JP2023127734A - ヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の窓ガラスの温度をより精度よく推定し、窓ガラスを温めるヒータの制御を行う。【解決手段】車両ＶのフロントガラスＷに設けられたヒータ２を制御する制御ＥＣＵ３であって、太陽の位置情報を取得する太陽情報取得部１１と、窓ガラスへの日射量を取得する日射量情報取得部１２と、太陽の位置情報及び日射量に基づいて太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度を推定し、推定した太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度に基づいてフロントガラスＷの温度を推定するガラス温度推定部１４と、推定された窓ガラスの温度に基づいてヒータ２を制御するヒータ制御部１５と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、車両の窓ガラスに設けられたヒータを制御するヒータ制御装置に関する。

例えば、車両のフロントガラスの車室内側には、車両の前方を撮像するカメラが設けられている。この場合、フロントガラスの温度が車室内の車室露点温度以下となると、フロントガラスの内側に曇りが生じ、カメラによる撮像が困難になる。この曇りを防止するため、フロントガラスが室内露点温度以下とならないようにヒータによってフロントガラスを温めることが行われている。このようなフロントガラスを温めて防曇する装置が、例えば特許文献１に記載されている。

特開平１０－２５８７０３号公報

車両の窓ガラスをヒータによって温める場合、ヒータの消費電力を削減する観点から、窓ガラスの温度をより精度よく推定する必要がある。例えば、窓ガラスの温度を直接測定するために温度計を窓ガラスに接触させると、窓ガラスの割れが発生し易くなるため設置が困難である。

このため、本開示は、車両の窓ガラスの温度をより精度よく推定し、窓ガラスを温めるヒータの制御が可能なヒータ制御装置について説明する。

本開示の一態様は、車両の窓ガラスに設けられたヒータを制御するヒータ制御装置であって、太陽の位置情報を取得する太陽情報取得部と、窓ガラスへの日射量を取得する日射量情報取得部と、取得された太陽の位置情報及び日射量に基づいて太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度を推定し、推定した太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度に基づいて窓ガラスの温度を推定するガラス温度推定部と、推定された窓ガラスの温度に基づいてヒータを制御するヒータ制御部と、を備える。

このヒータ制御装置では、太陽の位置情報及び日射量に基づいて、太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度を考慮して窓ガラスの温度を推定することができる。これにより、ヒータ制御装置は、車両の窓ガラスの温度をより精度よく推定することができ、推定した窓ガラスの温度に基づいて、窓ガラスを温めるヒータの制御を行うことができる。

ヒータ制御装置は、車両の車室内の温度を取得する温度取得部を更に備え、ガラス温度推定部は、取得された車室内の温度と、推定した太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度とに基づいて窓ガラスの温度を推定してもよい。

例えば、太陽光に起因する温度上昇が無いと仮定した場合、窓ガラスの車室内側の温度は、車室内の温度に近づく。このため、ヒータ制御装置は、太陽光に起因する温度上昇が無いと仮定した場合の窓ガラスの温度として、車室内の温度を用いることができる。そして、ヒータ制御装置は、車室内の温度（すなわち、太陽光に起因する温度上昇が無い場合の窓ガラスの温度）と、推定した太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度とに基づいて、太陽光による温度上昇を考慮した窓ガラスの実際の温度をより精度よく推定できる。

ヒータ制御装置において、ヒータ制御部は、推定された窓ガラスの温度が車両の車室内の室内露点温度より高い場合にヒータの発熱を低減する制御を行ってもよい。

上述したように、ヒータ制御装置は、窓ガラスの温度を精度よく推定することができる。これにより、ヒータ制御装置は、精度の高い窓ガラスの温度に基づいてヒータの制御を行うことで、ヒータによって窓ガラスの防曇を行う場合のヒータの消費電力を抑制することができる。

本開示の一態様によれば、車両の窓ガラスの温度をより精度よく推定し、窓ガラスを温めるヒータの制御を行うことができる。

図１は、一実施形態に係る防曇装置の一例を示すブロック図である。 図２は、フロントガラスに対する太陽の上下方向の角度を説明するための模式図である。 図３は、フロントガラスに対する太陽の左右方向の角度を説明するための模式図である。 図４は、防曇装置において行われるヒータの制御の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本開示のヒータ制御装置が適用された防曇装置の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示される防曇装置１は、車両の窓ガラスの車室内側の面の防曇を行う。また、本実施形態における防曇装置１は、太陽光に起因する車両の窓ガラスの温度上昇を考慮して、防曇を行うことができる。一例として、防曇装置１は、図２に示されるように、車両Ｖのフロントガラス（窓ガラス）Ｗにおいて、前方カメラ４の前側に位置する領域の防曇を行う。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、及び「右」とは、車両Ｖを基準とした向きである。

