WO2015040831A1

WO2015040831A1 - 温度制御装置

Info

Publication number: WO2015040831A1
Application number: PCT/JP2014/004661
Authority: WO
Inventors: 車川　浩司; 裕一福田; 薫斉藤; 小柳　繁樹
Original assignee: 株式会社ファルテック
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-03-26
Also published as: JP2015058898A

Abstract

　本発明の温度制御装置は、バッテリ５０と左右にグリップ部分１１，１２が一対存しているステアリングハンドルとを備えた乗り物において、グリップ部分の温度を制御するものであって、一対のグリップ部分に設置された左右一対のヒータと、一対のグリップ部分に設置された左右一対の温度センサと、グリップ部分の温度を所定温度とするために、前記所定温度が設定される温度設定部２０と、ヒータへ供給される電力量を制御する制御部とを備え、制御部は、温度センサからの測定信号及び所定温度とを用いて、左右のグリップ部分の温度を同じにするように制御を行う。

Description

温度制御装置

　本発明は温度制御装置に関し、特にバッテリと左右にグリップ部分が一対存しているステアリングハンドルとを備えた乗り物において、前記グリップ部分の温度を制御する温度制御装置に関するものである。

　二輪車（自動二輪車、自転車及び原動機付き自転車等）、スノーモービル、水上バイク及び三輪バギー等の車両のステアリングハンドルは左右にそれぞれ一つずつ設けられている。このようなハンドルにおいて左右のハンドルグリップの内部にニクロム線又は銅箔又は、ＳＵＳ箔などを所定のパターンに形成したヒータを設け、電源部からヒータへ通電することによりハンドルグリップを加温し、冬季又は寒冷地において運転者が快適に運転することのできるグリップヒータ装置が従来より開発されて実際にステアリングハンドルに適用されている。

　二輪車等の車両では自動車に比べてハンドル近辺のスイッチ類やメータ類を多くすることが難しく、またスイッチ操作等も簡単に行えるようにしなければ安全な運転に支障をきたしてしまう。そのため、グリップヒータの通電量を容易に制御できる制御装置（例えば、特許文献１）が必要となる。

特開２００５－２２５４８１号公報特開２００６－２８２０４１号公報特表２０１０－５３７８９４号公報

　従来のグリップヒータの制御装置（例えば、特許文献１，２，３）ではヒータの加熱レベルをスイッチ操作で決定するとそれに応じたデューティ比を設定して左右のグリップを同じように加熱するというＰＷＭ（Ｐulse　Ｗidth　Ｍodulation）方式の制御を行うだけであった。しかしながら、左右のグリップは機能（アクセル、ブレーキ、クラッチなど）が異なっているので構造も異なっており、そのため左側と右側とではグリップ全体における熱伝導の形態が異なって左右でグリップに温度差が生じてしまうという問題があった。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、左右のグリップの温度が同じになるように制御する温度制御装置を提供することにある。

　本発明の温度制御装置は、バッテリと左右にグリップ部分が一対存しているステアリングハンドルとを備えた乗り物において、前記グリップ部分の温度を制御する温度制御装置であって、一対の前記グリップ部分に設置された左右一対のヒータと、一対の前記グリップ部分に設置された左右一対の温度センサと、前記グリップ部分の温度を所定温度とするために、前記所定温度が設定される温度設定部と、前記ヒータへ供給される電力量を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記温度センサからの測定信号及び前記所定温度とを用いて、左右の前記グリップ部分の温度を同じにするように制御を行う構成を有している。

　前記制御部は、前記温度設定部において前記所定温度が設定されてから、前記グリップ部分の温度が前記所定温度に近づいて電力量を減少させる制御を開始するまでの間前記ヒータへ供給する立ち上がり電力を、前記所定温度の大きさによらず同じ電力とすることが好ましい。

　前記制御部は、前記バッテリの電圧を検出する電圧監視部を備えており、前記バッテリの電圧が所定閾値以下である時は前記ヒータへの電力量を０にすることが好ましい。

　本発明の温度制御装置は左右のグリップ部分にそれぞれ温度センサを備えて、それらからの測定信号を用いて温度制御を行っているので、左右のグリップの温度が同じになるように制御を行うことができる。

