z)、设定温度即车内温度下限值Train[°C ]及车内温度上限值Tmax[°C ]，来决定用于空调器6的输出指令值Qs[W]。由此，能够不仅考虑车内舒适性，还考虑节能及省电来进行空调器6的运行控制。因此，能够从节能、省电及车内舒适性的综合性观点出发，实现可进行适当的空调控制的空调控制装置I。
[0126]在本实施方式中，车外环境检测部23检测车外温度Tout及车外湿度I1ut这两方来作为车外环境，并基于车外温度Tout.及车外湿度Hout来计算车内的热负载Q，但作为车外环境，也可以仅使用车外温度Tout。在仅使用车外温度Tout的情况下，也能够得到与使用车外温度Tout及车外湿度Hout这两方的本实施方式的情况同样的效果。
[0127]〈第二实施方式〉
[0128]图6是表示作为本发明的第二实施方式的空调控制装置IA的结构的框图。本实施方式的空调控制装置IA通过在前述的图2所示的本发明的第一实施方式的空调控制装置I上还具备馈电电压检测部28而构成。本实施方式的空调控制装置IA与第一实施方式的空调控制装置I同样，为车辆用空调控制装置，例如在前述的图1所示的车辆100中，取代第-一实施方式的空调控制装置I而使用。即，空调控制装置IA配置于车辆100，对车辆100内的空调器6进行控制。
[0129]在此，对作为第二实施方式的空调控制装置IA的结构与作为第一实施方式的空调控制装置I的结构的差别进行记述。在第二实施方式的空调控制装置IA的结构中，对于与第-一实施方式的空调控制装置I相同的结构，标注同-一参照符号而省略说明。
[0130]馈电电压检测部28例如具备馈电电压传感器。馈电电压检测部28通过馈电电压传感器，来检测车辆100所行驶的地点的馈电电压Vo。馈电电压检测部28将检测出的馈电电压Vo向空调输出计算部29提供。
[0131]空调输出计算部29基于例如由馈电电压检测部28提供的馈电电压Vo、由车辆状态检测部24提供的乘车率Θ、车辆100的位置(X、y、z)及动力运行/再生电力P、由热负载计算部26提供的车内的热负载Q及空调器6的运行模式(OM)、由乘车率预测部25车辆状态预测部25提供的预测时刻以后的乘车率Θ f、由动力运行/再生电力计算预测部27提供的预测时刻以后的动力运行/再生电力Pf、由目标环境状况设定部21提供的车内温度下限值Tmin及车内温度上限值Tmax，来计算用于空调器6的输出指令值Qs。空调输出计算部29将计算出的用于空调器6的输出指令值Qs向空调控制部30提供。
[0132]图7是表示作为本发明的第二实施方式的空调控制装置IA的空调