JP2009196401A - ウインドウガラス加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウインドウガラス加熱装置1を、透明又は半透明であって車両のウインドウガラスの中央部を含む領域に添付された発熱膜を有する第1の発熱手段22,23と、ウインドウガラスの周縁部に第1の発熱手段と隣接して設けられた第2の発熱手段21,24と、外気又は内気の状態、車室内に設けられた操作部からの操作入力の少なくとも1つを含む発熱要求を検出する発熱要求検出手段30と、発熱要求に応じて、第1の発熱手段の発熱量及び第2の発熱手段の発熱量を制御する発熱制御手段30とを備える構成とする。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、ウインドウの氷結あるいは結露状態を除去するため、車両のウインドウの透視状態に応じて、ガラスに温風を吹き付けるエアコンディショナ、及び、ガラスヒータを有するガラス昇温手段を制御することが記載されている。
また、特許文献2には、車両のリアウインドウガラスにデフォッガ(防曇装置)としてガラス熱線を形成するとともに、電源からガラス熱線への電力供給経路を切り換えることによって単純な回路によりバッテリ負荷を軽減することが記載されている。
また、特許文献3には、フロントウインドウへのワイパの凍結固着を防止するため、ワイパ休止領域における合わせガラスの中間部に抵抗加熱線を設けることが記載されている。
また、特許文献4には、建築用の窓ガラスにおいて、その表面に発熱塗料、カーボン平板発熱体、抵抗金属体、シリコンシート状発熱体等を設けてガラスを加熱することが記載されている。
例えば降雪時において、フロントウインドウ左右のAピラー周辺部には、ワイパによって掻き集められた氷雪が塊となって成長し、視界を妨げる場合があり、これを溶融するには通常のデフロスタ等と比較して大きな熱量が必要となる。
しかし、エアコンディショナからの温風を吹き付ける場合、温風を整流すればある程度は局部を加熱することは可能であるが、吹出口の配置に制約があるため局部的な加熱が可能な部位も限られる。また、大きな熱量が必要な場合、車室内の温度も上昇し、ドライバが火照りを感じる場合がある。
一方、加熱抵抗線等の熱線は、非透明であることからフロントウインドウの視界内等には配置することができない。特に、大きな熱量を得ようとした場合、抵抗線を太くしたり、あるいは密に配置する必要があり、視界に与える影響が大きい。
本発明の課題は、ガラスの部位に応じた適切な発熱量が得られ良好な視界を確保できるウインドウガラス加熱装置を提供することである。
請求項1の発明は、透明又は半透明であって車両のウインドウガラスの中央部を含む領域に添付された発熱膜を有する第1の発熱手段と、前記ウインドウガラスの周縁部に前記第1の発熱手段と隣接して設けられた第2の発熱手段と、外気又は内気の状態、車室内に設けられた操作部からの操作入力の少なくとも1つを含む発熱要求を検出する発熱要求検出手段と、前記発熱要求に応じて、前記第1の発熱手段の発熱量及び前記第2の発熱手段の発熱量を制御する発熱制御手段とを備えるウインドウガラス加熱装置である。
請求項3の発明は、前記第2の発熱手段は、ワイパの待機位置近傍の領域、前記ワイパの前記待機位置と反対側に位置するもう一方の払拭端近傍の領域、車外状況撮像手段に対向する領域の少なくとも1つに設けられることを特徴とする請求項2に記載のウインドウガラス加熱装置である。
請求項4の発明は、前記発熱要求は車内外温度差、外気温度の少なくとも1方を含み、
前記発熱制御手段は、前記発熱要求に応じて第2の発熱手段のみを発熱させる第1の加熱状態と、第1の発熱手段及び第2の発熱手段をともに発熱させる第2の加熱状態とを切り換えることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のウインドウガラス加熱装置である。
請求項5の発明は、前記発熱要求は車内外温度差、外気温度の少なくとも1方を含み、
