JP2015128993A - ハンドルヒータ、ハンドルヒータ装置および操舵ハンドル - Google Patents

Abstract

【課題】人の手の接触を感度良く判定するハンドルヒーター装置を提供する。
【解決手段】ハンドルヒーター装置１００は、操舵ハンドルに備えられた電熱線１０３と、電熱線１０３と直列に接続され、電熱線１０３に電力を供給するためのスイッチ１０１と、電熱線１０３を構成する配線パターンの途中に接続された引き出し線１０４により配線パターンに電気的に接続されるセンス回路１０６とを備え、センス回路１０６は、スイッチ１０１がオフである時に引き出し線１０４を介した配線パターンの静電容量の大きさに基づいて操舵ハンドルと人の手との接触の有無を判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵ハンドル、操舵ハンドルのハンドルヒータおよびハンドルヒータ装置に関する。

特許文献１は、静電容量の変化により発振回路の周波数が変化することを用いて、ハンドルにおける手の接触を検知する検出装置を開示している。

一方、特許文献２は、シートヒータを利用して乗員着座有無を検出する車両用座席装置を開示している。この車両用座席装置は、シートヒータと着座検出用電極とを兼用することにより、発振回路を不用にして低コスト化を図っている。

図１７は、特許文献２による車両用座席装置のブロック図である。

シートヒータ８は、車両用座席装置１の座席内部に設けられ、結合容量２２を介して着座検出回路１４に接続されている。また、シートヒータ８は、シートヒータ解放スイッチ１１、１２を介して電力の供給を受ける。着座検出回路１４は、シートヒータ解放スイッチ１１、１２がオフである時に着座の動作を検出する。

図１８は、図１７に示す車両用座席装置の着座検出時における等価回路を示す図である。

着座検出回路１４は結合容量２２を介してシートヒータ８、寄生容量Ｃ１１、Ｃ１２、静電容量Ｃ１３に同図のように接続される。ここで、寄生容量Ｃ１１、Ｃ１２はシートヒータ解放スイッチ１１、シートヒータ解放スイッチ１２がオフである時のシートヒータ解放スイッチ１１、１２による寄生容量をそれぞれ表している。静電容量Ｃ１３は、シートヒータ８を一方の電極、人体を他方の電極とする静電容量を表している。

人が車両用座席装置１に着座しているときの静電容量Ｃ１３は、着座していないときよりも大きくなる。着座検出回路１４は、静電容量Ｃ１３の大きさに基づいて着座の有無を検出する。

シートヒータ解放スイッチ１１、１２は通常ヒータを発熱させる場合は導通状態（オン）であり、着座検出回路１４を動作させる場合は遮断状態（オフ）である。

特開２００２−３４０７１２号公報 特開２００８−２４０８７号公報

本発明者らは、上記従来技術（図１７）における、シートヒータを人体接触の有無を検出する回路に兼用する技術を、操舵ハンドルに設けられたハンドルヒータに転用することを考えた。しかしながら、人の手の接触面積は、着座による人体の接触面積よりも小さいため、感度が落ちる。

図１８に示す構成では、人体の近接により変化する静電容量Ｃ１３と、シートヒータ解放スイッチ１２の寄生容量Ｃ１２とが並列接続となる。このため、着座検出回路１４から見える着座の有無による容量変化は実効的に小さくなり、感度に影響すると考えられる。この従来技術をそのままハンドルヒータに適用した場合、寄生容量Ｃ１２に対する静電容量Ｃ１３の割合がさらに小さい（例えば約十分の１〜約百分の１）ので、感度に問題が出る（Ｓ／Ｎ比が劣る）。

本開示は、上記のような問題を解決し、接触判定の感度の良好なハンドルヒータおよびハンドルヒータ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示のハンドルヒータは、電熱線と、電熱線の第一端に接続し、外部と接続される第１の接続部材と、電熱線の第二端に接続し、外部と接続される第２の接続部材と、電熱線を構成する配線パターンの途中である、第一端と第二端との間の部分に接続された引き出し線と、引き出し線と接続され、外部と接続される第３の接続部材とを有し、 前記第１の接続部材または第２の接続部材は、外部の直流電流が流れる電源ラインに接続され、前記第３の接続部材は、外部の信号ラインに接続される。

この構成によれば、電流容量の大きい第１、第２の接続部材を介して外部の電源及びグラウンドライン（以下、「ＧＮＤライン」と略記する）から電熱線に電源を供給し、人の手の近接に伴って生じた静電容量の変化を、引き出し線と第３の接続部材を介して外部の接触検出回路に送ることができる。この際、外部の電源ラインに接続される電熱線の第一端と、外部のＧＮＤラインと接続される電熱線の第二端との間に、電熱線を構成する配線パターンの一部が介在する。電熱線の配線パターンは、当然にインダクタンス成分を有する。

すなわち、本構成のハンドルヒータは、外部の電源及びＧＮＤラインに配置されたスイッチの寄生容量の影響を低減または排除しながら、人の手と配線パターンとの間に生じる静電容量の変化を接触検出回路に送ることを可能にする。また、電源及びＧＮＤラインのＧＮＤライン側にスイッチを配置しない場合も、配線パターンによって、ＧＮＤと接触検出回路とが直結することを回避できる。

また、本開示のハンドルヒータ装置は、電熱線と、電熱線と直列に接続され、電熱線に電源を供給する電源ライン、ＧＮＤラインと、電熱線を構成する配線パターンの途中に接続された引き出し線と、引き出し線により配線パターンと電気的に接続される接触検出回路とを有し、ＧＮＤラインと接触検出回路との間に、前記電熱線の配線パターンの一部が直列に接続されている。

