JP6327528B2 - ハンドルヒータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵ハンドルに備えられるハンドルヒータ装置に関する。

特許文献１は、ハンドルにおける手の接触検知について、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実現する検出装置を開示している。

また、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１２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（特許文献２参照）。

同図においてシートヒータ８は、車両用座席装置１の座席内部に備えられ、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および１２を介して電力の供給を受ける。着座検出回路１４による着座検出動作は、シートヒータ解放スイッチ１１および１２がオフである時に行われる。具体的には、着座検出回路１４は、交流電源、帯域フィルタ、検波・平滑回路、増幅回路、Ａ／Ｄ変換器、マイクロコンピュータを有している。帯域フィルタは、交流電源が出力する所定周波数値を通過させる共振フィルタで構成することができる。帯域フィルタから抽出された交流電圧成分は、検波・平滑回路で検波、平滑され、増幅回路にて所定の振幅に増大された後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータに読み込まれる。マイクロコンピュータは、読み込んだデジタル信号の大きさが所定しきい値より小さくなった場合に乗員着座と判定する。

このように特許文献２では着座検出用の静電容量の一方の電極としてヒータ線を用いることが記載されている。ここでヒータ線を検出用の電極として使用するためには電極が浮遊している必要があり、シートヒータ８をＧＮＤ（グラウンドレベル）から切り離すためのシートヒータ解放スイッチ１１および１２が設けられている。シートヒータ解放スイッチ１１および１２は通常ヒータ線を発熱させる場合は通電状態であるオンであり、着座検出回路１４を動作させる場合は遮断状態であるオフである。

特開２００２−３４０７１２号公報 特開２００８−２４０８７号公報

しかしながら従来技術によれば、上記の説明のように着座検出回路１４は、交流信号を結合容量を介してシートヒータ８に与えることによりシートヒータ８の静電容量の大きさを検出する。シートヒータ解放スイッチ１２がオンであればシートヒータ８の結合容量２２の一端は接地されるので、着座検出回路１４は、シートヒータ解放スイッチ１１、１２が遮断状態であるオフのときしか検出動作をすることができない、つまり、シートヒータ解放スイッチ１１、１２がオン状態であるとき、つまりシートヒータ８が通電状態のときは検出できないという問題がある。

本発明は、ハンドルヒータが通電している状態であっても人の手の接触の有無を検知するハンドルヒータ装置を提供する。

本発明の一態様に係るハンドルヒータ装置は、操舵ハンドルに備えられ、電気エネルギにより発熱する電気抵抗体で構成されたハンドルヒータと、前記ハンドルヒータの一方の端子に直列に接続された第１のインダクタと、前記ハンドルヒータへの電力供給をオンまたはオフする少なくとも１つのスイッチとを備え、前記一方の端子には、前記ハンドルヒータの静電容量の大きさに基づいて前記ハンドルヒータと被検出体との接触の有無を判定するセンサ回路が電気的に接続され、前記少なくとも１つのスイッチは、前記ハンドルヒータの前記一方の端子に前記第１のインダクタを介して直列接続された第１のスイッチ、および、前記ハンドルヒータの他方の端子に直列接続された第２のスイッチの少なくとも一方であり、前記他方の端子は、インダクタ素子を介在することなく、前記スイッチまたは電源線に接続され、前記ハンドルヒータへの電力供給がオンの状態およびオフの状態に同期した有効期間であって、前記センサ回路により前記ハンドルヒータと被検出体との接触の有無を判定する有効期間を決定し、前記有効期間以外の期間では前記センサ回路の判定結果を無視する制御部を備える。

この構成によれば、センサ回路の接続箇所とスイッチとの間に第１のインダクタが介在するので、上記少なくとも１つのスイッチの全てがオンになることによって、ハンドルヒータへの電力供給がオンとなっても、センサ回路から見たスイッチ側のインピーダンスは交流的には高インピーダンスである。したがって、ハンドルヒータが通電している状態であっても、つまりスイッチがオン状態であっても人の手等の被検出体の接触の有無を検知することができる。

本発明のハンドルヒータ装置は、スイッチがオンの状態であっても、すなわち、ハンドルヒータが通電中であっても人の手等の被検出体の接触判定をすることができる。

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を備える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３は、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の動作タイミングを示すタイムチャートである。 図４は、実施の形態１におけるセンサ回路の構成例を示すブロック図である。 図５は、実施の形態１におけるハンドルヒータの第１の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態１におけるハンドルヒータの第２の構成例を示す図である。 図７Ａは、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の第１の変形例を示すブロック図である。 図７Ｂは、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の第１の変形例の他の例を示すブロック図である。 図７Ｃは、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の第１の変形例のさらに他の例を示すブロック図である。 図８は、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の第２の変形例を示すブロック図である。 図９は、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第３の変形例を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態２における手の接触検知を兼ねるハンドルヒータを備える操舵ハンドルの例を示す図である。 図１１Ａ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ブロック図である。 図１１Ｂは、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第１の変形例を示すブロック図である。 図１１Ｃは、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第２の変形例を示すブロック図である。 図１１Ｄは、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第３の変形例を示すブロック図である。 図１２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１３は、従来技術における車両用座席装置におけるスイッチがオフのときの等価回路図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、次の知見に基づいて、以下の課題が生じることを見出した。

