JP2009051319A - 車両用凍結除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの負荷を低減し、比較的短時間で窓ガラスの凍結を除去することが可能な車両用凍結除去装置を提供する。
【解決手段】車両の窓ガラスの凍結を除去する凍結除去機構と、凍結除去機構を作動・停止の間で切り替え制御する凍結除去機構制御手段と、車両のエンジン回転に基づいて発電を行う発電機と、凍結除去機構が作動中に、発電機の発電量を検出する発電量検出手段と、検出した発電量に基づいて、車両のエンジンのアイドリング回転数を調整する指令を出力する調整指令出力手段と、を備えることを特徴とする車両用凍結除去装置として提供可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の窓ガラスの凍結を除去する凍結除去機構を備えた車両用凍結除去装置に関するものである。

冬季には、車両の窓ガラスは凍結することがある。特に、極寒地では窓全体が凍結して車両の視界が確保できなくなる場合がある。そこで、フロントガラスではデフロスタあるいはワイパディアイサ、リアウィンドウではデフォッガ（熱線入りガラス）を作動させて、凍結を除去するのであるが、特に極寒地では凍結の除去に手間取って、早朝等の出発に支障をきたすことがある。

また上記の他に、車両のエンジンを熱源として加熱された温風を前面ガラスの近傍に設けられた吹出口から前記前面ガラスの外面に供給し、前面ガラスを加熱する方法、あるいは、車両のエンジンを熱源として加熱された温風を前面ガラスの近傍に設けられた吹出口から前記前面ガラスのワイパーに供給し、前記ワイパーを加熱する方法によりフロントガラスの凍結を除去する方法が考案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−９６５６８号公報

デフロスタからは、エンジンが温まるまで温風は供給されない。また、ワイパディアイサ，デフォッガは電力を多く消費するので、バッテリの負担を低減するために、タイマと連動して、例えば１５分以上は連続して使用できないようになっている。１５分で窓ガラスの凍結が除去されないときには、再度ワイパディアイサ，デフォッガを作動させる必要があるが、バッテリの消耗が激しくなる。エアコン等を使用する場合には、エンジンのアイドリング回転数を上昇させるアイドルアップが行われるが、ワイパディアイサ，デフォッガ作動時には、アイドルアップは行われない。

特許文献１の例では、車両外部に温風吹出口を新たに設置する必要があるので、既存の車両には適用できないという問題がある。また、積雪あるいは凍結によって吹出口が塞がれた場合には、まず吹出口付近の雪氷を溶かさなければならず、結果として窓ガラスの凍結を除去するための時間が長くなるという問題もある。

上記問題を背景として、バッテリの負荷を低減し、比較的短時間で窓ガラスの凍結を除去することが可能な車両用凍結除去装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するための車両用凍結除去装置は、車両の窓ガラスの凍結を除去する凍結除去機構と、凍結除去機構を作動・停止の間で切り替え制御する凍結除去機構制御手段と、車両のエンジン回転に基づいて発電を行う発電機と、凍結除去機構が作動中に、発電機の発電量を検出する発電量検出手段と、検出した発電量に基づいて、車両のエンジンのアイドリング回転数を調整する指令を出力する調整指令出力手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成によって、凍結除去機構を作動時にも、発電機の発電量に基づいて車両のエンジンのアイドリング回転数を上昇あるいは下降させて調整を行うことができ、バッテリの負担を低減することができるとともに、バッテリ上がりを防止することができる。

また、本発明の車両用凍結除去装置における凍結除去機構は、車両のエンジンで加熱された温風を、車両の窓ガラス近傍に設けられた吹出口から当該車両の窓ガラスの内面に供給し、当該車両の窓ガラスを加熱することで、当該車両の窓ガラスの凍結を除去するように構成することもできる。

窓ガラスを加熱する機構は、一般にはデフロスタと呼ばれている。デフロスタが作動する際、エアコンの一機能として動作する場合（すなわち、エアコン用のコンプレッサが動作している場合）以外は、アイドルアップは行われない。通常、コンプレッサは冷房・除湿の際には動作するが、暖房時には動作しないことが多く、アイドルアップは行われない。しかし、上記構成によって、特に暖房時のデフロスタ作動時にもアイドルアップが行われるので、バッテリの負担を低減することができ、凍結除去に要する時間も短縮できる。

また、本発明の車両用凍結除去装置における凍結除去機構は、車両の窓ガラスの内部あるいはガラス面に取り付けられた発熱体を含み、当該発熱体を発熱させて当該車両の窓ガラスを加熱することで、当該車両の窓ガラスの凍結を除去するように構成することもできる。

