(57)【要約】  従来は、シートヒーターの温度制御精度が悪い問題があった。  本発明にかかるシートヒーターは、シートクッション材とシート表皮との間に設けられ、基材上に電熱線が敷設されたヒーターと、基材上であって、ヒーターの電熱線近傍に設けられる温度検出部と、前記温度検出部で検出された温度に応じてヒーターの温度を目標温度に近づけるように制御する温度制御部と、を有し、温度制御部は、ヒーターの加熱開始時点から所定時間経過後の期間に温度検出部で検出される温度の上昇率に基づき温度検出部の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出し、推定環境温度が低いほど目標温度が低くなるように補正する。
2019065628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートクッション材とシート表皮との間に設けられ、基材上に電熱線が敷設されたヒーターと、
前記基材上であって、前記ヒーターの前記電熱線近傍に設けられる温度検出部と、
前記温度検出部で検出された温度に応じて前記ヒーターの温度を目標温度に近づけるように制御する温度制御部と、を有し、
前記温度制御部は、前記ヒーターの加熱開始時点から所定時間経過後の期間に前記温度検出部で検出される温度の変化量を示す温度上昇率に基づき前記温度検出部の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出し、前記推定環境温度が低いほど前記目標温度が低くなるように補正するシートヒーター。
【請求項２】
前記温度制御部は、前記加熱開始時点で前記温度検出部により検出される温度と、予め測定した環境温度と前記温度上昇率との関係を示す近似直線とを用いて作成した計算式に基づき前記推定環境温度を算出する請求項１に記載のシートヒーター。
【請求項３】
前記ヒーターは、前記電熱線が前記基材上で折り返されて敷設される着座部と、前記電熱線を前記温度制御部に引き出す引き出し口と、を有し、
前記温度検出部は、前記着座部と前記引き出し口との間に設けられる請求項１又は２に記載のシートヒーター。
【請求項４】
前記温度制御部は、前記推定環境温度の推定範囲が予め設定され、前記推定環境温度又は前記温度検出部で検出された温度が、前記推定範囲を超えた場合には、予め設定された目標温度で前記ヒーターの温度制御を行う請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシートヒーター。
【請求項５】
前記温度制御部は、前回の起動時に算出した推定環境温度を保持する前回値保持部を有し、起動時に前記前回値保持部に保持された前回環境温度推定値に対応する前回温度設定値と、起動時に前記温度検出部で検出された環境温度に対応する今回温度設定値と、のうち初期の加速期間を短くできる設定値を選択して加速時温度設定値とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシートヒーター。
【請求項６】
前記温度制御部は、前記温度の上昇率が予め設定した範囲を外れた場合に外部に異常を通知する異常検出部を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシートヒーター。
【請求項７】
前記温度制御部は、上位システムから与えられる温度指令値が変化した場合には、前記推定環境温度に基づき設定した温度目標に前記温度指令値の変化量に応じた変化量を加えて前記温度目標を更新する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシートヒーター。
【請求項８】
前記温度制御部は、前記温度上昇率を前記温度上昇率を計測した期間に前記ヒーターに与えられたヒーター電力と、予め設定した基準ヒーター電力と、の比に基づき前記温度上昇率を補正して補正済み温度上昇率に基づき前記推定環境温度を算出する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシートヒーター。
【請求項９】
シートクッション材とシート表皮との間に設けられ、基材上に電熱線が敷設されたヒーターと、前記基材上であって、前記ヒーターの前記電熱線近傍に設けられる温度検出部と、を有するシートヒーターの温度制御方法であって、
前記ヒーターの加熱開始時点で前記温度検出部により検出される初期温度に対応した目標温度で前記シートヒーターの加熱を開始し、
前記ヒーターの加熱開始時点から所定時間経過後の期間に前記温度検出部で検出される温度の上昇率を取得し、