従来技術（特許文献２）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も兼用する技術は、操舵ハンドルに備えられたハンドルヒータを人の手の接触の有無を検出する回路に兼用させることに転用可能である。しかしながら、シートヒータ兼検出回路をハンドルヒータ兼検出回路に転用する場合には、ハンドルヒータの発熱中、すなわち、ハンドルヒータが通電状態であるときには接触の検知ができないという既に説明した課題に加えて、次の課題が新たに発生する。

新たな課題について図面を用いて説明する。

図１３は、従来技術における車両用座席装置におけるスイッチがオフのときの等価回路図である。同図には、シートヒータ解放スイッチ１１のオフのときの寄生容量Ｃ１１、シートヒータ解放スイッチ１２のオフのときの寄生容量Ｃ１２、人体の近接により容量が変化するヒータ線の静電容量Ｃ１３を図示してある。

通常、シートヒータ８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、更に、着座検出回路１４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の低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の低い素子は一般的に寄生容量が大きい。図１３において、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、感度が落ちるという課題がある。特に、ハンドルヒータと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、感度がさらに落ちるという課題がある。具体的には、寄生容量Ｃ１２対する静電容量Ｃ１３の割合が小さい（例えば、約１０分の１〜約百分の１）ので、感度が悪い、すなわち、Ｓ／Ｎ比が劣るという課題がある。

（本開示の概要）
このような課題を解決するために、本発明の一態様に係るハンドルヒータ装置は、操舵ハンドルに備えられ、電気エネルギにより発熱する電気抵抗体で構成されたハンドルヒータと、前記ハンドルヒータの一方の端子に直列に接続された第１のインダクタと、前記ハンドルヒータへの電力供給をオンまたはオフする少なくとも１つのスイッチとを備え、前記一方の端子には、前記ハンドルヒータの静電容量の大きさに基づいて前記ハンドルヒータと被検出体との接触の有無を判定するセンサ回路が電気的に接続され、前記少なくとも１つのスイッチは、前記ハンドルヒータの前記一方の端子に前記第１のインダクタを介して直列接続された第１のスイッチ、および、前記ハンドルヒータの他方の端子に直列接続された第２のスイッチの少なくとも一方である。

これによれば、センサ回路の接続箇所とスイッチとの間に第１のインダクタが介在するので、上記少なくとも１つのスイッチの全てがオンになることによって、ハンドルヒータへの電力供給がオンとなっても、センサ回路から見たスイッチ側のインピーダンスは交流的には高インピーダンスである。したがって、ハンドルヒータが通電している状態であっても、つまりスイッチがオンであっても人の手等の被検出体の接触の有無を検知することができる。しかも、スイッチがオフのときもセンサ回路とスイッチの寄生容量との間に第１のインダクタが介在するので、感度の低下を抑制することができる。

ここで、前記他方の端子は、インダクタ素子を介在することなく、前記スイッチまたは電源線に接続されてもよい。

例えば、ハンドルヒータ自身が十分大きいインダクタンス成分を有する場合がある。このような場合には、インダクタ素子を省略することができため、上述のように、他方の端子は、インダクタ素子を介在することなく、スイッチまたは電源線に接続されてもよい。これによれば、前記他方の端子と、前記スイッチまたは電源線との間にインダクタ素子を備えないので構成をより簡易にすることができる。

ここで、前記ハンドルヒータ装置は、さらに、前記ハンドルヒータへの電力供給がオンの状態およびオフの状態に同期した有効期間であって、前記センサ回路により前記ハンドルヒータと被検出体との接触の有無を判定する有効期間を決定し、前記有効期間以外の期間では前記センサ回路を無効化する制御部を備えてもよい。

これによれば、制御部はハンドルヒータへの電力供給のオン状態とオフ状態との間の遷移による影響を排除し、より正確に人の手の接触の有無を検知することができる。言い換えれば、スイッチのオン状態とオフ状態との間の遷移による影響を排除し、より正確に人の手の接触の有無を検知することができる。

ここで、前記制御部は、前記ハンドルヒータへの電力供給がオンの状態である期間の範囲内の期間を、前記有効期間の１つとしてもよい。

これによれば、ハンドルヒータへの電力供給がオン状態であっても人の手等の被検出体の接触の有無を検知することができる。

ここで、前記制御部は、前記ハンドルヒータへの電力供給がオフ状態から安定的なオン状態に切り替わるまでの過渡期間と、オン状態から安定的なオフ状態に切り替わるまでの過渡期間とを除いて前記有効期間とするようにしてもよい。

