JP2008265486A - シートヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラの固定抵抗ばらつきによる温度ばらつきを補正すること。
【解決手段】発熱体１と、サーミスタ２と、サーミスタ２に直列に固定抵抗を配設し抵抗分圧により発熱体の温度を検出する温度検出手段３と、制御する温度に応じた温度パラメータを保持する温度パラメータ保持手段８と、固定抵抗のばらつきに応じて温度パラメータを補正するための補正値を記憶する記憶手段９と、温度パラメータ保持手段８に保持している温度パラメータと記憶手段９に記憶している補正値とから温度制御を行う温度パラメータを算出する温度パラメータ算出手段１０と、温度検出手段３の検出温度と温度パラメータ算出手段１０の算出パラメータから発熱体１への通電の有無を判定する通電判定手段１１とを備えたことにより、固定抵抗のばらつきを補正することで、正確な温度制御が可能となり、快適な暖感覚を与えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輌用座席に取り付けられて、座席の暖房を行うシートヒータに関するものである。

従来、この種のシートヒータは、例えばマイクロコンピュータのような制御手段を用いて、発熱体への通電制御を行っている。

図５は、従来のシートヒータを示すものである。図５に示すように、発熱体１と、発熱体１と熱的に結合したサーミスタ２と、サーミスタ２の温度を検出する温度検出手段３と、例えばマイクロコンピュータ等のような制御手段４とから構成されるのが一般的である。発熱体１の温度に応じてサーミスタ２の抵抗値が変化することを利用し、これを検知して温度制御を行うことが一般的な制御方式となっている。

ここで、サーミスタ２として負特性サーミスタを考えると、サーミスタ２の温度上昇に伴い、サーミスタ抵抗は減少するという特性を有している。この抵抗変化を検知するために、温度検出手段３では、図２に示すような直列抵抗による抵抗分圧の回路を構成し、サーミスタ２の抵抗変化を電圧変化に換算することが一般的に実施されている。

このとき、固定抵抗の抵抗値をＲｓ、サーミスタ２の抵抗値をＲｔｈとし、固定抵抗のサーミスタ２とは反対側に電圧ＶＤＤを印加したときの、温度検出手段３の検出値（電圧値）Ｖｔｈは以下のように表される。

Ｖｔｈ＝Ｒｔｈ／（Ｒｔｈ＋Ｒｓ）×ＶＤＤ
この場合の、温度検出手段３の検出値と発熱体１の温度との関係を図３に示す。発熱体１へ通電を行っている状態のときには、発熱体１の温度上昇に伴いサーミスタ２の抵抗値が減少することから、温度検出手段３の検出値（電圧値）も減少するということになる。

ここで、温度検出手段３の検出値が設定温度に相当する信号レベル（Ｖ１）まで減少したとき、すなわち設定温度に到達したときに、制御手段４において、発熱体１への通電を非通電とするような温度制御を行う。一方、非通電となってから所定の時間後、あるいは所定の温度まで低下したときに、発熱体１への通電を行う。これらの動作を繰り返すことで、温度制御を行っていた。

しかし、かかる先行技術は文献公知発明に係るものではないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、従来の構成では、固定抵抗Ｒｓにはばらつきが存在することから、そのばらつきに応じて温度検出手段の電圧値が変化することとなり、ひいては発熱体１の検出温度にばらつきが生じることになる。すなわち、制御する温度がばらつくことから、使用者に不快感を与えるという課題を有していた。

また、シートヒータは使用する環境が車室内かつ運転中でもあることから、異常温度での制御は重大な事故を招く恐れもあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、固定抵抗のばらつきを吸収し、より快適なシートヒータを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のシートヒータは、固定抵抗のばらつきに応じて温度パラメータを補正するための補正値を記憶する記憶手段を備え、補正値によって制御する温度パラメータを可変させるものである。

