WO2012168968A1 - シートヒータ装置 - Google Patents

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西川　雅徳
滝口　昌宏
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パナソニック株式会社
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    • H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers

Definitions

  • the present invention relates to a seat heater device for heating a seated person (for example, a vehicle driver or a passenger).
  • the seat heater device includes a base material on which a cord-like heater is arranged, and a temperature control circuit arranged on the base material, and is installed in a seat in the vehicle interior.
  • One end of a lead wire is connected to the temperature control circuit, and the other end of the lead wire is connected to a power source, a manual operation switch provided on the center console or dashboard of the vehicle, and the like.
  • a cup holder and tray for storing beverage cups are arranged on the center console and dashboard in the passenger compartment.
  • the beverage may spill out of the cup at some point, and the liquid may enter the switch.
  • the electronic circuit inside the switch may leak due to insulation failure or the like.
  • the drive voltage to the heating heater does not change, and only the voltage of the circuit drive power supply of the control unit decreases, so the signal supply voltage of the switching element (not shown) decreases, and the switching element There was a possibility of abnormal heat generation due to an increase in internal resistance.
  • an object of the present invention is to provide a seat heater device capable of preventing heat generation of a switching element due to liquid intrusion into a manual operation switch.
  • the present invention provides a seat heater device in which power supply is started by an operation of a switch by a seat occupant of a seat in a vehicle interior, and a heating heater installed in a seat in the vehicle interior;
  • a control unit that controls energization of the heating heater, and the control unit detects whether the input voltage is a normal drive voltage value of the control unit or a voltage value lower than a predetermined voltage.
  • a switching element that is turned on when the low voltage detection means detects a normal drive voltage value of the control unit and is turned off when the low voltage detection means detects a low voltage value lower than a predetermined voltage; including.
  • the low voltage detecting means detects the low voltage value, it is considered that the liquid has entered the manual switch, and the switching element is turned off. As described above, when the liquid enters the manual switch, the switching element is not turned on. Therefore, the internal resistance of the switching element does not increase, and as a result, abnormal heat generation can be prevented.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a seat heater device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram showing a detection value of the low voltage detection means 105 when the switch SW shown in FIG. 1 is operated.
  • FIG. 2B is a diagram showing a detection value of the low voltage detection means 105 when a beverage enters the switch SW of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the drive signal voltage of the switching element 107 and the internal resistance.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the drive signal voltage of the switching element 107 and the heat generation amount.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a seat heater device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the seat heater device 10 is installed in a vehicle interior and connected to a battery E via a switch SW.
  • the seat heater device 10 includes an ECU (electronic control unit) 101, a warming heater 102, and a temperature sensor 103.
  • ECU electronic control unit
  • the switch SW is provided on the center console, instrument panel, dashboard, etc. of the vehicle, and is operated (manually operated) by a seated person in the seat in the vehicle interior. When the switch SW is turned on, electric power is supplied from the battery E to the ECU 101.
  • the ECU 101 includes a temperature control means 104, a low voltage detection means 105, a signal supply means 106, and a switching element 107, and mainly controls energization to the heating heater 102.
  • the temperature control means 104 includes a comparator or the like, and a detection result of a temperature sensor 103 (to be described later) and a reference temperature are determined by a comparator.
