JP2018140667A - ガラス加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が高速道路に進入したときに、予めヒータを作動させておくことにより、フロントガラスの曇りを防止する。【解決手段】ヒータのＯＦＦ状態において、車両が高速道路に進入したか否かが判断される。まず、カメラの撮影画像が取得され、撮影画像に画像処理が行なわれることにより、車両が走行している道路の道路標識が検出される。撮影画像の画像処理の結果、高速道路の入口案内標識が検出された場合は、車両が進入した道路が高速道路であると判断され、ヒータが作動させられる。車両が高速道路入口に進入した後は、車速Ｓが設定値Ｓｔとなるまで、ヒータが作動させられ続ける。車速Ｓが設定値Ｓｔ以上となった後は、温度差ΔＴの大きさと車速Ｓの大きさに基づいて、ヒータの作動が制御される。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のフロントガラスのガラス加熱装置に関するものである。

カメラの撮影画像に基づく運転支援制御が搭載された車両において、カメラは、車室内のフロントガラス近傍に配置され、フロントガラス越しに車室外を撮影している。車両のフロントガラスには、結露等による曇りを防止するために、ガラス加熱装置が設けられている。このガラス加熱装置には、ヒータによってフロントガラスを加熱するものが知られている。特許文献１に開示されているガラス加熱装置は、ヒータと、車室外の気温を検出する外気温センサを備える。ヒータは、外気温が所定値未満となったときに作動させられ、フロントガラスを加熱することにより、フロントガラスに曇りが発生することを防止する。

特開２００５−０３１９６７号公報

車両のフロントガラスは、車両が走行することにより冷却され、その冷却速度は車両の速度に依存する。したがって、車両の速度が速くなるほど、フロントガラス内側面の結露による曇りや、フロントガラス外側面に付着した水分の凍結等が発生しやすくなる。上述のガラス加熱装置においては、車両の外気温が所定値未満になったことを検出してからヒータを作動させる。そのため、車両が高速道路に進入し、車両の速度が高速道路進入前に比べて急に速くなる場合は、ヒータによるフロントガラスの加熱により温度が上昇する前に、フロントガラスの冷却により温度が低下し、フロントガラスの曇り等を防止できない可能性がある。

本発明の目的は、車両が高速道路に進入したときに、ヒータを作動させておくことにより、車両の速度が高速になったときに生じるフロントガラスの曇り等を防止することができるガラス加熱装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明においては、車両前方を撮影するカメラの前方に位置するガラスを加熱する加熱部と、前記車両が高速道路に進入したか否かを判断する判断部と、前記加熱部を加熱させる加熱制御部と、を備え、前記加熱制御部は、前記判断部によって前記車両が前記高速道路に進入したと判断されたときに、前記加熱部の加熱を開始するガラス加熱装置が実現される。

前記車両の速度が速くなるほど、前記ガラスの温度が低下するため、結露による曇りや付着した水分の凍結等が発生しやすくなる。したがって、前記車両が前記高速道路に進入して急加速を行なった場合は、前記ガラスの温度が低下し、曇り等が発生しやすい。前記加熱実行部は、前記加熱部を加熱させることにより前記ガラスの曇り等を防止している。本装置においては、前記制御部は、前記車両が前記高速道路に進入したと判断されたとき、すなわち、前記車両の速度が高速になる前の早い段階で、前記加熱部が加熱される。したがって、前記車両の速度が急速に上昇したときでも、前記ガラスに生じる曇り等を防止することができる。

車両が高速道路に進入したときに加熱部の加熱を開始することにより、ガラスに生じる曇りを防止することができる。

第１実施形態のガラス曇り防止装置の全体構成を示す図である。 第１実施形態の制御装置の電気的な接続を示す模式図である。 制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態のガラス加熱装置４が搭載された車両２を示す図である。図２は、第１実施形態のガラス加熱装置４の全体構成を示す模式図である。
図１に示すように、車両２は、ガラス加熱装置４、フロントガラス６、カメラ１２、レーダ１４、ブレーキ制御装置１８、ブザー２０、ヘッドランプ切替装置２２、バッテリ２４、気温センサ２６、車速センサ２８、ＰＣＳスイッチ３０、ＬＤＡスイッチ３２、ＡＨＢスイッチ３４、を備える。車両２の進行方向を基準として、図１に示すように前後方向を規定する。

