JP2005271852A - 熱線式デフォッガー - Google Patents

Abstract

【課題】 無駄な電力消費を防止する。
【解決手段】 窓ガラスに設けられた熱線５と一定の電圧を発生する電源７との間にスイッチ６を設け、熱線５への通電と停止を行う熱線式デフォッガーにおいて、熱線５への通電を停止する通電終了電流値をメモリ４ｂに記憶するとともに、熱線５への通電電流を検出し、検出される通電電流がメモリ４ｂに記憶されている通電終了電流値以下になったときにスイッチ６により熱線５への通電を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、窓や鏡に設けられた熱線に通電して結露、着霜、凍結による曇りを除去する熱線式デフォッガーに関する。

イグニッションスイッチがオンした時点から所定時間前までの期間における最低気温が低いほど、熱線式デフォッガーへの通電時間を長くし、窓の視界を確実に確保しながら乗員の快適性低下を抑制するようにした熱線式デフォッガーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００３−２６０９２３号公報

しかしながら、上述した従来の装置では、窓に曇りがない状態でイグニッションスイッチをオフし、短時間後にふたたびイグニッションスイッチをオンした場合には、イグニッションスイッチをオンした時点から所定時間前までの期間における最低気温に応じて通電時間を決定し、熱線式デフォッガーへ通電を行うので、窓に曇りがないのにデフォッガーへの通電が行われ、無駄に電力が消費されるという問題がある。

窓ガラスに設けられた熱線と一定の電圧を発生する電源との間にスイッチを設け、熱線への通電と停止を行う熱線式デフォッガーにおいて、熱線への通電を停止する通電終了電流値をメモリに記憶するとともに、熱線への通電電流を検出し、検出される通電電流がメモリに記憶されている通電終了電流値以下になったときにスイッチにより熱線への通電を停止する。

本発明によれば、曇りが除去されて視界が確保された後は速やかに熱線への通電を停止することができ、無駄な電力消費を防止することができる。

本願発明の熱線式デフォッガーをエンジン（内燃機関）を走行駆動源とする車両に適用し、リヤウインドウの曇りを除去する一実施の形態を説明する。

《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態の構成を示す。イグニッションスイッチ１はイグニッションキーがオン位置に設定されるとオン（閉路）するスイッチである。熱線スイッチ２は熱線式デフォッガーへ通電して曇りを除去させるための操作部材である。外気温センサー３は車外の温度Ｔaを検出する。コントローラー４はＣＰＵ４ａとメモリ４ｂなどの周辺部品を備え、後述する通電制御プログラムを実行して熱線５への通電を制御する。熱線５は車両のリヤウインドウに設けられ、結露、霜、凍結などによるリヤウインドウの曇りを除去する。リレー６はバッテリー７の電力の熱線５への通電と遮断を行う。電圧センサー８はバッテリー７の両端電圧ＶBを検出する。また、電流センサー９はバッテリー７からリレー接点６ａを介して熱線５へ流れる電流ＩDを検出する。

図２は第１の実施の形態の通電制御プログラムを示すフローチャートである。コントローラー４のＣＰＵ４ａはイグニッションスイッチ１がオンするとこの通電制御の実行を開始する。ステップ１において熱線スイッチ２がオンしているか否かを確認し、熱線スイッチ２がオフしているときは処理を終了する。一方、熱線スイッチ２がオンしているときはステップ２へ進み、バッテリー電圧ＶBが予め設定した電圧Ｖoよりも高いか否かを判定する。

ここで、設定電圧Ｖoは熱線５に通電可能な最少のバッテリー容量に相当する電圧である。バッテリー電圧ＶBがこの設定電圧Ｖo以下の場合は、バッテリー７の現在の容量が熱線５に通電可能な容量を下回っており、熱線５への通電を行うとバッテリー上がりが発生する可能性がある。

バッテリー電圧ＶBが予め設定した電圧Ｖo以下の場合は、バッテリー７の容量が熱線５へ通電可能な最少容量を下回っていると判断し、熱線５への通電処理を終了する。一方、バッテリー電圧ＶBが設定電圧Ｖoより高い場合はステップ３へ進み、リレーコイル６ｂに通電してリレー接点６ａを閉路し、バッテリー７の電力を熱線５へ通電してリヤウインドウの曇り取りを開始する。熱線５への通電開始後のステップ４において、外気温Ｔaに応じて通電終了電流値Ｉoを決定する。

