JP2011105279A - 自動車用デフォッガ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に曇り除去及び防止を行うことができる自動車用デフォッガ制御装置を提供する。
【解決手段】ウィンドウガラスに設けられた熱線式ヒータ１０に対し電源１１とスイッチング部１２とを直列接続し、少なくとも二つのデューティ比を時間で切り替えて、スイッチング部１２に制御信号として出力するデューティ駆動回路１５Ｄと、デューティ駆動回路１５Ｄに対してデューティ比の切り替えタイミングを計るためのタイマー１５Ｃと、外気温度センサー１７、内気温度センサー１８による各検出信号からデューティ比の切り替え時間を決定する切替時間決定部１５Ｂとを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車用デフォッガ制御装置に関し、特に、温度管理と時間管理をすることで最適な晴れ性能を確保する自動車用デフォッガ制御装置に関する。

車両におけるウィンドウガラスなどの曇りを除去するために、デフォッガ制御装置が車両に搭載されている。デフォッガ制御装置では、ウィンドウガラスに熱線式ヒータを取り付け、時間的に制御しながら熱線に電流を流している。具体的には、熱線式ヒータをリレーを介して電源に接続する一方、そのリレーの両側にはそれぞれスイッチ、タイマー回路が接続されて、デフォッガ制御装置が構成されている。スイッチをＯＮにすると、リレーが動作して熱線式ヒータに電源から電気エネルギーが供給されると同時にタイマー回路が動作する。そして、所定時間経過するとタイマー回路からの信号によりリレーがＯＦＦの状態となり、電源から熱線式ヒータに電流が供給されなくなる。このデフォッガ制御装置では、熱線式ヒータに一定の電流がタイマー時間だけ流れる。そのため、消費電力が大きい。

そこで、特許文献１では、熱線式ヒータへの通電をデューティ制御することで、ガラスの曇りを速やかに除去しかつガラスの曇りの再発を防止することが言及されており、通電開始時から第１の所定時間まではデューティファクタを１００％とし、第１の所定時間から第２の所定時間まではデューティファクタを１００％よりも小さいα％とし、さらに、第２の所定時間以降はデューティファクタをα％よりも小さいβ％としている。

デフォッガ制御装置としては上記のほか、ガラスの結露条件を踏まえて熱線式ヒータへの通電制御を行える車両用デフォッガ制御装置（特許文献２）、外気温や内外温度差や車速あるいは外気温と氷結温度の関係に応じて熱線式ヒータへの通電時間を可変にする車両用デフォッガ制御装置（特許文献３）がある。

特開平５−１５５３１３号公報 特開平５−１９３３４１号公報 特開２００４−２１０１５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、ドライバーにより操作スイッチがＯＮ状態にされると、熱線式ヒータには１００％のデューティファクタで一定時間だけ通電し、その後α％のデューティファクタで別の一定時間だけ通電される。各デューティファクタの時間は一定であるため、天候状態、昼夜を問わず、熱線式ヒータへの通電タイムチャートは同じとなる。これでは熱線式ヒータによるバッテリの消費が一律に定まっているため、エネルギーを浪費するだけでなく地球温暖化への配慮が十分なされていない。

そこで、本発明では、効率的に曇り除去及び防止を行うことができる自動車用デフォッガ制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ウィンドウガラスに設けられた熱線式ヒータに対し電源とスイッチング部とが直列接続された自動車用デフォッガ制御装置であって、デューティ比を時間で切り替えて、スイッチング部に制御信号として出力するデューティ駆動回路と、デューティ駆動回路に対してデューティ比の切り替えタイミングを計るためのタイマーと、外気温度センサー、内気温度センサーによる各検出信号からデューティ比の切り替え時間を決定する切替時間決定部と、を備えたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、熱線式ヒータの通電時間が外気温度、内気温度により可変に決めることができるため、天候状態や昼夜何れかに応じて通電タイミングを制御することができる。

上記構成において、切替時間決定部は、外気温度センサー及び内気温度センサーのほかに、日射センサー、車速センサーの何れかのセンサーからの検出信号に基づいて、デューティ比の切り替え時間を決定することが好ましい。