前記温度の上昇率に基づき前記温度検出部の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出し、
前記推定環境温度が低いほど前記目標温度が低くなるように補正し、
補正後の前記目標温度が決定されたことに応じて、前記ヒーターの前記目標温度を補正後の前記目標温度に切り替えて前記ヒーターの温度制御を行うシートヒーターの温度制御方法。
【請求項１０】
シートクッション材とシート表皮との間に設けられ、基材上に電熱線が敷設されたヒーターと、前記基材上であって、前記ヒーターの前記電熱線近傍に設けられる温度検出部と、前記ヒーターの温度制御を行う温度制御部と、を有するシートヒーターにおいて、前記温度制御部で実行される温度制御プログラムであって、
前記ヒーターの加熱開始時点で前記温度検出部により検出される初期温度に対応した目標温度で前記シートヒーターの加熱を開始し、
前記ヒーターの加熱開始時点から所定時間経過後の期間に前記温度検出部で検出される温度の上昇率を取得し、
前記温度の上昇率に基づき前記温度検出部の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出し、
前記推定環境温度が低いほど前記目標温度が低くなるように補正し、
補正後の前記目標温度が決定されたことに応じて、前記ヒーターの前記目標温度を補正後の前記目標温度に切り替えて前記ヒーターの温度制御を行う温度制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシートヒーター、シートヒーターの温度制御方法及び温度制御プログラムに関し、特にカーシートの表皮の下に設置されるシートヒーターと、その温度制御方法及び温度制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のシートにヒーターを設ける例が増加している。このようなヒーターは、自動車用のシートのシートクッション材と表皮との間に設けられる。また、このようなヒーターをシートヒーターと称す。シートヒーターでは、着座者に対する快適性を提供するために、指定された所定の温度となるように温度制御がなされる。このような、ヒーターの温度制御の方法の例が特許文献１−４に開示されている。【０００３】
特許文献１−４では、加熱対象物の温度を温度検出器等で検出し、検出した温度から加熱対象物の温度を推定して、推定した温度に基づき加熱対象物の温度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６３１７０号公報
【特許文献２】特開２０１７−９９４６号公報
【特許文献３】特開平０５−０３６８１９号公報
【特許文献４】特開平０４−０７３５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シートヒーターでは、温度検出器の周囲温度に基づき、実際の加熱対象物となるヒーターの温度、或いは、シート表皮の温度と、温度検出器により検出される温度との間にずれが定常的に発生する。そのため、特許文献１−４に記載された技術のように、温度検出器の温度から加熱対象物の温度を推定しても、温度検出器の周囲温度に起因する温度ズレは解消できず、シート表皮の温度と目標温度との誤差が大きくなる問題が発生する。つまり、特許文献１−４に記載の技術を用いても、シートヒーターにおいてシート表皮の制御温度制度を高めることができない問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるシートヒーターの一態様は、シートクッション材とシート表皮との間に設けられ、基材上に電熱線が敷設されたヒーターと、前記基材上であって、前記ヒーターの前記電熱線近傍に設けられる温度検出部と、前記温度検出部で検出された温度に応じて前記ヒーターの温度を目標温度に近づけるように制御する温度制御部と、を有し、前記温度制御部は、前記ヒーターの加熱開始時点から所定時間経過後の期間に前記温度検出部で検出される温度の上昇率に基づき前記温度検出部の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出し、前記推定環境温度が低いほど前記目標温度が低くなるように補正する。【０００７】