これによって、コントローラ毎に固定抵抗のばらつきを補正することができ、より正確な温度制御が可能となり、快適な暖感覚を与えることができるものである。

本発明のシートヒータは、コントローラ毎の固定抵抗のばらつきをより確実に補正し、より快適な暖感覚を与えることができるものである。

第１の発明は、シートヒータ本体に配設された発熱体と、発熱体と共にシートヒータに配設されたサーミスタと、発熱体とサーミスタに接続されるコントローラとを備え、前記コントローラは、サーミスタに直列に固定抵抗を配設し抵抗分圧により発熱体の温度を検出する温度検出手段と、マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータの判定値に応じて発熱体への通電を制御する通電制御手段とを備え、前記マイクロコンピュータは、制御する温度に応じた温度パラメータを保持する温度パラメータ保持手段と、固定抵抗のばらつきに応じて温度パラメータを補正するための補正値を記憶する記憶手段と、温度パラメータ保持手段に保持している温度パラメータと記憶手段に記憶している補正値とから温度制御を行う温度パラメータを算出する温度パラメータ算出手段と、温度検出手段の検出温度と温度パラメータ算出手段の算出パラメータから発熱体への通電の有無を判定する通電判定手段とを備えたことにより、コントローラのばらつきを補正し、正確な温度制御が可能となり、快適な暖感覚を与えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の温度パラメータ保持手段を、基準の固定抵抗及び基準のサーミスタを使用したときの温度制御に必要な温度パラメータを保持することにより、基準との特性の差から補正値を算出することで、基準の固定抵抗とは異なる特性の固定抵抗でも正確な温度制御が可能となり、快適な暖感覚を与えることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の記憶手段を、基準の固定抵抗に基準のサーミスタに相当する抵抗を接続した際の温度検出手段の検出値と、補正したいコントローラに基準のサーミスタに相当する抵抗を接続したときの温度検出手段の検出値との差を補正値として記憶することにより、基準の固定抵抗とは異なる特性の固定抵抗でも正確な温度制御が可能となり、快適な暖感覚を与えることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の記憶手段を、マイクロコンピュータ内の不揮発性メモリを利用したことにより、外部の不揮発性メモリを新たに搭載する必要もなく、安価で小型のコントローラを実現することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の温度パラメータ算出手段を、温度パラメータ保持手段に保持している温度パラメータに、記憶手段に記憶している補正値を一律に加減算することで温度制御する温度パラメータを算出することで、複雑な演算式等も必要とせず、容易に温度制御するパラメータを算出することができる。

第６の発明は、特に、第１の発明の記憶手段を、所定の条件を満たしたときのみ補正値
を算出し記憶することにより、必要なときのみ補正値を記憶することができると共に、市場等で不用意に補正値が変化してしまうことによる制御温度の変化や不快感を防ぐことができる。

第７の発明は、特に、第１の発明の通電判定手段を、算出した温度パラメータが所定の範囲外のときには、発熱体への通電を行わないことにより、補正値が異常な際に、低温あるいは高温の制御を行うことによる不快感を防ぐことできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施例の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるシートヒータのブロック図である。

図１において、発熱体１はヒータ線であり、サーミスタ２は、発熱体１と共に配設され熱的に結合されている。また発熱体１とサーミスタ２にコントローラ５が接続されている。

コントローラ５には、サーミスタ２に直列に固定抵抗を配設し抵抗分圧により発熱体１の温度を検出する温度検出手段３と、マイクロコンピュータ６と、マイクロコンピュータ６の判定値に応じて発熱体１への通電を制御する通電制御手段７とを備え、またマイクロコンピュータ６には、制御する温度に応じた温度パラメータを保持する温度パラメータ保持手段８と、固定抵抗のばらつきに応じて温度パラメータを補正するための補正値を記憶する記憶手段９と、温度パラメータ保持手段８に保持している温度パラメータと記憶手段９に記憶している補正値とから温度制御を行う温度パラメータを算出する温度パラメータ算出手段１０と、温度検出手段３の検出温度と温度パラメータ算出手段１０の算出パラメータからヒータへの通電の有無を判定する通電判定手段１１とを備えている。