この構成によれば、ＧＮＤラインと接触検出回路の間に、電熱線の配線パターンの一部を介在させる。介在する配線パターンはインダクタンス成分を有するものであるから、ＧＮＤと接触検知回路が直結することを回避できる。また、ＧＮＤラインに接続して電熱線への電力供給をオン、オフするスイッチを配置しても、接触検知回路とスイッチとの間に電熱線の配線パターンの一部が介在する。すなわち、電熱線の配線パターンと人の手との間に発生する静電容量に対する、オフにしたスイッチの寄生容量の影響を、低減または排除することができる。ひいては、ハンドルヒータと手の接触判定を兼用させた構成においても、接触検出感度の良好なハンドルヒータ装置を提供できる。

本発明のハンドルヒータおよびハンドルヒータ装置、およびそれらを備えた操舵ハンドルは、人の手の接触判定の感度を向上させることができる。

図１は、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置が設けられた操舵ハンドルの例を示す図である。 図２は、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の構成例を示すブロック図である。 図３Ａは、実施の形態１における電熱線を含むハンドルヒータの具体例を示す図である。 図３Ｂは、実施の形態１における電熱線を含むハンドルヒータの他の具体例を示す図である。 図４は、図２に示すハンドルヒータ装置の検出時における等価回路を示す図である。 図５は、実施の形態１の変形例におけるハンドルヒータ装置の構成を示すブロック図である。 図６は、図５に示すハンドルヒータ装置の検出時における等価回路を示す図である。 図７は、実施の形態１と比較例における静電容量の変化量を対比して示す図である。 図８は、実施の形態１におけるヒータ動作と接触判定動作を示すタイムチャートを示す図である。 図９は、実施の形態１における接触検出回路の構成例を示す図である。 図１０は、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の構成例を示す図である。 図１１は、実施の形態２の変形例１におけるハンドルヒータ装置を示す図である。 図１２は、実施の形態２の変形例２におけるハンドルヒータ装置を示す図である。 図１３は、実施の形態３におけるハンドルヒータ装置の構成例を示す図である。 図１４は、実施の形態３におけるハンドルヒータ装置が設けられた操舵ハンドルの例を示す図である。 図１５は、実施の形態３の変形例１におけるハンドルヒータ装置を示す図である。 図１６は、実施の形態３の変形例２におけるハンドルヒータ装置を示す図である。 図１７は、従来技術における車両用座席装置の模式縦断面図である。 図１８は、図１７の車両用座席装置の着座検出時における等価回路を示す図である。

以下、本開示のハンドルヒータおよびハンドルヒータ装置について図面を参照しながら説明する。但し、詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は当業者が本開示を十分に理解するためのものであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係るハンドルヒータおよびハンドルヒータ装置について、図１〜
図９を参照しながら具体的に説明する。

図１は、実施の形態１における、手の接触検知を兼ねるハンドルヒータ装置が設けられる操舵ハンドルの例を示す図である。ハンドルヒータ装置は、手の接触判定を兼用し、車両、船舶、航空機、宇宙船、乗り物等の操舵ハンドル３０に設けられる。

図１では、ハンドルヒータ装置の一部である、ハンドルヒータ１００を図示する。ハンドルヒータ１００は、１つの操舵ハンドル３０に右手、左手に対応するよう２つ設けられているが、１つでもよいし３つ以上でもよい。また、ハンドルヒータ１００は操舵ハンドル３０に内蔵されてもよいし、オプションで操舵ハンドルに外付けされてもよい。

図２は、本実施の形態におけるハンドルヒータ装置の構成例を示すブロック図である。このハンドルヒータ装置は、スイッチ１０１、１０２、電熱線１０３、引き出し線１０４、結合容量１０５、接触検出回路１０６を有する。電熱線１０３と引き出し線１０４とはハンドルヒータ１００に含まれる。 スイッチ１０１、スイッチ１０２は、電熱線１０３を挟むように直列に接続され、電熱線１０３に電力を供給するかしないかを切り替える。スイッチ１０１が電源ラインに、スイッチ１０２がＧＮＤラインに接続されている。スイッチ１０１、スイッチ１０２はスイッチトランジスタであり、同じタイプでもよいし、異なるタイプ（ｐＭＯＳトランジスタとｎＭＯＳトランジスタなど）でもよい。

ハンドルヒータ１００は素早く暖めるために大電流が流れる仕様となっており、また、接触検出回路１０６との動作切り替えで頻繁にオン、オフ制御を行うため、オン抵抗Ｒｏｎの小さい半導体素子で構成されるのが一般的である。オン抵抗Ｒｏｎの小さい素子は一般的に寄生容量が大きい。

電熱線１０３は、一端がスイッチ１０１に、他端がスイッチ１０２に、それぞれ電気的に接続される。

引き出し線１０４は、電熱線１０３を構成する配線パターンの途中と接触検出回路１０６とを電気的に接続する。つまり、引き出し線１０４の一端は配線パターンの途中にある接続点１０４Ｊに接続され、他端は結合容量１０５を介して接触検出回路１０６に接続される。

結合容量１０５は、引き出し線１０４と接触検出回路１０６とを直流をカットして電気的に（交流的に）接続する容量素子である。

接触検出回路１０６は、スイッチ１０１および１０２がオフである時に引き出し線１０４を介した配線パターンの静電容量の大きさに基づいて操舵ハンドルと人の手との接触の有無を判定する。

