JP2002365132A - 車両用日射センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用日射センサの取付け工数を減らす。 【解決手段】 ソーラーセル１１は、日射を受け光電流
を電源１２及び分圧回路１３に流す。二次電池１２３に
は、逆流防止用ダイオード１２１及び抵抗素子１２２を
通して充電され、アナログ−デジタル変換器１４、デジ
タル−周波数変換器１５、及び、送信回路１６に電力を
供給する。分圧回路１３は、日射強度に比例するアナロ
グ信号を出力できる。アナログ−デジタル変換器１４
は、アナログ信号をアナログ−デジタル変換してデジタ
ル信号を発生する。デジタル−周波数変換器１５は、デ
ジタル信号を高周波信号に変換して高周波信号を出力す
る。送信回路１６は、高周波信号を電力増幅して電力増
幅信号を出力するため、アンテナ１７は、電力増幅信号
を電波を媒体として送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載され
て、日射を検出する車両用日射センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平３−３２９２４号公報にて
示すように、日射を検出する日射センサを車室内に配置
し、この日射センサの検出に応じて、車室内の日射熱負
荷に対応して車室内の空気温度を維持する車両用空調装
置がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の車両
用空調装置において、日射センサの検出信号を電子制御
装置に伝送するための信号線と、バッテリから日射セン
サに電力を供給するための電力線とを必要する。このた
め、日射センサを車室内に取り付けるにあたり、車室内
の見栄えを保ちつつ、電力線及び専用信号線を取り付け
るには、手間がかかるといった問題がある。

【０００４】本発明は、上記点に鑑みて、電力線及び信
号線といった配線をなくすことで、取り付ける手間を減
らすようにした車両用日射センサを提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、車両に搭載
された車両用日射センサ装置であって、日射による光エ
ネルギーを電気エネルギーに変換して、電気信号を出力
する光電変換素子によるセンサエレメント（１１）と、
電気信号に基づいて電力を蓄積する電力蓄積手段（１
２、２１）と、電力蓄積手段から電力が供給されて、電
気信号に応じて送信信号を、例えば、電磁波を媒体とし
て、送信する送信手段（１３〜１７、２２、２３）とを
有することを特徴とする。

【０００６】これにより、電力線及び信号線といった配
線をなくすことができるので、日射センサの取り付ける
作業性も大幅に向上でき、車両用日射センサの取り付け
自由度を向上させることができる。

【０００７】具体的には、請求項２に記載の発明のよう
に、送信手段は、電気信号をデジタル信号に変換するデ
ジタル変換回路（１３、１４）と、デジタル信号を変調
することによって送信信号を求める変調回路（１５、１
７）とを有するようにしてもよい。

【０００８】ここで、請求項１に記載の電力蓄積手段に
おいて、時間単位の蓄電量は、日射強度は強くなるにつ
れて多くなるとともに、日射強度はが弱くなるにつれて
少なくなる。また、送信手段は、電力蓄積手段から電力
が供給されて、送信信号を送信するため、日射強度が弱
くなったとき、電力蓄積手段から送信手段への電力供給
を節約することが好ましい。

【０００９】これに対して、請求項３に記載の発明で
は、送信手段は、電気信号に基づいて電力を充電する充
電回路（２１）と、送信信号を、可変時間間隔にて、間
欠的に発生する発生手段（２２、２３、１６Ａ）とを有
し、可変時間間隔は、日射の強度が強くなり、充電回路
の充電速度が速くなるにつれて短くなるとともに、日射
の強度が弱くなり、充電速度が遅くなるにつれて長くな
ることを特徴とする。

【００１０】これにより、可変時間間隔は、日射の強度
が強くなるにつれて短くなるとともに、日射の強度が弱
くなるにつれて長くなる。従って、送信信号の出力数
は、日射の強度が強くなるにつれて多くなるとともに、
日射の強度が弱くなるにつれて少なくなる。

【００１１】これにより、電力蓄積手段から送信手段へ
の電力供給は、日射強度は強くなるにつれて多くなると
ともに、日射強度はが弱くなるにつれて少なくすること
ができる。よって、日射強度が弱くなるにつれて、電力
蓄積手段から送信手段への電力供給を節約できる。