これによれば、制御部は、ハンドルヒータへの電力供給の切り替えによる過渡的な状態を回避してセンサ回路を動作させるので、過渡的なノイズの影響を避けることができる。

ここで、前記ハンドルヒータは、前記一方の端子と前記他方の端子間に接続され、複数回折り返し配線された電熱線を含む構成としてもよい。

これによれば、ハンドルヒータ自身がインダクタンスをもつので、第２のインダクタの実装を省略することができる。

ここで、前記ハンドルヒータは、前記一方の端子と前記他方の端子間に接続された面状電気抵抗体を含む構成としてもよい。

これによれば、面状電気抵抗体は静電容量がより大きくなるので、人の手の接触に対する感度をより向上させることができる。

ここで、前記ハンドルヒータ装置は、さらに、前記操舵ハンドルに備えられ、前記ハンドルヒータを含む複数のハンドルヒータと、前記複数のハンドルヒータの一方の端子のそれぞれに直列接続された、前記第１のインダクタを含む複数の第１のインダクタとを備え、前記少なくとも１つのスイッチは、前記複数のハンドルヒータそれぞれの前記一方の端子に、前記複数の第１のインダクタのそれぞれを介して接続された第１のスイッチ、および、前記複数のハンドルヒータの他方の端子のそれぞれに接続された第２のスイッチの少なくとも一方であってもよい。

これによれば、操舵ハンドルの全周だけでなく、任意の部分において操舵ハンドルの加温中であってもなくても人の手の接触検知をすることができる。

ここで、前記制御部は、前記複数のハンドルヒータを時分割で切り替えながら前記センサ回路を有効化するようにしてもよい。

これによれば、さらに、複数のハンドルヒータでセンサ回路を共用することができる。

ここで、前記制御部は、前記複数のハンドルヒータのうち少なくとも２つに対して同時に前記接触の有無を判定するよう前記センサ回路を有効化するようにしてもよい。

これによれば、さらに、複数のハンドルヒータに対して人の手の接触の有無の検知を同時にすることができる。

ここで、前記電気エネルギは、直流の電気エネルギであってもよい。

これによれば、自動車等のバッテリを積んでいる乗り物から容易に電気エネルギの供給を受けることができる。

ここで、前記センサ回路は、前記ハンドルヒータに前記一方の端子を介して交流信号を出力し、かつ、前記ハンドルヒータから前記一方の端子を介して入力される信号のレベルを検出することによって、前記操舵ハンドルと前記被検出体との接触の有無を判定してもよい。

これによれば、センサ回路は、出力と入力とを共に前記一方の端子の１箇所に対して行えばよく、入力線と出力線とを分ける必要がなく、回路構成を簡易にすることができる。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
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を備える操舵ハンドルの例を示す図である。

同図のように、ハンドルヒータ１０３は、車両、船舶、航空機、宇宙船、乗り物等の操舵ハンドルに備えられ、操舵ハンドルの加温と手の接触判定とに兼用される。このハンドルヒータ１０３は、電源ＶＤＣより供給される電気エネルギにより発熱する電気抵抗体で構成される。同図では１つの操舵ハンドルに２つのハンドルヒータ１０３が備えられているが、１つでもよいし３つ以上でもよい。また、ハンドルヒータ１０３は操舵ハンドルに内蔵されてもよいし、オプションで付加されてもよい。

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。同図のようにハンドルヒータ装置１００は、スイッチ１０１、インダクタＬａ、インダクタＬｂ、ハンドルヒータ１０３、結合容量１０５、センサ回路１０６、制御回路１０７を備える。なお、図２の構成例は、図１のハンドルヒータ１０３の１つに対応する。つまり図１では、２つのハンドルヒータ装置を備えるものとする。

図２においてスイッチ１０１は、インダクタＬｂを介してハンドルヒータ１０３の一方の端子に直列に接続され、ハンドルヒータ１０３への電力供給をオンまたはオフするトランジスタスイッチであり、制御回路１０７からのスイッチ制御信号に従ってオンおよびオフする。

インダクタＬａは、インダクタンスを有する誘導素子（例えばコイル）であり、ハンドルヒータ１０３の他方の端子に直列に接続され、電源ＶＤＣの電源線に接続される。電源ＶＤＣは、操舵ハンドルを備える乗り物（例えば、自動車等）のバッテリ等であり、直流の電気エネルギを供給する。電源ＶＤＣの出力電圧は、直流電圧であり、例えば１２Ｖ、２４Ｖである。

インダクタＬｂは、ハンドルヒータ１０３の上記一方の端子に直列に接続されるとともに、スイッチ１０１の非接地側の端子に接続される。

ハンドルヒータ１０３は、その両端にはインダクタＬａ、Ｌｂが直列に接続され、スイッチ１０１がオンのとき直流電力の供給を受ける。ハンドルヒータ１０３は、例えば、複数回折り返し配線された電熱線を含み、操舵ハンドルに巻き付けられるあるいは内蔵される面状発熱体である。