上記構成によれば、ユーザの置かれている環境に対応して消費電力を低減することができる。

本発明によれば、熱線式ヒータに供給する時間及び一定期間当たりの熱量をコントロールすることができるので、ウィンドウガラスの曇りを防止すると共に、エネルギー消費の少ない自動車用デフォッガ制御装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る自動車用デフォッガ制御装置の機能ブロック図である。 デューティ駆動回路からスイッチング部に流れる駆動信号のタイムチャートである。 図１に示す切替時間決定部に格納されている指標、判断プログラムを説明するための図であり、（Ａ）は第１の継続時間ｔ１と温度との関係、（Ｂ）は第２の継続時間ｔ２と温度との関係、（Ｃ）は第１の継続時間ｔ１に対する第２の継続時間ｔ２の比率ｔ２／ｔ１と温度との関係を示している。 自動車用デフォッガ制御装置の主要な動作を示すフロー図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された範囲及びそれと均等な範囲にも及ぶことはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る自動車用デフォッガ制御装置の機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る自動車用デフォッガ制御装置１は、車両のウィンドウガラスに設けた熱線式ヒータ１０への通電量を制御するものである。熱線式ヒータ１０は電源１１とスイッチング部１２とが直列接続されており、スイッチング部１２の開閉を制御部１５で制御して、熱線式ヒータ１０の通電制御に応じて発熱量を調整するものである。

制御部１５は、外部信号処理部１５Ａと切替時間決定部１５Ｂとタイマー１５Ｃとでデューティ駆動回路１５Ｄとを有している。制御部１５には、ユーザが熱線式ヒータの加熱を開始するために操作するスイッチ１６と、車体に取り付けられている外気温度センサー１７、室内に取り付けられている内気温度センサー１８、日射センサー１９，車速センサー２０などが接続されている。

これらのセンサー及び制御部１５はスイッチング部１２及び熱線式ヒータ１０と共にエアコンＥＣＵ（Electric Control Unit）その他のＥＣＵを構成している。このＥＣＵには前述以外の各種センサーからの検出信号などが入力される。

制御部１５の構成について更に詳細に説明する。外部信号処理部１５Ａは、制御部１５への信号を取り出したり、必要なタイミングでサンプリングして切替時間決定部１５Ｂに出力する。デューティ駆動回路１５Ｄは、その出力信号、即ち制御信号により、スイッチング部１２、例えばトランジスターのゲート電極への電圧を制御するものである。

図２は、デューティ駆動回路１５Ｄからスイッチング部１２に流れる電圧のタイムチャートである。横軸は時間であり、縦軸はスイッチング部１２に加えられる電圧の大きさを示している。デューティ駆動回路１５Ｄでは、図２に流れるように、時間ｔ１の間は、それより短い周期τ１においてパルス幅をそのパルス周期τで割った比（デューティ比）がα％例えば１００％に設定されているため、電圧がスイッチング部１２に連続して印加される。そのため、時間ｔが０〜ｔ１では、熱線式ヒータ１０に常に電流が流れ、加熱されている。

デューティ駆動回路１５Ｄは、時間ｔ２の間では、それよりも短い周期τ１においてパルス幅をその周期τで割った比がβ％に設定されているため、電圧がスイッチング部１２に連続して印加されておらず、離散的に印加される。そのため、時間がｔ１〜ｔ１＋ｔ２では、熱線式ヒータ１０に電流が流れたり流れなったりするので、加熱空冷が繰り返される。

タイマー１５Ｃは、デューティ駆動回路１５Ｄにおけるデューティ比の切り替えタイミングを計る手段である。タイマー１５Ｃはスイッチ１６がＯＮ状態になってから所定の時間ｔ１経過すると、デューティ駆動回路１５Ｄに対して時間経過を伝え、デューティ比を例えばα％からβ％に変化させる。

切替時間決定部１５Ｂは、外部信号処理部１５Ａを介して制御部１５に入力された、外気温度センサー１７、内気温度センサー１８、日射センサー１９及び車速センサー２０の検出データに基づいて、デューティ比の切り替えタイミングを計画する手段である。

