(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗り物に設けられバッテリから供給される電力により駆動されるヒータを制御するヒータ制御装置において、
前記バッテリからの電源電圧に基づいて所定の定電圧を出力する定電圧出力手段と、
この定電圧出力手段の入力段の電圧から比例電圧を生成するとともに前記定電圧出力手段からの定電圧から基準電圧を得て、この基準電圧と前記比例電圧とを比較することにより前記電源電圧を監視し、前記電源電圧が所定値よりも低下した場合、この電源電圧の低下を示す信号を出力するバッテリ電圧監視手段と、
このバッテリ電圧監視手段の出力信号に応じて前記バッテリから前記ヒータに供給される電力を遮断する手段とを備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
乗り物に設けられバッテリから供給される電力により駆動されるヒータを制御するヒータ制御装置において、
前記ヒータに対する温度調節操作に応じた所定の比較電圧を出力する比較電圧出力手段と、
周期的に変化する電圧を第１の入力端子の入力電圧とし前記比較電圧を第２の入力端子の入力電圧とする比較回路を有し、前記第１の入力端子の入力電圧と前記第２の入力端子の入力電圧とを前記比較回路において比較することにより前記温度調節操作に応じた信号を出力する出力手段と、
この出力手段の出力信号に応じて前記バッテリから前記ヒータに供給される電力を制御する手段と、
前記バッテリから出力される電源電圧が所定値よりも低下した場合、その電源電圧の低下を示す信号を前記比較回路の第２の入力端子へ与え、前記バッテリから前記ヒータに供給される電力を遮断するバッテリ電圧監視手段とを備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のヒータ制御装置において、
前記ヒータは、乗り物のグリップに設けられたグリップヒータであることを特徴とするヒータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用ヒータ制御装置に関し、特に車両の各部に設けられたヒータをバッテリから出力される電源電圧により駆動する場合の車両用ヒータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、二輪車や自動車などの車両では各部を保温するためのヒータが設けられている。例えば二輪車などではハンドルグリップにヒータを設けたり、あるいは自動車などでは座席シート内部にヒータを設けて、これらヒータに供給する電力を制御することにより各部を保温し、運転者に対して快適な運転環境を提供するものとなっている。
【０００３】
従来、この種の車両用ヒータ制御装置は、例えば図６に示すような構成となっていた。同図において、ＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒは二輪車などの左右のハンドルグリップに設けられたヒータであり、バッテリＢＡＴＴから電源電圧ＶｂａｔｔをスイッチＳＷを介してヒータＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒに供給するとともに、これらヒータＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒに直列に可変抵抗器ＲＶを設けて、ヒータＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒに流れる電流を変化させることにより、ヒータで消費される電力を制御し、ハンドルグリップを適当な温度に保温するものとなっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の車両用ヒータ制御装置では、ヒータと直列に可変抵抗器を設けて、ヒータで消費される電力を制御するようにしたものであるため、可変抵抗器で消費される電力が比較的大きく、バッテリを効率よく利用することができないという問題点があった。