JP7137194B2 - ヒータシステム及びヒータシステム制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両後面に設けられたヒータを含むヒータシステムに関し、特に車両用灯具カメラや、各種センサ等の監視装置に付随するヒータのヒータシステム及びヒータシステム制御方法に関する。

降雪時、積雪時等に自動車等の車両が走行すると、後輪が道路に積もった雪を巻き上げ、巻き上げられた雪が車両の後面に付着する。特に、新雪、こしまり雪が積もった路面の走行では、後輪によって巻き上げられた雪が車両後面に付着しやすい。また、外気温が－１０℃～－５℃付近では、車両が発する熱で、車両表面に付着した雪の一部が融け、水になった部分が外気によって凍って車両表面に付着し、付着した雪が融けない。続いて巻き上げられた雪は、すでに車両表面に付着した雪に付着する形で、堆積していく。したがって、後輪によって巻き上げられた雪が次から次へと車両に付着していき、尾灯（テールライト）、制御灯（ブレーキライト）を雪が覆ってしまい灯火の被視認性が低下する。

また、車両後面には、車両後方確認のためのバックカメラが設けられている場合があるが、このバックカメラについても、着雪してしまうと、雪によって後方が何も見えなくなり、後方確認機能を果たせなくなる。

このように灯具等を雪が覆ってしまうことを防ぐために、特許文献１に記載のように、灯具に融雪用ヒータを設け、降雪時や着雪時はヒータを作動させることによって灯具に付着した雪を融かし灯具の明かりが見えるようにする。

しかしながら、着雪の状態は、外気温や雪の特性によって異なり、常に一定のヒータ制御では、着雪に対して適切な対応（確実に雪を融かす、雪の付着を防ぐ等）とならない場合がある。また、外気温が低い場合では、ヒータが所定の熱量を発揮するためにヒータに流す電流値が大きくなり、電源への負荷が大きくなってしまう。

特開２００８－０５２９１９号公報

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、車両後面の車両用灯具、カメラや、各種センサ等の監視装置への着雪を外気温や雪の特性に応じて適切に抑制し、ヒータ電源の負荷を抑制する、車両用灯具やカメラに付随するヒータのヒータシステム及びヒータシステム制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のヒータシステムは、車両後面に設けられたヒータと、外気温を測定する温度センサと、温度センサの測定値に応じてヒータへの通電制御を行う制御部を備えるヒータシステムであって、第１温度を０℃以下とし、第２温度を第１温度より高温として、制御部は、測定値が第１温度以上かつ第２温度未満の場合にはヒータに通電し、測定値が第１温度未満の場合および第２温度以上の場合にはヒータへの通電を停止することを特徴とする。

また、本発明の一態様では、第２温度は、５℃以下である。

また、本発明の一態様では、第１温度は、空気中の雪が車両後面に付着しない温度であり、－２０℃以上－１０℃以下である。

また、本発明の一態様では、ヒータは、車両後面に設けられた車両用灯具を加温する。

また、本発明の一態様では、ヒータは、車両後面に設けられたカメラを加温する。

また、本発明のヒータシステム制御方法は、車両後面に設けられたヒータへの通電を制御するヒータシステム制御方法であって、ヒータ付近の温度を温度センサで測定する測定ステップと、温度センサの測定値に応じてヒータへの通電可否を判断する判断ステップと、判断ステップの結果に応じてヒータへの通電を行う通電ステップを備え、判断ステップでは、第１温度を０℃以下とし、第２温度を第１温度より高温として、測定値が第１温度
以上かつ第２温度未満の場合には通電可とし、測定値が第１温度未満の場合および第２温度以上の場合には通電不可とすることを特徴とする。

本発明では、車両用灯具、カメラや、各種センサ等の監視装置への着雪を防ぐヒータシステムを外気温や雪の特性に応じて制御することによって、極低温下等、様々な外気温においても着雪を適切に抑制し、車両用灯具、カメラの機能が発揮できるようにするとともに、ヒータ電源の負荷を抑制することができる。