従来はバッテリ保護のため、ワイパディアイサ，デフォッガ作動時は、タイマと連動しており、タイマ時間を超えて継続使用することが難しくなっていたが、上記構成によって、車両の窓ガラスの凍結が除去されるまで、窓ガラスの凍結状態に応じて、継続してワイパディアイサ，デフォッガを使用することが可能となる。

また、本発明の車両用凍結除去装置における凍結除去機構制御手段は、単一のスイッチであり、当該スイッチの操作により複数の凍結除去機構を作動・停止の間で切り替え制御するように構成することもできる。

上記構成によって、ユーザが個別にスイッチを操作する手間が省け、車両の窓ガラスの凍結を除去するための時間を短縮することができる。

また、本発明の車両用凍結除去装置における発電量検出手段は、発電機からの発電状態を示す発電状態信号を取得して、当該発電状態信号に基づいて発電量を検出し、調整指令出力手段は、検出された発電量が予め定められた発電量閾値を下回る場合に、アイドリング回転数を上昇させる指令を出力するように構成することもできる。

車両に電子制御装置が多数搭載されるようになり、これら電子制御装置で消費される電力を賄うため、発電機の重要度は高い。そこで、発電機の発電状態を常時モニタできる車両が多くなっている。上記構成によって、バッテリの負担を低減するとともに凍結除去機構の動作に必要な電力を賄うことができる。

図１に、本発明の車両用凍結除去装置のブロック図を示す。この車両用凍結除去装置は、空調ユニットＡＵを備えている。空調ユニットＡＵの空気流路をなす空調ケーシング１１の上流側部位には、車室内気を吸入するための内気吸入口１２と、外気を吸入するための外気吸入口１３とが形成されており、各吸入口１２，１３を選択的に開閉する内外気切り替えダンパ１４が設けられている。内外気切り替えダンパ１４は、内外気切り替えダンパ用モータ１５によって開閉される。

内外気切り替えダンパ１４の下流側部位には、空気中の塵埃を取り除くフィルタ（図示省略）とブロワモータ１６が配設されている。ブロワモータ１６（ブロワ）は、各吸入口１２，１３から空気を吸入して後述する各吹出口２８，２９，３１に向けて送風する。

空調ケーシング１１内のブロワモータ１６の下流側部位には、エバポレータ１７が設けられている。エバポレータ１７には、気化した冷媒ガスを圧縮して液体に戻す前に液化し易いように加圧するコンプレッサ１８、圧縮によって高温のガス状になった冷媒ガスを冷やして液体に戻すコンデンサ（凝縮器）１９、液体状の冷媒を貯蔵するレシーバ２１、液体状の冷媒が通過するときに冷媒が気化し易いように霧状に吹き出させる膨張弁２２が接続されている。これにより、ブロワモータ１６によって送風された空気がエバポレータ１７を通過することで冷却される。なお、エバポレータ１７には、エバポレータ１７を通過した直後の空気の温度（クーラーユニットへの吸入温度）を検出するエバポレータ後センサ２３が設けられている。

空調ケーシング１１内のエバポレータ１７の下流側部位には、エアミックスダンパ２４およびヒータコア２５が設けられている。エアミックスダンパ２４は、エアミックスダンパ用モータ２６によって開閉される。ヒータコア２５は、エンジンＥＧの冷却水を熱源として空気を加熱する。空調ケーシング１１内には、ヒータコア２５を通過しないでヒータコア２５の下流側に空気を導入するためのバイパス通路２７が形成されている。これにより、エアミックスダンパ２４を開閉して、ヒータコア２５を通る暖気とバイパス通路２７を通る冷気との混合割合を変化させることで、車内に吹き出す空気の温度が調節される。

空調ケーシング１１内の最下流側部位には、フロントガラスＦＧの内面に向けて空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口２８と、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すためのフェイス吹出口２９と、乗員の足元に向けて空気を吹き出すためのフット吹出口３１とが形成されている。各吹出口２８，２９，３１の上流側部位には、モード切り替えダンパ３２，３３，３４がそれぞれ配設されている。各モード切り替えダンパ３２，３３，３４は、モード切り替えダンパ用モータ３５によって開閉される。