（ａ）は温度センサ無しでの左右のグリップ部分の温度推移を表す図であり、（ｂ）は実施形態に係る左右のグリップ部分の温度推移を表す図である。（ａ）はＰＷＭ方式の加熱制御による設定温度別の温度推移を表す図であり、（ｂ）は実施形態に係る設定温度別の温度推移を表す図である。（ａ）はＰＷＭ方式の加熱制御においてグリップ部操作の多少によって温度がどのように推移するかを表す図であり、（ｂ）は実施形態に係る温度制御においてグリップ部操作の多少によって温度がどのように推移するかを表す図である。（ａ）はＰＷＭ方式の加熱制御において外気温の変化によってグリップ部分の温度がどのように推移するかを表す図であり、（ｂ）は実施形態に係る温度制御において外気温の変化によってグリップ部分の温度がどのように推移するかを表す図である。実施形態に係る温度制御装置の概略図である。グリップ部分の模式的な断面図である。実施形態に係る温度制御のフローチャートである。実施形態に係る温度検出処理サブルーチンのフローチャートである。実施形態に係る実走行時のグリップ部分の温度の推移を示す図である。ＰＷＭ方式の加熱制御方法を示す図であって、（ａ）はデューティ比１００％、（ｂ）はデューティ比７５％、（ｃ）はデューティ比５０％である。手動式の温度制御による実走行時のグリップ部分の温度の推移を示す図である。

　実施形態について説明をする前に、本発明に至った経緯について説明を行う。

　二輪車（自動二輪車、自転車及び原動機付き自転車等）、スノーモービル、水上バイク及び三輪バギー等のバッテリを備えた車両の左右のグリップ部分を加熱する際、図１（ａ）に示すように、従来のヒータ部分の加熱制御では温度センサが無く単に供給電力量を制御するだけであるので、左右のグリップの構造の違いなどに起因して、右側のグリップ部分の温度Ｒと左側のグリップ部分の温度Ｌとが同じにはならない。

　また、特許文献１における二輪車、スノーモービル、水上バイク及び三輪バギー、船外機等のステアリングハンドルに設けられるグリップヒータの制御装置においては、図１０に示すようにＰＷＭ方式の加熱制御を行っている。図１０では、ヒータの加熱レベルが高い方から低い方へ順にＬＶ３、ＬＶ２、ＬＶ１と３つ有る場合が示されている。ＬＶ１～３において、ヒータへの通電電圧はいずれのレベルでも同じ大きさであるが、通電時間をデューティ比によって変えている。すなわち、ＬＶ３ではデューティ比が１００％であって常に通電しているのに対し、ＬＶ２ではデューティ比が７５％であって、通電のＯＮ／ＯＦＦが７５対２５の時間割合で交互に繰り返される。ＬＶ１ではデューティ比が５０％であるので、通電のＯＮ／ＯＦＦが５０対５０の時間割合で交互に繰り返される。

　このようにデューティ比を変えることによって目標とする温度レベルを変えている。しかし、図２（ａ）に示すようにデューティ比が小さいと、立ち上がり時の温度勾配が小さくなってしまう。このためデューティ比が小さい（設定温度レベルが低い）と目標とする温度にまでグリップ部分が暖められるのに時間がかかり、その間に使用者は寒さを我慢しなければならない。

　また、図３（ａ）に示すように、クラッチやブレーキの操作が比較的多い一般道を走行する場合と、それらの操作が比較的少ない例えば高速道路を走行する場合とを比較すると、ＰＷＭ方式の加熱制御ではそれらの操作が多い方がグリップ部分の温度が低くなってしまう。これは、クラッチやブレーキを操作する際にはグリップを握り込んでいる指の部分がグリップから離れてグリップ部分が外気に触れて冷やされるからである。

　さらに、図４（ａ）に示すように、ＰＷＭ方式の温度制御では外気温が変化するとそれに伴ってグリップ部分の温度も変化する。これは、外気温が変化するとグリップからの放熱量が変化するのに対して、ヒータ発熱量は外気温変化によらず一定であるためである。

