JP2005349929A - 車両用窓遮光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 窓遮光装置において、太陽との相対的な位置関係が時々刻々と変化する車両の窓について、太陽光線の入射を自動的に調整することができるものとする。
【解決手段】 車両１００の窓ガラス１１０から車室内に入射する入射光量を調整する遮光手段２０と、太陽光線Ｌによる照度を検出する照度センサ３０と、日時情報を検出する日時検出手段４０と、車両１００の位置情報を検出するＧＰＳ５０と、車両１００の傾斜情報を検出する傾斜センサ６０と、基準データが記憶された記憶手段７０と、日時情報、位置情報、傾斜情報および基準データに基づいて、車両１００に対する太陽の位置を算出する演算手段８０と、太陽位置情報および照度に基づいて、遮光手段２０による入射光量の調整を制御する制御手段９０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用窓遮光装置に関し、詳細には、車室内に入射する太陽光線の光量の調整に関する。

従来より、室内への自然光（太陽光線）の入射量を制御して室内の光環境を整えるために、窓に設けられた遮光ブラインドを自動的に制御する遮光装置が提案されている（特許文献１）。

この遮光装置は、建物の内部への入射光量を調整する遮光部と、太陽光線の強度を検出するセンサと、時計部と、測位用のＧＰＳ部と、建物に対する太陽位置を算出するためのデータが記憶された記憶部と、ＧＰＳ部によって得られた測位データや記憶部に記憶されたデータ等を用いて日時ごとの太陽位置情報を算出する演算部と、演算部によって得られた結果に基づいて、遮光部を制御する制御部とを備え、建物内部への入射光量を逐次最適化するものである。
特開平１０−１５９４６５号公報

ところで、自動車等の車両においても、備えられた窓から入射する太陽光線の量を調整することが求められている。車両特に自動車は内部空間の容積が小さいため、入射する太陽光の光線量が多いと車室内温度が上昇し易く、また、車室内の乗員と窓との距離も、建物の室内の場合に比べて極端に近く、必要に応じた遮光の要望も大きい。

しかし、上述した特許文献１による遮光技術は、土地に固定された建造物についての技術であって、一定の位置に固定されずに走行する車両にそのまま適用させることはできない。

すなわち、自動車等の車両は、進行方向が時々刻々と変化し、また、その変化の頻度は非常に多い。さらに、車両が走行する道路の勾配も変化し易く、そのときの車両の傾斜姿勢も道路勾配に応じて変化する。

したがって、走行する車両に対する太陽の相対的な位置は、時系列的に高頻度で変化し、従来の提案技術によっては、このような変化に適切に追従させて窓の入射光量を自動的に調整することはできない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、太陽との相対的な位置関係が時々刻々と変化する車両の窓について、太陽光線の入射を自動的に調整することができる車両用窓遮光装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る車両用窓遮光装置は、ＧＰＳおよび傾斜センサ等を用いて、車両に対する太陽位置（方位や高度）を求め、さらに照度を検出し、これら太陽位置および照度に基づいて、車両の窓の遮光程度を自動的に調整するようにしたものである。

すなわち、本発明に係る車両用窓遮光装置は、車両の窓ガラスから車室内に入射する入射光量を調整する遮光手段と、太陽光線による照度を検出する照度センサと、日時情報を
検出する日時検出手段と、車両の位置情報を検出するＧＰＳと、車両の傾斜情報を検出する傾斜センサと、日時情報、位置情報および傾斜情報に基づいて車両に対する太陽の位置を算出するための基準データが記憶された記憶手段と、前記日時検出手段によって検出された日時情報、前記ＧＰＳによって検出された位置情報、前記傾斜センサによって検出された傾斜情報および前記記憶手段に記憶された基準データに基づいて、前記車両に対する太陽の位置を算出する演算手段と、前記演算手段によって得られた太陽位置情報および前記照度センサによって検出された照度に基づいて、前記遮光手段による入射光量の調整を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

ここで、遮光手段は、車室外から車室内への透過光量を調整することができるものであれば如何なるものであってもよく、例えば、印加電圧に応じて透過光量を変化させることができる液晶モジュールなどを適用することができる。なお、液晶モジュール自体を制御対象の窓ガラスに埋め込んだ液晶ガラスとした構成とすることもできる。