特に、二輪車などのハンドルに設けられるグリップヒータの場合には、直接外気に触れるため消費電力が大きく、外気温の変化幅が大きいことから、可変抵抗器で消費される電力が大きくなり、バッテリを効率よく利用できないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、バッテリを効率よく利用することができる車両用ヒータ制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による車両用ヒータ制御装置は、電圧値が周期的に変化する周期電圧を発生する周期電圧発生手段と、ヒータに対する温度調節操作に応じた所定の比較電圧を出力する比較電圧出力手段と、周期電圧と比較電圧とを比較することにより温度調節操作に応じたデューティー比を有する矩形波信号を出力する矩形波出力手段と、この矩形波信号に応じてバッテリからヒータに供給される電力をオン／オフ制御するスイッチング手段とを備えるものである。
したがって、電圧値が周期的に変化する周期電圧と、ヒータ、例えばハンドルのグリップヒータに対する温度調節操作に応じた所定の比較電圧とが比較されて矩形波信号が出力され、この矩形波信号に応じてバッテリからの電源電圧によりヒータに供給される電力がオン／オフ制御される。
【０００６】
また、バッテリから出力される電源電圧を監視し、電源電圧が所定値より低下した場合には、比較電圧を所定値に保持することにより、スイッチング手段をオフ状態に制御する矩形波信号を強制出力させるバッテリ電圧監視手段を備えるものである。したがって、バッテリから出力される電源電圧が監視され、電源電圧が所定値より低下した場合には、比較電圧が所定値に保持されて、スイッチング手段をオフ状態に制御する矩形波信号が強制出力される。
また、比較電圧出力手段からの比較電圧が不定となった場合には、比較電圧を所定値に保持することにより、スイッチング手段をオフ状態に制御する矩形波信号を強制出力させるフェールセーフ手段を備えるものである。したがって、比較電圧出力手段からの比較電圧が不定となった場合には、比較電圧が所定値に保持されて、スイッチング手段をオフ状態に制御する矩形波信号が強制出力される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態である車両用ヒータ制御装置の回路図であり、ここでは二輪車などのハンドルグリップに設けられたグリップヒータを制御する場合を例に説明する。
同図において、１は車両に搭載されているバッテリ（蓄電池）ＢＡＴＴからスイッチＳＷを介して入力された電源電圧Ｖｂａｔｔに基づいて所定の定電圧Ｖｃを出力する定電圧出力部、２は定電圧Ｖｃに基づいて所定周期で変化する三角波電圧（周期電圧）Ｖｔを出力する三角波発生部（周期電圧発生手段）、３は定電圧Ｖｃに基づいて温度調節用の比較電圧Ｖｐを出力する比較電圧出力部である。
【０００８】
４は比較電圧Ｖｐが不定となった場合に比較電圧Ｖｐを所定電圧値に設定するフェールセーフ部、５は三角波電圧Ｖｔと比較電圧Ｖｐとを比較することにより所定の矩形波信号Ｖｏｕｔを出力する矩形波出力部、６は定電圧Ｖｃから生成された基準電圧Ｖｓに基づいてバッテリＢＡＴＴからの電源電圧Ｖｂａｔｔを監視し、電源電圧Ｖｂａｔｔが所定値より低下した場合に比較電圧Ｖｐを所定電圧値に設定するバッテリ電圧監視部、ＴＲは抵抗Ｒを介して矩形波出力部５から供給された矩形波信号Ｖｏｕｔに基づいてヒータＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒに供給される電流をオン／オフ制御するトランジスタ（スイッチング手段）である。
【０００９】
図４はグリップヒータを示す説明図であり、（ａ）は二輪車などのハンドルグリップ部分、（ｂ）は二輪車などのハンドル部分全体を示している。
図４（ａ）において、４１はハンドル、４２はブレーキレバー、４３は合成樹脂やゴムなどの絶縁体から筒状に形成されたハンドルグリップ、４４はグリップヒータである。この場合、グリップヒータ４４は所定パターンの回路を有するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）から構成され、ハンドルグリップ４３の内部に埋設されている。
【００１０】
図４（ｂ）において、４５はスピードメータなどが設けられているパネル部、４６はパネル部４５下部のボディ部、４７はボディ部４６に配設された車両用ヒータ制御装置である。
車両用ヒータ制御装置４７には、前述（図１参照）のスイッチＳＷが一体となった可変抵抗器ＲＶ３のツマミ４８が設けられており、このツマミ４８を操作することにより、スイッチＳＷのオン／オフ制御、および配線（図示せず）を介して接続されたヒータ４４の温度調節が行われる。