【００１２】具体的には、請求項４に記載の発明のよう
に、充電回路は、電力の充電に基づいて充電電圧を発生
し、送信手段は、充電電圧が一定値以上のとき、充電回
路から電力を放電させる一方、充電電圧が一定値未満の
とき、充電回路に電力を充電させる充放電制御回路（２
２、２３）と、充放電制御回路の放電のタイミングで、
送信信号を出力する出力回路（１６Ａ）とを採用しても
よい。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか１つに記載の車室用日射センサを備え、車室用
日射センサによって検出された日射に基づいて、車室内
の空気温度を調整することを特徴とする車両用空調装
置。このように、請求項１〜４のいずれか１つに記載の
車室用日射センサを車両用空調装置に適用することは好
適である。

【００１４】また、請求項６に記載の発明のように、送
信信号は、電波を媒体としてもよく、請求項７に記載の
発明のように、送信信号は、光を媒体としてもよい。

【００１５】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する各実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示
す一例である。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１に本発明の
車両用空調装置の第１実施形態を示す。図１は、車両用
空調装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示
すように、車両用空調装置は、日射センサ１、電子制御
装置（エアコンＥＣＵ）２、及び、空調ユニット（ＨＶ
ＡＣ）３を有する。日射センサ１は、車室内のインスト
ルメントパネル４上に配置されており、日射センサ１
は、太陽からの日射５を検出し、後述する電力増幅信号
を電波を媒体として送信する。

【００１７】電子制御装置２は、アンテナ２ａにて電波
を媒体として検出信号を受信し、この検出信号に基づい
て空調ユニット３を制御する。空調ユニット３は、電子
制御装置２によって制御されて、吹き出し温度、風量、
及び、風の吹き出しパターンなどを車室内の日射の熱負
荷に応じて調節することで、車室内温度を所定値に維持
する。

【００１８】次に、日射センサ１の電気回路構成および
作動について図２を参照して説明する。図２は日射セン
サ１の電気回路構成を示す。

【００１９】図２に示すように、日射センサ１は、ソー
ラーセル（センサエレメント）１１、電源１２、分圧回
路１３、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ変換器）変換器１
４、デジタル−周波数変換器（Ｄ−Ｆ変換器）１５、送
信回路１６、及び、アンテナ１７を有する。

【００２０】ソーラーセル１１は、太陽からの日射５を
受けると電荷が発生して光電流を電源１２及び分圧回路
１３に流す。電源１２は、逆流防止用ダイオード１２
１、抵抗素子１２２、及び、二次電池１２３を直列接続
して構成されている。二次電池１２３は、逆流防止用ダ
イオード１２１及び抵抗素子１２２を通して光電流が流
れ込こんで、充電されて出力電圧を発生する。逆流防止
用ダイオード１２１は、二次電池１２３から分圧回路１
３に電流が流れるのを防止する。

【００２１】二次電池１２３の正極端子１２３ａは、ア
ナログ−デジタル変換器１４、デジタル−周波数変換器
１５、及び送信回路１６の各電源端子に接続されてい
る。二次電池１２３は、アナログ−デジタル変換器１
４、デジタル−周波数変換器１５、及び、送信回路１６
のそれぞれに電力を供給する。

【００２２】分圧回路１３は、抵抗素子１３１、１３２
が直列接続されて構成されており、分圧回路１３は、ソ
ーラーセル１１の光電流が流れることにより、抵抗素子
１３１、１３２の共通端子１３３から分圧電圧を出力す
る。これにより、分圧回路１３は、日射強度に比例する
分圧電圧としてアナログ信号を出力できる。

【００２３】アナログ−デジタル変換器１４は、アナロ
グ信号をアナログ−デジタル変換して、例えば２進数の
ようなデジタル信号を発生する。

【００２４】デジタル−周波数変換器１５は、送信回路
１６とともに変調回路を構成して、デジタル信号をこの
デジタル信号が表す大きさに比例する周波数の高周波信
号に変換する。

【００２５】送信回路１６は、デジタル−周波数変換器
１５からの高周波信号を電力増幅して電力増幅信号を出
力し、アンテナ１７は、電力増幅信号を電波を媒体とし
て送信することにより、上記検出信号を電波を媒体とし
て送信する。

【００２６】以下、本第１実施形態の特徴につき述べ
る。即ち、日射センサ１では、ソーラーセル１１にて発
生する電荷（電気エネルギー）を二次電池１２３に蓄え
ることにより電源１２を形成し、ソーラーセル１１の検
出日射量を示すアナログ信号を電力増幅信号に変換しこ
の電力増幅信号を電波を媒体として送信する。