結合容量１０５は、ハンドルヒータ１０３の上記の一方の端子とセンサ回路１０６とを直流をカットして電気的に接続する、つまり交流的に結合する容量素子である。

センサ回路１０６は、スイッチ１０１がオン状態であってもオフ状態であっても、ハンドルヒータ１０３と人の手との間の静電容量の大きさに基づいてハンドルヒータと人の手との接触の有無を判定する。具体的には、センサ回路１０６は、交流信号（例えば、周期的なパルス信号）を結合容量１０５を介してハンドルヒータ１０３に出力し、その結果、ハンドルヒータ１０３と人の手との間の静電容量の大きさに応じて定まる交流信号のレベル（例えば平滑化したレベル）を判定することによって、ハンドルヒータ１０３と人の手との接触の有無を判定する。このセンサ回路１０６の動作は、制御回路１０７により制御（例えばイネーブル信号により制御）される。

センサ回路１０６とスイッチ１０１との間にインダクタＬｂが介在しているので、スイッチ１０１がオンであっても、センサ回路１０６から見たスイッチ１０１側のインピーダンスは交流的には高インピーダンスである。したがって、スイッチ１０１のオン状態によりハンドルヒータ１０３が通電している状態であっても、センサ回路１０６は人の手の接触の有無を検知することができる。

もちろん、スイッチ１０１のオフ状態によりハンドルヒータ１０３が非通電の状態であっても、センサ回路１０６は人の手の接触の有無を検知する。しかも、スイッチ１０１がオフのときセンサ回路１０６とスイッチ１０１の寄生容量との間にインダクタＬｂが介在するので、感度の低下を抑制することができる。

制御回路１０７は、スイッチ１０１およびセンサ回路１０６の動作を制御する。例えば、制御回路１０７は、スイッチ１０１がオンの状態およびオフの状態の期間内にセンサ回路１０６を動作させるよう制御する。

次に、制御回路１０７によるハンドルヒータ装置１００の動作タイミング例について説明する。

図３は、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置１００の動作タイミング例を示す
タイムチャートである。同図上段ではＯＮと表記された期間はハンドルヒータ１０３の通電中を意味し、ＯＦＦと表記された期間はハンドルヒータ１０３の非通電中を意味する。ハンドルヒータ１０３が通電中か非通電中かを示す信号は、スイッチ１０１のオンおよびオフを制御するスイッチ制御信号である。また、同図下段ではＯＮと表記された期間はセンサ回路１０６の動作中を意味し、ＯＦＦと表記された期間はセンサ回路の非動作中を意味する。センサ回路１０６の動作中か、非動作中かを示す信号は、センサ回路１０６の動作を制御するイネーブル信号である。

上記のスイッチ制御信号およびイネーブル信号は、制御回路１０７によって生成される。図３の例では、制御回路１０７は、スイッチ１０１がオフ状態から安定的なオン状態に切り替わり、センサ回路の出力が安定するまでの過渡期と、オン状態から安定的なオフ状態に切り替わり、センサ回路の出力が安定するまでの過渡期とを除いてセンサ回路１０６を動作させるように制御している。このように、スイッチ１０１の動作、つまりハンドルヒータ１０３への電力供給の状態と同期して、スイッチ１０１の切り替えによる過渡的な期間を回避してセンサ回路１０６を動作させることにより、過渡的なノイズの影響を避けることができる。

なお、制御回路１０７は、図３下段のＯＮ期間にセンサ回路１０６が動作中、ＯＦＦ期間にセンサ回路が停止中と制御する代わりに、ＯＮ期間かＯＦＦ期間かに関わらずセンサ回路１０６が常時動作をし、センサ回路１０６の判定結果をＯＮ期間では有効にし、ＯＦＦ期間では無効にするように制御してもよい。つまり、制御回路１０７は、センサ回路１０６の判定結果を制御回路１０７が無効としないで有効とする有効期間（例えば、図３では下段のＯＮ期間）を制御するようにしてもよい。言い換えれば、制御回路１０７は、センサ回路１０６の判定結果を有効期間以外の期間（例えば、図３では下段のＯＦＦ期間）では無効にするまたは無視する制御をしてもよい。この場合は、上記のイネーブル信号は、有効期間以外の期間では判定結果をマスクし、有効期間では判定結果をマスクしないマスク信号として用いられる。センサ回路の出力が安定するまでの過渡期を、有効期間以外の期間（例えば、図３下段のＯＦＦ期間）では無効にする期間とすることで、過渡的なノイズの影響を避けることができる。

以上の説明のように制御回路１０７は、図３下段のようにハンドルヒータ１０３への電力供給がオンの状態およびオフの状態に同期した有効期間であって、センサ回路１０６によりハンドルヒータ１０３と被検出体（例えば人の手）との接触の有無を判定する有効期間を決定する。具体的には、制御回路１０７は、ハンドルヒータ１０３への電力供給がオンの状態である期間の範囲内の期間を、有効期間の１つとする。また、制御回路１０７は、ハンドルヒータ１０３への電力供給がオフ状態から安定的なオン状態に切り替わるまでの過渡期間と、オン状態から安定的なオフ状態に切り替わるまでの過渡期間とを除いて有効期間とする。そして、制御回路１０７は、有効期間以外の期間ではセンサ回路１０６を無効化する。ここでいうセンサ回路１０６の無効化とは、センサ回路１０６の動作を停止させる制御でもよいし、センサ回路１０６が動作していてもその判定結果を制御回路１０７が無視する制御、つまり判定結果をマスクする制御でもよい。