切替時間決定部１５Ｂは、例えば外気温度センサー１７と内気温度センサー１８との差分に基づいて、図２に示す時間ｔ１と時間ｔ２との比を設定する。そのため、切替時間決定部１５Ｂには、各センサーの値に基づいて時間ｔ１と時間ｔ２との比及び時間ｔ１と時間ｔ２との総和時間ｔとを求めるための指標が格納されている。もちろん、総和時間ｔは常に一定としておいてもよい。時間はｔ１とｔ２の二種類である必要はなく、三種類以上であってもよい。

切替時間決定部１５Ｂは、上述以外に、外気温度センサー１７及び内気温度センサー１８のほかに、日射センサー１９及び車速センサー２０の検知データに基づいて、切替時間決定部１５Ｂ内に格納されている判断プログラムにより、内外の温度差だけでなく、昼間なのか夜間なのか、又は高速運転中であるのかそれとも低速若しくは停車中であるのかにより、時間ｔ１と時間ｔ２との比及びその総和時間ｔとを求める。

図３は切替時間決定部１５Ｂに格納されている指標、判断プログラムを説明するための図であり、（Ａ）は第１の継続時間ｔ１と温度との関係、（Ｂ）は第２の継続時間ｔ２と温度との関係、（Ｃ）は第１の継続時間ｔ１に対する第２の継続時間ｔ２の比率ｔ２／ｔ１と温度との関係を示している。各図の実線は日射センサー１９により照度が規定値より大きく昼間であると判断された場合、点線は日射センサー１９により照度が規定値以下で夜間と判断された場合である。

第１の継続時間ｔ１については、図３（Ａ）に示すように外気温又は内気温に応じて次のように設定する。昼間では、温度が低い（例えば−５℃以下）場合、ｔ１＝ｔａとし、温度が高い（例えば５℃以上）場合、ｔ１＝ｔｂとし、その間は温度に比例してｔ１をｔａからｔｂまで直線的に減少するような値としてｔ１を決定する。夜間では、第１の継続時間ｔ１をｔａからｔｂに移行する温度を、例えば図３（Ａ）に点線で示すように０℃から１０℃とする。

第２の継続時間ｔ２については、図３（Ｂ）に示すように外気温又は内気温に応じて次のように設定する。昼間では、温度が低い（例えば−５℃以下）場合、ｔ２＝ｔｃとし、温度が高い（例えば１５℃以上）場合、ｔ２＝０とし、その間では、氷点下の温度では温度０℃においてｔ２がｔｄとなる割合で増加するような値とし、温度０℃を超えると温度０℃ではｔ２をｔｄとし温度１５℃ではｔ２がゼロとなるよう温度に対して一定の割合で減少するような値としてｔ２を決定する。夜間では、第２の継続時間ｔ２をｔｃから一旦ｔｄまで増加してゼロに減少する略山形波形が、図３（Ｂ）に点線で示すように、０℃から２０℃の範囲となるようにする。

第１の継続時間ｔ１に対する第２の継続時間ｔ２の比率ｔ２／ｔ１は上述のように設定した場合には、図３（Ｃ）のようになる。昼間では、温度が−５℃以下と低い場合にはｔ２／ｔ１の比率を低く一定とし、温度が−５℃から１５℃の範囲ではそれよりもｔ２／ｔ１の比率を高くし、温度が１５℃より高いとｔ２／ｔ１の比率をゼロとする。温度が−５℃から１５℃の範囲についてのｔ２／ｔ１は、約０℃以下では温度上昇に伴いｔ２／ｔ１の比率が直線的に増加するような値とし、０℃から５℃の近辺では一定の値とし、５℃から１５℃までは温度上昇に伴い直線的に減少するような値とする。

例えば外気温度と内気温度との差に応じて、内気温度、外気温度の何れかの温度の値を用いて、図３（Ａ）〜（Ｃ）の関係から、第１の継続時間ｔ１、第２の継続時間ｔ２及びその比率ｔ２／ｔ１を決定する。

図３に示すようなデータが継続時間決定部１５Ｂに格納されていることで第１の継続時間ｔ１、第２の継続時間ｔ２を設定することができる。切替時間決定部１５Ｂに格納されている指標、判断プログラムによる第１の継続時間ｔ１、第２の継続時間ｔ２の設定の仕方については図３に限定されることはなく、自動車が使用される地域等に応じて温度と時間ｔ１，ｔ２の関係を設定することができる。また、図３に示すような関係について、日照の度合いのみならず、車速、湿度などのパラメータにより、第１の継続時間ｔ１、第２の継続時間ｔ２を設定することもできる。