ここで、ある外気温Ｔaの下で熱線５への通電を開始してから通電時間に対する通電電流ＩDの変化について説明する。図３は、外気温Ｔa＝−３０℃の場合の、熱線５への通電時間に対する通電電流ＩDの変化を示す。ここでは２００Ｗの熱線５を用いた例を示す。条件１はリヤウインドウに最も厳しい凍結状態を発生させる条件であり、リヤウインドウ表面に霧吹きで所定量、例えば５００ｍｌの水分を付着させ、外気温−３０℃の環境下に１０時間放置した後に通電を行った場合の特性である。条件２はリヤウインドウ表面に霧吹きで所定量の水分を付着させ、外気温−３０℃の環境下に３０分間放置した後に通電を開始した場合の特性である。条件３はリヤウインドウ表面に霧吹きで所定量の水分を付着させ、外気温Ｔa＝−３０℃の環境下に１分間放置した後に通電を開始した場合の特性である。条件４はリヤウインドウ表面に霧吹きで所定量の水分を付着させ、外気温−３０℃の環境下に１０時間放置した後、温水をリヤウインドウ表面にかけて凍結を完全に除去した直後の特性である。なお、いずれの特性においても黒丸印は視界を確保できた時間と電流値を示す。

条件１において、バッテリー７の一定電圧を熱線５に印加したときに１６Ａの通電電流ＩDが流れ、熱線５が発熱する。この発熱により熱線５の抵抗体の温度が上昇し、その抵抗値が大きくなる。熱線５の抵抗値が大きくなると、熱線５に印加されているバッテリー電圧は一定であるから通電電流ＩDが減少する。この動作の繰り返しによって、熱線５の抵抗値が徐々に大きくなり、これにともなって通電電流ＩDが減少する。そして、通電開始から５００秒後の通電電流ＩDが１５Ａになったときに、視界が確保できるまで窓曇りが除去される。他の条件２〜４においても同様である。なお、条件１より条件２の方が、条件２より条件３の方が、条件３より条件４の方が、凍結、着霜、結露の程度が弱いので熱線５が発熱し易く、熱線５の抵抗値が上がり易いために通電電流ＩDが早く減少する。

−３０℃の同一外気温環境下でも条件１から４で通電電流と通電時間の特性に差があるのは、通電による熱線自身の温度上昇の時間変化、つまり熱線抵抗値の時間変化が凍結、着霜および結露の窓曇りを発生させる環境条件によって異なるためである。凍結、着霜および結露の窓曇りを発生させる最も厳しい環境条件である条件１では、熱線５への通電電流ＩDが１５Ａになったときに視界が確保できる。一方、条件１に比べて窓曇りを発生させる環境条件が緩やかな条件２〜４でも、熱線５への通電電流ＩDが１５Ａ以下では視界が確保できる。

このことから、−３０℃の外気温環境下においては、少なくとも熱線５への通電電流ＩDが１５Ａになるまでの合計熱量Ｑを加えれば、凍結、着霜および結露の窓曇りを発生させるどのような環境条件においても窓曇りを除去して視界を確保できる。ここで、合計熱量Ｑは次式により求められる。
Ｑ＝Σ（ＩD^２×ＲD）dt ・・・ （１）
（１）式において、ＲDは熱線の抵抗値、Σは通電電流ＩDが１５Ａになるまでの時間積分を表す。

さらに、−３０℃と異なる外気温Ｔaの環境下で、熱線５への通電時間に対する通電電流ＩDの変化を測定し、窓曇りを除去して視界を確保できる通電時間と通電電流ＩDを求める実験を行った結果、どの外気温環境下においても上記合計熱量Ｑを加えれば、窓曇りを発生させるどのような環境条件においても窓曇りを除去して視界を確保できることが解った。

そこで、この第１の実施の形態では、通電電流ＩDが１５Ａ以下になったらすべての窓曇りを発生させる環境条件１〜４において視界が確保できるのであるから、窓曇りを発生させる最も厳しい環境条件である条件１において視界を確保できる電流１５Ａを外気温Ｔa＝−３０℃における通電終了電流値Ｉoに決定する。また、異なる外気温Ｔaの下で熱線５への通電時間に対する通電電流ＩDの関係を測定し、表１に示すような通電終了電流値Ｉoのテーブルを作成してメモリ４ｂに記憶しておく。