また、照度センサは、フォトダイオード等を用いたものであればよく、例えば、エアコンディショナ（空気調和装置）の作動制御のために用いられる日射センサや、オートライトシステム（前照灯自動点消灯システム）の作動制御のために用いられている受光センサ等予め車両に備えられたものを兼用して用いることもできる。

日時検出手段は、車両に予め備えられているカレンダ機能付きの時計であってもよいし、ＦＭ電波等によって放送局から送出されている日時情報を取得する手段や、道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ：Vehicle Information and Communication System）あるいは高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems）等の道路関連通信イ
ンフラストラクチャによって提供されている情報から日時情報を取得する手段などであってもよい。

なお、季節に拘わらず太陽の位置が時刻のみによって規定することができる地域（位置）のみにおいて使用される車両用窓遮光装置については、日時情報として、日付情報を含む必要はなく、時刻情報のみを含むものであればよい。

ＧＰＳとは、全地球測位システム（Global Positioning System）であり、ナビゲーシ
ョンシステムに用いられているＧＰＳ等車両に予め搭載されているものであってもよい。

記憶手段に記憶された基準データは、例えば、太陽の位置を表す情報を取得しようとする地域（位置）における日時ごとの太陽の位置を規定するデータや、このデータと各センサ等によって得られた各情報とに基づいて、太陽の位置を求めるための演算式やパラメータ、ルックアップテーブルなどである。

傾斜センサは、道路に対する車両の傾斜を検出するものではなく、水平面に対する車両の絶対的な傾斜を検出するものである。すなわち、道路自体が上り勾配や下り勾配を有している場合には、車両もこの道路の勾配に応じて水平面に対して傾斜するが、このとき傾斜センサによって検出されるのは、主に道路の勾配と同一の傾斜角度であり、道路に対する傾斜角度ではない。

もちろん、この車両用窓遮光装置は車両に搭載されるため、傾斜センサも車両に搭載されることとなり、実際には、例えば車両の加減速に伴うピッチングや、道路勾配に応じた前後懸架装置への負荷荷重の変化によって、道路勾配と車両の傾斜とは必ずしも一致せず、傾斜センサが検出する傾斜角度は、道路勾配をも含んだ車両の傾斜角度となる。

制御手段による入射光量の制御は、具体的には例えば、車両に対する太陽位置情報に基
づいて、太陽光線が車室に入射する窓を特定して、その特定された窓を、入射光量の調整制御の対象とし、照度が高く（明るく）なるにしたがって、その制御対象の窓についての遮光手段による遮光程度を大きくするなどの制御を適用すればよい。

このように構成された本発明に係る車両用窓遮光装置によれば、走行方位や走行する道路の勾配が時系列的に随時変化することによって、太陽との相対的な位置関係が時々刻々と変化する車両に対して、その窓への太陽光線の入射量を自動的に調整することができる。

本発明に係る車両用窓遮光装置によれば、ＧＰＳによって車両の位置情報が検出されるため、地球上における車両の絶対位置を特定し、日時情報検出手段によって検出された日時に、前述した車両の絶対位置に対する当該日時の太陽の相対的な位置を、記憶手段に記憶された基準データを用いて演算手段によって求めることができ、さらに、この太陽の相対的な位置を、傾斜センサによって検出された車両の傾斜情報に基づいて補正し、補正して得られた太陽の相対的な位置と照度センサによって検出された照度とに基づいて、制御手段が、遮光手段による入射光量の調整を制御することにより、走行方位や走行する道路の勾配が時系列的に随時変化することによって、太陽との相対的な位置関係が時々刻々と変化する車両に対して、その窓への太陽光線の入射量を自動的に調整することができる。

以下、本発明の車両用窓遮光装置に係る最良の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用窓遮光装置１０を示すブロック図であり、この車両用窓遮光装置１０は、車両１００に設置される。