次に、自動車用デフォッガ制御装置１のヒータ１０による曇り除去及び防止方法について説明する。図４は自動車用デフォッガ制御装置１の主要な動作を示すフロー図である。スイッチ１６がＯＮになっている条件下において（ＳＴＥＰ１でＹｅｓ）、外部信号処理部１５Ａが外気温度センサー１７，内気温度センサー１８，日射センサー１９の各センサーの値を切替時間決定部１５Ｂに出力し、切替時間決定部１５Ｂは第１の継続時間ｔ１と第２の継続時間ｔ２とを決定する。その際、前述したように、切替時間決定部１５Ｂに格納されている各種の指標や判断プログラムが用いられる（ＳＴＥＰ２）。

切替時間決定部１５Ｂは、ＳＴＥＰ２で決定した第１の継続時間ｔ１及び第２の継続時間ｔ２をタイマー１５Ｃにセットする。すると、デューティ駆動回路１５Ｄはタイマー１５Ｃにより第１の継続時間ｔ１となるまで、デューティ比をα％と設定し、スイッチング部１３に駆動信号を出力する。その状態では、熱線式ヒータ１０にデューティ比αの割合で電流が流れる（ＳＴＥＰ３）。

第１の継続時間ｔ１が経過すると（ＳＴＥＰ４でＹｅｓ）、デューティ駆動回路１５Ｄはタイマー１５Ｃにより第２の継続時間ｔ２となるまで、デューティ比をβ％に設定して、スイッチング部１３に駆動信号を出力する。その状態では、熱線式ヒータ１０にデューティ比βの割合で電流が流れる（ＳＴＥＰ５）。

第２の継続時間ｔ２が経過、即ち時間ｔ１＋ｔ２だけ経過すると（ＳＴＥＰ６でＹｅｓ）、タイマー１５ＣがＯＦＦとなり（ＳＴＥＰ７）、デューティ駆動回路１５Ｄから電圧が印加されない。それゆえ、熱線式ヒータ１０に電流が流れない。

以上説明したように、本発明の実施形態では、熱線式ヒータに流す電流の平均的な比率を外気温度、内気温度、日射状況、車速度に応じて決めるので、その置かれた環境下に応じた熱線式ヒータ制御を行うことができ、同時に電源を無駄に労使しないで、省電力にも資する。その点においても、本発明における自動車用デフォッガ制御装置は自動車用熱線式ヒータ装置と呼んでも良い。

上述の説明では、ＥＣＵに接続されている外気温度センサー、内気温度センサー、日射センサー、車速センサーで周りの環境情報を得ているが、それ以外に、車室内の湿度センサーの検出データをも加味して、熱線式ヒータに流す平均的な電流比率を可変にすることができる。

１：自動車用デフォッガ制御装置
１０：熱線式ヒータ
１１：電源
１２：スイッチング部
１５：制御部
１５Ａ：外部信号処理部
１５Ｂ：切替時間決定部
１５Ｃ：タイマー
１５Ｄ：デューティ駆動回路
１６：スイッチ
１７：外気温度センサー
１８：内気温度センサー
１９：日射センサー
２０：車速センサー

Claims (2)

1. ウィンドウガラスに設けられた熱線式ヒータに対し電源とスイッチング部とが直列接続された自動車用デフォッガ制御装置であって、
   少なくとも二つのデューティ比を時間で切り替えて、上記スイッチング部に制御信号として出力するデューティ駆動回路と、
   上記デューティ駆動回路に対してデューティ比の切り替えタイミングを計るためのタイマーと、
   外気温度センサー、内気温度センサーによる各検出信号から上記デューティ比の切り替え時間を決定する切替時間決定部と、
   を備えた、自動車用デフォッガ制御装置。
2. 前記切替時間決定部は、前記外気温度センサー及び前記内気温度センサーのほかに、日射センサー、車速センサーの何れかのセンサーからの検出信号に基づいて、前記デューティ比の切り替え時間を決定する、請求項１に記載の自動車用デフォッガ制御装置。

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