表１から明らかなように、外気温Ｔaが低いほど通電終了電流値Ｉoが高くなっている。これは、上述した実験結果によりどのような外気温環境下でも一定の熱量を加えれば、窓曇りを発生させるどのような環境条件においても窓曇りを除去して視界を確保できるので、外気温Ｔaが低くても一定の熱量を加えた後の通電電流ＩDが高い状態で窓曇りの除去が終了するからである。

ここで、熱線５への通電を時間により管理する場合と、第１の実施の形態のように通電電流ＩDにより管理する場合とを比較する。図３に示す−３０℃の外気温環境下における通電時間に対する通電電流ＩDの関係では、窓曇りを発生させる最も厳しい環境条件１では通電時間５００秒で視界が確保される。また、条件２では通電時間２００秒で、条件３では通電時間１００秒で、条件４では通電時間約１０秒でそれぞれ視界が確保される。したがって、−３０℃の外気温環境下において熱線５への通電を時間により管理する場合には、窓曇りを発生させる最も厳しい環境条件１の場合の通電時間５００秒を共通の通電終了時間にしなければならない。そのため、窓曇りを発せさせる環境条件が条件２の場合には、２００秒で視界が確保された後も、３００秒間無駄な通電を続けることになる。条件３，条件４の場合にはさらに多くの時間、無駄に通電を行うことになる。

これに対し第１の実施の形態では熱線５への通電を電流ＩDにより管理するので、窓曇りを発生させる環境条件２では２００秒後に視界が確保された後、通電電流ＩDが１５Ａまで低下する２５０秒後には通電が停止される。また、条件３では１００秒後に視界が確保された後、通電電流ＩDが１５Ａまで低下する１７５秒後には通電が停止され、条件４では約１０秒後に視界が確保された後、通電電流ＩDが１５Ａまで低下する１００秒後には通電が停止される。したがって、第１の実施の形態の熱線５への通電を電流ＩDにより管理する場合には、熱線５への通電を時間により管理する場合に比べて無駄な電力消費を節約できる。

ステップ４ではメモリ４ｂに記憶されている通電終了電流値テーブルから外気温Ｔaに応じた電流値を読み出し、通電終了電流Ｉoに決定する。ステップ５において通電電流ＩDが通電終了電流値Ｉo以下になったか否かを判定し、ＩD≦Ｉoの場合はステップ７へ進み、ＩD＞Ｉoの場合はステップ６へ進む。通電電流ＩDが通電終了電流値Ｉo以下の場合は、ステップ７でリレーコイル６ｂへの通電を停止してリレー接点６ａを開路し、熱線５への通電を停止してリヤウインドウの曇り取りを終了する。一方、通電電流ＩDが通電終了電流値Ｉoより大きい場合は、ステップ６で熱線スイッチ２がオフされたか否かを確認し、熱線スイッチ２がオフされた場合はステップ７へ進んで熱線５への通電を停止し、熱線スイッチ２がオフされていない場合はステップ４へ戻り、上述した処理を繰り返す。

このように第１の実施の形態によれば、リヤウインドウに貼り付けられた熱線５と一定の電圧を発生するバッテリー７との間にリレー６を設け、熱線５への通電と停止を行う熱線式デフォッガーにおいて、熱線５への通電を停止する通電終了電流値Ｉoをメモリ４ｂに記憶するとともに、熱線５への通電電流ＩDを検出し、検出される通電電流ＩDがメモリ４ｂに記憶されている通電終了電流値以下Ｉoになったときにリレー６により熱線への通電を停止するようにしたので、曇りが除去されて視界が確保された後は速やかに熱線への通電を停止することができ、無駄な電力消費を防止することができる。

また、第１の実施の形態によれば、外気温Ｔaに応じた通電終了電流値Ｉoをメモリ４ｂに記憶するとともに、外気温Ｔaを検出し、検出された外気温Ｔaに応じた通電終了電流値Ｉoをメモリ４ｂから読み出し、検出される通電電流ＩDが通電終了電流値Ｉo以下になったときにリレー６により熱線５への通電を停止するようにしたので、どのような外気温環境下においても、曇りが除去されて視界が確保された後は速やかに熱線への通電を停止することができ、無駄な電力消費を防止することができる。

さらに、第１の実施の形態によれば、外気温Ｔaが低いほど高い通電終了電流値Ｉoをメモリ４ｂに記憶するようにしたので、どのような外気温環境下でも曇りが除去されて視界が確保された後は速やかに熱線への通電を停止することができ、無駄な電力消費を防止することができる。