【００２７】これにより、日射センサ１及びバッテリ間
の電源線と、日射センサ１及び電子制御装置間の信号線
といった配線をなくすことができるので、日射センサの
取り付ける作業性も大幅に向上する。

【００２８】さらに、配線を取り付ける作業もなくなる
ので、配線を取り付けることによる日射センサ１の取り
付け位置の制約がなくなる。

【００２９】ここで、車両用空調装置において、太陽の
日射強度の弱いとき、電源１２が充電されないものの、
吹き出し温度、風量等を日射の熱負荷に応じて調節する
ことは、太陽の日射強度の強いとき行うものなので、日
射強度の弱いとき、電源１２が充電されないことがあっ
ても、問題がない。

【００３０】（第２実施形態）上記第１実施形態では、
ソーラーセル１１の検出日射量に関わりなく、二次電池
１２３がアナログ−デジタル変換器１４、デジタル−周
波数変換器１５、及び、送信回路１６にそれぞれ電力を
供給できる限り、電力増幅信号を電波を媒体として送信
する。

【００３１】しかし、ソーラーセル１１の受光面には、
制限があるため、二次電池１２３に充電される電力には
限りがある。さらに、太陽からの日射量が減れば、二次
電池１２３に流れ込む、時間単位の光電流が減り、二次
電池１２３の充電電力量が減る。

【００３２】従って、太陽からの日射量が減るにつれ
て、二次電池１２３から各回路１４〜１６への電力供給
を節約することが好ましい。

【００３３】そこで、本第２実施形態では、ソーラーセ
ル１１の検出日射量に応じた時間間隔で、間欠的に、後
述する高周波信号を送信する。この場合の電気回路構成
を図３に示す。

【００３４】本第２実施形態の日射センサ１は、図３に
示すように、ソーラーセル１１、電源１２、充電回路２
１、比較回路２２、放電回路２３、送信回路１６Ａ、及
び、アンテナ１７から構成される。図３において、図２
中の同一符号は、同一物を示す。また、電源１２は、比
較回路２２のコンパレータ２２１及び送信回路１６Ａの
それぞれに電力を供給する。

【００３５】充電回路２１は、抵抗素子２１１及び蓄電
コンデンサ２１２を直列接続されて構成されている。蓄
電コンデンサ２１２は、抵抗素子２１１を通してソーラ
ーセル１１から充電される。

【００３６】比較回路２２は、コンパレータ２２１及び
抵抗素子２２２〜２２５から構成される。抵抗素子２２
２、２２３は、直列接続されており、抵抗素子２２２、
２２３は、二次電池１２３の出力電圧を分圧して共通端
子２２３ａから分圧電圧を出力する。

【００３７】コンパレータ２２１は、蓄電コンデンサ２
１２の充電電圧と、二次電池１２３の出力電圧の分圧電
圧とを比較する。なお、二次電池１２３の出力電圧は、
ほぼ一定電圧になる。また、２２５はバイパスコンデン
サでる。

【００３８】放電回路２３は、トランジスタ２３１、及
び、抵抗素子２３２〜２３４から構成されている。トラ
ンジスタ２３１は、コンパレータ２２１の出力信号に応
じて、スイッチングすることにより、蓄電コンデンサ２
１２を放電、或いは、充電させる。

【００３９】なお、２３４は抵抗素子で、トランジスタ
２３１のベース端子及びグランド端子間に接続されてい
る。

【００４０】送信回路１６Ａは、コンパレータ２２１の
出力信号に応じて、高周波信号を間欠的に出力する。ア
ンテナ１７は、高周波信号を間欠的に電波を媒体として
送信する。

【００４１】但し、高周波信号の周期は、コンパレータ
２２１の出力信号の可変周期に比べて、短い。

【００４２】以下、本第２実施形態の作動につき説明す
る。先ず、ソーラーセル１１は、太陽からの日射５を受
けると電荷が発生して光電流を電源１２及び充電回路２
１に流す。すると、電源１２では、二次電池１２３は、
逆流防止用ダイオード１２１及び抵抗素子１２２を通し
て光電流が流れ込んで充電される。