そして、この車両用遮光装置１０は、設置される車両１００の窓ガラス１１０（前席右側窓ガラス１１１、前席左側窓ガラス１１２、後席右側窓ガラス１１３、後席左側窓ガラス１１４、後部窓ガラス１１５）から車室内に入射する入射光量を調整する遮光手段２０と、太陽光線Ｌによる照度を検出する照度センサ３０と、日時情報を検出する日時検出手段４０と、車両１００の位置情報を検出するＧＰＳ５０と、車両１００の傾斜情報を検出する傾斜センサ６０と、日時情報、位置情報および傾斜情報に基づいて車両１００に対する太陽の位置を算出するための基準データが記憶された記憶手段７０と、日時検出手段４０によって検出された日時情報、ＧＰＳ５０によって検出された位置情報、傾斜センサ６０によって検出された傾斜情報および記憶手段７０に記憶された基準データに基づいて、車両１００に対する太陽の位置を算出する演算手段８０と、演算手段８０によって得られた太陽位置情報および照度センサ３０によって検出された照度に基づいて、遮光手段２０による入射光量の調整を制御する制御手段９０とを備えた構成である。

ここで、遮光手段２０は、各窓ガラス１１１〜１１５の車室内側表面に沿って各々独立して設けられ、印加電圧に応じて透過光量を変化させることができる液晶モジュールであり、可視光域の光に対する透過率が印加電圧に応じて、例えば、０％から１００％の間で連続的に変化する。
遮光手段２０を液晶モジュールとした構成は、遮光調整（入射光量調整）のための機械的な機構部を備えず、印加電圧を調整するだけで遮光調整を行うことができるため、応答遅れや故障の発生を抑制することができる。

照度センサ３０は、車両１００が自動空気調和装置（オートエアコンディショナ）を備
えている場合には、この自動空気調和装置の制御用として車両の前窓近傍車室内側に予め設けられた日射センサによって代用することもできる。

また、車両１００が、周囲環境の明暗に応じて前照灯の点消灯を自動的に切り替えるオートライトシステムを備えている場合には、このオートライトシステムの制御用として車両の前窓近傍車室内側に予め設けられた受光センサによって代用することもできる。

照度センサ３０を、これら日射センサや受光センサによって代用した構成においては、新たに照度センサ３０を設ける必要がないため、製造コストの上昇を抑えることができるとともに、既存のセンサを多用途化することができ、構成の有効利用を図ることができる。

ＧＰＳ５０は、車両１００に予め搭載されているナビゲーションシステムに用いられているＧＰＳであり、車両１００の現在位置をリアルタイムに検出するものである。車両に予め搭載されているＧＰＳ５０を利用することによって、製造コストの低減を図ることができる。なお、ナビゲーションシステムが搭載されていない車両１００にあっては、このＧＰＳ５０を別途搭載する必要がある。

傾斜センサ６０は、この車両１００が走行する道路に対する車両１００の相対的な傾斜（姿勢）のみを検出するものではなく、水平面に対する車両１００の絶対的な傾斜角度を検出するものである。

なお、傾斜センサ６０によって検出する傾斜角度としては、少なくとも車両１００のピッチング方向（車両１００の前後に沿った軸が車両１００の上下方向に傾く方向）の傾斜角度であればよいが、車両１００のローリング方向（車両１００の車幅方向に沿った軸が車両１００の上下方向に傾く方向）の傾斜角度をも含めることもできる。

このようにピッチング方向の傾斜角度とローリング方向の傾斜角度とをそれぞれ検出する場合には、後の太陽位置の算出に際して、これら２つの傾斜角度に基づく補正を行う必要がある。

ただし、ピッチング方向の傾斜角度については、例えば長い上り坂のように傾斜状態が所定時間以上持続することがあるが、ローリング方向の傾斜角度については、傾斜状態が長く持続する可能性は低い。したがって、実用的には、ピッチング方向の傾斜角度のみを検出するものであれば十分である。

なお、傾斜センサ６０についても、車両１００の横転を判定するためのシステムの構成部品として、あるいは車両のサスペンションを制御するためのシステムの構成部品として、予め車両１００に設けられている場合があり、そのようなものについては、予め備えられている傾斜センサによって代用することもできる。

日時検出手段４０は、車両１００に予め備えられているカレンダ機能付き（年月日記憶機能付き）の時計であり、この時計は、例えばナビゲーションシステムのコントロールユニットを始めとして、車両１００に搭載されている各種のコントロールユニットに備えられている場合が多く、このようなコントロールユニットが予め備えられている場合には、そのコントロールユニットによって代用することができる。