さらにまた、第１の実施の形態によれば、種々の窓曇りを発生させる環境条件において外気温Ｔaごとに通電時間に対する通電電流ＩDの変化を測定し、窓曇りを発生させる最も厳しい環境条件においてリヤウインドウの視界が確保できる通電電流ＩDを通電終了電流値Ｉoとするようにしたので、凍結、着霜および結露の窓曇りを発生させるあらゆる環境条件下においても窓曇りを除去して視界を確保できる。

第１の実施の形態によれば、バッテリー電源の残容量を検出し、検出された残容量が熱線５への通電可能な容量以下の場合は熱線５への通電を行わないようにしたので、熱線５への通電によるバッテリー上がりを防止することができる。

《発明の第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態では乗員による熱線スイッチ２の操作を優先して通電を制御する例を示したが、熱線スイッチ２の操作によらず通電を自動制御するようにした第２の実施の形態を説明する。なお、この第２の実施の形態の構成は、図１に示す第１の実施の形態の構成から熱線スイッチ２を除いた構成であり、図示と説明を省略する。

図４は第２の実施の形態の通電制御を示すフローチャートである。なお、図２に示す処理と同様な処理を行うステップに対しては同一の符号を付して説明する。コントローラー４のＣＰＵ４ａはイグニッションスイッチ１がオンするとこの通電制御を開始する。ステップ２においてバッテリー電圧ＶBが上述した設定電圧Ｖoよりも高いか否かを判定し、ＶB≦Ｖoの場合は熱線５への通電を行うとバッテリー上がりが発生する可能性があるので処理を終了する。一方、ＶB＞Ｖoの場合はステップ３へ進み、リレーコイル６ｂに通電してリレー接点６ａを閉路し、バッテリー７の電力を熱線５へ通電してリヤウインドウの曇り取りを開始する。

熱線５への通電開始後のステップ４において、上述したように外気温Ｔaと通電電流ＩDとに基づいて通電終了電流値Ｉoを決定する。続くステップ５では通電電流ＩDが通電終了電流値Ｉo以下になったか否かを判定し、通電電流ＩDが通電終了電流値Ｉoより大きい場合はステップ４へ戻り、上述した処理を繰り返す。一方。通電電流ＩDが通電終了電流値Ｉo以下の場合はステップ７へ進み、リレーコイル６ｂへの通電を停止してリレー接点６ａを開路し、熱線５への通電を停止してリヤウインドウの曇り取りを終了する。

このように、熱線５への通電を電流ＩDにより管理することによって、熱線５への通電を完全に自動化することができ、乗員の煩わしい手動操作をなくすことができる。

《発明の第３の実施の形態》
上述した第１および第２の実施の形態のリレー６と電流センサー９に代えてインテリジェントパワースイッチ（以下、ＩＰＳという）を用いた第３の実施の形態を説明する。図５は第３の実施の形態の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。

ＩＰＳ１０は半導体スイッチ１０ａと電流検出回路１０ｂを備えており、図１に示すリレー６と電流センサー９に比べて小形であり、機械的接点がないので装置の信頼性を向上させることができる。ＩＰＳ１０の半導体スイッチ１０ａはコントローラー４によりオン（閉路）、オフ（開路）され、熱線５へのバッテリー電力の通電と遮断を行う。電流検出回路１０ｂはバッテリー７からＩＰＳ１０を介して熱線５へ流れる電流ＩDを検出する。

なお、この第３の実施の形態の通電制御は、図２に示す通電制御のステップ３においてリレー６をオンして熱線５への通電を開始する代わりに、ＩＰＳ１０の半導体スイッチ１０ａをオンして熱線５への通電を開始し、またステップ７においてリレー６をオフして熱線５への通電を停止する代わりに、ＩＰＳ１０の半導体スイッチ１０ａをオフして熱線５への通電を停止する。また、図２に示す通電制御のステップ５ではＩＰＳ１０の電流検出回路１０ｂにより検出した通電電流ＩDを通電終了電流値Ｉoと比較する。その他の処理は図２に示す処理と同様であり、図示を省略する。