【００１１】
図５は車両用ヒータ制御装置を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は断面図である。
図５（ｃ）において、５１は前述した各回路部（図１参照）が構成されている基板ユニット、５２は装置内部の通気を行うための通気穴であり、通気穴５２の装置内部側端は外部からの水の浸入を防ぐための発水性通気シート５３により覆われている。
図５（ａ）に示すように、ツマミ４８をＯＦＦ位置に操作することよりスイッチＳＷがオフとなり、ＬＯ位置からＨＩ位置の間に操作することによりヒータの温度が調節される。
【００１２】
次に、図１を参照して、本発明の動作を説明する。
バッテリＢＡＴＴの電源電圧Ｖｂａｔｔは、スイッチＳＷを介して定電圧出力部１に供給される。定電圧出力部１では、電源電圧Ｖｂａｔｔと接地電位との間に抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＺＤ１とが直列接続されており、その中点から定電圧Ｖｃが出力される。Ｃ１１，Ｃ１２は平滑化コンデンサである。
三角波発生部２では、定電圧Ｖｃを抵抗Ｒ２１，Ｒ２２により抵抗分圧して得られた基準電圧ＶｄとコンデンサＣ２の充電電圧（＝三角波電圧Ｖｔ）とをオペアンプＩＣ２により比較し、その出力により抵抗Ｒ２３を介してコンデンサＣ２を充放電することにより三角波電圧Ｖｔを発生させている。オペアンプＩＣ２の出力端子と＋入力端子との間にはチャタリング防止用の抵抗Ｒ２４が設けられている。
【００１３】
図２はヒータ駆動時における各部の電圧を示すタイミングチャートであり、三角波発生部２では、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ２３との時定数、および基準電圧Ｖｄに基づいて、図２に示すような、所定の周期および振幅を有する三角波電圧Ｖｔが生成され、矩形波出力部５に出力される。
一方、比較電圧出力部３では、定電圧Ｖｃと接地電位との間に直列接続された可変抵抗器ＲＶ３の中点から、温度調節操作に応じた比較電圧Ｖｐが矩形波出力部５に出力される。
【００１４】
矩形波出力部５では、三角波電圧Ｖｔと比較電圧ＶｐとをオペアンプＩＣ５により比較し、三角波電圧Ｖｔが比較電圧Ｖｐより低い場合には矩形波信号Ｖｏｕｔを「Ｈレベル」（定電圧Ｖｃレベル）とし、三角波電圧Ｖｔが比較電圧Ｖｐより高い場合には矩形波信号Ｖｏｕｔを「Ｌレベル」（接地電位）とする。オペアンプＩＣ５の出力端子と＋入力端子との間にはチャタリング防止用の抵抗Ｒ５が設けられている。
【００１５】
この矩形波信号Ｖｏｕｔは抵抗Ｒを介してトランジスタＴＲ（ＦＥＴ）のゲート端子に供給されており、トランジスタＴＲは矩形波信号Ｖｏｕｔのレベルに応じてオン／オフする。
この結果、ヒータＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒは、図２に示すように、所定のデューティー比、すなわち所定のオン時間（通電時間）Ｔonとオフ時間（非通電時間）Ｔoff との比でオン／オフを繰り返すものとなり、そのデューティー比は可変抵抗器ＲＶ３からの比較電圧Ｖｐにより調節される。ＣはトランジスタＴＲへの静電ノイズ除去用コンデンサである。
【００１６】
このように、所定の三角波電圧Ｖｔを出力する三角波発生部２と、温度調節操作に応じた比較電圧Ｖｐを出力する比較電圧出力部３とを設けて、これら三角波電圧Ｖｔと比較電圧Ｖｐとを比較し、その比較結果として出力される矩形波信号ＶｏｕｔによりトランジスタＴＲを制御することにより、バッテリＢＡＴＴからヒータＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒに供給される電流のデューティー比を変化させるようにしたので、従来のように、ヒータと直列に可変抵抗器を設けて、ヒータで消費される電力を制御するものと比較して、可変抵抗器における無駄な電力消費がなく、バッテリを効率よく利用することができる。
【００１７】
次に、図１および図３を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３はバッテリの電源出力電圧Ｖｂａｔｔ低下時における各部の電圧を示すタイミングチャートである。