第１実施形態におけるヒータシステムを設けた車両（自動車）を後面から見た斜視図である。 第１実施形態における尾灯に設けられたヒータを示す模式図であり、同図（ａ）は、ヒータの模式的斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のヒータをＩＩ（ｂ）－ＩＩ（ｂ）線で切断した模式的断面図である。 第１実施形態におけるヒータを示す模式図であり、同図（ａ）は模式的裏面図であり、同図（ｂ）は、導電膜と配線部分を取り出した模式的上面図である。 第１実施形態のヒータシステムを示すブロック図である。 外気温ごとの車両への着雪の様子を示す図である。 外気温が－８℃での尾灯への着雪の様子を示す図である。 外気温が－１５℃でヒータを用いた場合の尾灯への着雪の様子を示す図である。 第１実施形態のヒータシステムにおけるヒータの通電制御の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の温度センサ２１が測定した外気温とヒータ１０の通電の関係を示す模式図であり、同図（ａ）は、温度センサ２１が測定した外気温の時間経過による変化を示す折れ線グラフ図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の測定結果に合わせたヒータ１０への通電指示信号のＯＮ／ＯＦＦを示すパルス図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態におけるヒータシステムを設けた車両（自動車）を後面から見た斜視図である。

車両Ｃは、例えばハッチバック型の自動車であり、尾灯１Ｒ，１Ｌと、バックカメラ２と、監視装置３と、後輪４を備え、後面はリアガラスからバンパー上まで一面となっている。なお、本実施形態において、本発明のヒータシステムを設ける車両は、ハッチバック型の自動車に限らず、ミニバン型等、リアガラスからバンパー上まで一面となったものであればよい。

尾灯１は、後面の左右両端にそれぞれ、尾灯１Ｒ、１Ｌとして設けられており、テールライト、ブレーキランプ、方向指示器等が配置されている。バックカメラ２は、車両Ｃの後方を確認するために設けられている。バックカメラ２の位置は、本実施形態では、後面中央としたが、本発明はこの位置に限られるものではなく、後方確認ができればどの位置でもよい。

監視装置３は、車両Ｃ後面に設けられ、車両後方等にある障害物等を検知する。監視装置３は例えば赤外線センサであり、駐車時等、バック走行する際に作動する。監視装置３は、赤外線センサの他にカメラ、ミリ波レーダ、超音波センサ等、各種センサ類を含むものであってよい。

後輪４は、走行時に回転する。後輪４が巻き上げる雪と車両後面との関係については後述する。

図２は、尾灯１に設けられたヒータ１０を示す模式図であり、同図（ａ）は、ヒータ１０の模式的斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）ＩＩｂ－ＩＩｂ線による模式的断面図である。図３は、ヒータ１０を裏面側から見た模式図であり、同図（ａ）は、ヒータ１０の模式的裏面図である。同図（ｂ）は、ヒータ１０の一部である導電膜１２部分と配線を抽出して示す模式的正面図である。

ヒータ１０は、尾灯１が着雪により灯火が見えなくなるのを防ぐために、図２（ａ）に示すように、尾灯１に被さるように設けられる。ヒータ１０は、装着時に尾灯１に対向する面であり、尾灯１を覆うカバー部１１と、このカバー部１１の尾灯１と対向する面に設けられた導電膜１２と、カバー部１１の側端でカバー部１１と尾灯１とをつなぎ、カバー部を尾灯１に固定するフランジ部１３とを備えている。カバー部１１は透明な樹脂等で形成されており、尾灯１の灯火が外部に伝わるよう、十分な透明度を備えている。

導電膜１２は、カバー部１１同様、透明であり、カバー部１１の裏面一面に設けられている。導電膜１２は、導電性インク等が塗布されたシートである。後述する通電手段によって通電されると、導電性インクに電流が流れ、発熱する。なお、導電膜１２は導電性インクを塗布したシートをカバー部１１裏面に貼着する構成だけでなく、カバー部１１裏面に直接導電性インクを塗布して形成する形であってもよい。

フランジ部１３は、カバー部１１と同素材で、カバー部１１から連続して形成されており、先端が先細になっている。この先細の部分を尾灯１の外周と車体との間に差し込んで接着固定される。なお、本発明はこれに限らず、フランジ部１３の先端を先細とせず同じ厚さで形成し、フランジ部１３先端に接着剤を塗布して、尾灯１表面に貼着して固定する形でもよい。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、配線１４は、導電膜１２の導電性インクが塗布されている部分と電気的接続し、電源からの電気を導電膜１２に送るために設けられている。配線１４はカバー部１１の内側からフランジ部１３を伝ってフランジ部１３に設けられた不図示の挿通部からカバー部１１の外側まで伸び、先端にコネクタ１５を備えている。配線１４は、尾灯１端から車両Ｃ内に配され、コネクタ１５が不図示のコントローラに接続される。コントローラの制御を介して配線１４を経由してヒータ１０は通電され、通電されると導電膜１２が熱を発し、ヒータ機能を発揮する。