本発明にかかるシートヒーターの温度制御方法は、シートクッション材とシート表皮との間に設けられ、基材上に電熱線が敷設されたヒーターと、前記基材上であって、前記ヒーターの前記電熱線近傍に設けられる温度検出部と、を有するシートヒーターの温度制御方法であって、前記ヒーターの加熱開始時点で前記温度検出部により検出される初期温度に対応した目標温度で前記シートヒーターの加熱を開始し、前記ヒーターの加熱開始時点から所定時間経過後の期間に前記温度検出部で検出される温度の上昇率を取得し、前記温度の上昇率に基づき前記温度検出部の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出し、前記推定環境温度が低いほど前記目標温度が低くなるように補正し、補正後の前記目標温度が決定されたことに応じて、前記ヒーターの前記目標温度を補正後の前記目標温度に切り替えて前記ヒーターの温度制御を行う。【０００８】
本発明にかかる温度制御プログラムの一態様は、シートクッション材とシート表皮との間に設けられ、基材上に電熱線が敷設されたヒーターと、前記基材上であって、前記ヒーターの前記電熱線近傍に設けられる温度検出部と、前記ヒーターの温度制御を行う温度制御部と、を有するシートヒーターにおいて、前記温度制御部で実行される温度制御プログラムであって、前記ヒーターの加熱開始時点で前記温度検出部により検出される初期温度に対応した目標温度で前記シートヒーターの加熱を開始し、前記ヒーターの加熱開始時点から所定時間経過後の期間に前記温度検出部で検出される温度の上昇率を取得し、前記温度の上昇率に基づき前記温度検出部の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出し、前記推定環境温度が低いほど前記目標温度が低くなるように補正し、補正後の前記目標温度が決定されたことに応じて、前記ヒーターの前記目標温度を補正後の前記目標温度に切り替えて前記ヒーターの温度制御を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるシートヒーター、シートヒーターの温度制御方法及び温度制御プログラムによれば、高い精度でシート表皮の温度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかるシートヒーターの概略図である。
【図２】実施の形態１にかかる自動車用シートの概略図である。
【図３】実施の形態１にかかる温度制御部のブロック図である。
【図４】環境温度に依存した温度制御を行わない場合の自動車用シートの表皮温度の遷移を説明するグラフである。
【図５】実施の形態１にかかるシートヒーターにおける自動車用シートの表皮温度の遷移を説明するグラフである。
【図６】サーミスタ計測温度の変化と環境温度との関係を説明するグラフである。
【図７】実施の形態１にかかるシートヒーターにおける温度制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態１にかかるシートヒーターにおける目標温度の可変範囲を説明するグラフである。
【図９】実施の形態１にかかるシートヒーターにおける温度制御の切り替わりを説明するグラフである。
【図１０】実施の形態１にかかるシートヒーターにおける環境温度と環境温度測定期間中の温度変化量との関係を説明するグラフである。
【図１１】実施の形態１にかかるシートヒーターにおいて環境温度の推定に用いる近似直線を説明するグラフである。
【図１２】実施の形態１にかかるシートヒーターにおける環境温度の推定方法を説明するグラフである。
【図１３】実施の形態２にかかる温度制御部のブロック図である。
【図１４】実施の形態３にかかる温度制御部のブロック図である。
【図１５】実施の形態４にかかる温度制御部のブロック図である。
【図１６】実施の形態５にかかる温度制御部のブロック図である。
【図１７】実施の形態５にかかる電源電圧の変動と推定環境温度との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又は、それらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１２】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１３】
図１に実施の形態１にかかるシートヒーター１の概略図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかるシートヒーター１は、温度制御部（例えば、ヒーター制御部１０）、ヒーター２０を有する。ヒーター２０は、基材２１、電熱線２３、温度検出部（例えば、サーミスタ２４）、引き出し口２６を有する。なお、図１に示す例では、基材２１に開口部２２が設けられる例を示した。開口部２２はシート表皮をカーシートのフレームに連結する金具を通すための穴である。
【００１４】