次に、センサ回路１０６の具体例について説明する。

図４は、実施の形態１におけるセンサ回路１０６の構成例を示すブロック図である。

同図のようにセンサ回路１０６は、電荷注入部１３０、平滑回路１４０、ＡＤ変換器１５０、判定部１６０を備える。

電荷注入部１３０は、パルス発生器１３１、スイッチ１３２、１３３を備え、結合容量１０５を介してハンドルヒータ１０３に電荷を注入する。パルス発生器１３１は、交流信号を発生する。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、交流信号の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。

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、デジタル値がしきい値超えている場合、すなわち、静電容量が小さい場合は非接触と判定し、超えていない場合、すなわち、静電容量が大きい場合は接触と判定する。しきい値は、実験、実測等により予め定められるほか、人の手の接触、非接触の繰り返しから新たな値に更新され、判定部１６０内に記憶される。

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する。上記のデジタル値と距離との対応関係を示すテーブルが予め作成され、判定部１６０に記憶されている。

このように、判定部１６０は、接触センサとしての判定と、近接センサとしての判定とを行う。

次にハンドルヒータの具体例について説明する。

図５は、実施の形態１におけるハンドルヒータの第１の構成例を示す図である。同図のハンドルヒータ１０３は、支持体１１１と、電気抵抗体として電熱線１１０とを含む。

支持体１１１は、例えば不織布で形成される。

ハンドルヒータ１０３は、支持体１１１および電熱線１１０により、可撓性を有する面状発熱体を構成し、操舵ハンドルに巻きつけて内蔵または付加される。電熱線１１０は、面状に発熱するように複数回折り返し配線されている。このハンドルヒータ１０３は、さらに、接続部材を備える。

ハンドルヒータ１０３の端子のうち、インダクタＬｂが接続される上記の一方の端子は、接続部材に接続されたリード線の途中または先端でもよく、あるいは、接続部材でもよい。図５に示すハンドルヒータ１０３の構成例において、ハンドルヒータ１０３自身が十分大きいインダクタンス成分を有する場合は、インダクタＬａは省略可能である。

また、図６は、実施の形態１におけるハンドルヒータ１０３の第２の構成例を示す図である。図６のハンドルヒータ１０３は、図５の電熱線１１０の代わりに電気抵抗体として面状電気抵抗体１１２を備えている。このハンドルヒータ１０３は、図５の構成と比べて、静電容量が大きくなる、感度をさらに向上させることができる。また、図６のハンドルヒータ１０３において、インダクタンス成分をほとんど有していない場合は、インダクタＬａの省略は不適当である。

次に、ハンドルヒータ装置１００の変形例について説明する。

図７Ａは、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置１００の第１の変形例を示すブロック図である。図７Ａに示すハンドルヒータ装置１００は、図２と比べて、インダクタＬａが削除され、ハンドルヒータ１０３の他方の端子が電源ＶＤＣに接続されている点が異なる。ハンドルヒータ１０３がインダクタンス成分を有している場合には、図７ＡのようにインダクタＬａを備えなくてもよい。この第１の変形例は、インダクタンス成分を有しているハンドルヒータ、つまり図５に示したハンドルヒータ１０３の第１の構成例に適している。

図７Ｂは、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置１００の第１の変形例の他の例を示すブロック図である。図７Ｂに示すハンドルヒータ装置１００は、図７Ａと比べて、スイッチ１０１が削除され、ハンドルヒータ１０３の他方の端子に直列接続されたスイッチ１０２が追加されている点が異なる。第１の変形例の他の例も、図５に示したハンドルヒータ１０３の第１の構成例に適している。

図７Ｃは、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置１００の第１の変形例のさらに他の例を示すブロック図である。図７Ｃに示すハンドルヒータ装置１００は、図７Ａと比べて、ハンドルヒータ１０３の他方の端子に直列接続されたスイッチ１０２が追加されている点が異なる。第１の変形例の他の例も、図５に示したハンドルヒータ１０３の第１の構成例に適している。

図７Ａ〜図７Ｃに示したように、ハンドルヒータ装置１００は少なくとも１つのスイッチを備えていればよい。すなわち、少なくとも１つのスイッチは、ハンドルヒータ１０３の一方の端子にインダクタＬｂを介して直列接続されたスイッチ１０１、および、ハンドルヒータ１０３の他方の端子に直列接続されたスイッチ１０２の少なくとも一方でよい。なお、ハンドルヒータ装置１００が２つのスイッチ１０１、１０２を備えている場合において、ハンドルヒータ１０３に直流を供給する際、つまりハンドルヒータ１０３への電力供給をオンにする際は、制御回路１０７は、直列接続されたスイッチ１０１およびスイッチ１０２の双方をオンにする。一方、上述の場合において、ハンドルヒータ１０３に供給される直流を遮断する際、つまりハンドルヒータ１０３への電力供給をオフにする際は、制御回路１０７は、直列接続されたスイッチ１０１およびスイッチ１０２のうちのいずれか１つのスイッチ、もしくは全てのスイッチをオフにする。