以上のように構成されたシートヒータについて、以下その動作、作用を説明する。

シートヒータは、使用者がボリュームやスイッチ等により任意に設定温度を可変できるような構成のものもあり、設定した温度に応じて発熱体１への温度制御を行うものである。

一方、温度検出手段３の検出値は、図２でも記載したように、サーミスタ２と直列に接続した固定抵抗との分圧による電圧値で入力するのが一般的であり、さらに、この電圧値をマイクロコンピュ−タ６のＡ／Ｄ変換機能を利用し、デジタル変換した値を温度制御に用いる。

使用者が意図した設定温度と温度検出手段３の検出値、すなわちデジタル値は図３に示したような関係にあり、設定温度毎に制御する判定レベルを可変させることで、温度制御を行う。

例えば、４０℃で制御したいときには、４０℃に相当する判定レベル（デジタル値）にて通電制御すればよい。

このデジタル値を制御する温度に応じてパラメータ化し、温度パラメータ保持手段８、例えばマイクロコンピュータのＲＯＭに記憶し、温度制御時に、温度パラメータ保持手段８から設定温度に応じた温度パラメータを採用し、そのパラメータに従って温度制御を行うことが多い。

ここで、温度検出手段３の固定抵抗には個体差があり、コントローラ５毎に必ずしも同じ抵抗値とはならない。したがって、温度検出手段３に使用されている固定抵抗の抵抗値によって発熱体１の検出温度にばらつきが生じることになる。

そこで、本発明では、固定抵抗の抵抗値センター品でのコントローラ５を用いて温度パラメータを決定すると共に、その後は、固定抵抗のばらつきに応じて温度パラメータを補正するための補正値を算出し、その補正値を用いて、新しい温度パラメータを算出することにより、固定抵抗のばらつきを吸収し、より正確な温度制御を実現するものである。

ここで、補正値の算出方法について、図４を用いて説明する。

固定抵抗のばらつきを±１％と仮定すると、発熱体１の温度（ヒータ温度）Ｔと温度検出手段３の検出値（電圧）Ｖｓとの関係は、シートヒータとして使用する温度範囲ではほぼ直線近似できることから、基準の固定抵抗を使用したときでは、
Ｖｓ＝ａ×Ｔ＋ｂｓ （ａは傾き、ｂｓは切片） ・・・（１）
抵抗ばらつき＋１％品での抵抗値Ｒ１は、
Ｖ１＝ａ×Ｔ＋ｂ１ （ａは傾き、ｂ１は切片） ・・・（２）
抵抗ばらつき−１％品での抵抗値Ｒ２は、
Ｖ２＝ａ×Ｔ＋ｂ２ （ａは傾き、ｂ２は切片） ・・・（３）
という関係式で表される。

一方、デジタル値Ｄと温度検出手段３の検出値Ｖとの関係を
Ｖ＝ａ’×Ｄ＋ｂ’
とし、所定のヒータ温度のとき、例えば４０℃での基準の固定抵抗でのデジタル値をＤｓ、＋１％品の固定抵抗でのデジタル値をＤ１とすると、
Ｖｓ＝ａ’×Ｄｓ＋ｂ’
Ｖ１＝ａ’×Ｄ１＋ｂ’
と表せる。ここで、（１）式と（２）式より、
Ｖｓ＝ａ’×Ｄｓ＋ｂ’＝ａ×Ｔ＋ｂｓ
Ｖ１＝ａ’×Ｄ１＋ｂ’＝ａ×Ｔ＋ｂ１
となり、
（Ｄｓ−Ｄ１）＝（ｂｓ−ｂ１）／ａ’
となる。