前記発熱制御手段は、前記発熱要求に応じて第1の発熱手段の発熱量及び第2の発熱手段の発熱量を変化させることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のウインドウガラス加熱装置である。
(1)例えばワイパ待機位置や、待機位置の反対側に位置するもう一方の払拭端近傍(例えばフロントガラスの場合にはAピラー近傍)等のウインドウガラスの特定の部位を加熱する必要がある場合に、当該部位近傍に設けた第2の発熱手段のみを発熱することによって効率よく加熱することができる。これによって、曇りの発生しやすいウインドウガラスの周辺部を重点的に加熱することができ、また、降雪時にワイパで掻き貯められた雪が氷塊として成長することや、ワイパブレードが凍結固着することを防止できる。また、防曇等のためウインドウガラス全面を加熱する必要がある場合には第1及び第2の発熱手段をともに発熱させてガラス全面を加熱することができる。
また、ウインドウガラスを直接加熱することができるので、空調装置を用いて加熱した空気を吹き付けてガラスを加熱したり、車室内の空気を除湿して防曇することと比較するとエネルギ効率がよい。
(2)第2の発熱手段が、第1の発熱手段と同様に、透明又は半透明であって第1の発熱手段の発熱膜と隣接して配置される発熱膜を有する構成とすることによって、第2の発熱手段をウインドウガラスの視界範囲内に配置することが可能となり、設計自由度が向上する。
(3)車内外温度差、外気温度の少なくとも一方を含む発熱要求に応じて、第2の発熱手段のみを発熱させる第1の加熱状態と、第1の発熱手段及び第2の発熱手段をともに発熱させる第2の加熱状態とを切り換え、また、発熱要求に応じて第1の発熱手段の発熱量及び第2の発熱手段の発熱量を変化させることによって、気候に応じた最適な加熱状態を自動的に選択することができ、ユーザが操作に煩わされることなく寒冷地運行における良好な視界を確保することができる。
本実施例のウインドウガラス加熱装置は、例えば乗用車のフロントウインドウに設けられるものである。
図1は、実施例のウインドウガラス加熱装置の構成を示すブロック図である。
ウインドウガラス加熱装置1は、ウインドウガラス10、ガラスヒータ20、ヒータ制御・電力供給ユニット30等を備えて構成されている。
ウインドウガラス10は、上端部が図示しないルーフ前端部と隣接し、下端部が図示しないカウルトップ部と隣接して配置される。また、ウインドウガラス10の左右側端部は、図示しないAピラーの前縁部と隣接して配置される。
また、ウインドウガラス10には、図示しないワイパ装置が設けられる。ワイパ装置は、不使用時にはウインドウガラス10の下端部近傍と当接して待機し、使用時にはここからAピラー近傍まで揺動するワイパブレードを備えている。
第1〜第4発熱膜21〜24は、ウインドウガラス10の内側ガラスの車外側の面部、又は、外側ガラスの車内側の面部に蒸着により形成された例えば酸化錫をベースとする薄膜である。各発熱膜21〜24は、透明又は半透明であるとともに導電性を有し、通電されることによって発熱する。
各発熱膜21〜24は、それぞれ矩形に形成され、横方向に順次配列され、それら自体は電気的に相互に絶縁されている。また、発熱膜21〜24は、これらを合わせることによってウインドウガラス10のほぼ全面をカバーして配置されている。
発熱膜22,23は、ウインドウガラス10の中央部を含む領域に設けられた、本発明にいう第1の発熱手段である。
発熱膜21,24は、車体の図示しないAピラー近傍に設けられた、本発明にいう第2の発熱手段である。
これらの発熱膜21〜24は、その膜形成前にガラスの表面の境界部に相当する領域にマスキングを施してから蒸着を行い、膜形成後にマスキングを除去することによって、単一の蒸着工程によって形成することができる。
グラウンド電極26は、横方向に伸びた帯状に形成されて、各発熱体21〜24の下端部にわたして連続的に設けられ、ボディアース(グラウンド接地)されている。