  • An electric signal (hereinafter referred to as energization instruction) is output to the signal supply means 106.
  • an electric signal indicating this (hereinafter referred to as an energization stop instruction) is output to the signal supply means 106.
  • the reference temperature is, for example, a temperature set by a seated person using an operation unit (button or dial).
  • the signal supply means 106 is a transistor, for example, and supplies a circuit driving voltage of the ECU 101 to the switching element 107 by inputting a signal to the gate.
  • the switching element 107 turns on / off the energization of the heating heater 102 by the drive signal voltage from the signal supply means 106.
  • the signal supply means 106 turns on the switching element 107 so as to raise the temperature of the warming heater 102 to the reference temperature.
  • the signal supply means 106 performs an operation of turning off the switching element 107 so as to lower the temperature of the warming heater 102.
  • the low voltage detection means 105 detects the drive voltage of the ECU 101 immediately after the switch SW, and determines whether the detected drive voltage and a predetermined voltage value are low voltage with a comparator or the like.
  • the low voltage detecting means 105 uses the ECU 101 as an input voltage to the ECU 101. A drive voltage (known drive voltage) is detected. In such a case, there is no problem even if the heating heater 102 is energized, so the low voltage detection means 105 outputs an electric signal (instruction for energization) for instructing energization to the signal supply means 106. In FIG. 2A, only the main part is shown.
  • a cup holder and a tray for accommodating a cup of beverage and the like are arranged on the center console and dashboard in the vehicle interior.
  • the beverage may spill out of the cup at some moment, and liquid or the like may enter the switch SW.
  • leakage due to insulation failure occurs inside the switch SW, and a resistance component appears as shown in FIG. 2B.
  • the low voltage detection means 105 detects a value obtained by subtracting the voltage drop due to the resistance component of the switch SW from the drive voltage of the ECU 101 (hereinafter referred to as a low voltage value).
  • the voltage of the drive signal of the switching element 107 output from the signal supply means 106 decreases due to a decrease in the voltage of the driving power source of the ECU 101.
  • the low voltage detection means 105 outputs an electric signal indicating that energization is not permitted (hereinafter referred to as energization impossibility) to the signal supply means 106 when a predetermined low voltage value is detected, and the switching element The driving signal voltage 107 is not supplied.
  • energization impossibility an electric signal indicating that energization is not permitted
  • the signal supply unit 106 turns on the switching element 107. As a result, power supply to the warming heater 102 is started, and as a result, the seated person can warm up.
  • the signal supply unit 106 does not turn on the switching element 107. This eliminates the possibility that the heating value of the ECU 101 increases in the warming heater 102.
  • the amount of heat generation tends to be small.
  • the point at which the amount of heat generation becomes maximum, and hence the drive signal voltage of the switching element 107, can be calculated by various experiments.
  • the predetermined voltage is determined as a drive signal voltage value that avoids a state in which the switching element 107 generates heat (see FIG. 4).
  • the low voltage detection unit 105 detects a voltage lower than the predetermined voltage, it is considered that the liquid has entered the manual operation switch SW.
  • the switching element 107 is turned off because the energization from the signal supply means 106 is impossible.
  • the switching element 107 is not turned on. Therefore, the internal resistance of the switching element 107 does not increase, and as a result, abnormal heat generation can be prevented. .
  • the comparator of the low voltage detection means 105 detects the drive voltage of the ECU 101 immediately after the switch SW and determines the detected drive voltage and a predetermined voltage value with a comparator or the like. By generating it with a Zener diode, it can be reliably compared and determined with the voltage, and the accuracy of low voltage detection can be improved.
  • the seat heater device according to the present invention can ensure higher safety than before and is suitable for in-vehicle use.

