JP5805509B2 - ヒータ制御装置及び車両用シートヒータ - Google Patents
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Description
例えば、ヒータの温度を検出し、その検出温度と予め定められた目標温度とを比較してヒータへの通電の入/切動作を制御することで、加熱する対象物を目標温度に保つようにするヒータ制御装置が知られている(特許文献1を参照)。
また、着座者を速やかに暖めるため、ヒータの立ち上がり時に昇温を促進する手段が備えられる場合もある。例えば、2つのヒータと、温度により通電のオン・オフ制御を制御する温度制御装置とを備えることにより、立ち上がり時の速暖性に優れるヒータユニット等が開示されている(特許文献2を参照)。
しかし、検出温度と目標温度との差に応じてヒータの立ち上がり時の通電時間を制御する方法では、外気の温度によって、シートの着座者に与える温熱の過不足を生じてしまうという問題があった。例えば、シート温度と目標温度から一律に立ち上がり時の通電量や通電時間を制御したのでは、外気温もシート温度も低いときには着座者を充分に暖められない場合が生じる。また、シート温度は低いが外気温が高いときには、着座者を過度に暖めてしまう場合が生じる。特に、車両用シートにおいては、車外環境の温度と車室内のシート温度との差が大きくなる場合が多く、それまで車外にいた着座者に対して、ヒータの立ち上がり時に適切な温熱を与えることが求められる。
また、前記特許文献2に記載されているヒータユニットでは、ヒータの立ち上がり時において一定温度に達する(サーモスタットが作動する)まで1つのヒータに通電することにより、電力量を大きくして速暖性を高めている。しかし、2つのヒータを併設しなければならないので構造が複雑となるばかりでなく、シートに備えられるサーモスタットによりヒータの接続状態が変更されるため、外気温との関係で立ち上がり時の温熱に過不足を生じてしまうという前記同様の問題がある。
本第3発明は、前記第1又は第2発明において、前記初期電力には電力の大きさが異なる2以上の段階が設定されており、前記制御手段は、電力の大きい順にそれぞれ所定時間、各前記段階の電力を出力することを要旨とする。
本第4発明の車両用シートヒータは、前記第1乃至第3発明のいずれかのヒータ制御装置を備えることを要旨とする。
前記制御手段は、前記初期電力を出力する時間内に、前記シート表面温度が所定温度に達したときには、該初期電力の出力を中止する場合には、スイッチ等により設定された目標温度に達すると判断されたときに初期状態の制御を終了し、所望の目標温度に基づく平衡制御(定常状態)に移行することができる。
前記初期電力には電力の大きさが異なる2以上の段階が設定されており、前記制御手段は、電力の大きい順にそれぞれ所定時間、各前記段階の電力を出力する場合には、初期状態の期間において、外気温度及びシート表面温度に合わせてヒータへの供給電力及びその供給時間を配分することができる。これにより、急激な温熱の変化による着座者の違和感を減らし、目標温度に滑らかに到達させることができる。
以下、図1〜10を参照しながら本発明のヒータ制御装置及び車両用シートヒータを詳しく説明する。
本ヒータ制御装置は、シートに設けられたヒータに供給する電力を制御することによりその温度を制御するヒータ制御装置である。本ヒータ制御装置が設けられるシートは特に限定されず、例えば、車両用途、室内用途の様々なシートに適用することができる。本ヒータ制御装置は、好適には、車両用シートに備えられるヒータ(車両用シートヒータ)の制御装置として、又はその制御装置の一部として用いることができる。
ヒータ制御装置1は、外気温TAを計測するための外気温計測手段2と、シート8の表面温度TSを計測するためのシート表面温度計測手段3と、ヒータ5(51、52等)に供給する電力を制御する制御手段4と、を備えている。ヒータ5は、制御手段4により通電量が制御され、その通電量によって発熱量が変化する。