ガラス加熱装置４は、ヒータ８と制御装置１０を備える。ヒータ８は、熱線ヒータであり、車両２のフロントガラス６の撮影領域Ｒを囲むように埋め込まれている。撮影領域Ｒとは、フロントガラス６において、カメラ１２の撮影範囲に含まれる領域である。つまり、カメラ１２は、フロントガラス６の撮影領域Ｒ越しに（撮影領域Ｒを通して）、車室内から車室外を撮影している。そのため、フロントガラス６の撮影領域Ｒに曇りまたは凍結等が生じると、カメラ１２が、プリクラッシュセーフティ（Ｐｒｅ−Ｃｌａｓｈ−Ｓａｆｅｔｙ、以下ＰＣＳと略称する。ＰＣＳは登録商標。）制御等に利用するのに適切な撮影画像を撮影することができなくなる。ヒータ８は、制御装置１０から電流を供給されることにより、フロントガラス６の撮影領域Ｒを加熱し、撮影領域Ｒに結露等が生じることにより撮影領域Ｒが曇ったり、フロントガラス６の外側面が車両２の走行中に凍結することを防ぐ。

制御装置１０は、図２に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ、各種ＩＣ、通信インターフェース等を備え、ＲＯＭに記録されたプログラムがＣＰＵに実行されること等により、各種制御を行なう。制御装置１０は、ＰＣＳ制御実行部３６、レーンディパーチャーアラート（Ｌａｎｅ−Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ−Ａｌｅｒｔ、以下ＬＤＡと略称する。）制御実行部３８、オートマチックハイビーム（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ−Ｈｉｇｈ−Ｂｅａｍ、以下ＡＨＢと略称する。）制御実行部４０、および加熱制御実行部４２を備える。制御装置１０には、バッテリ２４が接続されている。

カメラ１２は、図１に示すように、車室内のフロントガラス６の近傍に設けられ、少なくとも可視光領域の画像を撮影するものであり、例えば、ＣＣＤカメラが用いられる。カメラ１２は、車両２の進行方向における車両２より前方を撮影し、撮影した画像データに関する信号を所定時間毎に制御装置１０に送信する。カメラ１２が撮影する画像には、車両が走行している道路の区画線や、静止している車両や歩行者、移動中の車両や歩行者、自転車等の対象物が含まれている。区画線とは、歩道や路側帯と車道とを区画する、または、車線とその車線に隣接する車線とを区画する白線または黄線である。

レーダ１４は、車両２の先端に配置され、車両周辺の物体を検知するものであり、例えば、ミリ波を車両周辺に放射し、放射したミリ波の反射波を計測することにより車両周辺の物体を検知するミリ波レーダが用いられる。レーダ１４は、検知された物体と車両２の距離、車両２に対する検知された物体の相対位置および相対速度を検出する。物体が歩行者や自転車の場合は、反射波が弱く、歩行者や自転車の近くに位置する車両等の反射波によるノイズの影響を受ける。そのため、一般的に、歩行者や自転車をレーダ１４によって高精度に検出することは困難とされている。レーダ１４は、検出値に関する信号をＰＣＳ制御実行部３６に出力する。

ブレーキ制御装置１８は、ブレーキペダルの操作量を検出する図示しないブレーキペダルセンサの検出信号、または、制御装置１０が出力する制御量に関する信号に基づいて、作動させられる。
ブザー２０は、制御装置１０から出力される信号がＯＮ信号になったときに、警告音を発し、運転者に報知するものである。
ヘッドランプ切替装置２２は、左右のヘッドランプに１つずつ設けられ、図示しないアクチュエータとシェード板をそれぞれ備える。シェード板は、アクチュエータによってヘッドランプの光路の一部に挿抜されて、ヘッドランプを遮光することにより、ロービームとハイビームとを切り替える。ヘッドランプ切替装置２２は、左右のヘッドランプのロービームとハイビームの切り替えを同時に行なう。