ヒーター２０は、基材２１に電熱線２３を敷設したものである。また、ヒーター２０では、電熱線２３が基材２１に敷設された領域が、着座者がシートに座る領域となる。図１では、ヒーター２０の着座部２５を示した。また、サーミスタ２４は、基材２１上であって、ヒーターの電熱線近傍に設けられる。サーミスタ２４は、より好適にはヒーター２０の外周付近に設けられる。図１に示す例では、サーミスタ２４は、電熱線２３をヒーター制御部１０に引き出す引き出し口２６との間に設けられる例を示した。また、サーミスタ２４に熱を伝えるために、サーミスタ２４の周囲には伝熱線が敷設されることが好ましい。なお、サーミスタ２４は、着座部２５内にあっても良いが、着座位置からズレた位置であることが好ましい。サーミスタ２４は、基材２１及び電熱線２３に比べると堅いため着座位置に配置すると着座者に不快感を与えるだけでなく、機能を十分に発揮できなくなるおそれがあるためである。
【００１５】
実施の形態１にかかるシートヒーター１は、自動車用シートのうち座面に設けられる。そこで、図２に実施の形態１にかかる自動車用シートの概略図を示す。図２に示すように、自動車用シートは、座面３０と背もたれ３３とにより構成される。また、座面３０にはシートクッション材３１を包み込むようにシート表皮３２が設けられる。そして、シートヒーター１のヒーター２０は、シートクッション材３１とシート表皮３２との間に設けられる。また、シートヒーター１のサーミスタ２４は、着座者の着座位置とはズレた位置、例えば、座面３０と背もたれ３３の接続部分付近に設けられる。また、ヒーター制御部１０は、例えば、座面３０の裏面側に設けられ、引出線により接続される。
【００１６】
実施の形態１にかかるシートヒーター１では、ヒーター制御部１０による温度制御方法に特徴の１つを有する。そこで、以下では、ヒーター制御部１０による温度制御方法について詳細に説明する。そこで、まず、図３に実施の形態１にかかるヒーター制御部１０のブロック図を示す。図３に示すように、ヒーター制御部１０は、温度設定値記憶部４０、温度設定値選択部４１、デューティー指令値生成部４２、ＰＷＭ信号生成回路４３、スイッチ４４、環境温度推定部４５、タイマ４６を有する。なお、ヒーター制御部１０は、図３に示したブロック構成と同等の機能を発揮でき、かつ、プログラムを実行可能なマイクロコンピュータにより実現することもできる。ヒーター制御部１０として、マイクロコンピュータを利用する場合、温度設定値選択部４１及び環境温度推定部４５の機能がプログラムにより実現される。その他機能は、マイクロコンピュータ内に内蔵されるハードウェア機能として実現できる場合がある。
【００１７】
温度設定値記憶部４０は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。温度設定値記憶部４０には、環境温度と温度設定値の対応テーブルが格納されている。この対応テーブルは、例えば、アドレス値が環境温度の各値に対応しており、環境温度に対応するアドレスにその環境温度に対応する温度設定値が格納されている。なお、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、環境温度が低いほど、高い温度を指定する温度設定値を用いるように対応テーブルを作成する。
【００１８】
温度設定値選択部４１は、スイッチ４４を介して与えられる環境温度値に基づき温度設定値記憶部４０から温度設定値を読み出し、読み出した温度設定値をデューティー指令値生成部４２に目標温度設定値ＴＴｓとして与える。
【００１９】
デューティー指令値生成部４２は、目標温度設定値ＴＴｓと検出環境温度Ｔｉとの差が小さくなるようにＰＷＭ信号生成回路４３が出力する出力信号ＰＷＭ＿ｏｕｔのデューティー比を調整する。なお、検出環境温度Ｔｉはサーミスタ２４が検出した温度の値である。また、デューティー指令値生成部４２は、ＰＷＭ信号生成回路４３が出力する出力信号ＰＷＭ＿ｏｕｔのデューティー比を指定するデューティー比指令値を出力するものとする。ＰＷＭ信号生成回路４３は、デューティー指令値生成部４２から受け取ったデューティー比指令値に基づき出力信号ＰＷＭ＿ｏｕｔのデューティー比を可変する。出力信号ＰＷＭ＿ｏｕｔは、電熱線２３に与えられる駆動信号であって、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。
【００２０】
スイッチ４４は、検出環境温度Ｔｉと推定環境温度Ｔｃのいずれ一方を環境温度推定部４５が出力する切り替え信号に応じて選択し、選択した温度値を温度設定値選択部４１に与える。環境温度推定部４５は、推定環境温度Ｔｃの算出が完了したことに応じて切り替え信号の信号レベルを切り替え、スイッチ４４は切り替え信号の信号レベルが切り替わったことに応じて選択する温度値を変更する。