以上のように構成されたハンドルヒータ装置は、スイッチ１０２と接触検出回路１０６との間に、電熱線１０３の配線パターンの一部が介在している。この構成が、オフのときのスイッチ１０２の寄生容量（Ｃ２）が接触検出回路１０６と電気的に直結することを回避する。介在する配線パターンの一部は、インダクタンス成分を有するので、電熱線１０３の配線パターンと人の手との間に発生する静電容量（Ｃ３）に対する、寄生容量（Ｃ２）の影響を低減または排除することができる。すなわち、ハンドルヒータと手の接触判定を兼用させた構成においても、接触検出感度の良好なハンドルヒータ装置を提供できる。

図３Ａ、図３Ｂは、電熱線１０３を含むハンドルヒータの具体例を示す図である。

図３Ａ、図３Ｂそれぞれに示すハンドルヒータ１００Ａ、１００Ｂは、可撓性を有する面状発熱体１１０として形成され、ハンドルの握り部に沿うように丸められた状態で操舵ハンドルに内蔵または付加される。面状発熱体１１０は、支持体１１１、電熱線１０３、引き出し線１０４、接続部材１１２、１１３、１１４、リード線１２２、１２３、１２４、サーモスタット１２５を有する。また図中の１０４Ｊ，Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓは線同士の接続点を表す。支持体１１１は、例えば不織布で形成される。

まず、図３Ａに示すハンドルヒータ１００Ａの例について説明する。電熱線１０３は、平面での折り返しを繰り返して配線された配線パターンにより構成される。電熱線１０３は、第１の電熱線１０３ａ、第２の電熱線１０３ｂ、第３の電熱線１０３ｃを有する。

引き出し線１０４は、電熱線１０３の配線パターンの途中に接続される。引き出し線１０４は、第１の引き出し線１０４ａと第２の引き出し線１０４ｂとを有する。

第１の電熱線１０３ａの一端は接続部材１１２に接続され、他端は接続点Ｒにおいて第１の引き出し線１０４ａに接続される。

第２の電熱線１０３ｂの一端は接続点Ｓにおいて第２の引き出し線１０４ｂに接続され、他端は接続部材１１４に接続される。

第３の電熱線１０３ｃの一端は第１の電熱線１０３ａ上の接続点Ｐに接続され、他端は第２の電熱線１０３ｂ上の接続点Ｑに接続される。第３の電熱線１０３ｃは、第１および第２の電熱線１０３ａ、１０３ｂの外周を取り巻くように配置されている。

第１〜第３の電熱線１０３ａ〜１０３ｃは何れも加温面積を広くするために、平面に折り返しを繰り返して配線された配線パターン（線状ヒーター線）により構成される。第１の電熱線１０３ａと第２の電熱線１０３ｂとは直列に接続される。第３の電熱線１０３ｃは、直列接続された第１の電熱線１０３ａおよび第２の電熱線１０３ｂと並列に接続される。

第１および第２の引き出し線１０４ａ、１０４ｂは、太線で強調してあり、第１の電熱線１０３ａおよび第２の電熱線１０３ｂを構成する配線パターンの途中（接続点Ｒ、Ｓ）に接続される。引き出し線１０４ａ、１０４ｂの太線は強調のためであり、実際の線の太さを表すものではない。なお、接続点Ｒ、Ｓは、図２における接続点１０４Ｊに対応する。

第１の引き出し線１０４ａの一端は接続部材１１３に接続され、他端は接続点Ｒにおいて第１の電熱線１０３ａの他端に接続される。第２の引き出し線１０４ｂの一端は接続部材１１３に接続され、他端は接続点Ｓにおいて第２の電熱線１０３ｂの他端に接続される。

接続部材１１２は、第１の電熱線１０３ａの一端とリード線１２２とを接続する部材である。接続部材１１３は、引き出し線１０４ａおよび１０４ｂの一端とリード線１２３とを接続する部材である。接続部材１１４は、第２の電熱線１０３ｂの他端とリード線１２４とを接続する部材である。

リード線１２２とリード線１２４は電力供給線である。リード線１２２は、スイッチ１０１および１０２の一方に接続され、リード線１２４はスイッチ１０１およびスイッチ１０２の他方に接続される。このように、接続部材１１２、１１４にスイッチ１０１、１０２を介して電力を供給し、接続部材１１３を介して接触検出回路１０６に引き出し線１０
４を接続する構成によって、接触検出回路１０６の感度を向上させる。

なお、本例では接続部材１１３は引き出し線１０４ａ、１０４ｂに共通に１つ設けられたが、接続部材を引き出し線１０４ａ、１０４ｂそれぞれに対応して１つずつ設けてもよい。その場合、複数の接続部材は互いにリード線で接続された構成となる。

リード線１２３は、結合容量１０５を介して接触検出回路１０６に接続される。リード線１２３および引き出し線１０４は、電熱線１０３の配線パターンの静電容量の大きさに基づいて操舵ハンドルと人の手との接触の有無を判定する接触検出回路１０６に接続される。

サーモスタット１２５は、温度調整用である。

次に、図３Ｂに示すハンドルヒータ１００Ｂの例について説明する。この例は、次の点で図３Ａの例と異なる。

まず、電熱線１０３は、接続部材１１２と接続された一端から、接続部材１１４と接続された他の一端まで、途中で分岐しない一本の配線パターンである。また、接続部材１１３に接続される引き出し線１０４は一本であり、配線パターンとの接続点も、１０４Ｊの一点である。なお、引き出し線１０４の太線は強調のためであり、実際の線の太さを表すものではない。