バッテリ電圧監視部６では、定電圧出力部１の入力段から得られた電源電圧Ｖｂａｔｔを抵抗Ｒ６１，Ｒ６２により抵抗分圧することにより、電源電圧Ｖｂａｔｔに比例して変化する比例電圧Ｖｂを生成する。Ｃ６はノイズ除去用のコンデンサである。
【００１８】
また、定電圧出力部１からの定電圧Ｖｃを抵抗Ｒ６３，Ｒ６４により抵抗分圧して基準電圧Ｖｓを得て、この基準電圧Ｖｓと比例電圧ＶｂとをオペアンプＩＣ６１により比較することにより、常時、電源電圧Ｖｂａｔｔを監視している。オペアンプＩＣ６１の出力端子と＋入力端子との間にはチャタリング防止用の抵抗Ｒ６５が設けられている。
バッテリＢＡＴＴが十分に充電されており電源電圧Ｖｂａｔｔがある程度高い場合、比例電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｓより高い値となり、オペアンプＩＣ６１の出力は「Ｌレベル」（接地電位）となる。
【００１９】
このオペアンプＩＣ６１の出力は、オープンコレクタ（オープンドレイン）出力のオペアンプＩＣ６２において基準電圧Ｖｓと比較され、この場合、オペアンプＩＣ６１から基準電圧Ｖｓより低い「Ｌレベル」が出力されることから、オペアンプＩＣ６２から「Ｈレベル」が出力される。
オペアンプＩＣ６２の出力は、矩形波出力部５のオペアンプＩＣ５の＋入力端子、すなわち比較電圧Ｖｐに接続されており、ここでは「Ｈレベル」が出力され非接続（オープン）となることから比較電圧Ｖｐは変化せず、前述したような（図２参照）矩形波信号ＶｏｕｔがトランジスタＴＲに出力される。
【００２０】
一方、バッテリＢＡＴＴの充電が不足して電源電圧Ｖｂａｔｔが低下し、比例電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｓを下回った場合、オペアンプＩＣ６１の出力は「Ｈレベル」（定電圧Ｖｃ）となる。したがって、オペアンプＩＣ６１から基準電圧Ｖｓより高い「Ｈレベル」が出力されることから、オペアンプＩＣ６２から「Ｌレベル」が出力される。
これにより、比較電圧ＶｐがオペアンプＩＣ６２に引き込まれて、ほぼ接地電位まで低下し、図３に示すように、三角波電圧Ｖｔの最低電圧Ｖｍｉｎより低い値に保持される。
【００２１】
したがって、矩形波出力部５のＩＣ５から「Ｌレベル」の矩形波信号Ｖｏｕｔが出力されるものとなり、トランジスタＴＲはオフ状態に保持され、ヒータＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒの駆動が停止される。
このように、バッテリＢＡＴＴから出力される電源電圧Ｖｂａｔｔを監視し、所定電圧値より低下した場合には、矩形波出力部５からヒータ駆動停止を示す矩形波信号Ｖｏｕｔを出力するようにしたので、スイッチＳＷがオンのまま放置された場合でも、車両に搭載されたバッテリの過放電を回避することができる。
【００２２】
次に、図１を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここでは、比較電圧出力部３と矩形波出力部５との間にフェールセーフ部４を設けて、比較電圧Ｖｐの安定化を行うようにしたものである。
比較電圧出力部３では、操作に応じてヒータ温度に対応した所定の比較電圧Ｖｐを出力するために、可変抵抗器ＲＶ３が用いられている。
一般に、可変抵抗器には操作に応じて抵抗体上を摺動する接点を有しており、経年劣化や埃などの原因により、接触不良を起こす可能性がある。
【００２３】
フェールセーフ部４では、比較電圧Ｖｐが入力されるオペアンプＩＣ５の＋入力端子と接地電圧との間を、例えば可変抵抗器ＲＶ３に比較して十分大きな値の抵抗Ｒ４で接続し、可変抵抗器ＲＶ３からの比較電圧Ｖｐが不定となった場合には、比較電圧Ｖｐを接地電位とすることにより、矩形波出力部５からヒータ駆動停止を示す矩形波信号Ｖｏｕｔを出力するようにしたので、比較電圧出力部３から出力される比較電圧Ｖｐが不定となった場合には、ヒータによる余分な発熱を抑制し、車両に搭載されたバッテリの消耗を低減することができる。
【００２４】
なお、以上の説明において、バッテリ電圧監視部６およびフェールセーフ部４によりヒータの駆動を停止する場合、比較電圧Ｖｐを接地電位まで低下させることにより、ヒータ駆動停止を示す矩形波信号Ｖｏｕｔを出力するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではない。