気温センサ２６は、車室外の気温を検出する外気温センサ２６ａと車室内の気温を検出する室温センサ２６ｂを備える。外気温センサ２６ａは、車両２のフロントバンパに取り付けられ、検出値に基づく信号を加熱制御実行部４２に出力する。室温センサ２６ｂは、車室内のフロントガラス６近傍に設けられ、ヒータ８の影響を受けない程度にヒータ８から離間した位置に配置される。室温センサ２６ｂは、検出値に基づく信号を加熱制御実行部４２に出力する。
車速センサ２８は、車両の速度を検出するものであり、例えば、各車輪の近傍に取り付けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサ２８は、検出した車両の速度に応じた速度パルスを制御装置１０に出力する。

ＰＣＳスイッチ３０は、車両２の乗員によって操作されたときに、ＰＣＳ制御実行部３６に指示信号を出力する。指示信号は、ＰＣＳ制御実行部３６において、ＰＣＳ制御が実行されている状態である実行状態と、ＰＣＳ制御が実行されていない非実行状態とを切り替えるためのトリガー信号である。また、ＰＣＳ制御は、車両２のイグニッションスイッチがＯＮ状態とされたときに自動的に実行状態（ＰＣＳ制御がＯＮ状態である状態）となり、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態とされたときに自動的に非実行状態（ＰＣＳ制御がＯＦＦ状態である状態）となる。
ＰＣＳ制御実行部３６は、ＰＣＳ制御が実行状態とされたときに、ＰＣＳ制御に係る処理を実行する。ＰＣＳ制御は、カメラ１２の撮影画像およびレーダ１４の検出値に基づいて車両前方の車両や歩行者等の対象物を検出し、必要に応じて、検出された対象物と車両２との衝突を回避するようにブレーキ制御装置１８を作動させるものである。

ＬＤＡスイッチ３２は、車両２の乗員によって操作され、ＯＮ状態であるときにＯＮ信号をＬＤＡ制御実行部３８に出力し、ＯＦＦ状態であるときにＯＮ信号の出力を停止する。また、ＬＤＡスイッチ３２は、乗員が操作する毎にＯＮ状態とＯＦＦ状態とが切り替えられる、所謂ＯＮ−ＯＦＦスイッチである。ＬＤＡスイッチ３２の状態がＯＮ状態であるときは、ＬＤＡ制御は実行状態であり、ＬＤＡスイッチ３２の状態がＯＦＦ状態であるときは、ＬＤＡ制御は非実行状態である。
ＬＤＡ制御実行部３８は、ＬＤＡスイッチ３２がＯＮ状態であるときに、ＬＤＡ制御に係る処理を実行する。ＬＤＡ制御は、カメラ１２の撮影画像を利用して車両２が走行中の車線の区画線等を検出し、車両２が走行中の車線から逸脱する可能性があるときに、ブザー２０の警告音により車両２の乗員に報知するものである。

ＡＨＢスイッチ３４は、車両２の乗員によって操作され、ＯＮ状態であるときにＯＮ信号をＡＨＢ制御実行部４０に出力し、ＯＦＦ状態であるときにＯＮ信号の出力を停止する。また、ＡＨＢスイッチ３４は、乗員が操作する毎にＯＮ状態とＯＦＦ状態とが切り替えられる、ＯＮ−ＯＦＦスイッチである。ＡＨＢスイッチ３４の状態がＯＮ状態であるときは、ＡＨＢ制御は実行状態であり、ＡＨＢスイッチ３４の状態がＯＦＦ状態であるときは、ＡＨＢ制御は非実行状態である。
ＡＨＢ制御実行部４０は、ＡＨＢスイッチ３４がＯＮ状態であるときに、ＡＨＢ制御に係る処理を実行する。ＡＨＢ制御は、カメラ１２の撮影画像を利用して、車両２の前方に存在する先行車や対向車を検出して、検知された明るさに基づいて、ヘッドランプ切替装置２２にヘッドランプのハイビームとロービームとを切り替えさせるものである。