また、図７Ａ〜図７Ｃに示したように、上記の他方の端子は、インダクタ素子を介在することなく、スイッチまたは電源線に接続されていてもよい。また、電源ＶＤＣとグラウンドとの接続を逆にしてもよい。

また、図８は、実施の形態１におけるハンドルヒータ装置の第２の変形例を示すブロック図である。図８に示すハンドルヒータ装置１００は、図２と比べて、電源ＶＤＣと接地電位の接続が逆になっている点が異なる。この第２の変形例は、図５、図６に示したハンドルヒータ１０３の第１、第２の構成例の両方に適している。

さらに、図９は、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第３の変形例を示すブロック図である。図９に示すハンドルヒータ装置１００は、図７Ａに示した第１の変形例と比べて、電源ＶＤＣと接地電位の接続が逆になっている点が異なる。この第３の変形例は、図５に示したハンドルヒータ１０３の第１の構成例に適している。

以上説明してきたように本実施の形態におけるハンドルヒータ装置は、図２に示したようにハンドルヒータ１０３の一方の端子にインダクタＬａ、他方の端子にインダクタＬｂを備えている。人の手の接触および近接を検出するセンサ回路１０６は、ハンドルヒータ１０３の片端とインダクタＬｂとの間に接続される。センサ回路１０６は、検知用の信号として、例えば交流信号をハンドルヒータ１０３に与えて結合容量の大きさや変化を検出する。

インダクタＬｂは、ハンドルヒータ１０３をセンサ、すなわち、静電容量の一電極として用いる場合に、検知用の信号に対し高インピーダンスとして機能するため、スイッチ１０１がオンであってもオフであっても、検知を可能にする。

また、スイッチ１０１がオフの場合には、インダクタＬｂはスイッチ１０１の持つ寄生容量の影響を低減する。

インダクタＬａ、Ｌｂのインダクタンス値は、センサ回路１０６から出力される検知用信号にて実用上十分な感度が得られる値を選定すれば良い。例えば、センサ回路１０６から出力される検知用信号の周波数が５MHzの場合は、インダクタＬａ、Ｌｂのインダクタ
ンス値を１０μＨ（マイクロヘンリー）に選定することができる。

なお、図５、図７Ａ〜図７Ｃ、図９の例のように、ハンドルヒータ１０３のインダクタンス成分が十分に大きければ、センサ回路１０６を接続しない側のインダクタＬａはハンドルヒータ１０３そのもののインダクタンス成分で代用することもできる。

また、制御回路１０７は、図示しないハンドルヒータ１０３の温度を測定する温度センサの検出結果に基づき、スイッチ１０１のオンまたはオフの切り替えを行うことで、ハンドルヒータ１０３の温度を一定温度に維持するように制御する。スイッチ１０１のオンまたはオフの切り替え時に、センサ回路１０６により検知用信号以外の過渡的なノイズ成分が検出されるため、一時的にセンシングを停止またはデータ破棄などを実施することにより電源成分の影響を回避することができる。このため、図３に示したように、センサ回路１０６とハンドルヒータ１０３とのオンおよびオフは、制御回路１０７によって同期していると良い。

また、スイッチ１０１の持つ寄生容量の影響が変化するため、予めオン状態およびオフ状態における検出状態の学習値を持つと、オン状態とオフ状態とにまたがったセンサ値の変化を検出することができるため、なお良い。

（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２における手の接触検知を兼ねるハンドルヒータを備える操舵ハンドルの例を示す図である。同図の操舵ハンドルは、複数のハンドルヒータ１０３をそれぞれ異なる位置に備える。複数のハンドルヒータ１０３は、操舵ハンドルの全周をカバーするように配置してもよいし、人が把持する主要な部分をカバーするように配置しても良い。同図では、ほぼ全周をカバーするように１０個のハンドルヒータ１０３が配置されている。

図１１Ａは、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置１００の構成例を示すブロック図である。同図の構成例は、図１０に示す複数のハンドルヒータ１０３に対応する。

同図のハンドルヒータ装置１００は、ハンドルヒータ１０３、インダクタＬａ、インダクタＬｂおよび結合容量１０５からなるセットを複数セット有し、さらに、各セットで共用のスイッチ１０１、センサ回路１０６ａ、制御回路１０７を備える。図１１Ａの構成例は、図１０に対応する場合セット数は１０になる。