なお、配線１４が挿通される挿通部は、カバー部１１内に雪が融けた水が入らないように、防水処理がされている。また、フランジ部１３は化粧部材で覆われており、配線１４と共に、車体外側からは視認できない構造となっている。

なお、本実施形態は、ヒータ１０が尾灯１の外表面に外付けされるものを示したが、本発明はこれに限らず、尾灯１と一体化されたものであってもよい。

図４は、本実施形態のヒータシステムＡを示すブロック図である。ヒータシステムＡは、コントローラ２０、ヒータ１０、温度センサ２１を備えており、ヒータ１０と温度センサ２１がそれぞれコントローラ２０と電気的接続している。コントローラ２０は、温度センサ２１が入手した外気温情報に基づいて、ヒータ１０のＯＮ／ＯＦＦ、すなわち通電を制御する。通電制御の詳細は後述する。温度センサ２１は、外気温測定のために車両Ｃに設けられている。温度センサ２１の測定結果は、ヒータシステムＡだけでなく、暖房、冷房のファン制御等、他の外気温に応じた制御と共用されている。

コントローラ２０は、本ヒータシステムＡのみで独立したものでなくてよく、車両の他部材の駆動制御を行うコントローラがヒータシステムＡのコントローラ２０を兼ねる形であってもよい。

上述したように、降雪時、積雪時の走行で、後輪４が巻き上げた雪等が車両Ｃの後面に付着する。この着雪によって、尾灯１の灯火が見えにくくなる。

図５は、外気温ごとの車両への着雪の様子を示す図である。同図に示すように、気温－８℃の事例で示すように、外気温－８℃では、車両後面のほぼ全面に着雪している。これは、後輪４が巻き上げた雪が車両Ｃの後面に付着する際、車両Ｃの持つ熱で雪の一部が融け、融けた水が接着剤的役割を果たして、車体表面に着雪する。続いて巻き上げられた雪が同じように着雪し、積み重なっていく。

図６は、外気温が－８℃での尾灯への着雪の様子を示す図である。同図に示すように、尾灯が着雪で覆われた状態となる。このように尾灯、制御灯が雪で覆われると、灯火が見えにくくなり、後続車両の追突危険性が高くなる。このような尾灯１の被視認性が低下するのを防ぐために、上述のヒータ１０で尾灯１付近を加温し、付着した雪を融かすとともに、雪が付着しないようにする。

一方で、極低温下（例えば－１５℃環境下）では、外気が非常に低温であるため、車両Ｃに付着した雪が部分的にも融けず、車両と雪との間に水が介在しないため、灯具やカメラに雪が付着しない。例えば、図５の気温－２３℃の事例で示すように、外気温－１５℃以下では、雪が細かく、さらさらで、かつ車体に付着しても外気温が低くて融けないため、車両に付着しにくい。

このような極低温下でもヒータ１０を通電すると、このヒータ１０の熱によってカバー部１１上の雪が部分的に融ける一方、外気によって、雪の残りの部分は融けないため、融けた水が接着剤となって、尾灯１部分にだけ付着するという現象を引き起こすことになる。

図７は、外気温－１５℃でヒータを使用した場合の尾灯の様子を示す図である。同図に示すように、極低温下は、車両Ｃ後面に着雪しないにもかかわらず、ヒータ１０を使用することで、尾灯１部分だけ着雪を促進してしまい、尾灯１の被視認性が低下する。