加熱制御実行部４２は、ヒータ８によってフロントガラス６を加熱する加熱制御に係る処理を実行する。加熱制御実行部４２は、ＰＣＳ制御、ＬＤＡ制御およびＡＨＢ制御のうちの少なくとも１つが実行されているときに、バッテリ２４からヒータ８に電流を供給する。

以下、制御装置１０によって実行されるガラス曇り防止制御について説明する。
ＰＣＳが実行状態になったとき、または、ＬＤＡスイッチ３２およびＡＨＢスイッチ３４のうちの少なくとも一方がＯＮ状態とされたとき、カメラ１２が撮影を開始し、加熱制御実行部４２が加熱制御を開始する。まず、外気温センサ２６ａの検出値および室温センサ２６ｂの検出値が取得され、取得されたそれぞれの検出値の差である温度差ΔＴが算出される。つぎに、車速センサ２８の検出値から車速Ｓが取得される。算出された温度差ΔＴが設定値Ｔｔ以上、または、取得された車速Ｓが設定値Ｓｔ以上である場合は、ヒータ８に電流が供給され、フロントガラス６の撮影領域Ｒが加熱され始める。
一方、温度差ΔＴが設定値Ｔｔ未満、かつ、取得された車速Ｓが設定値Ｓｔ未満である場合は、結露等が発生する可能性が低いと判断され、ヒータ８には電流が供給されない。

設定値Ｔｔは、外気温と室温の温度差ΔＴの大きさによって、フロントガラス６に結露が発生するか否かを判断するために設定された値である。温度差ΔＴが設定値Ｔｔ未満である場合は結露が発生する可能性が低いと判断され、温度差ΔＴが設定値Ｔｔ以上である場合は結露が発生する可能性が高いと判断される。
設定値Ｓｔは、車両２の走行によってフロントガラス６が冷却され、結露等が発生するか否かを、車速Ｓの大きさによって判断するために設定された値である。フロントガラス６の冷却速度は、車速に依存するため、車速Ｓの大きさによって結露等の発生しやすさが推測できる。車速Ｓが設定値Ｓｔ未満である場合は結露等が発生する可能性が低いと判断され、車速Ｓが設定値Ｓｔ以上である場合は結露等が発生する可能性が高いと判断される。

その後、ヒータ８のＯＦＦ状態において、車両２が高速道路に進入したか否かが判断される。まず、カメラ１２の撮影画像が取得され、撮影画像にパターンマッチング等の画像処理が行なわれることにより、車両２が走行している道路の道路標識が検出される。
撮影画像の画像処理の結果、高速道路の入口案内標識が検出された場合は、車両２が進入した道路が高速道路であると判断され、ヒータ８が作動させられる。
高速道路は、歩行者や自転車の通行が禁止されている道路の一例であり、法定最高速度と法定最低速度が定められている。また、高速道路には専用の出入口が設けられており、出入口以外の場所からは出入りできない構造とされている。高速道路の入口案内標識は、一般道路から高速道路に分岐する地点に設置された高速道路の入口を示す道路標識である。また、一般道路は、歩行者の通行が許可されている道路である。

車両２は高速道路入口に進入した後、高速道路の本線に合流するために急加速する。そのため、温度差ΔＴおよび車速Ｓが、設定値Ｔｔおよび設定値Ｓｔ以上となったことが検出されてからヒータ８が作動させられた場合、ヒータ８によるフロントガラス６の加熱が、車両２の加速によるフロントガラス６の冷却に間に合わず、結露等が発生する可能性がある。したがって、このような車両２の急加速による結露等の発生を防止するためには、車両２が高速道路に進入したことが検知されたときは、温度差ΔＴの大きさおよび車速Ｓの大きさに関係なく、ヒータ８を予め作動させておく必要がある。

車両２が高速道路入口に進入した後は、車速Ｓが設定値Ｓｔとなるまで、ヒータ８が作動させられ続ける。車速Ｓが設定値Ｓｔ以上となった後は、温度差ΔＴの大きさと車速Ｓの大きさに基づいて、ヒータ８の作動が制御される。