【００４３】このため、二次電池１２３は、正極端子１
２３ａから出力電圧を発生するとともに、コンパレータ
２２１及び送信回路１６Ａのそれぞれを給電する。

【００４４】ここで、充電回路２１においては、蓄電コ
ンデンサ２１２は、抵抗素子２１１を通してソーラーセ
ル１１から充電されて充電電圧を正極端子２１ａにて出
力する。

【００４５】よって、比較回路２２において、抵抗素子
２２２、２２３は、二次電池１２３の出力電圧を分圧し
て、共通端子２２３ａから分圧電圧を出力する。このた
め、蓄電コンデンサ２１２の充電電圧の方が、共通端子
２２３ａの分圧電圧に比べて小さいとき、コンパレータ
２２１は、出力端子２２ａにて、ローレベル信号を出力
する。

【００４６】その後、蓄電コンデンサ２１２が、ソーラ
ーセル１１から抵抗素子２１１を通して充電されて、正
極端子２１ａの充電電圧の方が共通端子２２３ａの分圧
電圧に比べて大きくなると、コンパレータ２２１は、出
力端子２２ａにてハイレベル信号を出力する。

【００４７】ここで、送信回路１６Ａは、コンパレータ
２２１のハイレベル信号を受け、一定期間にて高周波信
号を発生する。すなわち、送信回路１６Ａは、蓄電コン
デンサ２１２の放電タイミングにて、高周波信号を一定
期間にて出力する。これに伴って、アンテナ１７は、高
周波信号を電波を媒体として送信する。

【００４８】また、放電回路２３のトランジスタ２３１
は、ベース端子にて、コンパレータ２２１のハイレベル
信号を抵抗素子２３２を通して受けてオンする。よっ
て、トランジスタ２３１は、そのオンにて、蓄電コンデ
ンサ２１２の正極端子２１ａを抵抗素子２３３を通して
グランドに接続する。

【００４９】これにより、蓄電コンデンサ２１２の正極
端子２１ａから放電電流が、抵抗素子２３３を通してト
ランジスタ２３１を経てグランドに流れるため、蓄電コ
ンデンサ２１２の蓄電電荷が放電される。

【００５０】この放電に伴って、蓄電コンデンサ２１２
の充電電圧の方が、共通端子２２３ａの分圧電圧に比べ
て小さくなると、コンパレータ２２１は、出力端子２２
ａにて、ローレベル信号を出力する。

【００５１】このため、放電回路２３のトランジスタ２
３１は、ベース端子にて、コンパレータ２２１のローレ
ベル信号を抵抗素子２３２を通して受けてオフする。よ
って、トランジスタ２３１は、そのオフにて、蓄電コン
デンサ２１２の正極端子２１ａ及びグランドの間を開放
するため、蓄電コンデンサ２１２の蓄電電荷の放電が停
止し、蓄電コンデンサ２１２の蓄電電荷の充電が開始さ
れる。

【００５２】このように、蓄電コンデンサ２１２の蓄電
電荷の放電と、蓄電電荷の充電とが交互に繰り返される
ため、図４（ａ）に示すように、蓄電コンデンサ２１２
の正極端子２１ａの充電電圧は、鋸波状に変化する。

【００５３】このため、コンパレータ２２１は、図４
（ｂ）に示すように、正極端子２１ａの充電電圧の変化
に伴って、ローレベル信号とハイレベル信号とを交互に
出力する。すなわち、コンパレータ２２１は、ハイレベ
ル信号を間欠的に出力するため、送信回路１６Ａは、図
４（ｃ）に示すように、間欠的に高周波信号を発生する
ことになる。

【００５４】ここで、ソーラーセル１１に照射される日
射５の強度が強いほど、多くの光電流が蓄電コンデンサ
２１２に流れ込む。従って、蓄電コンデンサ２１２の充
電速度（正極端子２１ａの充電電圧の時定数数）は、ソ
ーラーセル１１に照射される日射５の強度に略比例し
て、日射５の強度が強いほど、大きくなる。一方、充電
電圧変化は、ソーラーセル１１に照射される日射５の強
度が弱いほど、小さくなる。

【００５５】ここで、充電速度は、図４（ａ）に示す立
ち上がり時の充電電圧の傾きを示し、この傾きは、ソー
ラーセル１１に照射される日射５の強度が強いほど、大
きくなる一方、日射５の強度が弱いほど、小さくなる。