このことから、基準の固定抵抗とばらついた固定抵抗とのデジタル値の差（Ｄｓ−Ｄｂ）は温度に関係なく一定であることが分かる。

一方、サーミスタ２が検出する温度は発熱体１の温度（ヒータ温度）であり、使用者が触れる部分であるシートヒータの表面温度ではないため、シートヒータの表面温度と発熱体１の温度（ヒータ温度）との関係（図４の右下のグラフ）、及び表面温度とデジタル値の関係（図４の左下のグラフ）を、基準の固定抵抗を使用したコントローラ５用いて各種試験・評価を実施し、決定するのが一般的である。

このように決定した表面温度とデジタル値との関係（温度パラメータ）を、例えばマイクロコンピュータのＲＯＭ等の温度パラメータ保持手段８に格納しておき、温度制御を行う際の基準となる温度パラメータとして使用する。

但し、前述の通り、ここで決定した温度パラメータは、あくまで各種試験・評価を実施した基準の固定抵抗及びサーミスタ２を用いたときの特性であり、基準とは異なる固定抵
抗を使用すると特性が異なるものである。

しかしながら、基準の固定抵抗と特性の異なる固定抵抗でのデジタル値の差は温度に関係なく一定である、すなわち、ある温度でのデジタル値の差が温度パラメータでの差となることから、その差（Ｄｓ−Ｄｂ）が分かれば、基準の固定抵抗に対して、差分を加減算し新しい温度パラメータを算出することで、基準からばらついている固定抵抗を用いた場合でも正確な温度制御が可能となる。

すなわち、まずは基準の固定抵抗を用いたコントローラ５において、基準のサーミスタ２での所定の温度、例えば４０℃に相当するサーミスタ２の抵抗を仮接続し、そのときの温度検出手段３の検出値（デジタル値）を基準値とする。

次に、固定抵抗のばらついている補正したいコントローラ５に対して、基準値測定時に接続したサーミスタ２の４０℃に相当する抵抗を仮接続したときの温度検出手段３の検出値（デジタル値）と、先ほど検出した基準値との差を算出し、その値を補正値として、記憶手段９に記憶する。

その後、温度制御を行う際には、温度パラメータ算出手段１０において、温度パラメータ保持手段８に保持している基準の温度パラメータに対して、記憶手段９に記憶している補正値を一律に加減算（補正値が正の場合は加算、負の場合は減算）し、新しい温度パラメータを算出する。

次に、通電判定手段１１において、温度検出手段３の検出値と温度パラメータ算出手段１０によって決定した温度パラメータとを比較し、値の大小により、本実施例の場合では、
温度検出手段３の検出値 ＜＝ 温度パラメータ ・・・ 非通電
温度検出手段３の検出値 ＞ 温度パラメータ ・・・ 通電
として発熱体１への通電の有無を決定する。

通電判定手段１１において決定した通電状態に応じて、例えばＦＥＴのような通電制御手段７にて、発熱体１への通電制御を行う。

このように固定抵抗のばらつきを補正した温度パラメータで制御することで、固定抵抗のばらついたコントローラ５においても正確な温度制御が可能となる。

また、記憶手段９は、例えばフラッシュマイコン等のマイクロコンピュータ６内の不揮発性メモリを利用することにより、外部の不揮発性メモリを新たに搭載する必要もなく、また、外部メモリとの通信時に車室内のノイズ等によるデータ化けも防ぐことができることから、より安価で小型の高信頼性のコントローラを実現することができる。

また、記憶手段９は、例えば所定の回路にパルスが入力される等の決まった条件のときのみ、補正値の算出を行うようにすることで、製品出荷前の作業工程でのみ補正の処理を実施し、市場へ出荷後には不用意に補正値が更新されることのないようにすることができる。

また、通電判定手段１１は、算出した温度パラメータが所定の範囲外のとき、すなわち、理論的にありえない値のときには、異常な低温あるいは高温で制御されるおそれもあることから、通電を行わないようにすることで、温度異常なまま制御することによる不安全や不快感を防止することができる。