センサ回路１０６ａは、図４に示したセンサ回路１０６をセット数と同数備える構成でもよい。あるいは、センサ回路１０６ａは、図４に示したセンサ回路１０６を少なくとも１つ備え時分割で検知するセットを切り替える構成でもよい。例えば、センサ回路１０６ａがセンサ回路１０６をセット数と同数備える構成である場合に、制御回路１０７は、図３に示したＯＮ期間においてセンサ回路１０６の１つずつを時分割で順に有効化する制御をする。ここで、有効化するというのは、センサ回路１０６を停止状態から動作状態にする制御でもよいし、複数のセンサ回路１０６が動作状態のままで１つのセンサ回路の判定結果のみ取り込む制御、つまり１つのセンサ回路だけマスクしないで判定結果を獲得する制御でもよい。

制御回路１０７は、図３のタイムチャートの範囲内で、複数のハンドルヒータ１０３を時分割で切り替えながらセンサ回路１０６ａを動作させる。あるいは、制御回路１０７は、複数のハンドルヒータ１０３のうち少なくとも２つに対して同時に接触の有無を判定するようセンサ回路１０６ａを有効化するようにしてもよい。

この構成によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、複数のハンドルヒータ１０３を備えるので、操舵ハンドルのどこを把持しているかをより詳細に検出することができる。また、操舵ハンドルに人の手が近接した位置を詳細に検出することができる。

例えば、操舵ハンドルを把持しているのが、両手なのか右手だけなのか左手だけなのか、その位置がどこなのかを検出することができる。また、把持している位置を操舵ハンドルの動きとともに履歴として記録することにより、通常時や事故時の操作者の癖や傾向を分析することを可能にする。履歴の記録は、ドライブレコーダと連動するようにしてもよい。また、操舵ハンドルの把持に関する情報を、ハンドルヒータ装置１００が搭載された車両等の外部に送信して、車両等の外部にある装置にて当該情報を用いることもできる。

このように本実施の形態によれば、操舵ハンドルのどこを把持しているか、どこに近接しているかをより詳細に判定することができる。

次に、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置１００の変形例について説明する。

図１１Ｂは、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第１の変形例を示すブロック図である。図１１Ｂに示すハンドルヒータ装置１００は、図１１Ａと比べて、複数のインダクタＬａが削除されている点が異なる。ハンドルヒータ１０３がインダクタンス成分を有している場合には、図１１ＡのようにインダクタＬａを備えなくてもよい。この第１の変形例は、インダクタンス成分を有しているハンドルヒータ、つまり図５に示したハンドルヒータ１０３の第１の構成例に適している。

図１１Ｃは、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第２の変形例を示すブロック図である。図１１Ｃに示すハンドルヒータ装置１００は、図１１Ｂと比べて、スイッチ１０１が削除され、複数のハンドルヒータ１０３の他方の端子に直列接続されたスイッチ１０２が追加されている点が異なる。第２の変形例も、図５に示したハンドルヒータ１０３の第１の構成例に適している。

図１１Ｄは、実施の形態２におけるハンドルヒータ装置の第３の変形例を示すブロック図である。図１１Ｄに示すハンドルヒータ装置１００は、図１１Ｂと比べて、複数のハンドルヒータ１０３の他方の端子に直列接続されたスイッチ１０２が追加されている点が異なる。第３の変形例の他の例も、図５に示したハンドルヒータ１０３の第１の構成例に適している。

図１１Ｂ〜図１１Ｄに示したように、ハンドルヒータ装置１００は少なくとも１つのスイッチを備えていればよい。すなわち、少なくとも１つのスイッチは、複数のハンドルヒータ１０３それぞれの前記一方の端子に、複数のインダクタＬｂのそれぞれを介して接続されたスイッチ１０１、および、複数のハンドルヒータ１０３の他方の端子のそれぞれに接続されたスイッチ１０２の少なくとも一方でよい。

また、図１１Ｂ〜図１１Ｄに示したように、複数の他方の端子は、インダクタ素子を介在することなく、スイッチまたは電源線に接続されていてもよい。また、電源ＶＤＣとグラウンドとの接続を逆にしてもよい。なお、図１１Ａにおいても、電源ＶＤＣとグラウンドとの接続を逆にしてもよい。

また、センサ回路１０６および１０６ａ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により構成してもよい。

また、センサ回路１０６、１０６ａは結合容量１０５を介してハンドルヒータ１０３の一方の端子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備える構成でもよい。この場合ダイオードのアノードがセンサ回路１０６に接続され、カソードが上記の一方の端子に接続される。また、結合容量１０５を削除して、センサ回路１０６を直接接続してもよい。

以上、一つまたは複数の態様に係るハンドルヒータ装置１００について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、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、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

また、実施の形態１、２では、電源ＶＤＣは、直流の電気エネルギを供給すると記載したが、この「直流」は、電圧または電流が変化しない狭い意味の直流だけでなく、リプル、脈流などの微小な電気エネルギの変化を含む広い意味の直流を指す概念である。