　これまで述べたように、特許文献１における加熱制御装置では加熱設定をあるレベル（例えばＬＶ２）に固定していても、様々な要因でグリップ部分の温度が変動してしまうとともに、立ち上がりの温度勾配が低く、左右に温度差も生じてしまう。特許文献１における加熱制御装置では左右の温度差をなくすことはできないが、それ以外の温度変動や立ち上がり時の温度勾配の低さは、図１１に示すような運転者による加熱設定レベルの操作によってある程度は修正することが可能である。

　図１１においては、運転者はＬＶ２という加熱設定が快適なグリップ温度になると判断している。しかし運転開始からｔ１までは、温度上昇勾配を大きくして早くグリップを暖めるため、運転者は加熱設定をＬＶ３に設定している。ＬＶ２ではＡに示すようにグリップ温度上昇の立ち上がりが遅くなる。

　図１１に示すように、ｔ１の時点で温度が高くなりすぎるので運転者はＬＶ２に設定する。ｔ１からｔ２の間、ブレーキやクラッチ操作が多く速度変動も大きい街中走行をしているので、ＬＶ２の設定でグリップ部分は所定温度となっている。

　次にｔ２からｔ３まで、グリップから手を離す頻度が低い高速道路走行を行うと、ＬＶ２の設定ではだんだんとグリップ部分の温度が上昇していくので、Ｂの時点で運転者は温度設定をＬＶ１に切り替えている。再びｔ３から、グリップから手を離す頻度が高い街中走行になると、グリップ温度が低下してくるので、Ｃの時点で運転者は再び加熱設定をＬＶ２に変更して、グリップ部分の温度を調節している。しかしこのような手動調整は運転者の熟練度合いによって巧拙の差が現れる。また、この方法では温度を一定に保つことは非常に困難であるとともに、そもそも特定レベルの加熱設定が特定のグリップ部分の温度に直結しないため、加熱設定を数段階に設定している意味がなくなってしまう。

　以上述べたように、自動二輪車のような外気にさらされた左右のグリップ部分が一定の温度になるように制御するには上記のような様々な課題があるが、従来はこれらの課題について言及されておらず具体的な対策も立てられていなかった。また従来のグリップ部分の加熱制御は温度を制御するのではなくヒータへの通電量を制御するだけであったので、当然のようにグリップ部分の温度が一定にはならなかった。そこで、本願発明者らは、左右のグリップ部分の温度を同じできるとともに、自動でグリップ部分の温度を一定に保つことが可能となるように種々の検討を行った結果、本願発明に想到するに至った。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

　（実施形態１）
　図５に、実施形態１に係るグリップ部分の温度制御装置を模式的に示す。本実施形態では、自動二輪車やスノーモビルなどの左右にグリップ部分が一対存しているステアリングハンドルにおいて、左側のグリップ部分１１と右側のグリップ部分１２との温度を制御する装置について説明を行う。なお、２つのグリップ部分１１，１２の間に存しているステアリングハンドル部分は図示を省略している。また図６に右側グリップ部分１２の断面の一部を模式的に示す。

　本実施形態の温度制御装置は、コントローラ４０と、温度設定部２０と、左右のグリップ部分１１，１２にそれぞれ設置されたヒータ６３及び温度センサ６２を備えている。左右のグリップ部分１１，１２は、樹脂からなるインナーコア６４の上にヒータ６３及び温度センサ６２が配置されていて、それら全体をゴムからなるカバー６１が覆っている。

　コントローラ４０には、ヒータ６３へ供給される電力量を制御する制御部が内蔵されている。コントローラ４０はバッテリ５０、温度センサ６２、ヒータ６３及び温度設定部２０と接続されており、バッテリ５０の電力を用いてグリップ部分１１，１２の温度を所定の温度になるように制御する。

　ヒータ６３は、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）箔を特定の配線パターンに打ち抜いて形成されるもので、インナーコア６４の外面全周または半周に張り付けられる。

　温度設定部２０はスイッチを備えており、運転者がスイッチ操作を行うことでグリップ部分１１，１２の温度を所定温度にするように設定を行う。設定した所定温度は、設定温度レベル（例えば、ＬＶ１～ＬＶ３）として温度設定部２０に隣接したインジケータ３０に表示される。