以下、加熱制御実行部４２によって実行される加熱制御を、フローを用いて説明する。図３は、加熱制御実行部４２によって実行される加熱制御を示すフローチャートである。加熱制御は、ＰＣＳ制御が実行状態になったとき、または、ＬＤＡスイッチ３２およびＡＨＢスイッチ３４のうちの少なくとも一方がＯＮ状態となったときに、フローによる制御を実行する。ステップ１（以下Ｓ１と略称する。他のステップも同様とする）において、加熱制御実行部４２は、外気温センサ２６ａの検出値および室温センサ２６ｂの検出値を取得し、それぞれの検出値から温度差ΔＴを算出する。また、加熱制御実行部４２は、車速センサ２８の検出値を取得し、取得された検出値から車速Ｓを算出する。

つぎに、加熱制御実行部４２は、Ｓ３において、Ｓ１で算出された温度差ΔＴが設定値Ｔｔ以上であるか否かを判断する。同時に、Ｓ１で算出された車速Ｓが設定値Ｓｔ以上であるか否かを判断する。温度差ΔＴが設定値Ｔｔ以上、または、車速Ｓが設定値Ｓｔ以上である場合は、Ｓ１５に進む。温度差ΔＴが設定値Ｔｔ未満、かつ、車速Ｓが設定値Ｓｔ未満である場合は、Ｓ５に進む。

Ｓ５において、加熱制御実行部４２は、カメラ１２の撮影画像を取得し、取得された撮影画像に基づいて道路標識を検出する。Ｓ７において、加熱制御実行部４２は、検出された道路標識に基づいて、車両２が高速道路に進入したか否かを判断する。車両２が高速道路に進入したと判断された場合はＳ９に進み、車両２が高速道路に進入していないと判断された場合はＳ１７に進む。
Ｓ９において、加熱制御実行部４２は、バッテリ２４の電流をヒータ８に供給する。つづいて、Ｓ１１において、加熱制御実行部４２は、車速センサ２８の検出値から車速Ｓを取得し、取得された車速Ｓが設定値Ｓｔ以上であるか否かを判断する。車速Ｓが設定値Ｓｔ以上である場合はＳ１３に進み、車速Ｓが設定値Ｓｔ未満である場合はＳ９に戻る。つまり、車速Ｓが設定値Ｓｔに上昇するまで、ヒータ８に電流が供給されるのである。

Ｓ１３において、加熱制御実行部４２は、ＰＣＳスイッチ３０、ＬＤＡスイッチ３２およびＡＨＢスイッチ３４がすべてＯＦＦ状態となったか否かを判断する。ＰＣＳスイッチ３０、ＬＤＡスイッチ３２およびＡＨＢスイッチ３４がすべてＯＦＦ状態である場合は、フローによる処理が終了される。ＰＣＳスイッチ３０、ＬＤＡスイッチ３２およびＡＨＢスイッチ３４のうちの少なくとも１つがＯＮ状態である場合は、Ｓ１に戻る。
Ｓ３の判断がＹＥＳである場合は、Ｓ１５に進む。加熱制御実行部４２は、Ｓ１５において、バッテリ２４の電流をヒータ８に供給した後、Ｓ１３に進む。
Ｓ７の判断がＮＯである場合は、Ｓ１７に進む。加熱制御実行部４２は、Ｓ１７において、ヒータ８への電流の供給を停止した後、Ｓ１３に進む。

以上のように、フロントガラス６が冷却される速度は、車速Ｓに依存する。車両２が高速道路に進入した後は、高速道路本線に合流するために車両２が加速し、車速Ｓが高速道路に進入する前よりも高速になるため、フロントガラス６に結露による曇りや水分の凍結等が発生しやすい。本実施形態においては、加熱制御実行部４２は、カメラ１２の撮影画像に基づいて高速道路入口の道路標識が検出されたときは、ヒータ８を作動させる。すなわち、車両２が本線に合流して車速Ｓが設定値Ｓｔになる前に、ヒータ８による加熱が開始される。したがって、車速Ｓが設定値Ｓｔになってからヒータ８が作動させられる場合に比べて、フロントガラス６の撮影領域Ｒに生じる曇り等を防止することができる。
また、本実施形態においては、高速道路進入時にヒータ８の加熱が開始させられた後、車速Ｓが設定値Ｓｔになるまで、ヒータ８によってフロントガラス６が加熱される。したがって、車両２の車速Ｓが設定値Ｓｔになるまでヒータ８による加熱が継続されるため、フロントガラス６の曇り等を防止することができる。