【００２１】
タイマ４６は、ヒーター制御部１０がヒーター２０の昇温制御を開始してから所定の期間（例えば、環境温度測定期間）が経過するまでの時間を計測する。また、タイマ４６は、昇温開始から環境温度測定期間が経過したことを、環境温度推定部４５に伝える。
【００２２】
環境温度推定部４５は、ヒーター制御部１０が昇温を開始したタイミングでサーミスタ２４により計測された環境温度Ｔｉ（例えば、初期環境温度）と環境温度測定期間が終了したタイミングでサーミスタ２４により計測された環境温度Ｔｉと、を用いて推定環境温度Ｔｃを算出する。より具体的には、環境温度推定部４５は、ヒーター２０の加熱開始時点から所定時間（例えば、環境温度測定期間）経過後の期間にサーミスタ２４で検出される温度の上昇率に基づきサーミスタ２４の周囲の温度の推定値となる推定環境温度を算出する。環境温度推定部４５におけるより詳細な推定環境温度の算出方法は後述する。
【００２３】
続いて、実施の形態１における自動車用シートの温度制御について詳細に説明する。そこで、まず、実施の形態１にかかるヒーター２０の温度制御を行わない場合の自動車用シートのシート表皮の温度遷移について説明する。そこで、図４に環境温度に依存した温度制御を行わない場合の自動車用シートの表皮温度の遷移を説明するグラフを示す。図４に示すグラフでは、サーミスタ２４の周囲の環境温度毎にシート表皮の温度遷移をグラフ化した。図４に示すように、環境温度に依存した温度制御を行わない場合、つまり一定の目標温度に基づきヒーター２０の温度制御を行った場合、シート表皮の温度は大きなばらつきを示す。
【００２４】
サーミスタ２４の周囲の環境温度が低い場合、ウレタン等の加熱されにくいシートクッション材に吸収される熱量が多く、サーミスタ２４で検出される温度がシート表皮の温度に比べて上昇しづらい状況にある。そのため、一定の目標温度で制御した場合においてサーミスタ２４の環境温度が低いとシート表皮の温度が目標温度に対して高くなる傾向がある。一方、サーミスタ２４の周囲の環境温度が高い場合、シートクッション材に吸収される熱量が少なく、サーミスタ２４で検出される温度がシート表皮の温度に比べて上昇し易い傾向がある。そのため、一定の目標温度で制御した場合においてサーミスタ２４の環境温度が高いとシート表皮の温度が目標温度に対して低くなる傾向がある。このようなことから、環境温度に依存した温度制御を行わない場合、シート表皮の温度のばらつきが大きくなる。
【００２５】
続いて、実施の形態１にかかるヒーター２０の温度制御を行った場合の自動車用シートのシート表皮の温度遷移について説明する。そこで、図５実施の形態１にかかるシートヒーターにおける自動車用シートの表皮温度の遷移を説明するグラフを示す。図５に示すグラフでは、サーミスタ２４の周囲の環境温度毎にシート表皮の温度遷移をグラフ化した。図５に示すように、実施の形態１にかかる温度制御を行った場合、つまり一定の環境温度に基づきことなる目標温度を用いてヒーター２０の温度制御を行った場合、シート表皮の温度のばらつきは小さくなる。
【００２６】
実施の形態１にかかるヒーター２０の温度制御では、サーミスタ２４で検出された環境温度Ｔｉをそのまま用いるのではなく、サーミスタ２４で検出された環境温度Ｔｉから本来の環境温度を推定して、推定した環境温度に基づき目標温度を設定することで、このようなばらつきの小さな温度制御が可能になる。そこで、サーミスタ２４で検出される温度の環境温度依存性について説明する。図６にサーミスタ計測温度の変化と環境温度との関係を説明するグラフを示す。なお、図６では、環境温度毎にサーミスタで検出される温度変化のグラフを示した。
【００２７】
図６に示すように、サーミスタ２４の検出温度は、環境温度が低くなるほど上昇率が低くなる傾向がある。実施の形態１にかかる温度制御では、この上昇率に着目し、サーミスタから得られる温度の上昇率から環境温度を推定する。
【００２８】
また、自動車では、例えば、短時間の間だけイグニッションをオフにして、再度イグニッションをオンにすることが頻繁に行われる。このような場合、サーミスタ２４の温度が本来の環境温度まで低下せずに環境温度より高い温度となったままとなってしまうことがある。このような場合に、ヒーター２０の温度制御開始時にサーミスタ２４から得られる温度を環境温度として用いてしまうと、本来の環境温度よりも高い環境温度に対応した目標温度に基づき温度制御が行われ、シート表皮温度に本来目標とする温度からのズレが生じる。しかしながら、図６に示すように、実施の形態１にかかる温度制御では、環境温度が−２０℃である場合にサーミスタ２４から２０℃という始動時の温度が検出された場合であっても、−２０℃の環境温度の温度上昇率が得られるため、この上昇率に基づき−２０℃の環境温度に対応した目標温度設定が可能である。