また、近年は、放送局から送出される電波に、通常の音声の他に交通情報等の各種データが送出され、この電波を受信したナビゲーションシステムが、衛星からの情報に基づいて算出された位置情報の補正に利用する等しており、このように電波にのせられた各種デ
ータには日時情報が含まれる場合もあるため、このデータを受信して、日時情報を得るようにしてもよい。

あるいは、道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ：Vehicle Information and Communication System）や高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport Systems）等
の道路関連通信インフラストラクチャによって提供されている情報から日時情報を取得するものであってもよい。

なお、日時情報のうち、時刻については各種時計から得ることができるものの、年月日情報を得ることができない場合には、年月日を乗員に入力させる年月日情報入力手段を別途設ければよい。

記憶手段７０に記憶された基準データとしては、太陽の位置を表す情報を取得しようとする地域（位置）における日時ごとの太陽の位置を規定するデータや、このデータと各センサ等によって得られた各情報とに基づいて、太陽の位置を求めるための演算式やパラメータ、ルックアップテーブル、車両１００の傾斜角度に応じた補正演算式等である。

制御手段９０による入射光量の制御は、具体的には、演算手段８０によって算出された車両１００に対する太陽位置（車両１００の傾斜角度による位置ずれを補正した後の位置）に基づいて、太陽光線Ｌが車室に入射する窓ガラス１１０（１１１〜１１５のうち少なくとも１つ）を特定し、その特定された窓ガラス１１０に対応する遮光手段２０を、入射光量の調整制御の対象とし、照度センサ３０によって検出された照度が高く（明るく）なるにしたがって、その制御対象の遮光手段２０による遮光程度を大きくする制御である。

なお、制御対象として特定される窓ガラス１１０は、基本的には、太陽光線Ｌが車室内に入射するときに通過する窓ガラス１１０であり、例えば、図２に示すように、車両１００に対する太陽位置がＩのときは、前席左側窓ガラス１１２および後席左側窓ガラス１１４であり、太陽位置がIIのときは、前席右側窓ガラス１１１および後席右側窓ガラス１１３であり、太陽位置がIIIのときは、前席右側窓ガラス１１１、後席右側窓ガラス１１３
および後部窓ガラス１１５である。

ただし、この窓ガラス１１０の特定は、基本の一例であり、太陽の高度との位置関係等に応じて、種々の特定態様が記憶手段７０に記憶されているものとしてもよい。

また、特定された窓ガラス１１０が２以上あるときは、各窓ガラス１１０に対応した遮光手段２０ごとに、遮光程度が独立して制御される。したがって、例えば側方の窓ガラス１１１〜１１４に対応した遮光手段の遮光程度（液晶モジュールの濃度）と後部窓ガラス１１５に対応した遮光手段の遮光程度（液晶モジュールの濃度）とは異なる場合もある。

次に、本実施形態に係る車両用窓遮光装置１０の作用について、図３に示したフローチャートを参照して説明する。

まず、車両１００の走行状態において、ＧＰＳ５０が車両１００の絶対位置を逐次検出する（＃１）。また、この車両１００の位置検出と並行して、若しくは位置検出の後に、日時検出手段４０が、現在の年月日および時刻を検出する（＃２）。

さらに、傾斜センサ６０が車両の傾斜角度を検出し（＃３）、これら検出された車両１００の位置、日時および傾斜角度はそれぞれ、演算手段８０に入力される。そして、演算手段８０は、これら入力された位置および日時に対応する太陽の絶対位置を、記憶手段７０に記憶された基準データを参照して求め、さらに、車両１００の走行方向との関係に基
づいて、車両１００の現在位置に対する太陽の相対的な位置関係を算出し、加えて、入力された車両１００の傾斜角度に基づいて、車両１００の傾斜に応じた太陽の相対的な位置の補正を行う。

このとき、補正して得られた太陽の相対的位置には、車両１００の現在位置、向きおよび傾斜状態を加味したものとなり、車両１００に対する存在位置が、方位および高度によって規定される（＃４）。

次いで、この得られた太陽の位置情報（方位および高度）が、制御手段９０に入力され、制御手段９０は、太陽光線Ｌの入射光量制御を行う対象となる窓ガラス１１０を特定する（＃５）。この窓ガラス１１０の特定は、原則的には、太陽光線Ｌが車室内に入射するときに通過する窓ガラス１１０を対象とするように特定する。具体的な特定例は、図２を参照して説明した前述の通りである。