【００５６】これに伴って、充電電圧の周期（図４
（ａ）中のＴ１）は、ソーラーセル１１に照射される日
射５の強度が強いほど、短くなる一方、日射５の強度が
弱いほど、長くなる。

【００５７】従って、高周波信号の送信間隔（図４
（ｃ）中のＴ１’）は、ソーラーセル１１に照射される
日射５の強度が強いほど、短くなる一方、日射５の強度
が弱いほど、長くなる。

【００５８】このため、高周波信号は、ソーラーセル１
１に照射される日射５の強度が強いほど、数多く送信さ
れる一方、日射５の強度が弱いほど、高周波信号の送信
数が少なくなる。

【００５９】これにより、昼間等の、ソーラーセル１１
に照射される日射５の強度が強いとき、高周波信号の送
信比率（高周波信号における時間単位の送信数）が高く
なる一方、夜間等の、日射５の強度が弱いとき、送信比
率が低くなるので、日射量が少なくなるにつれて、消費
電力を節約できる。

【００６０】なお、本第２実施形態では、電子制御装置
２は、アンテナ２ａにて電波を媒体として高周波信号を
受信すると、高周波信号の送信間隔によって日射量を求
めることになる。

【００６１】なお、上記第２実施形態では、送信回路１
６Ａは、蓄電コンデンサ２１２の放電タイミングにて、
高周波信号を出力する例につき説明したが、これに限ら
ず、蓄電コンデンサ２１２の充電タイミングにて、高周
波信号を出力するようにしてもよい。

【００６２】なお、本発明の実施にあたり、高周波信号
（電力増幅信号）を光を媒体として送信するようにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す日射センサの電気回路構成を示す図
である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る日射センサの構成
を示すブロック図である。

【図４】上記第２実施形態に係る日射センサの作動を示
すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１１…ソーラーセル、１２…電源、１３…分圧回路、１
４…アナログ−デジタル変換器、１５…デジタル−周波
数変換器、１６…送信回路、１７…アンテナ、１２１…
逆流防止用ダイオード、１２２…抵抗素子、１２３…二
次電池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野田 隆一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 林 育生 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 柘植 重人 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 Ｆターム(参考） 2G065 AA03 AA15 BA10 BC31 BC40 DA20

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載された車両用日射センサ装置
   であって、 日射による光エネルギーを電気エネルギーに変換して、
   電気信号を出力する光電変換素子によるセンサエレメン
   ト（１１）と、 前記電気信号に基づいて電力を蓄積する電力蓄積手段
   （１２、２１）と、 前記電力蓄積手段から電力が供給されて、前記電気信号
   に応じて送信信号を送信する送信手段（１３〜１７、２
   ２、２３）とを有することを特徴とする車両用日射セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記送信手段は、 前記電気信号をデジタル信号に変換するデジタル変換回
   路（１３、１４）と、 前記デジタル信号を変調することによって前記送信信号
   を求める変調回路（１５、１６）と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用日射
   センサ。
3. 【請求項３】 前記送信手段は、 前記電気信号に基づいて電力を充電する充電回路（２
   １）と、 前記送信信号を、可変時間間隔にて、間欠的に発生する
   発生手段（２２、２３、１６Ａ）とを有し、 前記可変時間間隔は、前記日射の強度が強くなり、前記
   充電回路の充電速度が速くなるにつれて短くなるととも
   に、前記日射の強度が弱くなり、前記充電速度が遅くな
   るにつれて長くなることを特徴とする請求項１に記載の
   車両用日射センサ。
4. 【請求項４】 前記充電回路は、前記電力の充電に基づ
   いて充電電圧を発生し、 前記送信手段は、 前記充電電圧が一定値以上のとき、前記充電回路から電
   力を放電させる一方、前記充電電圧が前記一定値未満の
   とき、前記充電回路に電力を充電させる充放電制御回路
   （２２、２３）と、 前記充放電制御回路の放電のタイミングで、前記送信信
   号を出力する出力回路（１６Ａ）とを有することを特徴
   とする請求項３に記載の車両用日射センサ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１つに記載の車
   室用日射センサを備え、 前記車室用日射センサによって検出された日射に基づい
   て、車室内の空気温度を調整することを特徴とする車両
   用空調装置。
6. 【請求項６】 前記送信信号は、電波を媒体とすること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両
   用日射センサ。
7. 【請求項７】 前記送信信号は、光を媒体とすることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用
   日射センサ。