ヒータ制御装置1は、シートヒータが起動された直後の立ち上がり期間(「初期状態」という。)に、速やかに且つ過不足なく温熱を着座者に与えることを目的としている。初期状態の後、シートヒータは目標温度に対して平衡するように温度制御される(「定常状態」という。)。定常状態における温度制御の方法は問わない。
ヒータ制御装置1は、初期状態において、定常状態よりも大きな電力(「初期電力」という。)をヒータ5に与えることにより、急速にシートの温度を上昇させるように構成することができる。このため、制御手段4は、初期状態において初期電力をヒータ5に出力する時間を制御するように構成される。
ヒータ5の材料や構造は特に限定されず、例えば、抵抗発熱線や面状発熱体等を使用することができる。各発熱体は、好ましくは着座者と接するシートの表層部に設けられる。この表層部には、シートと一体になってシートの外面を覆うように設けられるシートカバーを含むことができる。例えば、前記ヒータ51及び52を、座面部81及び背もたれ部82の内部に設けられているクッション材とシートカバーとの間に設けることができる。
外気温計測手段2及びシート表面温度計測手段3に用いる温度センサの数や種類等は、特に問わない。例えば、サーミスタや熱電対等、よく知られた温度計測素子を用いることができる。
制御手段4は、ハードウェアのみで構成されてもよいし、マイクロプロセッサ等を使用してハードウェアとソフトウェアとによって構成されてもよい。ヒータ5に対して供給する電力(通電量)の制御方法は任意に選択することができる。例えば、マイクロプロセッサにより、パルス幅変調(PWM)、電圧制御、電流制御等により通電量を制御することができる。
ヒータ制御装置1及びヒータ5の電源は、例えば車両のバッテリから給電を受けるように構成することができる。
図2は、外気温とシート表面温度とに応じたヒータ制御装置1の制御方法を説明するための図である。図の横軸は外気温TA、縦軸はシート表面温度TSを表わしている。制御手段4は、ヒータが起動された直後の初期状態において、前記外気温計測手段2により外気温TAを計測すると共に前記シート表面温度計測手段3によりシート表面温度TSを計測し、計測した外気温TAとシート表面温度TSに応じて、前記初期電力を前記ヒータへ出力する時間を制御する。
また、外気温TA及びシート表面温度TSが前記低温度範囲と前記高温度範囲の間(「中間温度範囲」という。)であるときには、前記初期電力を出力する時間を、前記所定時間に対して、外気温TA及びシート表面温度TSの一方又は両方が高いほど短い時間とすることによって、シートヒータの初期状態における温度上昇を適度にすることができる。
そこで、外気温TA及びシート表面温度TSによって、外気温が第1外気温度TA1以下かつシート表面温度が第1シート表面温度TS1以下である低温度範囲と、外気温が第2外気温度TA2を超え又はシート表面温度が第2シート表面温度TS2を超える高温度範囲と、低温度範囲と高温度範囲との間の中間温度範囲と、の3つの範囲に区分する。そして、高温度範囲では初期電力を所定時間出力し、低温度範囲では初期電力を出力する時間を0とし、中間温度範囲では、初期電力を出力する時間を、外気温TA及びシート表面温度TSの一方又は両方が高いほど前記所定時間より短い時間とする、ように制御することができる。
図3は、大きさの異なる初期電力Pを、順次ヒータに出力する例を表わしている。ここで、電力p1は、定常状態において出力される電力を表わし、例えば、動作スイッチ6等により設定された目標温度を維持するための電力とすることができる。定常状態において目標温度と平衡させるための電力の増減やオン・オフは、任意の方法で制御されればよい。本例では、初期電力として、電力p1よりも大きな電力p2と、更に大きな電力p3との2段階の電力が設定されている。それぞれの電力値は適宜定められればよく、例えば、電力p1=60W程度であるとき、電力p2=120W、電力p3=240W等とすることができる。また、いくつの段階を設定するかは問わず、1段階でもよいし、小刻みに段階を設け、ほぼ連続的に電力値を変化させるようにしてもよい。