また、このＩＰＳ１０を用いた場合でも、第２の実施の形態のように、熱線スイッチの操作によらず熱線２への通電を自動制御することができる。この場合の構成は図５に示す構成から熱線スイッチ２を除いた構成であり、図示を省略する。また、この場合の通電制御は、図４に示す通電制御のステップ３においてリレー６をオンして熱線５への通電を開始する代わりに、ＩＰＳ１０の半導体スイッチ１０ａをオンして熱線５への通電を開始し、またステップ７においてリレー６をオフして熱線５への通電を停止する代わりに、ＩＰＳ１０の半導体スイッチ１０ａをオフして熱線５への通電を停止する。また、図４に示す通電制御のステップ５ではＩＰＳ１０の電流検出回路１０ｂにより検出した通電電流ＩDを通電終了電流値Ｉoと比較する。その他の処理は図４に示す処理と同様であり、図示を省略する。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、バッテリー７が電源を、リレー６およびインテリジェントパワースイッチ１０がスイッチを、電流センサー９および電流検出回路１０ｂが電流検出器を、コントローラー４が制御回路をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

なお、上述した一実施の形態では本願発明の熱線式デフォッガーをエンジン（内燃機関）を走行駆動源とする車両に適用した例を示したが、本願発明は、モーター（電動機）を走行駆動源とする電気自動車やエンジンとモーターとにより走行するハイブリッド車両にも適用することができる。また、本願発明は車両用に限定されるものではなく、車両以外の窓にも適用することができる。

また、この一実施の形態では、バッテリー電圧ＶBを検出して予め設定した熱線５へ通電可能な最少容量に相当する電圧Ｖoと比較し、バッテリー容量が充分か否かを判定する例を示したが、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge）を検出し、予め設定した熱線５への通電可能な最少のＳＯＣと比較し、バッテリー容量が充分か否かを判定してもよい。

さらに、上述した一実施の形態ではリヤウインドウに熱線式デフォッガーを適用した例を示したが、リヤウインドウに限らず他のウインドウに適用してもよいし、バックミラーやワイパーデアイサーに適用してもよい。

第１の実施の形態の構成を示す図である。 第１の実施の形態の通電制御を示すフローチャートである。 ある外気温における通電時間に対する通電電流の変化を示す図である。 第２の実施の形態の通電制御を示すフローチャートである。 第３の実施の形態の構成を示す図である。

符号の説明

１ イグニッションスイッチ
２ 熱線スイッチ
３ 外気温センサー
４ コントローラー
４ａ ＣＰＵ
４ｂ メモリ
５ 熱線
６ リレー
６ａ リレー接点
６ｂ リレーコイル
７ バッテリー
８ 電圧センサー
９ 電流センサー
１０ インテリジェントパワースイッチ（ＩＰＳ）

Claims (5)

1. 窓ガラスに設けられた熱線と、
   一定の電圧を発生する電源と、
   前記電源と前記熱線との間に設けられ、前記熱線への通電と停止を行うスイッチと、
   前記熱線への通電電流を検出する電流検出器と、
   前記熱線への通電を停止する通電終了電流値を記憶するメモリと、
   前記電流検出器で検出される通電電流が前記メモリに記憶されている通電終了電流値以下になったときに前記スイッチにより前記熱線への通電を停止する制御回路とを備えることを特徴とする熱線式デフォッガー。
2. 請求項１に記載の熱線式デフォッガーにおいて、
   外気温を検出する外気温検出器を備え、
   前記メモリは外気温に応じた通電終了電流値を記憶しており、
   前記制御回路は、前記メモリから前記外気温検出器により検出された外気温に応じた通電終了電流値を読み出し、前記電流検出器で検出される通電電流が通電終了電流値以下になったときに前記スイッチにより前記熱線への通電を停止することを特徴とする熱線式デフォッガー。
3. 請求項２に記載の熱線式デフォッガーにおいて、
   前記メモリは、外気温が低いほど高い通電終了電流値を記憶していることを特徴とする熱線式デフォッガー。
4. 請求項２または請求項３に記載の熱線式デフォッガーにおいて、
   種々の窓曇りを発生させる環境条件において外気温ごとに通電時間に対する通電電流の変化を測定し、窓曇りを発生させる最も厳しい環境条件において窓ガラスの視界が確保できる通電電流を前記通電終了電流値とすることを特徴とする熱線式デフォッガー。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載の熱線式デフォッガーにおいて、
   前記電源はバッテリー電源であり、
   前記バッテリーの残容量を検出する残容量検出器を備え、
   前記制御回路は、前記残容量検出器により検出された残容量が前記熱線への通電可能な容量以下の場合は前記熱線への通電を行わないことを特徴とする熱線式デフォッガー。

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