以上のように構成されたハンドルヒータは、電熱線１０３の配線パターンの途中に、外部の接触検出回路につながる引き出し線１０４を接続する。このハンドルヒータを有することにより、外部のスイッチ１０２と接触検出回路１０６との間に、電熱線１０３の配線パターンの一部を介在させたハンドルヒータ装置を構成することが可能になる。すなわち、ハンドルヒータと手の接触判定を兼用させるハンドルヒータ装置に対し、接触検出感度を良好にするハンドルヒータを提供する。

図４は、図２に示すハンドルヒータ装置の検出時における等価回路を示す図である。

ハンドルヒータ装置の接触検出時には、図２に示すスイッチ１０１およびスイッチ１０２はオフの状態である。スイッチ１０１および１０２がオフである時、接触検出回路１０６は結合容量１０５を介して電熱線１０３、寄生容量Ｃ１、Ｃ２、静電容量Ｃ３に図４のように接続される。ここで、寄生容量Ｃ１、Ｃ２はスイッチ１０１、スイッチ１０２がオフである時のスイッチ１０１、１０２の寄生容量をそれぞれ表している。静電容量Ｃ３は、電熱線１０３を一方の電極、人の手を他方の電極とする静電容量を表している。

人の手がハンドルヒータ１００に接触しているときの静電容量Ｃ３は、接触していないときよりも大きくなる。接触検出回路１０６は、静電容量Ｃ３の大きさに基づいて人の手の接触の有無を判定する。

図４の例では、引き出し線１０４は、電熱線１０３の配線パターンの全長の約半分の位置に接続されている。接触検出回路１０６は、結合容量１０５および引き出し線１０４を介して、配線パターンの約半分と寄生容量Ｃ１とに直列に接続されている。同様に、接触検出回路１０６は、結合容量１０５および引き出し線１０４を介して、配線パターンの残り約半分と寄生容量Ｃ２とに直列に接続されている。一方で、接触検出回路１０６は、結合容量１０５および引き出し線１０４を介して、静電容量Ｃ３に接続されている。

言い換えれば、引き出し線１０４と寄生容量Ｃ１の間には配線パターンの約半分が介在
する。引き出し線１０４と寄生容量Ｃ２の間には配線パターンの残り約半分が介在する。引き出し線１０４と静電容量Ｃ３は直接接続されてもよい。

配線パターンは折り返しを繰り返して配線されているので、上記の約半分、残り約半分はそれぞれ抵抗を有するだけでなくインダクタでもある。したがって、引き出し線から見て、寄生容量Ｃ１、Ｃ２に対して配線パターンの約半分と残り約半分のインダクタンス成分が直列に接続される。そのため、直列接続後のインピーダンスが小さいリアクタンス成分となり、手とヒータ線との静電容量Ｃ３に対しての影響が小さくなる。

なお、図４では、引き出し線１０４と電熱線１０３の配線パターンとの接続点１０４Ｊが配線パターンの全長の約半分の位置である例を説明したが、これに限らない。

たとえば、引き出し線１０４と配線パターンとの接続点１０４Ｊは、配線パターンの全長をＮ対１に２分する位置であってもよい。Ｎは例えば１以上２以下の実数である。Ｎに対応するのは、本実施の形態である図２、および後述の図１０においては、ＧＮＤラインに接続された側の配線パターンである。後述の図１２においてはインダクタ値に拠って変わる。

また、引き出し線１０４と配線パターンとの接続点１０４Ｊは、配線パターンおよび寄生容量によるインピーダンスをＮ対１に２分する位置であってもよい。

（実施の形態１の変形例）
図５は、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の他の構成例を示すブロック図である。この構成では、図２と比べて調整容量ＣａおよびＣｂが追加されている点が異なっている。

調整容量Ｃａは、スイッチ１０１に並列に接続される。調整容量Ｃｂは、スイッチ１０２に並列に接続される。調整容量Ｃａ，Ｃｂは、その容量値を半固定式に調整可能なコンデンサである。

接触検出回路１０６の非動作時（つまりスイッチ１０１および１０２がオンであるときのヒーティング時）には、調整容量Ｃａ、Ｃｂはそれぞれスイッチ１０１、１０２のオンによってショートした状態になり、ヒーティングに何ら影響を与えない。一方、スイッチ１０１および１０２がオフのとき、調整容量Ｃａ、Ｃｂは、スイッチ１０１の寄生容量、スイッチ１０２の寄生容量にそれぞれ並列に接続されることになり、その機能を発揮する。

図６は、図５に示すハンドルヒータ装置の検出時における等価回路を示す図である。

調整容量Ｃａ、Ｃｂは、接触検出回路１０６の動作時（つまりスイッチ１０１およびスイッチ１０２がオフであるとき）それぞれスイッチ１０１、１０２の寄生容量Ｃ１、Ｃ２に並列に接続される。この構成において、調整容量ＣａおよびＣｂの容量値を調整することによって接触検出回路１０６の感度を最適に向上させることができる。

具体的には、(ｉ)引き出し線１０４（１０４ａおよび１０４ｂ）から配線パターンの一部分のＬ（インダクタ）成分およびスイッチの寄生容量は直列共振回路を形成する。また（ｉｉ）引き出し線から配線パターンの残りの部分のＬ成分およびスイッチの寄生容量は直列共振回路を形成する。（ｉ）と（ｉｉ）は並列なので、一方がＬ性となってかつ他方がＣ性となれば、（ｉ）と（ｉｉ）とがＬＣ並列共振回路を形成する。