【００２９】
続いて、実施の形態１にかかるヒーター２０の温度制御の手順について説明する。そこで、図７に実施の形態１にかかるシートヒーターにおける温度制御の処理手順を説明するフローチャートを示す。なお、図７で示した制御はヒーター制御部１０にて行われるものである。
【００３０】
図７に示すように、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０は、ヒーター２０の温度設定値決定処理を開始すると、まず、開始寺のサーミスタ２４の温度を測定する（ステップＳ１）。そして、ヒーター制御部１０の温度設定値選択部４１がステップＳ１で検出された検出環境温度Ｔｉに対応した温度設定値を温度設定値記憶部４０から読み出し、読み出した温度設定値を仮目標温度設定値として決定する（ステップＳ２）。その後、デューティー指令値生成部４２及びＰＷＭ信号生成回路４３は温度設定値選択部４１が決定した仮目標温度設定値に基づき動作をヒーター２０の温度制御を行う（ステップＳ３）。このステップＳ３の温度制御は、環境温度測定期間が終了するまで行われる。（ステップＳ４）。
【００３１】
環境温度測定期間が終了すると、環境温度推定部４５が再度サーミスタ２４が検出した検出環境温度Ｔｉを取得する（ステップＳ５）。環境温度推定部４５は、ステップＳ５で取得した検出環境温度Ｔｉと、ステップＳ１で取得した検出環境温度Ｔｉとに基づき、温度上昇率を算出する（ステップＳ６）。また、環境温度推定部４５は、ステップＳ６で算出した温度上昇率を用いて推定環境温度Ｔｃを算出する（ステップＳ７）。なお、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、ステップＳ７の推定環境温度Ｔｃの算出処理においてステップＳ１で取得した環境温度Ｔｉも用いる。これにより、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０は、推定環境温度Ｔｃの推定精度を高める。
【００３２】
その後、環境温度推定部４５は、スイッチ４４に与える切り替え信号の論理レベルを切り替えることで、温度設定値選択部４１に与えられる環境温度の値が検出環境温度Ｔｉから推定環境温度Ｔｃに切り替わる。これにより、温度設定値選択部４１は、推定環境温度Ｔｃに応じた温度設定値を選択することで、デューティー指令値生成部４２が目標とする温度が推定環境温度Ｔｃに応じたもの（例えば、本温度設定値）に決定される（ステップＳ８）。これにより、ヒーター２０の温度設定値決定処理が完了し、ヒーター制御部１０は本温度設定値に基づきヒーター２０の温度制御を継続する。
【００３３】
ここで、図７で示した制御手順の中で特徴的な部分についてより詳細に説明する。まず、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、目標温度として異なる値を用いる推定環境温度として算出する温度又はサーミスタ２４で計測される環境温度（計測環境温度）の範囲に一定の範囲を設ける。そこで、図８に実施の形態１にかかるシートヒーターにおける目標温度の可変範囲を説明するグラフを示す。
【００３４】
図８に示すように、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、推定環境温度又は計測環境温度に上限値と下限値とを設ける。そして、上限値と下限値の間の推定環境温度又は測定環境温度に対しては、温度に対応して異なる値の目標温度を用いる。一方、上限値以上、又は、下限値以下の推定環境温度又は計測環境温度に対しては予め設定した目標温度を設定する。これにより、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、演算量を削減することができる。
【００３５】
続いて、環境温度計測時間について説明する。環境温度計測期間は、温度上昇率の精度を高めるために、１００％の出力でヒーター２０を駆動して、ヒーター２０の昇温を速める加速期間中の期間を用いる。そこで、図９に実施の形態１にかかるシートヒーターにおける温度制御の切り替わりを説明するグラフを示す。
【００３６】