図１に示されるように、防曇装置１は、ヒータ２、及び制御ＥＣＵ（ヒータ制御装置）３を備えている。ヒータ２は、車両ＶのフロントガラスＷの車室内側の面に設けられている。ヒータ２は、フロントガラスＷの車室内側の面のうち前方カメラ４の前側に位置する領域を温めて、防曇及び解曇を行う。本実施形態においてヒータ２は、電力が供給されることによって発熱する。ヒータ２としては、例えば、銀熱線、黄銅熱線、ＳＵＳ熱線、及び透明導電膜等、種々の発熱体を用いることができる。

制御ＥＣＵ３は、ヒータ２の制御を行う。制御ＥＣＵ３は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］等を有する電子制御ユニットである。制御ＥＣＵ３では、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭに記録されているプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能が実現される。制御ＥＣＵ３は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。

制御ＥＣＵ３は、機能的には、太陽情報取得部１１、日射量情報取得部１２、温度取得部１３、ガラス温度推定部１４、及びヒータ制御部１５を備えている。

太陽情報取得部１１は、太陽の位置情報を取得する。ここでは、太陽情報取得部１１は、太陽の位置情報として、車両Ｖから見たときの太陽の高さ位置及び横位置を取得する。なお、太陽情報取得部１１は、周知の種々の方法を用いて太陽の位置情報を取得することができる。

例えば、太陽情報取得部１１は、前方カメラ４によって撮像された画像に基づいて太陽の位置情報を取得してもよい。例えば、車両Ｖに搭載されたオーディオ装置のディスプレイが防眩のために太陽光の入射角を取得する機能を有している場合、太陽情報取得部１１は、オーディオ装置から太陽光の入射角を取得してもよい。例えば、太陽情報取得部１１は、他車両等の外部の装置から太陽の位置情報を取得してもよい。また、例えば、太陽情報取得部１１は、車両Ｖの走行する地域及び時間等から、太陽の位置情報を推定してもよい。

日射量情報取得部１２は、フロントガラスＷへの日射量を取得する。なお、日射量情報取得部１２は、周知の種々の方法を用いてフロントガラスＷへの日射量を取得することができる。例えば、日射量情報取得部１２は、車両Ｖに搭載された日射量センサから、フロントガラスＷへの日射量を取得してもよい。例えば、前方カメラ４が日射量を測定する機能を有している場合、日射量情報取得部１２は、前方カメラ４から日射量を取得してもよい。例えば、日射量情報取得部１２は、他車両等の外部の装置から日射量を取得してもよい。また、例えば、日射量情報取得部１２は、車両Ｖの走行する地域及び時間等から、日射量を推定してもよい。

温度取得部１３は、車両Ｖの車室内の温度を取得する。なお、温度取得部１３は、周知の種々の方法を用いて車室内の温度を取得することができる。例えば、温度取得部１３は、車室内に設置された温度センサから、車室内の温度を取得してもよい。例えば、温度取得部１３は、車両Ｖに搭載された空調機器が車室内の温度を測定するセンサを有している場合、空調機器から車室内の温度を取得してもよい。

ガラス温度推定部１４は、太陽情報取得部１１で取得された太陽の位置情報と、日射量情報取得部１２で取得された日射量とに基づいて、太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度を推定する。ここでの上昇温度とは、太陽光によってフロントガラスＷが温められた分の温度である。そして、ガラス温度推定部１４は、推定した太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度と、温度取得部１３で取得された車室内の温度とに基づいて、フロントガラスＷの温度を推定する。

ここで、ガラス温度推定部１４によって行われるフロントガラスＷの温度の推定方法の詳細について説明する。まず、ガラス温度推定部１４は、太陽情報取得部１１で取得された太陽の位置情報に基づいて、車両ＶのフロントガラスＷの表面（ガラス面）に対する太陽の上下方向の角度及び左右方向の角度を算出する。