　本実施形態の温度制御方法は図７に示すメインルーチンで行われる。

　ステップＳ１において、メイン周期フラグＦｍａｉｎの値を調べ、Ｆｍａｉｎ＝１であるときにはステップＳ２へ移り、Ｆｍａｉｎ＝０であるときにはＦｍａｉｎ＝１となるまで待機する。このメイン周期フラグＦｍａｉｎは１０ｍｓｅｃ毎に「１」となるようにタイマルーチンで制御されている。

　ステップＳ２において、スイッチ入力処理のサブルーチン（温度設定ステップ）が実行される。

　ステップＳ３において、温度検出処理（Ｒ：右側）のサブルーチンが実行される。このサブルーチンは図８に示すものであり、後で説明を行う。

　ステップＳ４において、右側のヒータへの出力制御（右側の加熱ステップと調整ステップ）のサブルーチンが実行される。

　ステップＳ５において、温度検出処理（Ｌ：左側）のサブルーチンが実行される。このサブルーチンは図８に示すものである。

　ステップＳ６において、左側のヒータへの出力制御（左側の加熱ステップと調整ステップ）のサブルーチンが実行される。

　ステップＳ７において、インジケータ出力制御のサブルーチンが実行される。

　ステップＳ８において、周期フラグＦｍａｉｎをＦｍａｉｎ←０としてリセットしステップＳ１へ戻る。

　このようにして、メインルーチンではイグニッションスイッチがオンとなった後に、周期フラグＦｍａｉｎの値を参照しながら１０ｍｓｅｃ毎にステップＳ２～Ｓ７の各サブルーチン処理を実行する。

　スイッチ入力処理のサブルーチンでは、運転者が温度設定部２０によって設定した所定温度を読み込む。

　次に、ステップＳ３及びＳ５の温度検出処理のサブルーチンについて説明する。温度検出処理のサブルーチンは図８に示すように左側と右側のどちらも同じ処理を行う。

　まずステップＳ２１において、温度センサ６２から温度の測定信号（温度値）を読み込む。

　ステップＳ２２において、最古の温度値のデータをバッファから破棄する。なお、温度値のデータは８つのバッファに計時順に格納するようになっている。

　ステップＳ２３において、Ｓ２１において読み込んだ今回の温度値をバッファに格納する。

　ステップＳ２４において、８つのバッファに格納されたの温度値から温度の移動平均値Ｔａｖｅを算出する。そして今回の温度検出処理のサブルーチンを終了する。

　ヒータへの出力制御では、スイッチ入力処理において読み込まれた所定温度と温度の移動平均値Ｔａｖｅとを比較して、所定温度がＴａｖｅより小さければヒータへ通電して電力を供給する。この電力の供給においては、供給される電力量をＯＮ／ＯＦＦ制御や比例制御、ＰＩＤ制御などによって制御を行い、グリップ部分の温度と所定温度とが同じになるように制御する。

　このように温度の移動平均値Ｔａｖｅを算出してヒータへの出力制御に用いることにより、安定した出力制御を行うことができる。

　インジケータ出力制御では、設定された所定温度に従ってインジケータ３０に設定温度レベルを表示する。

　本実施形態の温度制御装置及び温度制御方法では、左右に一対存している温度センサ６２を利用して左右のグリップ部分１１，１２の温度を測定しながら温度制御を行うため、図１（ｂ）に示すように左右のグリップ部分１１，１２の温度が同じになるように加熱が行われ、運転者を快適にさせることができる。

　また、ヒータへの出力制御において、所定温度が大きくても小さくても立ち上がり時（所定温度設定から電力供給を制御して温度上昇勾配を抑制し始めるまで）には同じ電力（立ち上がり電力）をヒータへ供給するので、図２（ｂ）に示すように所定温度の大小にかかわらず立ち上がりの温度上昇勾配が一定であり、所定温度が小さいときも素早くグリップ部分が暖まるので、運転者が手を寒く感じる時間を短くすることができる。なお、所定温度に設定して通電を開始したときのヒータへ供給される電力をＳとすると、グリップ部分の温度が所定温度に近づくと温度制御が行われることによってＳよりも小さい電力となる。この電力Ｓが立ち上がり電力である。