接触検出回路１０６の動作周波数がこの並列共振回路の共振周波数とおおよそ一致する場合、接触検出回路１０６から信号が流れにくくなり、接触検出回路１０６の感度が低下する。

そこで、調整容量Ｃａ、Ｃｂの容量値を調整することによって、ＬＣ並列共振回路の共振を防止することができる。その結果、接触検出回路１０６の感度を最適に向上させることができる。例えば、接触検出回路１０６の動作周波数と上記の並列共振回路の共振周波数とが一致しないように、調整容量Ｃａ、Ｃｂの容量値を調整すればよい。あるいは、並列共振回路が共振しないようにＣａ、Ｃｂを調整すればよい。また、調整容量Ｃａ、Ｃｂの容量値の調整は工場出荷時にすればよい。

なお、図６において調整容量Ｃａ、Ｃｂは調整可能な可変容量だけでなく容量が固定であるコンデンサを用いてもよい。この場合、電熱線１０３のインダクタンスと、スイッチ１０１、１０２の寄生容量にあわせて適切な容量を有するコンデンサを用いる。

このように、ハンドルヒータ装置が調整容量Ｃａ、Ｃｂを有することが好ましい。この構成により、図３Ａにおける引き出し線１０４ａ、１０４ｂと配線パターンとの接続点（および図３Ｂにおける引き出し線１０４と配線パターンとの接続点）は、配線パターン上であればどこであってもよく任意に設定可能となる。しかも、接触検出回路１０６の感度を最適に向上させることができる。すなわち、ハンドルヒータおよび接触検出回路１０６の設計自由度を向上させる。

図７は、実施の形態１（変形例を含む）と比較例（従来構造）とにおける静電容量の変化量を対比させて示す図である。従来構造は例えば図１８の構成であり、本実施の形態は図４または図６の構成である。縦軸は静電容量の大きさを示す。本実施の形態におけるハンドルヒータ装置では、接触時と非接触時の静電容量の変化の差を従来に比べて大きくすることができる。

図８は、本実施の形態におけるヒータの動作と接触検出回路１０６の動作とを示すタイムチャートの一例を示す図である。縦軸がハンドルヒータ装置のヒータ動作、接触検出回路１０６の接触検知の動作のＯＮ（オン）、ＯＦＦ（オフ）を、横軸が時間の経過（ｔ）を表す。この例では、ヒータ動作と接触検出回路１０６の動作とが択一的に切り替えられて、それぞれを間欠動作している。切り替え動作を人が感じない程度の速さにすれば、操舵ハンドルを暖めながら手の接触を検知することができる。

図９は、本実施の形態における接触検出回路１０６の構成例を示す図である。接触検出回路１０６は、電荷注入部１３０、平滑回路１４０、ＡＤ（アナログ・デジタル）変換器１５０、判定部１６０を有する。

電荷注入部１３０は、パルス発生器１３１、スイッチ１３２、１３３を有し、スイッチ１０１および１０２がオフであるときに、引き出し線１０４および結合容量１０５を介して配線パターンに電荷を注入する。パルス発生器１３１は、周期的なパルスを発生する。スイッチ１３２は周期的なパルスに従ってオンとオフを繰り返す。スイッチ１３３はスイッチ１３２がオンのときオフ、オフのときオンになる。

平滑回路１４０は、引き出し線１０４の信号レベルを平滑化する。

ＡＤ変換器１５０は、平滑化された信号レベルをデジタル値に変換する。

平滑回路１４０とＡＤ変換器１５０により、検出部１４５が構成される。

判定部１６０は、ＡＤ変換器１５０からのデジタル値としきい値とを比較し、超えていない場合（静電容量Ｃ３が小さい場合）は非接触と判定し、超えている場合（静電容量Ｃ３が大きい場合）は接触と判定する。さらに、判定部１６０は、非接触の場合にデジタル値としきい値との差分に応じて操舵ハンドルと人の手との距離を判定（推定）する。

このような構成により、人の手が操舵ハンドルに接触しているか否かを判定する接触検出回路１０６を、簡単な回路により構成することができる。

なお、電荷注入部１３０は、電熱線１０３の配線パターンに電荷を繰り返し注入してもよい。電荷の繰り返し注入により、判定を繰り返して行うことができ、判定の制度を向上させることができる。

なお、接触検出回路１０６の全部または一部は、マイクロコンピュータあるいは１チップのＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）により構成してもよい。

以上より、本実施の形態のハンドルヒータ装置は、図４、図６に示したように、スイッチの寄生容量と接触検出回路との間には配線パターンの一部分を介在させる。そのため、スイッチ１０１および１０２がオフのときのスイッチ１０１および１０２の寄生容量Ｃ１、Ｃ２と接触検出回路１０６とが引き出し線１０４を介して直結されることが回避される。したがって、配線パターンと人の手との間の静電容量Ｃ３に対するスイッチ１０１、１０２の寄生容量Ｃ１、Ｃ２の影響を低減または除外することができる。その結果、感度を良くすることができる。また、ハンドルヒータ装置が調整容量Ｃａ、Ｃｂを有することにより、接触検出回路１０６の感度を最適に向上させるだけでなく、ハンドルヒータおよび接触検出回路１０６の設計自由度を向上させる。

なお、ハンドルヒータ装置は種々の変形が可能である。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係るハンドルヒータ装置について、図１０〜図１２を参照しながら具体的に説明する。図１０〜図１２はそれぞれ、実施の形態２およびその変形例におけるハンドルヒータ装置を示す図である。