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Abstract

車室内の座席の着座者によるスイッチの操作により電力供給が開始されるシートヒータ装置であって、車室内の座席に設置される採暖用ヒータと、採暖用ヒータの通電を制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットは、入力電圧が前記制御ユニットの正規の駆動電圧値であるか、所定の電圧よりも低電圧値かどうかを検出する低電圧検出手段と、低電圧検出手段が制御ユニットの正規の駆動電圧値を検出した場合にオンにされ、低電圧検出手段が所定の電圧より低い低電圧値を検出した場合にオフにされるスイッチング素子とを含む。これにより、スイッチ内部の電子回路で絶縁不良等によるリークが発生してもスイッチング素子の発熱を防止することが可能となる。

Description

シートヒータ装置
　本発明は、着座者（例えば車両のドライバ，同乗者）の暖房を行うためのシートヒータ装置に関する。
　従来より、様々なシートヒータ装置が研究・開発されている。以下、従来のシートヒータ装置の一例として、特許文献１に記載されたものについて説明する。
　シートヒータ装置は、コード状ヒータが配置された基材と、この基材上に配置された温度制御回路とを備えており、車室内の座席に設置される。この温度制御回路には、リード線の一端が接続されており、このリード線の他端は、電源、車両のセンターコンソールやダッシュボードに設けられたマニュアル操作のスイッチ等が接続されている。座席の着座者がスイッチを操作すると、電源からの電力供給が始まり、コード状ヒータが発熱し、これによって、着座者の暖房が行われる。
国際公開ＷＯ０７／１０２５０２号
　車室内のセンターコンソールやダッシュボードには、スイッチ以外にも、飲料のカップ等を収容するためのカップホルダーやトレイが配置されている。しかしながら、何かの拍子でカップから飲料がこぼれ、スイッチの内部に液体が浸入してしまうことがある。これにより、スイッチ内部の電子回路が絶縁不良等によるリークを起こしてしまう懸念がある。スイッチ側でリークが発生すると、採暖用ヒータへの駆動電圧は変化せず、制御ユニットの回路駆動用電源の電圧のみが低下することから、図示しないスイッチング素子の信号供給電圧が低下し、スイッチング素子内部の抵抗が増大することで、異常発熱する可能性があった。
　それゆえに、本発明の目的は、マニュアル操作スイッチへの液体浸入に起因するスイッチング素子の発熱を防止可能なシートヒータ装置を提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明は、車室内の座席の着座者によるスイッチの操作により電力供給が開始されるシートヒータ装置であって、車室内の座席に設置される採暖用ヒータと、採暖用ヒータの通電を制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットは、入力電圧が前記制御ユニットの正規の駆動電圧値であるか、所定の電圧よりも低電圧値かどうかを検出する低電圧検出手段と、低電圧検出手段が制御ユニットの正規の駆動電圧値を検出した場合にオンにされ、低電圧検出手段が所定の電圧より低い低電圧値を検出した場合にオフにされるスイッチング素子とを含む。
　本発明によれば、低電圧検出手段は、低電圧値を検出すると、マニュアルスイッチに液体が浸入したとみなして、スイッチング素子はオフにされる。このように、マニュアルスイッチに液体が浸入した場合にはスイッチング素子はオンにされないので、スイッチング素子の内部抵抗が増大することなく、その結果、異常発熱を防止することが可能となる。
　本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
図１は、本発明の一の実施の形態に係るシートヒータ装置１０の構成を示す図 図２Ａは、図１に示すスイッチＳＷが操作された場合における低電圧検出手段１０５の検出値を示す図 図２Ｂは、図１のスイッチＳＷに飲料が浸入した場合における低電圧検出手段１０５の検出値を示す図 図３は、スイッチング素子１０７の駆動信号電圧と内部抵抗との関係を示す図 図４は、スイッチング素子１０７の駆動信号電圧と発熱量の関係を示す図
　本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の一実施形態に係るシートヒータ装置１０の構成を示す図である。図１において、シートヒータ装置１０は、車室内に設置され、スイッチＳＷを介してバッテリーＥと接続されている。
　シートヒータ装置１０は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１０１と、採暖用ヒータ１０２と温度センサ１０３とを備えている。
　スイッチＳＷは、車両のセンターコンソールやインパネ、ダッシュボード等に設けられ、車室内の座席への着座者により操作（マニュアル操作）される。スイッチＳＷがオンにされると、バッテリーＥからＥＣＵ１０１へと電力が供給される。
　ＥＣＵ１０１は、温度制御手段１０４と、低電圧検出手段１０５と、信号供給手段１０６と、スイッチング素子１０７とを備えており、主として採暖用ヒータ１０２への通電を制御する。
　温度制御手段１０４は、比較器等を含んでおり、後述する温度センサ１０３の検出結果と基準温度とを比較器で判定し、温度センサ１０３の検出結果が基準温度以下であれば、そのことを示す電気信号（以下、通電指示という）を信号供給手段１０６に出力する。逆に、温度センサ１０３の検出結果が基準温度を超えていれば、そのことを示す電気信号（以下、通電停止指示という）を信号供給手段１０６に出力する。なお、基準温度とは、例えば、着座者が操作部（ボタンやダイヤル）を用いて設定した温度である。
　信号供給手段１０６は、例えばトランジスタであり、ゲートへ信号を入力することで、ＥＣＵ１０１の回路駆動電圧をスイッチング素子１０７に供給するためのものである。