次に、照度センサ３０により、車室内に入射する太陽光線Ｌの照度が検出され（＃６）、この照度は制御手段９０に入力され、制御手段９０は、入力された照度に基づいて車室内に入射する太陽光線Ｌの強度を算出する（＃７）。

さらに制御手段９０は、算出された太陽光線Ｌの強度に基づいて、入射光量制御を行う対象の窓ガラス１１０ごとに、対応する遮光手段２０である液晶モジュールの濃度を決定する（＃８）。

ここで、液晶モジュールは、その濃度が濃くなるにしたがって、光透過の透過率が低くなって遮光程度が高められ（透過光量が少なくなり）、濃度が薄くなるにしたがって、光透過の透過率が高くなって遮光程度が低められる（透過光量が多くなる）ため、制御手段９０は、算出された太陽光線Ｌの強度が強くなるにしたがって、液晶モジュールの濃度が濃くなるように、濃度を決定する。

液晶モジュールの濃度が決定した後は、制御手段９０は、液晶モジュールが当該濃度に変化するのに必要な印加電圧を決定し（＃９）、対応する液晶モジュールにこの印加電圧を印加するように、液晶モジュールを制御する（＃１０）。

これにより、電圧が印加された液晶モジュールは、その印加電圧に応じた濃度に変化して、この液晶モジュールが設定された窓ガラス１１０を透過する太陽光線Ｌの光量を調整する。

以上のステップ１（＃１）からステップ１０（＃１０）に至る一連の作用は、車両１００のアクセサリ電源がＯＮ（イグニッションスイッチがＯＮ位置またはアクセサリ位置）の期間中は、例えば１０秒間隔（好ましくは５秒間隔）で繰り返される。

したがって、本実施形態に係る車両用窓遮光装置１０によれば、走行方位や走行する道路の勾配が時系列的に随時変化することによって、太陽との相対的な位置関係が時々刻々と変化する車両１００であっても、その窓ガラス１１０への太陽光線Ｌの入射量を自動的に的確に調整することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用窓遮光装置の構成を示すブロック図である。 車両に対する太陽位置と車両の遮光対象窓との関係を２次元面内で説明する平面図である。 図１に示した車両用窓遮光装置の作用を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両用窓遮光装置
２０ 遮光手段
３０ 照度センサ
４０ 日時検出手段
５０ ＧＰＳ
６０ 傾斜センサ
７０ 記憶手段
８０ 演算手段
９０ 制御手段
１００ 車両
１１０ 窓ガラス
１１１ 前席右側窓ガラス
１１２ 前席左側窓ガラス
１１３ 後席右側窓ガラス
１１４ 後席左側窓ガラス
１１５ 後部窓ガラス

Claims (5)

1. 車両の窓ガラスから車室内に入射する入射光量を調整する遮光手段と、太陽光線による照度を検出する照度センサと、日時情報を検出する日時検出手段と、車両の位置情報を検出するＧＰＳと、車両の傾斜情報を検出する傾斜センサと、日時情報、位置情報および傾斜情報に基づいて車両に対する太陽の位置を算出するための基準データが記憶された記憶手段と、前記日時検出手段によって検出された日時情報、前記ＧＰＳによって検出された位置情報、前記傾斜センサによって検出された傾斜情報および前記記憶手段に記憶された基準データに基づいて、前記車両に対する太陽の位置を算出する演算手段と、前記演算手段によって得られた太陽位置情報および前記照度センサによって検出された照度に基づいて、前記遮光手段による入射光量の調整を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両用窓遮光装置。
2. 前記遮光手段は、印加電圧に応じて透過光量が変化する液晶モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の車両用窓遮光装置。
3. 前記遮光手段は、前記車両の複数の窓にそれぞれ設けられ、前記制御手段は、これら複数の遮光手段を互いに独立して制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用窓遮光装置。
4. 前記照度センサは、前記車両に予め設けられた日射センサまたは受光センサであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の車両用窓遮光装置。
5. 前記ＧＰＳは、車両に予め設けられたナビゲーションシステムのＧＰＳであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両用遮光装置。
   
   
   

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