外気温・内気温情報は、車外及び車内にそれぞれ設けられた温度センサの出力に基づいて検出される車体外部の気温(外気温)、車室内部の気温(内気温)に関する情報である。
イグニッションスイッチ情報は、図示しないイグニッションスイッチの操作状態に関する情報である。イグニッションスイッチは、オフ、アクセサリ、オン、スタートの4つの操作状態を有する。アクセサリは、車両の停車時等に所定の電装品にのみ電力を供給するものである。オンは車両の走行時等に用いられ、実質的に全ての電装品に電力を供給するものである。スタートは、エンジンを始動する際にスタータモータに通電するものである。
バッテリSOC情報は、電源として用いられるバッテリの充電状態(残存電力量)に関する情報である。
ECU31は、ウインドウガラス加熱装置1を統括的に制御する情報処理装置である。
リレー32は、ECU31の制御によって各発熱膜21〜24への電力供給のオンオフを切り換える断続装置である。また、リレー32は、各発熱膜21〜24への電力供給の断続期間(デューティ比)を変更することによって、各発熱膜21〜24の発熱量を変化させる機能を備えている。
図2は、本実施例のウインドウガラス加熱装置1の動作を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
<ステップS01:エンジン始動中判断>
ECU31は、イグニッションスイッチがオンである場合は、スタータモータへの電力供給を優先するため、ステップS02に進み、その他の場合はステップS03に進む。
<ステップS02:ウェイト>
ECU31は、所定の時間(例えば数秒間)処理を中断した後、ステップS01に戻り以降の処理を繰り返す。
ECU31は、デフォッガスイッチ、ワイパデアイサスイッチ等の発熱要求スイッチのいずれかがオンされている場合や、発熱要求が時限的に発生するよう設定されておりこれがオンした場合は発熱要求があるものとしてステップS05に進み、その他の場合はステップS04に進む。
<ステップS04:ウェイト>
ECU31は、所定の時間(例えば数秒間)処理を中断した後、ステップS03に戻り以降の処理を繰り返す。
ECU31は、バッテリのSOCが所定値以上であり、残存電力量に余裕がある場合にはステップS06に進み、SOCが所定値未満であり、残存電力量に余裕がない場合にはステップS12に進む。
<ステップS06:外気温・内気温読込み>
ECU31は、図示しない車内外の温度センサから外気温及び内気温を読み込み、ステップS07に進む。
<ステップS07:温度差計算>
ECU31は、ステップS06において読み込んだ外気温と内気温との温度差を求め、ステップS08に進む。
ECU31は、通電の対象となる発熱膜を選択することによってウインドウガラス10の通電エリア(発熱エリア)を設定し、さらに通電量を選択し、リレー32を制御して通電を開始する。
さらに、ECU31は、図示しない空調制御ユニットに例えばCAN等の車載LANを通じて指示を出し、温風をウインドウガラス10に吹き付けるデフロスタ装置の吹出を禁止する処理を行う。
通電エリア及び通電量の設定方法について、以下詳しく説明する。
図3は、通電エリア設定マップを示す模式図である。図3において、横軸は外気温度を示し、縦軸は内外温度差を示している。
図3に示すように、外気温度が第1の閾値(例えば2℃)よりも低く、かつ、内外気温差が第1の閾値よりも大きい場合は、全ての発熱膜21〜24に通電される。
また、外気温度が第1の閾値より高い第2の閾値よりも高く、かつ、内外気温差が第1の閾値よりも小さい第2の閾値よりも小さい場合は、ウインドウガラス10の凍結が発生せずかつ曇りが発生しにくく、空調システムによって防曇が可能であるとして、全ての発熱膜21〜24の通電がオフされる。
その他の場合は、Aピラー近傍に配置された第1発熱膜21及び第4発熱膜24に通電され、第2発熱膜22及び第3発熱膜23の通電はオフされる。
図4は、通電量設定マップを示す模式図である。図4において、横軸は外気温度を示し、縦軸は内外温度差を示している。