図１０に示すように実施の形態２にでは、スイッチ１０２を設けず、電熱線１０３の一方の端がＧＮＤに接続される点が、実施の形態１と大きく異なる。

スイッチ１０１がオフのときの図１０の等価回路は、図４においてＣ２の両電極がショートしている回路となる。

この構成によれば、接触検出回路１０６の動作時には、接触検出回路１０６とＧＮＤとの間に、電熱線１０３の配線パターンの約半分（または一部分）が介在する。また、スイッチ１０２を設けないため、寄生容量Ｃ２が静電容量Ｃ３の検出に影響を及ぼすこともない。つまり、接触検出回路１０６は、配線パターンの約半分（または一部分）の抵抗およびインダクタを介してＧＮＤと接続されるので、従来技術に比べて静電容量Ｃ３の検出感度を向上させることができる。

このように、電熱線１０３の配線パターンがインダクタとして機能するため、配線パターンの一部で十分なインピーダンスが取れる場合は、新たにインダクタ用の素子を追加する必要がない。すなわち、簡素な回路のまま接触検出の感度を向上することができる。

（実施の形態２の変形例１）
図１１は、実施の形態２の変形例１におけるハンドルヒータ装置の構成を示すブロック図である。

本変形例は、図１０と比べて調整容量Ｃａが追加されている点が異なっている。スイッチ１０１がオフのときの図１１の等価回路は、図６においてＣ２の両電極がショートしている回路となる。

この構成によれば、実施の形態１の変形例で記したように、調整容量Ｃａの容量値を調整できる。そのため、さらに接触検出回路１０６の感度を最適に向上させることができる。また、ハンドルヒータおよび接触検出回路１０６の設計自由度を向上できる。

（実施の形態２の変形例２）
図１２は、実施の形態２の変形例２におけるハンドルヒータ装置の構成を示すブロック図である。

本変形例は、図１０と比べて、電熱線１０３の一方の端とＧＮＤとの間に、インダクタンス素子１３５を配置した点が異なっている。

本変形例においては、電熱線１０３の配線パターンの一部と、外部インダクタであるインダクタンス素子１３５により、接触検出回路１０６とＧＮＤとが直結するのを防いでいる。電熱線１０３の配線パターンの一部では十分なインピーダンスを取れない場合は、このようにインダクタンス素子１３５を付加してもよい。

（実施の形態３）
実施の形態１、２およびその変形例では、ハンドルヒータ１００を操舵ハンドルの任意の一箇所に設けた場合を想定して、ハンドルヒータ装置の構成を示した。以下、実施の形態３では、ハンドルヒータを操舵ハンドルの複数個所に配置して同時に制御する場合のハンドルヒータ装置の構成について、図１３〜図１６を参照しながら説明する。

図１３は、実施の形態３にかかるハンドルヒータ装置の構成例を示す図である。本実施形態のハンドルヒータ装置は、ヒータ線１０３Ａ（第１のハンドルヒータの電熱線１０３）、ヒータ線１０３Ｂ（第２のハンドルヒータの電熱線１０３）、ヒータ線１０３Ａに接続される接触検出回路Ｓ１、ヒータ線１０３Ｂに接続される接触検出回路Ｓ２、ヒータ線１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれの一端と接続するスイッチ１０１、ヒータ線１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれの他の一端と接続するスイッチ１０２、接触検出回路Ｓ１、Ｓ２を制御する制御回路１７０を有する。

実施の形態１と同じく、ヒータ線１０３Ａ、１０３Ｂの配線パターンは、その途中に引き出し線１０４との接続点１０４Ｊを有する。すなわち、接触検出回路Ｓ１、Ｓ２の動作時には、接触検出回路Ｓ１、Ｓ２からみて、スイッチ１０２との間に、ヒータ線１０３Ａ、１０３Ｂそれぞれの配線パターンの一部が介在する。すなわち、寄生容量Ｃ２による静電容量Ｃ３の検出への影響を低減または排除でき、接触検出感度の良好なハンドルヒータ装置を提供できる。

本実施形態において、電熱線と接触検出回路は複数配置されるが、図１３に示すように、電源ラインとスイッチ１０１、ＧＮＤラインとスイッチ１０２は、ヒータ線１０３Ａ、１０３Ｂに対して共有である。

ヒータ線１０３Ａ、１０３Ｂは、図１４に示すように、操舵ハンドル４０を正位置にし
た場合の、中央に対して左側、右側に各々配置されるのが望ましい。この構成によると、右手、左手、それぞれの接触検知が効率よくできるため、接触検出を兼ねたハンドルヒータ装置全体としての効率がよい。

（実施の形態３の変形例１）
図１５は、実施の形態３の変形例１におけるハンドルヒータ装置の構成を示すブロック図である。

本変形例では、図１３と比べて、接触検出回路Ｓ２がなく、一続きの電熱線１０３を、ヒータ線１０３Ｃ、ヒータ線１０３Ｄとして分けて配置した点が異なっている。また、実施の形態２のように、スイッチ１０２がなく、ヒータ線１０３Ｄの一方の端がＧＮＤに接続される点が異なる。

本変形例において、ヒータ線１０３Ｃ、１０３Ｄは、一続きの電熱線１０３であり、その配線パターンの途中である接続点１０４Ｊから、引き出し線１０４により引き出され、接触検出回路Ｓ１に接続される。図１５のヒータ線１０３Ｃ、１０３Ｄは、図１４におけるヒータ線１０３Ａ、１０３Ｂと同様、操舵ハンドル４０の左側、右側に各々配置される。