図２に、各吹出口２８，２９，３１と空気の流れを示す。デフロスタ吹出口２８はフロントガラスＦＧの内面下縁に対応するインパネ上方奥に、フェイス吹出口２９は、インパネの正面中央右寄りと右隅（運転席側），インパネの正面中央左寄りと左隅（助手席側）に、フット吹出口３１は、インパネ下面右奥の足元（運転席側），インパネ下面左奥の足元（助手席側）に、それぞれ開口して、空気の流れは、それぞれ［ＤＥＦ］，［ＦＡＣＥ］，［ＦＯＯＴ］として矢印で示されている。

デフロスタ吹出口２８から、エンジンＥＧで加熱された温風を車両の窓ガラスの内面に供給し、窓ガラスを加熱することで、当該車両の窓ガラスの凍結を除去する。なお、デフロスタ吹出口２８が、本発明の凍結除去機構に相当する。

また、デフロスタ吹出口２８を分岐配管して床あるいは天井に沿って延長し、ＡピラーＰＡ，ＢピラーＰＢ，ＣピラーＰＣにそれぞれ吹出口２８ａ，２８ｂ，２８ｃを設けて、各ドアの窓ガラスあるいはリアガラスに沿って空気を吹き出すようにしてもよい。

図１に戻り、内外気切り替えダンパ用モータ１５，ブロワモータ１６，エアミックスダンパ用モータ２６，モード切り替えダンパ用モータ３５，およびコンプレッサ１８は、それぞれ駆動回路４１〜４５を介してエアコンＥＣＵ４６に接続されている。

エアコンＥＣＵ４６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，インターフェースなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品としており、後述する操作パネル５１の操作によりＲＯＭ等に記憶された空調制御プログラム（図示せず）を所定時間ごとに繰り返し実行し、その実行に応じた制御信号を各駆動回路４１〜４５に出力する。各駆動回路４１〜４５は、エアコンＥＣＵ４６の制御指令に応じて内外気切り替えダンパ用モータ１５，ブロワモータ１６，エアミックスダンパ用モータ２６，モード切り替えダンパ用モータ３５，およびコンプレッサ１８にそれぞれ駆動電流を流す。このエアコンＥＣＵ４６には、上述したエバポレータ後センサ２３に加えて、操作パネル５１，内気温センサ５２，外気温センサ５３，および日射センサ５４が接続されている。

また、エアコンＥＣＵ４６は、ネットワークアダプタ等の通信インターフェースを含み、エンジンＥＣＵ６１等の他の車載機器との間でデータ通信を行うことができるようになっている。なお、エアコンＥＣＵ４６が、本発明の凍結除去機構制御手段，発電量検出手段，調整指令出力手段に相当する。

図３のように、操作パネル５１は、内外気切り替えダンパ１４を作動させるための内外気切り替えスイッチ５１ａ，モード切り替えダンパ３２〜３４を作動させるための吹出口切り替えスイッチ５１ｂ，フルオート制御状態とするためのオートモードスイッチ５１ｃ（プッシュ式），ブロワモータ１６の風量を変更するためのブロワコントロールスイッチ５１ｄ（ダイアル式），温度を設定するための温度コントロールスイッチ５１ｅ，コンプレッサ１８に取り付けられたマグネットクラッチ（エバポレータ１７への冷媒通路を開閉動作する）をオン・オフするためのＡ／Ｃスイッチ５１ｆなどの各種スイッチを備えている。また、操作パネル５１は、上記各種スイッチにより切り替えられた各モード、および設定温度を表示するための、例えばＬＣＤ等の表示部５１ｇを備えている。

さらに、操作パネル５１は、上述のデフロスタ，窓ガラス内面に抵抗回路を設け、電流を流し発熱させガラスの曇りを取り除くリアデフォッガ，窓ガラスのワイパブレード接触面付近に抵抗回路を設け、電流を流し発熱させワイパブレードの凍結を除去するワイパディアイサ等の、本発明の凍結除去機構を作動・停止の間で切り替える解凍スイッチ群５１ｈを備えている。リアデフォッガ，ワイパディアイサ等は、図１の６３に相当する。これら凍結除去機構は、車両の窓ガラスの内部あるいはガラス面に取り付けられた発熱体を含み、当該発熱体を発熱させて当該車両の窓ガラスを加熱することで、当該車両の窓ガラスの凍結を除去するものである。無論、従来どおりのリアデフォッガ，ワイパディアイサを個別に起動／停止するためのスイッチも設けてもよい。

解凍スイッチ群５１ｈは、「解凍１」，「解凍２」，「解凍３」のように複数設けてもよい。これらの解凍スイッチは、１つのスイッチ操作で複数の凍結除去機構を一括して作動・停止することができる。例えば、「解凍１」ではデフロスタとリアデフォッガ、「解凍２」ではデフロスタとワイパディアイサ、「解凍３」デフロスタとリアデフォッガとワイパディアイサの作動・停止を一括して行うことができるようになっている。