一例として、前方カメラ４によって撮像された画像に基づいて太陽の位置情報が取得されたとする。また、太陽の位置情報に含まれる太陽の高さ位置として、図２に示されるように、前方カメラ４から見たときの水平線Ｌに対する太陽Ｓの高さ方向の角度φが含まれていたとする。この場合、ガラス温度推定部１４は、太陽Ｓの高さ方向の角度φと、水平線Ｌに対するフロントガラスＷの傾斜角度γとに基づいて、次の式（１）によってフロントガラスＷに対する太陽Ｓの上下方向の角度αを算出することができる。
α＝φ＋γ ・・・ （１）
なお、フロントガラスＷの傾斜角度γは、車両毎の固定値であり、予めガラス温度推定部１４に設定されている。

また、ガラス温度推定部１４は、太陽の位置情報に含まれる太陽の横位置（前方カメラ４から見たときの横位置）に基づいて、図３に示されるように、フロントガラスＷの面に対する太陽Ｓの左右方向の角度βを算出する。

つまり、ガラス温度推定部１４は、太陽の位置情報に基づいて、太陽光のフロントガラスＷへの上下方向の入射角度である角度αと、太陽光のフロントガラスＷへの左右方向の入射角度である角度βとを算出する。

次に、ガラス温度推定部１４は、太陽からフロントガラスＷが受ける熱量Ｐを算出する。ここでは、一例として、ガラス温度推定部１４は、算出した角度α及び角度βと、日射量情報取得部１２で取得された日射量とに基づいて、次の式（２）を用いて熱量Ｐを算出することができる。
Ｐ＝日射量×ｓｉｎα×ｓｉｎβ ・・・ （２）

さらに、ガラス温度推定部１４は、算出した熱量Ｐと、フロントガラスＷのガラス熱伝導率とに基づいて、太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度を推定する。ここでは、ガラス温度推定部１４は、周知の計算方法に基づいて、熱量Ｐとガラス熱伝導率とを用いて、太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度を推定することができる。

最後に、ガラス温度推定部１４は、温度取得部１３で取得された車室内の温度と、太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度とに基づいて、次の式（３）を用いてフロントガラスＷの温度を推定する。
フロントガラスＷの温度＝車室内の温度＋上昇温度 ・・・ （３）

ここで、例えば、太陽光に起因するフロントガラスＷの温度上昇が無いと仮定した場合、フロントガラスＷの車室内側の温度は、車室内の温度に近づく。このため、ガラス温度推定部１４は、太陽光に起因する温度上昇が無いと仮定した場合のフロントガラスＷの温度として、車室内の温度を用いることができる。そして、ガラス温度推定部１４は、車室内の温度と、推定した太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度とを合算することで、太陽光による温度上昇を考慮したフロントガラスＷの実際の温度（フロントガラスＷの車室内側の温度）をより精度よく推定できる。

ヒータ制御部１５は、ガラス温度推定部１４で推定されたフロントガラスＷの温度に基づいてヒータ２を制御する。ここでは、ヒータ制御部１５は、ガラス温度推定部１４で推定されたフロントガラスＷの温度が車両Ｖの車室内の室内露点温度より高い場合、ヒータ２の発熱を低減させる制御を行う。ここでの低減させる制御とは、ヒータ２の出力を下げること及びヒータ２の発熱を停止させることを含む。なお、ヒータ制御部１５は、車室内の温度や湿度に基づいて、種々の方法によって室内露点温度を推定することができる。

また、ヒータ制御部１５は、ガラス温度推定部１４で推定されたフロントガラスＷの温度が車両Ｖの車室内の室内露点温度以下である場合、フロントガラスＷの曇りを防止するためのヒータ２の通常の制御を行う。ここでのヒータ２の通常の制御としては、推定されたフロントガラスＷの温度等に基づいて行われる防曇のための周知の制御を行うことができる。

次に、防曇装置１において行われるヒータ２の制御の処理の流れについて、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示される処理は、処理がエンドに至った後、所定時間後に再びスタートから処理が開始される。

図４に示されるように、温度取得部１３は、車両Ｖの車室内の温度を取得する（Ｓ１０１）。太陽情報取得部１１は、太陽の位置情報を取得する（Ｓ１０２）。日射量情報取得部１２は、フロントガラスＷへの日射量を取得する（Ｓ１０３）。なお、図４に示されるＳ１０１～Ｓ１０３の処理の順序は一例であり、この順序で行われることに限定されない。