この構成によれば、実施の形態２のハンドルヒータ装置を２つ搭載するよりも、操舵ハンドルに配置した複数のヒータ線に対し、接触検出回路Ｓ１、電源ラインとスイッチ１０１、ＧＮＤラインを共有できるため、ハンドルヒータ装置としての小型化および省電力化が可能になる。

また、実施の形態２と同じく、スイッチ１０２がないため、寄生容量Ｃ２が静電容量Ｃ３の検出に影響を及ぼすこともなく、接触検出回路Ｓ１の動作時には、接触検出回路Ｓ１とＧＮＤとの間に、配線パターンの一部が介在するので、従来技術に比べて接触検出回路Ｓ１の検出感度を向上させることができる。配線パターンがインダクタとして機能するため、新たにインダクタ用の素子を追加せず、簡素な回路のまま接触検出の感度を向上させることができる。

（実施の形態３の変形例２）
図１６は、実施の形態３の変形例２におけるハンドルヒータ装置の構成を示すブロック図である。

本変形例は、図１５と比べて、ＧＮＤラインにインダクタンス素子１３５を付加する点が異なる。この構成では、ヒータ線１０３Ｄだけでは十分なインピーダンスを取れない場合を補うことができる。

なお、上記各実施の形態および変形例において、接触検出回路１０６、Ｓ１、Ｓ２は結合容量１０５を介して引き出し線１０４に接続されているが、結合容量１０５の代わりにダイオードを用いてもよい。この場合ダイオードのアノードが接触検出回路１０６、Ｓ１、Ｓ２に接続され、カソードが引き出し線１０４に接続される。また、結合容量１０５を削除して、接触検出回路１０６、Ｓ１、Ｓ２と引き出し線１０４とを直接接続してもよい。

以上、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜３およびそれらの変形例を説明したが、本開示における技術は、これらに限定されるものではない。本開示における技術の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示における技術の範
囲内に含む。

本発明は、車両等の操舵ハンドルにおいて人の手の接触有無を判定するハンドルヒータ装置として利用可能である。

１１，１２ シートヒータ解放スイッチ
３０，４０ 操舵ハンドル
１００，１００Ａ，１００Ｂ ハンドルヒータ
１０１，１０２，１３２，１３３ スイッチ
１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ 電熱線（ヒータ線）
１０３ａ 第１の電熱線
１０３ｂ 第２の電熱線
１０３ｃ 第３の電熱線
１０４，１０４ａ，１０４ｂ 引き出し線
１０４Ｊ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ 接続点
２２，１０５ 結合容量
１０６，Ｓ１，Ｓ２ 接触検出回路
１１０ 面状発熱体
１１１ 支持体
１１２，１１３，１１４ 接続部材
１２２，１２３，１２４ リード線
１２５ サーモスタット
１３０ 電荷注入部
１３１ パルス発生器
１３５ インダクタンス素子
１４０ 平滑回路
１４５ 検出部
１５０ ＡＤ変換器
１６０ 判定部
１７０ 制御回路
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２ 寄生容量
Ｃ３，Ｃ１３ 静電容量
Ｃａ，Ｃｂ 調整容量

Claims (27)