　本実施形態ではヒータへの出力制御において、Ｔａｖｅを用いて温度制御を行っているので、図３（ｂ）に示すように、クラッチやブレーキ操作が多い一般道においてグリップ部分から手が離れて放熱量が増える場合と、クラッチやブレーキ操作が少ない高速道路等においてグリップ部分からの放熱量が少ない場合とで同じ温度になるように制御を行うことができ、運転者が２つの場合で所定温度の設定を変更する必要がない。

　同様に、外気温が変化して放熱量が変化しても、本実施形態では図４（ｂ）に示すようにグリップ部分の温度は一定に保たれる。

　従って図９に示すように、本実施形態の温度制御装置及び温度制御方法を用いれば、図１１に示すものと同じ環境の変化が生じても、温度設定を変更することなくグリップ部分の温度を一定に保つことができるとともに、左右のグリップ部分の温度を同じに保つことができる。

　（その他の実施形態）
　上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。

　出力制御を行うのに先立って、バッテリの電圧が所定の電圧以上であることを確認して所定の電圧以上の場合のみヒータへ通電するステップを行ってもよい。例えば特許文献１の００７４段落から００９０段落に記載されているステップである。これにより、グリップを加熱することによって車両の運転に支障をきたすほどにバッテリ電圧が降下してしまうことを防ぐことができる。

　また、従来は右のグリップ部材のヒータ配線パターンと、左のグリップ部材のヒータ配線パターンを異なるパターンとして左右が同じ温度となるように工夫していたが、温度センサを設けることでヒータ配線が１つのパターン（左右兼用、左右が同じ配線パターン）によって対応することが可能となり、配線パターンを作成する型費用を半分とすることができる。

　また、高速道路での運転や街中での運転というような場合に、それぞれの状況に応じて温度制御方法をアレンジしても構わない。例えば、所定時間以内でのブレーキの使用回数、速度、温度センサからの温度情報を検知して、高速道路での運転か、街中での運転かを判断して制御することが可能となる。

　上述の左右にグリップ部分が一対存しているステアリングハンドルの温度制御方法は、一対の前記グリップ部分には、それぞれヒータ及び温度センサが設置されており、前記ステアリングハンドルの前記グリップ部分の温度を所定の温度に設定する温度設定ステップと、前記ヒータに通電し、前記所定の温度を目指して前記ステアリングハンドルを加熱する加熱ステップと、左右一対の前記温度センサから計測されたそれぞれの温度が前記所定の温度となるように左右一対の前記ヒータへの通電をそれぞれ調整する調整ステップとを含むものであってもよい。前記加熱ステップでは、前記所定の温度の大小にかかわらず、前記ヒータへの通電電圧を同じにすることが好ましい。前記加熱ステップと前記調整ステップとを同時に行ってもよい。

　以上説明したように、本発明に係る温度制御方法は、左右のグリップ部分の温度が同じになるように制御できるので、二輪自動車等のグリップ部分の温度制御方法等として有用である。

１１，１２　　　グリップ部分
２０            温度設定部
４０            コントローラ
５０            バッテリ
６２            温度センサ
６３            ヒータ

Claims

　バッテリと左右にグリップ部分が一対存しているステアリングハンドルとを備えた乗り物において、前記グリップ部分の温度を制御する温度制御装置であって、
　一対の前記グリップ部分に設置された左右一対のヒータと、
　一対の前記グリップ部分に設置された左右一対の温度センサと、
　前記グリップ部分の温度を所定温度とするために、前記所定温度が設定される温度設定部と、
　前記ヒータへ供給される電力量を制御する制御部と
　を備え、
　前記制御部は、前記温度センサからの測定信号及び前記所定温度とを用いて、左右の前記グリップ部分の温度を同じにするように制御を行う、温度制御装置。
　前記制御部は、前記温度設定部において前記所定温度が設定されてから、前記グリップ部分の温度が前記所定温度に近づいて電力量を減少させる制御を開始するまでの間前記ヒータへ供給する立ち上がり電力を、前記所定温度の大きさによらず同じ電力とする、請求項１に記載されている温度制御装置。
　前記制御部は、前記バッテリの電圧を検出する電圧監視部を備えており、前記バッテリの電圧が所定閾値以下である時は前記ヒータへの電力量を０にする、請求項１又は２に記載されている温度制御装置。