さらに、作業工程内での補正であれば、即座に補正値の異常を判定することができ、市場不良抑制にも貢献できる。

以上のように、本実施の形態においては、温度検出手段３の固定抵抗のばらつきに応じて温度パラメータを補正するための補正値を記憶する記憶手段９を備え、補正値によって制御する温度パラメータを可変させることにより、より確実に固定抵抗のばらつきを補正することができることから、正確な温度制御が可能となり、さらに長期使用時にも快適な暖感覚を与えることができる。

また、車室内使用において、異常温度による重大事故防止にも貢献できる。

なお、記憶手段９にて補正する際の所定温度については、商品性や使い勝手等を考慮した上で決定するものであり、ここに記載した数値に限ったものではない。

なお、温度パラメータ算出手段１０にて算出した補正値が所定の範囲外のときには通電を停止させると記載したが、例えば表示の点滅や異常情報のデータ通信等の手段を用いても同様の効果が得られる。

なお、本発明ではシートヒータについて記載したが、車室内で人体に接触して採暖する機器、例えばステアリングヒータ等に対しても同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかるシートヒータは、固定抵抗のばらつきに応じて制御温度を調整することができるため、サーミスタによる抵抗分圧での信号入力方式の発熱体を用いている機器に適用できる。

本発明の実施の形態１におけるシートヒータのブロック図 温度検出手段の構成回路の例を示す回路図 発熱体の温度と温度検出手段の検出値との相関図 ヒータ温度と表面温度、抵抗値、デジタル値との相関図 従来のシートヒータのブロック図

符号の説明

１ 発熱体
２ サーミスタ
３ 温度検出手段
４ 制御手段
５ コントローラ
６ マイクロコンピュータ
７ 通電制御手段
８ 温度パラメータ保持手段
９ 記憶手段
１０ 温度パラメータ算出手段
１１ 通電判定手段

Claims (7)

1. シートヒータ本体に配設された発熱体と、発熱体と共にシートヒータに配設されたサーミスタと、発熱体とサーミスタに接続されるコントローラとを備え、前記コントローラは、サーミスタに直列に固定抵抗を配設し抵抗分圧により発熱体の温度を検出する温度検出手段と、マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータの判定値に応じて発熱体への通電を制御する通電制御手段とを備え、前記マイクロコンピュータは、制御する温度に応じた温度パラメータを保持する温度パラメータ保持手段と、固定抵抗のばらつきに応じて温度パラメータを補正するための補正値を記憶する記憶手段と、温度パラメータ保持手段に保持している温度パラメータと記憶手段に記憶している補正値とから温度制御を行う温度パラメータを算出する温度パラメータ算出手段と、温度検出手段の検出温度と温度パラメータ算出手段の算出パラメータから発熱体への通電の有無を判定する通電判定手段とを備えたシートヒータ。
2. 温度パラメータ保持手段は、基準の固定抵抗及び基準のサーミスタを使用したときの温度制御に必要な温度パラメータを保持していることを特徴とした請求項１記載のシートヒータ。
3. 記憶手段は、基準の固定抵抗に基準のサーミスタに相当する抵抗を接続した際の温度検出手段の検出値と、補正したいコントローラに基準のサーミスタに相当する抵抗を接続したときの温度検出手段の検出値との差を補正値として記憶することを特徴とした請求項１または２に記載のシートヒータ。
4. 記憶手段は、マイクロコンピュータ内の不揮発性メモリを利用したことを特徴とした請求項１〜３いずれか１項に記載のシートヒータ。
5. 温度パラメータ算出手段は、温度パラメータ保持手段に保持している温度パラメータに、記憶手段に記憶している補正値を一律に加減算することで温度制御する温度パラメータを算出することを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載のシートヒータ。
6. 記憶手段は、所定の条件を満たしたときのみ補正値を算出し記憶することを特徴とした請求項１〜５のいずれか１項に記載のシートヒータ。
7. 通電判定手段は、算出した温度パラメータが所定の範囲外のときには、発熱体への通電を行わないことを特徴とした請求項１〜６のいずれか１項に記載のシートヒータ。

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