第１実施形態において、ヒータ８は加熱部の一例であり、制御装置１０は制御部の一例である。また、Ｓ７を実行する加熱制御実行部４２は、判断部の一例である。

なお、以上のように本発明の態様について説明したが、本発明のガラス加熱装置４は、前述の態様に限られるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない範囲において、種々の変更を行なうことが可能である。
第１実施形態においては、カメラ１２の撮影画像に基づいて、車両２が高速道路に進入したか否かを判断されるものとしたが、本発明はこれに限られない。例えば、車両２に搭載されたナビゲーション装置の情報に基づいて、車両２が高速道路に進入したか否かを判断されるものとしても良い。

また、第１実施形態においては、カメラ１２の撮影画像に基づいて、高速道路入口の道路標識が検出され、これに基づいて車両２が高速道路に進入したことを判断したが、本発明はこれに限られない。例えば、撮影画像に基づいて高速道路の料金所の標識が検出されたとき、撮影画像に基づいて高速道路の料金所の施設自体が検出されたとき、または、高速道路の本線を示す道路標識が検出されたときに、車両２が高速道路に進入したことを判断しても良い。また、車両２が高速道路に進入したときに代えて、車両２が自動車専用道路に進入したときに、車両２の速度に関わらず、ヒータ８を作動させても良い。
高速道路の道路標識が検出される場合は、ヒータ８は高速道路入口（一般道路から分岐して高速道路の料金所に至る道路）に進入したときから作動させられても良い。また、料金所の標識が検出される場合は、ヒータ８は、高速道路の料金所に進入したときから作動させられても良い。また、高速道路の本線を示す道路標識が検出される場合は、ヒータ８は、高速道路の本線に進入したときから作動させられても良い。また、高速道路の本線に合流するための合流路を車両２が走行しているときに、ヒータ８を作動させても良い。また、サービスエリアから高速道路の本線に合流する際にサービスエリアから退出したときに、ヒータ８を作動させても良い。
すなわち、高速道路の入口に進入したとき、高速道路の料金所に進入したとき、高速道路の本線に進入したとき、合流路を走行しているとき、およびサービスエリアから退出したときは、高速道路に進入したときの一例である。

また、前述の実施形態においては、車両２が高速道路に進入したと判断されたときから車速Ｓが設定値Ｓｔに上昇するまで、ヒータ８は加熱させられていたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ヒータ８は、車両２が高速道路に進入したと判断されたときから所定時間の間加熱され、その後、ヒータ８の加熱が停止させられても良い。また、前記所定時間は、車両２の速度が大きいほど長くされ、外気温が低いほど長くされることとしても良い。

２：車両 ４：ガラス加熱装置 ６：フロントガラス ８：ヒータ １０：制御装置 １２：カメラ １４：レーダ １８：ブレーキ制御装置 ２０：ブザー ２２：ヘッドランプ切替装置 ２４：バッテリ ２６：気温センサ ２８：車速センサ ３０：ＰＣＳスイッチ ３２：ＬＤＡスイッチ ３４：ＡＨＢスイッチ ３６：ＰＣＳ制御実行部 ３８：ＬＤＡ制御実行部 ４０：ＡＨＢ制御実行部 ４２：加熱制御実行部

Claims (1)

1. 車両前方を撮影するカメラの前方に位置するガラスを加熱する加熱部と、
   前記車両が高速道路に進入したか否かを判断する判断部と、
   前記加熱部を加熱させる加熱制御部と、を備え、
   前記加熱制御部は、前記判断部によって前記車両が前記高速道路に進入したと判断されたときに、前記加熱部の加熱を開始するガラス加熱装置。

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