オペアンプＩＣ５では、比較電圧Ｖｐが三角波電圧Ｖｔの最低電圧Ｖｍｉｎ（図３参照）より低い場合には、常に、ヒータ駆動停止を示す矩形波信号Ｖｏｕｔ（「Ｌレベル」）が出力されることから、比較電圧Ｖｐを三角波電圧Ｖｔの最低電圧より低い値まで低下させれば良いことになる。なお、三角波電圧Ｖｔの最低電圧Ｖｍｉｎは、定電圧Ｖｃ、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２４およびオペアンプＩＣ２の「Ｌレベル」出力電圧値などにより決定される。
【００２５】
また、前述の説明では、電圧値が周期的に変化する周期電圧として三角波電圧Ｖｔを用いて、この三角波電圧Ｖｔと比較電圧Ｖｐを比較することにより温度調節操作に応じたデューティー比を有する矩形波信号Ｖｏｕｔを生成するようにした場合について説明したが、周期電圧としては三角波電圧に限定されるものではない。
周期電圧としては電圧値が周期的に変化する信号、すなわち比較電圧Ｖｐの電圧値を変化させることにより、その比較結果としてデューティー比が変化する矩形波信号を得られる信号であればいずれでも良く、例えば正弦波などを周期電圧として用いても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、電圧値が周期的に変化する周期電圧を発生する周期電圧発生手段と、ヒータに対する温度調節操作に応じた所定の比較電圧を出力する比較電圧出力手段とを設けて、これら周期電圧と比較電圧とを比較することにより温度調節操作に応じたデューティー比を有する矩形波信号を生成出力し、この矩形波信号に応じてバッテリからヒータに供給される電力をオン／オフ制御するようにしたので、従来のように、ヒータと直列に可変抵抗器を設けて、ヒータで消費される電力を制御するものと比較して、可変抵抗器における無駄な電力消費がなく、バッテリを効率よく利用することができる。特に、二輪車などのハンドルに設けられるグリップヒータの場合には、直接外気に触れるため消費電力が大きく、また外気温の変化幅が大きいことから、従来と比較してバッテリをより効率よく利用することが可能となる。
【００２７】
また、バッテリ電圧監視手段を設けて、バッテリから出力される電源電圧を監視し、電源電圧が所定値より低下した場合には、比較電圧を所定値に保持することにより、スイッチング手段をオフ状態に制御する矩形波信号を強制出力するようにしたので、スイッチＳＷがオンのまま放置された場合でも、車両に搭載されたバッテリの過放電を回避することができる。
また、フェールセーフ手段を設けて、比較電圧出力手段からの比較電圧が不定となった場合には、比較電圧を所定値に保持することにより、スイッチング手段をオフ状態に制御する矩形波信号を強制出力するようにしたので、比較電圧出力手段からの比較電圧が不定となった場合でも、ヒータにより余分な発熱を抑制し、車両に搭載されたバッテリの消耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態による車両用ヒータ制御装置の回路図である。
【図２】  ヒータ駆動時における各部の電圧を示すタイミングチャートである。
【図３】  バッテリの電源出力電圧Ｖｂａｔｔ低下時における各部の電圧を示すタイミングチャートである。
【図４】  グリップヒータを示す説明図である。
【図５】  車両用ヒータ制御装置を示す説明図である。
【図６】  従来の車両用ヒータ制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１…定電圧出力部、２…三角波発生部（周期電圧発生手段）、３…比較電圧出力部、４…フェールセーフ部、５…矩形波出力部、６…バッテリ電圧監視部、ＴＲ…トランジスタ（スイッチング手段）、ＨＴ−Ｌ，ＨＴ−Ｒ…ヒータ、ＢＡＴＴ…バッテリ（蓄電池）、Ｖｃ…定電圧、Ｖｄ…基準電圧、Ｖｔ…三角波電圧、Ｖｐ…比較電圧、Ｖｂ…比例電圧、Ｖｓ…基準電圧、Ｖｏｕｔ…矩形波信号。
【図１】
0003638925.tif 000002
【図２】
0003638925.tif 000003
【図３】
0003638925.tif 000004
【図４】
0003638925.tif 000005
【図５】
0003638925.tif 000006
【図６】
0003638925.tif 000007