図１に戻り、内気温センサ５２は、車室内の内気温度を検出してエアコンＥＣＵ４６に出力する。内気温センサ５２は、例えば、運転席の膝元付近のセンターパネル側面に取り付けられている。外気温センサ５３は、外気温度を検出してエアコンＥＣＵ４６に出力する。日射センサ５４は、日射量を検出してエアコンＥＣＵ４６に出力する。

上記構成により、エアコンＥＣＵ４６は、操作パネル５１のオンによりＲＯＭ等に記憶されている空調制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。この空調制御プログラムは、まず、エアコンＥＣＵ４６内のＲＯＭ，ＲＡＭなどの各種メモリおよび出力ポートなどを初期化処理した後、各種信号の読み込み、すなわち操作パネル５１のスイッチ指示、および各センサ等２３，５２〜５４の検出信号を読み込む。そして、読み込んだ各種信号を用いて、車室内に吹き出す空気の目標温度（目標吹出温度）を計算する。

次に、目標吹出温度に基づいてブロワ電圧を算出し、そのブロワ電圧に基づいてブロワモータ１６を駆動制御する。

次に、目標吹出温度に基づいてエアミックスダンパ２４の開度を計算し、そのエアミックスダンパ２４の開度に基づいてエアミックスダンパ用モータ２６を駆動制御する。次に、内外気の混合割合を計算し、この計算した内外気の混合割合を得るための内外気切り替えダンパ１４の開度を計算する。そして、計算した内外気切り替えダンパ１４の開度に基づいて内外気切り替えダンパ用モータ１５を駆動制御する。

次に、操作パネル５１のスイッチ指示に応じて吹出口モードを設定し、設定した吹出口モードに基づいてモード切り替えダンパ用モータ３５を駆動制御する。次に、操作パネル５１のスイッチ指示（Ａ／Ｃスイッチ）に応じてコンプレッサ１８を駆動制御する。そして、上述の処理を繰り返し実行する。

エンジンＥＣＵ６１は、図示しないアクセルペダルの開度や各種センサからの入力情報に基づいて、エンジンＥＧの回転数を制御するもので、エアコンＥＣＵ４６とは通信可能にネットワーク接続されている。

本発明の発電機に相当するオルタネータ６２は、例えば特開２００４−２２９４７８号公報に記載されているように、三相コイルとしてステータに巻かれたステータコイルと、ロータに巻回されたフィールドコイルと、を有し、ステータコイルから出力される三相交流を整流して出力すると共に、スイッチング回路により構成されたＩＣレギュレータを内蔵したレギュレータ付き発電機である。このＩＣレギュレータは、オルタネータ６２の発生電圧を一定に維持するための機能を有している。

具体的には、ＩＣレギュレータは、オルタネータ６２の発生電圧がエンジンＥＣＵ６１からの指令信号に係る目標電圧よりも小さい場合には、スイッチング回路をオン動作させることによりフィールドコイルに励磁電流を流し、オルタネータ６２のステータコイルに三相交流電流を発生させ、一方、オルタネータ６２の発生電圧が目標電圧よりも大きい場合には、スイッチング回路をオフ動作させることによりフィールドコイルへの励磁電流の供給を停止し、ステータコイルに電流の発生を停止させる。これにより、オルタネータ６２の発生電圧が目標電圧に維持される。オルタネータ６２は、エンジンＥＧのクランクシャフトからベルト、プーリユニット等（６３）を介して、エンジンＥＧの駆動力によって発電が行われる。

図４を用いて、凍結除去機構制御処理について説明する。なお、本処理はエアコンＥＣＵ４６のＲＯＭ等に記憶された空調制御プログラムに含まれ、空調制御プログラムの他の処理とともに繰り返し実行される。まず、操作パネル５１の情報を取得して、ユーザが操作パネル５１の操作を行ったか否かの判定を行う（Ｓ１１）。

次に、ユーザが解凍スイッチ群５１ｈのうちのいずれかのスイッチ操作を行った場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、そのスイッチに対応付けられている凍結除去機構を作動させる（Ｓ１３）。

次に、オルタネータ６２の発電量を検出するための、オルタネータ発電量検出処理を実行する（Ｓ１４，後述）。

そして、検出された発電量に余裕がない場合、すなわち発電余裕なしフラグ（後述）がセットされている場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、エンジンＥＣＵ６１に対してアイドリング回転数を上昇させるためのアイドルアップ指令を、ネットワーク通信機能を用いて出力する（Ｓ１６）。