外気温度が上述した第2の閾値よりも高く、かつ、内外温度差が上述した第2の閾値よりも小さい場合は、全ての発熱膜21〜24への通電がカットされる。
その他の場合は、外気温度が低いほど、また、内外温度差が大きいほど、通電時のデューティ比を大きくして、通電される電力量が大きくなり、発熱量が大きくなるように設定されている。
上述した通り設定された通電エリア、通電量において、各発熱膜21〜24への通電を開始した後、ステップS09に進む。
ECU31は、ワイパスイッチがオンの場合はステップS10に進み、オフの場合はステップS11に進む。
<ステップS10:通電エリア・通電量補正>
ECU31は、ステップS09においてワイパスイッチのオンが検出されたことから、外気温が2℃未満の場合には、降雪状態であると推定し、第2発熱膜22及び第3発熱膜23の通電がオフの場合はオンにするとともに、Aピラー近傍における雪の掻き貯まりが氷塊として成長することを防止するため、Aピラー近傍の第1発熱膜21及び第4発熱膜24への通電量を増加させる補正を行う。
その後、ステップS11に進む。
ECU31は、所定の自己診断機能によってウインドウガラス加熱装置1の各機能の正常・異常を診断し、正常な場合はステップS03に戻り以降の処理を繰り返し、異常が検出された場合はステップS12に進む。
<ステップS12:フェイルセーフ処理>
ECU31は、全ての発熱膜21〜24への通電を停止し、一連の処理を終了する。
(1)ウインドウガラス10のAピラー近傍の領域を加熱する必要がある場合に、当該部位近傍に設けた発熱膜21,24のみを発熱することによって効率よく加熱することができる。これによって、曇りの発生しやすいウインドウガラス10の周辺部を重点的に加熱することができ、また、降雪時にワイパで掻き貯められた雪が氷塊として成長することを防止できる。また、防曇等のためウインドウガラス全面を加熱する必要がある場合に全ての発熱膜21〜24を発熱させてガラス全面を加熱することができる。
また、ウインドウガラス10を直接加熱することができるので、空調装置を用いて加熱した空気を吹き付けてガラスを加熱したり、車室内の空気を除湿して防曇することと比較するとエネルギ効率がよい。
(2)ガラスヒータ20が透明又は半透明な発熱膜を有する構成とすることによって、ウインドウガラス10の視界範囲内にも運転者等の視界を妨げることなく配置することができる。
(3)車内外温度差及び外気温度を含む発熱要求に応じて、第1発熱膜21及び第4発熱膜24のみを発熱させるか、あるいは、全ての発熱膜21〜24を発熱させるかを切り換え、また、発熱要求に応じて各発熱膜21〜24の発熱量を変化させることによって、気候に応じた最適な加熱状態を自動的に選択することができ、ユーザが操作に煩わされることなく寒冷地運行における良好な視界を確保することができる。
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)ウインドウガラス加熱装置の構成は、上述した実施例に限定されず、適宜変更することができる。例えば、発熱膜の成分は実施例のような酸化錫ベースのものに限らず、透明又は半透明であれば他の金属材料や非金属材料を有する発熱膜を用いることもできる。
また、フロントウインドウガラスに限らず、リアウインドウガラスや嵌め殺しの三角窓、クォータウインドウ等にも適用することができる。
(2)実施例では、第1及び第2の発熱手段はともに透明又は半透明の発熱膜を有する構成であったが、本発明はこれに限らず、第2の発熱手段を抵抗発熱線やカーボン等の不透明な発熱手段とし、ウインドウガラスの視界範囲外(着色部分あるいはセラミック部分)に設ける構成としてもよい。
(3)実施例では、第2の発熱手段は、Aピラー近傍に設けられるが、これに限らず、比較的大きな発熱量が要求される他の部分に設けてもよい。例えば、ワイパブレードが停止時に当接するワイパ待機位置周辺や、運転支援装置に用いられるステレオカメラ等の車外状況撮像手段に対向する領域に設けてもよい。