本実施形態では、降雪時、積雪時の走行での尾灯１への着雪を防ぎ、いかなる外気温下においても尾灯１の被視認性を向上させるために、次のようなヒータ制御を行う。

図８は、ヒータ１０の通電制御の流れを示すフローチャートである。

まず、温度センサ２１が外気温の測定を開始する（ステップ７０１：測定ステップ）。

ステップ７０１での、温度センサ２１の測定温度（第２温度）が５℃未満の場合（ステップ７０２：判断ステップ）、コントローラ２０はヒータ１０の通電を開始する（ステップ７０３：通電ステップ）。具体的には、測定温度は、温度センサ２１が車両Ｃに取り付けられているため、車両Ｃ自身が持つ熱に影響を受けた値となり、車両Ｃから離れた位置での外気温よりも高めとなる可能性がある。したがって、測定温度が５℃だと、車両から離れた位置での外気温は０℃以下と予想され、車両Ｃに付着した雪は、車体の持つ熱で部分的に融け、さらに外気温が低いために付着することとなり、着雪が予想される。故に、温度センサ２１が検知した温度が５℃未満となった場合、コントローラ２０はヒータ１０の通電を開始する。また、着雪後、外気温が上昇する場合もあり、この時、外気温は０℃以上であるが、着雪が自然に融けるほどの外気温でない場合もある。したがって、このような時にもヒータ１０が作動するよう、コントローラ２０は、温度センサ２１は５℃を基準としてヒータ１０を通電する。

そして、温度センサ２１が第２温度よりも低温でかつ０℃以下の第１温度を検出した場合（ステップ７０４：判断ステップ）、コントローラ２０は、ヒータ１０への通電を停止する（ステップ７０６：通電停止ステップ）。具体的には、車体への着雪がほとんど起きない極低温下、本実施形態では、－１５℃以下を検出した場合、ヒータ１０への通電を停止する。

一方、温度センサ２１が第２温度以上を検出すると（ステップ７０５：判断ステップ）、外気温が高いため、部分的に融けた雪が外気によって凍り、尾灯１等に付着するという心配がないため、ヒータ１０を付ける必要がない。このため、ヒータ１０への通電を停止する（ステップ７０６）。このようにヒータ１０の通電制御を行い、極低温下ではヒータ１０への通電を行わない。

図９は、温度センサ２１の測定温度とヒータ１０への通電指示信号の変化を示す模式図であり、同図（ａ）は、温度センサ２１が測定した外気温の時間経過による変化を示すグラフ図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の測定結果に合わせたヒータ１０への通電指示信号のＯＮ／ＯＦＦを示すパルス図である。

図９（ａ）に示すように、温度センサ２１が検知した測定温度１０１が５℃になると（時間ｔ１）、図８（ｂ）に示すように、コントローラ２０は、ヒータ１０への通電指示信号１０２をＯＮにする。そして、温度センサ２１が検知した温度１０１が－１５℃となると（時間ｔ２）、ヒータ１０への通電指示信号１０２がＯＦＦとなる。さらに、外気温が上昇し、温度センサ２１が検知した温度１０１が－１５℃を超えると（時間ｔ３）、ヒータ１０への通電指示信号１０２がＯＮとなる。

すなわち、温度センサ２１は温度を常に測定しており、測定温度１０１が第２温度未満かつ第１温度より高温を検出している間は、ヒータ１０の通電が行われ、ヒータ１０によって尾灯１付近への加温がされる。一方、温度センサ２１が第１温度以下を検出している間はヒータ１０の通電はＯＦＦとなり、ヒータ１０は停止する。なお、本実施形態では、ヒータ１０への通電指示信号１０２は連続する信号としているが、本発明はこれに限らず、一定間隔で断続する信号であってもよい。また、ヒータ１０の通電（駆動）は連続通電に限らず、一定間隔でＯＮ、ＯＦＦを繰り返す形であってもよい。これは、ヒータ１０の加温方法に応じて柔軟に設定されるものとする。

第１温度は、－２０℃以上－１０℃以下の範囲で設定され、－１５℃以上－１１℃以下の範囲で設定されるのが好ましい。第２温度は、－５℃以上５℃以下の範囲で設定され、０℃以上５℃以下の範囲で設定されるのが好ましい。

このように、温度センサ２１が測定する外気温が、極低温である第１温度に到達したら、ヒータ１０を停止し、ヒータ１０による加温をやめる。これにより、着雪が起きにくい極低温下で尾灯１部分にだけ雪が付着するのを防止できる。一方、外気温が、通常、車両後面への着雪が起きやすい第２温度の時は、尾灯１に設けられたヒータ１０を作動させて、尾灯１付近に付着する雪を融かすことにより、被視認性を維持する。すなわち、本発明のヒータシステムＡ及びその制御方法を用いれば、車両後面への着雪が多い外気温（約０℃～－１０℃）、着雪しにくい極低温下（約－１０℃以下、特に－１５℃以下）のいずれにおいても、尾灯１への着雪を防止することができ、常に尾灯１の被視認性を維持することができる。そして、極低温下では、ヒータ１０を使用しないため、不図示のヒータ１０電源の負荷を低減することができる。