1. 電熱線と、
   前記電熱線と直列に接続され、前記電熱線に電力を供給する電源ライン、グラウンドラインと、
   前記電熱線を構成する配線パターンの途中に接続された引き出し線と、
   前記引き出し線により前記配線パターンと電気的に接続される接触検出回路とを備え、
   前記グラウンドラインと前記接触検出回路との間に、前記電熱線の配線パターンの一部が直列に接続された
   ハンドルヒータ装置。
2. 前記電源ラインに接続された第１のスイッチをさらに備え、
   前記電源ラインは、前記第１のスイッチを介して前記電熱線の第一端と接続される
   請求項１に記載のハンドルヒータ装置。
3. 前記グラウンドラインに接続された第２のスイッチをさらに備え、
   前記グラウンドラインは、前記第２のスイッチを介して前記電熱線の第二端と接続される
   請求項２に記載のハンドルヒータ装置。
4. 前記グラウンドラインに接続されたインダクタンス素子をさらに備え、
   前記グラウンドラインは、前記インダクタンス素子を介して前記電熱線の第二端と接続される
   請求項１に記載のハンドルヒータ装置。
5. 前記第１のスイッチと並列に接続されたコンデンサを備える
   請求項２に記載のハンドルヒータ装置。
6. 前記第２のスイッチと並列に接続されたコンデンサを備える
   請求項３に記載のハンドルヒータ装置。
7. 前記接触検出回路は、
   前記第２のスイッチがオフであるときに、前記引き出し線を介して前記配線パターンに電荷を注入する電荷注入部と、
   電荷注入時の前記引き出し線の信号レベルを検出する検出部と、
   検出された信号レベルに応じて接触判定を行う判定部とを備える
   請求項３に記載のハンドルヒータ装置。
8. 前記電荷注入部は、前記引き出し線を介して前記配線パターンに前記電荷を繰り返し注入する
   請求項７に記載のハンドルヒータ装置。
9. 前記引き出し線と前記接触検出回路とを交流的に接続する容量素子をさらに備えた
   請求項１記載のハンドルヒータ装置。
10. 前記電熱線と前記引き出し線を含むハンドルヒータ、および前記接触検知回路を二組備え、前記二組の電熱線の各々は、前記第一端が前記第１のスイッチに、前記第二端が前記第２のスイッチに、ともに接続される
    請求項３記載のハンドルヒータ装置。
11. 前記電熱線の第一端に接続し、外部と接続される第１の接続部材と、
    前記電熱線の第二端に接続し、外部と接続される第２の接続部材と、
    前記電熱線を構成する配線パターンの途中である、前記第一端と第二端との間の部分に接続された引き出し線と、
    前記引き出し線と接続され、外部と接続される第３の接続部材とを備えた
    請求項１に記載のハンドルヒータ装置。
12. 前記電熱線は、第一端と第二端とを有する第１の電熱線と、第一端と、第二端とを有する第２の電熱線とを含み、
    前記引き出し線は、前記第１の電熱線の前記第二端に接続された第１の引き出し線と、前記第２の電熱線の前記第一端に接続された第２の引き出し線とを含む
    請求項１１に記載のハンドルヒータ装置。
13. 前記第１の接続部材は、前記第１の電熱線の前記第一端に接続され、
    前記第２の接続部材は、前記第２の電熱線の前記第二端に接続された
    請求項１２に記載のハンドルヒータ。
14. 前記第３の接続部材は、前記第１の引き出し線、前記第２の引き出し線それぞれに対応して１つずつ設けられ、互いにリード線で接続された
    請求項１２記載のハンドルヒータ。
15. 前記電熱線の配線パターンは、前記第一端から前記第二端まで分岐のない直列の配線パターンである
    請求項１１に記載のハンドルヒータ。
16. 電熱線と、
    前記電熱線の第一端に接続し、外部と接続される第１の接続部材と、
    前記電熱線の第二端に接続し、外部と接続される第２の接続部材と、
    前記電熱線を構成する配線パターンの途中である、前記第一端と前記第二端との間の部分に接続された引き出し線と、
    前記引き出し線と接続され、外部と接続される第３の接続部材とを有し、
    前記第１の接続部材または第２の接続部材は、外部の直流電流が流れる電源ラインに接続され、前記第３の接続部材は、外部の信号ラインに接続される
    ハンドルヒータ。
17. 前記配線パターンは平面での折り返しを繰り返した配線パターンを含み、可撓性を有する面状発熱体である
    請求項１６に記載のハンドルヒータ。
18. 前記電熱線は、第一端と第二端とを有する第１の電熱線と、第一端と、第二端とを有する第２の電熱線とを含み、
    前記引き出し線は、前記第１の電熱線の前記第二端に接続された第１の引き出し線と、前記第２の電熱線の前記第一端に接続された第２の引き出し線とを含む
    請求項１６に記載のハンドルヒータ装置。
19. 前記第１の接続部材は、前記第１の電熱線の前記第一端に接続され、
    前記第２の接続部材は、前記第２の電熱線の前記第二端に接続された
    請求項１８に記載のハンドルヒータ。
20. 前記第３の接続部材は、前記第１の引き出し線、前記第２の引き出し線それぞれに対応
    して１つずつ設けられ、互いにリード線で接続された
    請求項１８記載のハンドルヒータ。
21. 前記電熱線の配線パターンは、前記第一端から前記第二端まで分岐のない直列の配線パターンである
    請求項１６に記載のハンドルヒータ。
22. 第１の電熱線と、第２の電熱線と
    前記第１の電熱線の第一端、前記第２の電熱線の第一端が共通に接続された、電源ラインと、
    前記第１の電熱線の第二端、前記第２の電熱線の第二端が共通に接続されたグラウンドラインと、
    前記第１の電熱線を構成する配線パターンの途中に接続された第１の引き出し線と、
    前記第２の電熱線を構成する配線パターンの途中に接続された第２の引き出し線と、
    前記第１の引き出し線により前記第１の配線パターンと電気的に接続される第１の接触検出回路と、
    前記第２の引き出し線により前記第２の配線パターンと電気的に接続される第２の接触検出回路とを備え、
    前記グラウンドラインと前記第１の接触検出回路との間に、前記第１の電熱線の配線パターンの一部が直列に接続され、
    前記グラウンドラインと前記第２の接触検出回路との間に、前記第２の電熱線の配線パターンの一部が直列に接続され、
    前記第１の電熱線の配線パターンはハンドルの左側に、前記第２の電熱線の配線パターンはハンドルの右側に配置された
    操舵ハンドル。
23. 前記電源ラインに接続された第１のスイッチをさらに備え、
    前記電源ラインは、前記第１のスイッチを介して前記第１、第２の電熱線それぞれの前記第一端と接続される
    請求項２２に記載の操舵ハンドル。
24. 前記グラウンドラインに接続された第２のスイッチをさらに備え、
    前記グラウンドラインは、前記第２のスイッチを介して前記第１、第２の電熱線それぞれの前記第二端と接続される
    請求項２３に記載の操舵ハンドル。
25. 電熱線と、
    前記電熱線と直列に接続され、前記電熱線に電力を供給する電源ライン、グラウンドラインと、
    前記電熱線を構成する配線パターンの途中に接続され、前記配線パターンを第１の配線パターンと第２の配線パターンに分断する引き出し線と、
    前記引き出し線により前記配線パターンと電気的に接続される接触検出回路とを備え、
    前記グラウンドラインと前記接触検出回路との間に、前記電熱線の第１の配線パターンまたは第２の配線パターンが直列に接続され
    前記第１の配線パターンはハンドルの右側に、前記第２の配線パターンはハンドルの左側に配置される
    操舵ハンドル。
26. 前記グラウンドラインは、インダクタンス素子を介して前記第１の配線パターンまたは第２の配線パターンの一端と接続される
    請求項２５に記載の操舵ハンドル。
27. 前記電源ラインに接続された第１のスイッチをさらに備え、
    前記電源ラインは、前記第１のスイッチを介して前記第１または第２の配線パターンの一端と接続される
    請求項２５に記載の操舵ハンドル。

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