　スイッチング素子１０７は、信号供給手段１０６からの駆動信号電圧により、採暖用ヒータ１０２への通電を入り／切りする。
　すなわち、信号供給手段１０６は、温度制御手段１０４から通電指示が与えられると、基準温度まで採暖用ヒータ１０２の温度を上げるように、スイッチング素子１０７をオンにする。逆に、温度制御手段１０４からの通電停止指示に応答して、信号供給手段１０６は、採暖用ヒータ１０２の温度を下げるように、スイッチング素子１０７をオフにする動作を行う。
　また、低電圧検出手段１０５は、スイッチＳＷの直後のＥＣＵ１０１の駆動電圧を検出し、検出した駆動電圧と所定の電圧値とを比較器等で低電圧かどうかを判定する。
　ここで、図２Ａに示すように、もしスイッチＳＷが着座者により操作された場合、スイッチＳＷの抵抗値は実質零であるため、低電圧検出手段１０５は、ＥＣＵ１０１への入力電圧として、ＥＣＵ１０１の駆動電圧（既知の駆動電圧）を検出する。このような場合、採暖用ヒータ１０２を通電しても問題が生じないので、低電圧検出手段１０５は、通電を指示するための電気信号（通電指示）を信号供給手段１０６に出力する。なお、図２Ａでは要部のみを図示している。
　「発明が解決しようとする課題」にて説明したが、車室内のセンターコンソールやダッシュボードには、飲料のカップ等を収容するためのカップホルダーやトレイが配置されている。しかしながら、何かの拍子でカップから飲料がこぼれ、スイッチＳＷに液体等が浸入することがある。この場合、スイッチＳＷ内部で絶縁不良によるリークを起こしてしまうため、図２Ｂに示すように抵抗成分が現れる。このような場合、低電圧検出手段１０５は、ＥＣＵ１０１の駆動電圧から、スイッチＳＷの抵抗成分による電圧降下分を減算した値（以下、低電圧値という）を検出することになる。このような場合、ＥＣＵ１０１の駆動用電源の電圧が低下することで、信号供給手段１０６から出力するスイッチング素子１０７の駆動信号の電圧が低下することとなる。
　このとき、スイッチング素子１０７の駆動信号電圧と内部抵抗との関係は図３のようになっており、駆動信号電圧が低下すると、内部抵抗が増大する特徴を保有している。
　このため、スイッチング素子１０７の駆動信号電圧が低下することで、内部抵抗が増大し、そのためスイッチング素子１０７の発熱が増大する可能性がある。これに対処するため、低電圧検出手段１０５は、所定の低電圧値を検出した場合、通電を許可しないことを示す電気信号（以下、通電不可という）を信号供給手段１０６に出力し、スイッチング素子１０７の駆動信号電圧を供給しないこととする。なお、図２Ｂでも要部のみを図示している。
　信号供給手段１０６は、低電圧検出手段１０５から通電指示が入力されると、スイッチング素子１０７をオンにする。これによって、採暖用ヒータ１０２に電力供給が開始され、その結果、着座者が採暖できるようになる。一方、低電圧検出手段１０５から通電不可が入力されると、信号供給手段１０６は、スイッチング素子１０７をオンにしない。これによって、採暖用ヒータ１０２にＥＣＵ１０１の発熱量が増大する可能性を排除できる。
　ここで、スイッチング素子１０７の内部抵抗が大きくなりすぎると流れる電流が減少し発熱量は小さくなる。また、逆に内部抵抗が小さいと発熱量が小さくなる傾向にあるが、内部抵抗が中途半端な値（例えば採暖用ヒータの抵抗値に近い値）となったときに、発熱量が最大になるポイントが存在する。この発熱量が最大になるポイント、ひいてはスイッチング素子１０７の駆動信号電圧については、各種実験によって算出することができる。前述の所定の電圧とは、スイッチング素子１０７が発熱する状態を回避するような駆動信号電圧値として決定する（図４を参照）。加えて、本来製品として動作すべき駆動電圧の下限値よりも低い電圧値に設定する必要がある。
　以上説明したように、本実施の形態１のシートヒータ装置によれば、低電圧検出手段１０５が、所定の電圧よりも低い電圧を検出すると、マニュアル操作スイッチＳＷに液体が浸入したとみなす。この低電圧が検出された場合、信号供給手段１０６からの通電不可によりスイッチング素子１０７はオフにされる。このように、マニュアル操作スイッチＳＷに液体が浸入した場合にはスイッチング素子１０７はオンにされないので、スイッチング素子１０７の内部抵抗が増大することなく、その結果、異常発熱を防止することが可能となる。
　また、低電圧検出手段１０５の比較器は、スイッチＳＷの直後のＥＣＵ１０１の駆動電圧を検出し、検出した駆動電圧と所定の電圧値とを比較器等で判定するが、比較する所定の電圧をツェナーダイオードによって発生させることで、確実にその電圧と比較・判定することができ、低電圧検出精度の向上が図れる。
　なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
　本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　本発明にかかるシートヒータ装置は、従来よりも高い安全性を確保でき、車載用に好適である。

Claims (2)

  1. 　車室内の座席の着座者によるスイッチの操作により電力供給が開始されるシートヒータ装置であって、
    　車室内の座席に設置される採暖用ヒータと、
    　前記採暖用ヒータの通電を制御する制御ユニットとを備え、
    　前記制御ユニットは、
    　　前記制御ユニットへの入力電圧が前記制御ユニットの正規の駆動電圧値であるか、所定の電圧よりも低電圧値かどうかを検出する低電圧検出手段と、
    　　前記低電圧検出手段が前記制御ユニットの正規の駆動電圧値を検出した場合にオンにされ、前記低電圧検出手段が所定の電圧より低い低電圧値を検出した場合にオフにされるスイッチング素子とを含む、シートヒータ装置。
  2. 　前記低電圧検出手段は、比較する所定の電圧値をツェナーダイオードにて発生させることを特徴とする、請求項１に記載のシートヒータ装置。
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