また、実施例のようにウインドウガラスを左右にエリア分割することに代えて、暖気が上昇しやすいことを考慮して上下にエリア分割してもよい。
(4)実施例では、ウインドウガラスは合わせガラスであったが、例えばリアウィンドウ等に用いる場合には、単層ガラスとしてもよい。この場合、各発熱手段は、ワイパによる引っ掻かれ等によるダメージを防止するためには車内側の面部に設けることが好ましいが、例えば保護膜等で対策したうえで車外側の面部に設けてもよい。
(5)本発明のウインドウガラス加熱装置は、これ以外の発熱手段あるいは加熱手段を組み合わせて用いることもできる。例えば、第1及び第2の発熱手段以外の発熱膜を設けたり、抵抗発熱線を用いたワイパデアイサやエアコンディショナ、ヒータユニット等からの温風を用いたデフロスタと本発明のウインドウガラス加熱装置とを組み合わせて用いてもよい。一方、本発明のウインドウガラス装置を設けることによって、空調システムのデフロスタ噴出口、ダクト等を廃止すれば、インストルメントパネルの設計や意匠デザインの自由度を向上することができ、また、ダクト内等に埃等が侵入することに起因するエアコンディショナ作動時の異音や悪臭の発生も防止できる。
(6)実施例では、外気温と内外温度差に基づいて通電エリア及び通電量を設定しているが、外気温又は内外温度差のいずれか一方に基づいた制御であってもよい。また、これら以外のパラメータに応じた制御としてもよく、例えば車室内に湿度センサを設けて、湿度が高い場合に通電エリアの拡大及び通電量の増大をする構成としてもよい。また、車両の走行風によるウインドウガラスの冷却を考慮して通電量等を設定してもよい。
(7)実施例では隣接する発熱膜間の境界部をマスキングによって形成しているが、これに限らず、一様に発熱膜を形成した後、例えばレーザによって発熱膜をカットして境界部を形成してもよい。
20 ガラスヒータ
21 第1発熱膜 22 第2発熱膜
23 第3発熱膜 24 第4発熱膜
25 プラス電極 26 グラウンド電極
30 ヒータ制御・電力供給ユニット 31 ECU
32 リレー
Claims (5)
- 透明又は半透明であって車両のウインドウガラスの中央部を含む領域に添付された発熱膜を有する第1の発熱手段と、
前記ウインドウガラスの周縁部に前記第1の発熱手段と隣接して設けられた第2の発熱手段と、
外気又は内気の状態、車室内に設けられた操作部からの操作入力の少なくとも1つを含む発熱要求を検出する発熱要求検出手段と、
前記発熱要求に応じて、前記第1の発熱手段の発熱量及び前記第2の発熱手段の発熱量を制御する発熱制御手段と
を備えるウインドウガラス加熱装置。 - 前記第2の発熱手段は、透明又は半透明であって車両のウインドウガラスの前記第1の発熱手段の前記発熱膜と隣接する領域に添付された発熱膜を有すること
を特徴とする請求項1に記載のウインドウガラス加熱装置。 - 前記第2の発熱手段は、ワイパの待機位置近傍の領域、前記ワイパの前記待機位置と反対側に位置するもう一方の払拭端近傍の領域、車外状況撮像手段に対向する領域の少なくとも1つに設けられること
を特徴とする請求項2に記載のウインドウガラス加熱装置。 - 前記発熱要求は車内外温度差、外気温度の少なくとも1方を含み、
前記発熱制御手段は、前記発熱要求に応じて第2の発熱手段のみを発熱させる第1の加熱状態と、第1の発熱手段及び第2の発熱手段をともに発熱させる第2の加熱状態とを切り換えること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のウインドウガラス加熱装置。 - 前記発熱要求は車内外温度差、外気温度の少なくとも1方を含み、
前記発熱制御手段は、前記発熱要求に応じて第1の発熱手段の発熱量及び第2の発熱手段の発熱量を変化させること
を特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のウインドウガラス加熱装置。
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