図９に示すように、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０は、ヒーター２０の昇温を開始してから時間Ｔ１が経過するまでは、加速期間として、１００％の出力でヒーター２０を駆動する。この加速期間の目標温度Ｈ１は、例えば、ヒーター制御部１０がヒーター２０の温度制御を開始する時点で計測された計測環境温度に対応する仮目標温度、又は、ヒーター制御部１０が１００％の出力をすることが可能な目標温度である。時間Ｔ１が経過した後、時間Ｔ２が経過するまでの期間は、推定環境温度に基づき設定される目標温度Ｈ２に基づく制御に移行する過渡期間である。そして、時間Ｔ２が経過した後は、目標温度Ｈ２に基づく制御を行う定常期間となる。
【００３７】
ここで、加速期間にヒーター制御部１０が１００％の出力を行う時間は、サーミスタ温度と目標温度Ｈ１との差によって、予め設定した環境温度測定期間よりも短くなることがある。このような場合、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、得られた温度変化量から予め設定した環境温度測定期間の長さで得られるであろう温度変化量を換算温度変化量として算出し、算出した換算温度変化量に基づき温度上昇率を算出する。これにより、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、加速期間が短くなった場合においても一定の長さの期間で測定された温度変化量に基づく温度上昇率を得ることができる。
【００３８】
続いて、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０における推定環境温度の算出方法について詳細に説明する。そこで、まず、図１０に実施の形態１にかかるシートヒーターにおける環境温度と環境温度測定期間中の温度変化量との関係を説明するグラフを示す。図１０に示すグラフは、環境温度測定期間として１分の時間を設定したときに得られる環境温度Ｔｉの変化量を、環境温度毎にグラフ化したものである。図１０に示すように、環境温度Ｔｉの変化量には、動作開始時のサーミスタ２４から得られる計測環境温度との間に一定の関係を見ることできる。
【００３９】
そこで、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、図１０に示したグラフから、近似直線を予め求めておき、この近似曲線を用いたグラフから算出した計算式を用いて推定環境温度を算出する。そこで、図１１に実施の形態１にかかるシートヒーターにおいて環境温度の推定に用いる近似直線を説明するグラフを示す。図１１に示すように、推定環境温度の算出用いる近似直線は、計測結果に対して一定の近似量を持つ直線として求められる。
【００４０】
続いて、図１２に実施の形態１にかかるシートヒーターにおける環境温度の推定方法を説明するグラフを示す。図１２に示すように、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０では、動作開始時にサーミスタ２４から得られた計測環境温度毎に計算式を作成する。具体的な例として、図１２では、動作開始時の計測環境温度が１０℃のときには範囲Ａの温度変化量を変数として推定環境温度を算出する計算式を作成し、動作開始時の計測環境温度が１０℃のときには範囲Ｂの温度変化量を変数として推定環境温度を算出する計算式を作成する例を示した。この計算式を用いると、動作開始時の計測環境温度が１０℃のときに得られた温度変化量が約１９℃程度であった場合には、推定環境温度が−１０℃として得られる。
【００４１】
また、得られた温度変化量が例えば推定環境温度が−１０℃に対応する温度変化量と０℃に対応する温度変化量の中間的な値であった場合においても上記計算式を用いることで推定環境温度が例えば−５℃と算出することができる。
【００４２】
なお、推定環境温度の計算では、計測される環境温度及び温度変化量をそれぞれ１００倍にすると、各温度の小数点第２位の値までを整数演算により扱うことが可能になる。
【００４３】
上記説明より、実施の形態１にかかるシートヒーター１及びその制御方法によれば、ヒーター２０の昇温開始時点から一定期間経過するまでの間のサーミスタ２４の温度上昇率に基づきサーミスタの環境温度を推定した推定環境温度を算出し、推定環境温度に対応した目標温度を設定する。これにより、実施の形態１にかかるシートヒーター１及びその制御方法では、サーミスタ２４から得られる計測温度のみから目標温度を設定するよりも高い精度の温度制御が可能になる。
【００４４】
また、実施の形態１にかかるシートヒーター１及びその制御方法では、サーミスタ２４から得られる計測環境温度と実際の環境温度との間に差がある場合においても温度制御の精度を確保することが可能になる。