また、実施の形態１、２では、ハンドルヒータ１０３に供給される電気エネルギは直流であると説明したが、ハンドルヒータ１０３に長周期（すなわち、周波数が低い）で変化する交流の電気エネルギを供給しても、本実施の形態と同様の効果が得られる。供給する電気エネルギが長周期だと、インダクタＬａ、Ｌｂを通過するため、ハンドルヒータ１０３を駆動することが可能であるからである。また、ここでいう長周期は、センサ回路１０６が出力する交流信号の周期に比べて、かなり長い周期であり、例えば、３桁以上長い周期をいう。

また、実施の形態１、２では、「ハンドルヒータ１０３と人の手との接触の有無の判定する」と記載したが、ハンドルヒータ１０３の静電容量を変化させるものであれば接触の有無の判定が可能であり、判定の対象としての被検出体は人の手に限るものではない。

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

１００ ハンドルヒータ装置
１０１ スイッチ
１０３ ハンドルヒータ
１０５ 結合容量
１０６、１０６ａ センサ回路
１１１ 支持体
１１０ 電熱線
１１２ 面状電気抵抗体
１３０ 電荷注入部
１３１ パルス発生器
１３２、１３３ スイッチ
１４０ 平滑回路
１５０ ＡＤ変換器
１６０ 判定部
Ｌａ、Ｌｂ インダクタ

Claims (9)

1. 操舵ハンドルに備えられ、電気エネルギにより発熱する電気抵抗体で構成されたハンドルヒータと、
   前記ハンドルヒータの一方の端子に直列に接続された第１のインダクタと、
   前記ハンドルヒータへの電力供給をオンまたはオフする少なくとも１つのスイッチと
   を備え、
   前記一方の端子には、前記ハンドルヒータの静電容量の大きさに基づいて前記ハンドルヒータと被検出体との接触の有無を判定するセンサ回路が電気的に接続され、
   前記少なくとも１つのスイッチは、前記ハンドルヒータの前記一方の端子に前記第１のインダクタを介して直列接続された第１のスイッチ、および、前記ハンドルヒータの他方の端子に直列接続された第２のスイッチの少なくとも一方であり、
   前記他方の端子は、インダクタ素子を介在することなく、前記スイッチまたは電源線に接続され、
   前記ハンドルヒータへの電力供給がオンの状態およびオフの状態に同期した有効期間であって、前記センサ回路により前記ハンドルヒータと被検出体との接触の有無を判定する有効期間を決定し、前記有効期間以外の期間では前記センサ回路の判定結果を無視する制御部を備えるハンドルヒータ装置。
2. 前記制御部は、前記ハンドルヒータへの電力供給がオンの状態である期間の範囲内の期間を、前記有効期間の１つとする
   請求項１に記載のハンドルヒータ装置。
3. 前記制御部は、前記ハンドルヒータへの電力供給がオフ状態から安定的なオン状態に切り替わるまでの過渡期間と、オン状態から安定的なオフ状態に切り替わるまでの過渡期間とを除いて前記有効期間とする
   請求項１に記載のハンドルヒータ装置。
4. 前記ハンドルヒータは、前記一方の端子と前記他方の端子間に接続され、複数回折り返
   し配線された電熱線を含む
   請求項１から３のいずれか１項に記載のハンドルヒータ装置。
5. 前記ハンドルヒータは、前記一方の端子と前記他方の端子間に接続された面状電気抵抗体を含む
   請求項１から３のいずれか１項に記載のハンドルヒータ装置。
6. 前記ハンドルヒータ装置は、さらに、
   前記操舵ハンドルに備えられ、前記ハンドルヒータを含む複数のハンドルヒータと、
   前記複数のハンドルヒータの一方の端子のそれぞれに直列接続された、前記第１のインダクタを含む複数の第１のインダクタと
   を備え、
   前記少なくとも１つのスイッチは、前記複数のハンドルヒータそれぞれの前記一方の端子に、前記複数の第１のインダクタのそれぞれを介して接続された第１のスイッチ、および、前記複数のハンドルヒータの他方の端子のそれぞれに接続された第２のスイッチの少なくとも一方であり、
   前記複数のハンドルヒータの前記一方の端子のそれぞれには、前記センサ回路が電気的に接続される
   請求項１から３のいずれか１項に記載のハンドルヒータ装置。
7. 前記制御部は、前記複数のハンドルヒータを時分割で切り替えながら前記センサ回路を有効化する
   請求項６に記載のハンドルヒータ装置。
8. 前記制御部は、前記複数のハンドルヒータのうち少なくとも２つに対して同時に前記接触の有無を判定するよう前記センサ回路を有効化する
   請求項６に記載のハンドルヒータ装置。
9. 前記センサ回路は、前記ハンドルヒータに前記一方の端子を介して交流信号を出力し、かつ、前記ハンドルヒータから前記一方の端子を介して入力される信号のレベルを検出することによって、前記操舵ハンドルと前記被検出体との接触の有無を判定する
   請求項１から８のいずれか１項に記載のハンドルヒータ装置

Images