図５を用いて、図４のステップＳ１４に相当するオルタネータ発電量検出処理について説明する。オルタネータの発電量の検出については、特開２００４−２２９４７８号公報に詳細が記載されているので、ここでは概略を述べるにとどめる。

オルタネータ６２のフィールドコイルとＩＣレギュレータとの接点には、上述したエンジンＥＣＵ６１が接続されている。ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオン動作されると、エンジンＥＣＵ６１へ、フィールドコイルの通電状態を示す、すなわち、オルタネータ６２の発電状態を示すオン信号が供給される。また、ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオフ動作されると、エンジンＥＣＵ６１へ、フィールドコイルの非通電状態を示す、すなわち、オルタネータ６２の非発電状態を示すオフ信号が供給される。エアコンＥＣＵ４６は、この信号（オルタネータ信号）の情報を取得する（Ｓ３１）。

次に、オルタネータ６２のフィールドコイルから供給されるオン・オフ信号に基づいて、オルタネータ６２の一サイクル時間当たりのオン・オフ比率、具体的には、一サイクル時間内でのオン時間の比率であるオルタネータ信号Ｄｕｔｙを検出する（Ｓ３２）。このオルタネータ信号Ｄｕｔｙは、オルタネータ６２が現時点でのエンジン回転数等から発電し得る最大発電量に対して実際に発電を行っている発電量の割合を示すこととなる。

次に、オルタネータ信号Ｄｕｔｙと発電量閾値との比較を行う（Ｓ３３）。そして、オルタネータ信号Ｄｕｔｙが発電量閾値を上回る場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、オルタネータ６２が現時点での目標電圧に対応して更に発電できる発電量を有していないと判断し、ＲＡＭ（図示せず）に領域が確保される発電余裕なしフラグをセットする（Ｓ３６）。

一方、オルタネータ信号Ｄｕｔｙが発電量閾値を下回る場合（Ｓ３４：Ｎｏ）、オルタネータ６２が現時点での目標電圧に対応して更に発電できる発電量を有していると判断し、ＲＡＭ（図示せず）に領域が確保される発電余裕なしフラグをクリアする（Ｓ３５）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

車両用凍結除去装置の構成を示す図。 吹出口と空気の流れを示す図。 操作パネルの構成を示す図。 凍結除去機構制御処理を説明するフロー図。 オルタネータ発電量検出処理を説明するフロー図。

符号の説明

２８ デフロスタ吹出口（凍結除去機構）
４６ エアコンＥＣＵ（凍結除去機構制御手段，発電量検出手段，調整指令出力手段）
６１ エンジンＥＣＵ
６２ オルタネータ（発電機）
６３ 凍結除去機構（リアデフォッガ，ワイパディアイサ）

Claims (5)

1. 車両の窓ガラスの凍結を除去する凍結除去機構と、
   前記凍結除去機構を作動・停止の間で切り替え制御する凍結除去機構制御手段と、
   前記車両のエンジン回転に基づいて発電を行う発電機と、
   前記凍結除去機構が作動中に、前記発電機の発電量を検出する発電量検出手段と、
   検出した前記発電量に基づいて、前記車両のエンジンのアイドリング回転数を調整する指令を出力する調整指令出力手段と、
   を備えることを特徴とする車両用凍結除去装置。
2. 前記凍結除去機構は、前記車両のエンジンで加熱された温風を、前記車両の窓ガラス近傍に設けられた吹出口から当該車両の窓ガラスの内面に供給し、当該車両の窓ガラスを加熱することで、当該車両の窓ガラスの凍結を除去する請求項１に記載の車両用凍結除去装置。
3. 前記凍結除去機構は、前記車両の窓ガラスの内部あるいはガラス面に取り付けられた発熱体を含み、当該発熱体を発熱させて当該車両の窓ガラスを加熱することで、当該車両の窓ガラスの凍結を除去する請求項１または請求項２に記載の車両用凍結除去装置。
4. 前記凍結除去機構制御手段は、単一のスイッチであり、当該スイッチの操作により複数の前記凍結除去機構を作動・停止の間で切り替え制御する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用凍結除去装置。
5. 前記発電量検出手段は、前記発電機からの発電状態を示す発電状態信号を取得して、当該発電状態信号に基づいて前記発電量を検出し、
   前記調整指令出力手段は、検出された前記発電量が予め定められた発電量閾値を下回る場合に、前記アイドリング回転数を上昇させる指令を出力する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用凍結除去装置。

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