ステップS40において時間t1を判断し、時間t1が0でない場合には、ヒータへの出力を電力p3に設定して出力を開始する(S41)。そして、時間t1が経過するまでその出力を継続する(S42)。また、ステップS42においては、シート表面温度TSを計測し、それが所定温度TDに達した場合にはこの初期電力の出力を中止するようにすることができる。所定温度TDは目標温度より低い温度とし、現在の出力によって目標温度を超えてしまわないように設定することができる。
ステップS40において時間t1=0であった場合には、ステップS41及びS42をスキップする。
ステップS50において時間(t2−t1)=0であった場合には、ステップS51及びS52をスキップする。
以上の処理により、初期電力の出力を終了すなわち初期状態を終了し、定常状態の制御(S60)に移行する。
図6〜8は、ヒータ制御装置1を備える車両用シートヒータの制御と、それによる効果を示す図である。各図(a)は起動後のシート表面温度TSの変化を表わし、各図(b)は、ヒータに出力される電力Pの変化を(a)と同じ時間軸により表わしている。また、各図において、実線C1は、本ヒータ制御装置1により制御(図2参照)した場合を表わし、破線C2は従来制御を表わしている。ここで、従来制御とは、外気温を考慮しない制御であり、図10に示した制御例において、出力する電力を2段階(p3、p2)とした場合である。
これに比べて、本ヒータ制御装置による制御C1の場合には、外気温TAの低さに応じて大きな電力p3が長い時間出力されるため、シート表面温度TSは速やかに上昇し、着座者に対して充分な温熱を速やかに与えることができる。
これに比べて、本ヒータ制御装置による制御C1の場合には、外気温TAの高さに応じて初期電力p3及びp2の出力時間が短くされるため、シート表面温度TSの上昇が抑制され、着座者に対して過剰な温熱を与えることはない。
これに比べて、本ヒータ制御装置による制御C1の場合には、シート表面温度TSが中間温度範囲であっても、外気温TAが低ければ、それに応じて初期電力p3及びp2が短い時間出力されるため、シート表面温度TSは速やかに上昇し、着座者に対して適度な温熱を与えることができる。
Claims (4)
- シートに設けられたヒータに供給する電力を制御するヒータ制御装置であって、
外気温を計測するための外気温計測手段と、
前記シートの表面温度を計測するためのシート表面温度計測手段と、
前記ヒータが起動された直後の初期状態において、前記外気温計測手段により外気温を計測すると共に前記シート表面温度計測手段によりシート表面温度を計測し、該外気温と該シート表面温度とに応じて、該初期状態後の定常状態における電力よりも大きい初期電力を前記ヒータへ出力する時間を制御する制御手段と、
を備え、
第1外気温度とそれよりも高い第2外気温度とが設定されており、
第1シート表面温度とそれよりも高い第2シート表面温度とが設定されており、
前記制御手段は、前記初期状態において、
前記外気温が前記第1外気温度以下かつ前記シート表面温度が前記第1シート表面温度以下である低温度範囲では、前記初期電力を所定時間出力し、
前記外気温が前記第2外気温度を超え又は前記シート表面温度が前記第2シート表面温度を超える高温度範囲では、前記初期電力を出力する時間を0とし、
前記外気温及び前記シート表面温度が前記低温度範囲と前記高温度範囲との間であるときは、前記初期電力を出力する時間を、前記外気温及び前記シート表面温度の一方又は両方が高いほど前記所定時間より短い時間とすることを特徴とするヒータ制御装置。 - 前記制御手段は、前記初期電力を出力する時間内に、前記シート表面温度が所定温度に達したときには、該初期電力の出力を中止する請求項1記載のヒータ制御装置。
- 前記初期電力には電力の大きさが異なる2以上の段階が設定されており、
前記制御手段は、電力の大きい順にそれぞれ所定時間、各前記段階の電力を出力する請求項1又は2に記載のヒータ制御装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のヒータ制御装置を備えることを特徴とする車両用シートヒータ。
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