次に、ガラス温度推定部１４は、太陽情報取得部１１で取得された太陽の位置情報と、日射量情報取得部１２で取得された日射量とに基づいて、太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度を推定する。そして、ガラス温度推定部１４は、推定した太陽光に起因する窓ガラスの上昇温度と、温度取得部１３で取得された車室内の温度とに基づいて、フロントガラスＷの温度を推定する（Ｓ１０４）。

ヒータ制御部１５は、推定されたフロントガラスＷの温度が車両Ｖの車室内の室内露点温度より高いか否かを判定する（Ｓ１０５）。フロントガラスＷの温度が室内露点温度より高い場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ヒータ制御部１５は、ヒータ２の出力を抑制する制御を行う（Ｓ１０６）。一方、フロントガラスＷの温度が室内露点温度以下である場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、ヒータ制御部１５は、ヒータ２の通常の制御を行う（Ｓ１０７）。

以上のように、防曇装置１では、太陽の位置情報及び日射量に基づいて、太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度を考慮してフロントガラスＷの温度を推定することができる。これにより、防曇装置１は、車両ＶのフロントガラスＷの温度をより精度よく推定することができ、推定したフロントガラスＷの温度に基づいて、フロントガラスＷを温めるヒータ２の制御を行うことができる。

ガラス温度推定部１４は、車室内の温度と、推定した太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度とに基づいてフロントガラスＷの温度を推定する。例えば、太陽光に起因する温度上昇が無いと仮定した場合、フロントガラスＷの車室内側の温度は、車室内の温度に近づく。このため、ガラス温度推定部１４は、太陽光に起因する温度上昇が無いと仮定した場合のフロントガラスＷの温度として、車室内の温度を用いることができる。そして、ガラス温度推定部１４は、車室内の温度（すなわち、太陽光に起因する温度上昇が無い場合のフロントガラスＷの温度）と、推定した太陽光に起因するフロントガラスＷの上昇温度とに基づいて、太陽光による温度上昇を考慮したフロントガラスＷの実際の温度をより精度よく推定できる。

ヒータ制御部１５は、推定されたフロントガラスＷの温度が車室内の室内露点温度より高い場合、ヒータ２の発熱を低減する制御を行う。上述したように、防曇装置１は、フロントガラスＷの温度を精度よく推定することができる。これにより、防曇装置１は、精度の高いフロントガラスＷの温度に基づいてヒータ２の制御を行うことで、ヒータ２によってフロントガラスＷの防曇を行う場合のヒータ２の消費電力を抑制することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、防曇装置１がフロントガラスＷの防曇を行う場合を例に説明したが、フロントガラスＷ以外の窓ガラスの防曇を行うことができる。

上記において、前方カメラ４によって撮像された画像に基づいて太陽の位置情報を取得できることについて説明した。この場合、例えば、撮像された画像から太陽の位置情報を取得できないときには、ガラス温度推定部１４は、フロントガラスＷの太陽光に起因する上昇温度が無いものとして、フロントガラスＷの温度を算出してもよい。

１…防曇装置、２…ヒータ、３…制御ＥＣＵ（ヒータ制御装置）、４…前方カメラ、１１…太陽情報取得部、１２…日射量情報取得部、１３…温度取得部、１４…ガラス温度推定部、１５…ヒータ制御部、Ｖ…車両、Ｗ…フロントガラス（窓ガラス）。

Claims (3)

1. 車両の窓ガラスに設けられたヒータを制御するヒータ制御装置であって、
   太陽の位置情報を取得する太陽情報取得部と、
   前記窓ガラスへの日射量を取得する日射量情報取得部と、
   取得された前記太陽の位置情報及び前記日射量に基づいて太陽光に起因する前記窓ガラスの上昇温度を推定し、推定した前記太陽光に起因する前記窓ガラスの上昇温度に基づいて前記窓ガラスの温度を推定するガラス温度推定部と、
   推定された前記窓ガラスの温度に基づいて前記ヒータを制御するヒータ制御部と、
   を備えるヒータ制御装置。
2. 前記車両の車室内の温度を取得する温度取得部を更に備え、
   前記ガラス温度推定部は、取得された前記車室内の温度と、推定した前記太陽光に起因する前記窓ガラスの上昇温度とに基づいて前記窓ガラスの温度を推定する、請求項１に記載のヒータ制御装置。
3. 前記ヒータ制御部は、推定された前記窓ガラスの温度が前記車両の車室内の室内露点温度より高い場合に前記ヒータの発熱を低減する制御を行う、請求項１又は２に記載のヒータ制御装置。

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