（その他）
第１実施形態では、ヒータ１０が尾灯１に設けられたものを説明したが、ヒータ１０はバックカメラ２に取り付けられた形態であってもよい。ヒータ１０の構造等は、第１実施形態で示したように、バックカメラ２のレンズ部分を覆う形であればよい。

また、ヒータ１０は、監視装置３に取り付けられた形態であってもよい。監視装置３が雪に覆われると、監視装置３が発する赤外線やレ－ザ光を外部に照射できないことや、予期せぬ方向に屈曲されて正しい測定結果を得られない場合がある。ヒータ１０を用いて、監視装置３付近への着雪を防ぐことによって、正しい測定結果を得られるようにする。

また、本発明のヒータシステム及びヒータシステムの制御方法におけるヒータ１０の加温対象は、尾灯１、バックカメラ２、監視装置３に限らず、車両Ｃ後面に配置され、後続車両に対して何らかの表示をする表示灯等であってもよい。

このように、車両Ｃ後面に備えられたバックカメラ２等に対しても本ヒータシステムを用いて着雪を防ぐ上で、車両後面への着雪が多い外気温（約０℃～－１０℃）、着雪しにくい極低温下（約－１０℃以下、特に－１５℃以下）のいずれにおいても、バックカメラ２等への着雪を防止することができ、常にバックカメラ２の後方確認機能、その他監視装置３のセンシング機能、表示灯の表示機能等、各部材の発揮する機能を維持することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１…尾灯
１Ｌ…尾灯（車両左側の尾灯）
１Ｒ…尾灯（車両右側の尾灯）
２…バックカメラ
３…監視装置
４…後輪
１０…ヒータ
１１…カバー部
１２…導電膜
１３…フランジ部
１４…配線
１５…コネクタ
２０…コントローラ（制御部）
２１…温度センサ
１０１…温度センサの測定温度
１０２…ヒータへの通電指示信号
Ｓ７０１…温度センサ温度測定ステップ
Ｓ７０２…判断ステップ（第２温度判断ステップ）
Ｓ７０３…通電ステップ
Ｓ７０４…判断ステップ（第１温度判断ステップ）
Ｓ７０５…判断ステップ（第２温度判断ステップ）
Ｓ７０６…通電停止ステップ
Ａ…ヒータシステム
Ｃ…車両
ｔ…時間

Claims (7)

1. 車両後面に設けられたヒータと、
   外気温を測定する温度センサと、
   前記温度センサの測定値に応じて前記ヒータへの通電制御を行う制御部を備えるヒータシステムであって、
   第１温度を０℃以下とし、第２温度を前記第１温度より高温として、
   前記制御部は、前記測定値が前記第１温度以上かつ前記第２温度未満の場合には前記ヒータに通電し、前記測定値が前記第１温度未満の場合および前記第２温度以上の場合には前記ヒータへの通電を停止することを特徴とするヒータシステム。
2. 請求項１に記載のヒータシステムであって、
   前記第２温度は、５℃以下であることを特徴とするヒータシステム。
3. 請求項１または２に記載のヒータシステムであって、
   前記第１温度は、空気中の雪が車両後面に付着しない温度であることを特徴とするヒータシステム。
4. 請求項１から３の何れか一つに記載のヒータシステムであって、
   前記第１温度は、－２０℃以上－１０℃以下であることを特徴とするヒータシステム。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載のヒータシステムであって、
   前記ヒータは、前記車両後面に設けられた車両用灯具を加温することを特徴とするヒータシステム。
6. 請求項１ないし５の何れか一つに記載のヒータシステムであって、
   前記ヒータは、前記車両後面に設けられたカメラを加温することを特徴とするヒータシステム。
7. 車両後面に設けられたヒータへの通電を制御するヒータシステム制御方法であって、
   外気温を温度センサで測定する測定ステップと、
   前記温度センサの測定値に応じて前記ヒータへの通電可否を判断する判断ステップと、
   前記判断ステップの結果に応じて前記ヒータへの通電を行う通電ステップを備え、
   前記判断ステップでは、第１温度を０℃以下とし、第２温度を前記第１温度より高温として、前記測定値が前記第１温度以上かつ前記第２温度未満の場合には通電可とし、前記測定値が前記第１温度未満の場合および前記第２温度以上の場合には通電不可とすることを特徴とするヒータシステム制御方法。
   

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