【００４５】
また、図６に示すように、サーミスタ２４の温度上昇は、直線からズレた複雑な曲線を描く。そこで、実施の形態１にかかるシートヒーター１及びその制御方法では、ヒーター２０の昇温開始時の計測環境温度を加味した計算式を用いる。これにより、実施の形態１にかかるシートヒーター１及びその制御方法では、推定環境温度及び目標温度の精度を高めることができる。
【００４６】
実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１のヒーター制御部１０の変形例となる温度制御部（例えば、ヒーター制御部１０ａ）について説明する。そこで、図１３に実施の形態２にかかるヒーター制御部１０ａのブロック図を示す。図１３に示すように、実施の形態２にかかるヒーター制御部１０ａは、温度設定値選択部４１を温度設定値選択部４７に置き換えたものである。
【００４７】
温度設定値選択部４７は、温度設定値選択部４１に前回値保持部を追加したものである。温度設定値選択部４７では、例えば、イグニッションオフ等のシートヒーター１の動作停止状態への移行タイミングでその時点での選択している温度設定値を前回値保持部に保持する。
【００４８】
そして、温度設定値選択部４７は、次回のヒーター２０の昇温動作開始時に前回値保持部の値とその時にサーミスタ２４で計測された検出環境温度Ｔｉに対応する温度設定値とを比較して、加速制御がより短時間で終了する温度設定値又は加速制御が環境温度計測期間の長さを満たす温度設定値を選択する。
【００４９】
実施の形態２にかかるヒーター制御部１０ａを用いることで、ヒーター２０の昇温開始時に得られる測定環境温度に対応する温度設定値を用いるよりも加速制御の適正制御を行うことができる。例えば、実施の形態２にかかるヒーター制御部１０ａを用いることで、実施の形態１よりも加速制御の時間を短縮できる、或いは、環境温度計測期間の長さを満たす加速制御の時間を確保して温度上昇率の精度を高める等の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態１のヒーター制御部１０の変形例となる温度制御部（例えば、ヒーター制御部１０ｂ）について説明する。そこで、図１４に実施の形態３にかかるヒーター制御部１０１０ｂのブロック図を示す。図１４に示すように、実施の形態３にかかるヒーター制御部１０ｂは、環境温度推定部４５を環境温度推定部４８に置き換えたものである。
【００５１】
環境温度推定部４８は、環境温度推定部４５に異常検出部を追加したものである。異常検出部は、温度の上昇率が予め設定した範囲を外れた場合に外部（例えば、上位システム）に異常を通知するエラー信号ＥＲＲを出力する。例えば、温度上昇率が予め設定した範囲よりも大きければ電熱線２３のどこかでショートが発生し、過電流が流れる事で異常な発熱をしていることが考えられる。また、温度上昇率が予め設定した範囲よりも小さければ電熱線２３電流が流れない異常がどこかで発生している可能性が考えられる。
【００５２】
実施の形態３にかかるヒーター制御部１０ｃを用いることで、特に部品を別途追加することなく異常検出を行うことが可能になる。
【００５３】
実施の形態４
実施の形態４では、実施の形態１のヒーター制御部１０の変形例となる温度制御部（例えば、ヒーター制御部１０ｃ）について説明する。そこで、図１５に実施の形態４にかかるヒーター制御部１０ｃのブロック図を示す。図１５に示すように、実施の形態４にかかるヒーター制御部１０ｃは、温度設定値選択部４１を温度設定値選択部４９に置き換えたものである。
【００５４】
温度設定値選択部４９は、上位システムから与えられる温度指令値が変化した場合には、推定環境温度に基づき設定した温度目標に温度指令値の変化量に応じた変化量を加えて温度目標を更新する。
【００５５】
上記説明より、実施の形態４にかかるヒーター制御部１０ｃを用いることで、上位システムからの指示に基づき、目標温度を変更してシート表皮温度を外部から変更することが可能になる。
【００５６】
実施の形態５
上記実施の形態１では、サーミスタの周囲温度を推定することで得られる推定環境温度の影響を考慮した温度制御の補正処理について説明した。そして、上記したように推定環境温度は、ヒーター２０の昇温時の温度上昇率に基づき算出する。しかしながら、ヒーター２０の昇温速度は、ヒーター２０に与えられる電力に依存して変化することが分かった。ヒーター２０に対して供給される電力は、バッテリーの出力電圧に依存して変化する。そこで、実施の形態５では、ヒーター２０に与える電力による温度上昇率の変化に対応して生じる推定環境温度の誤差の補正を行う例を説明する。
【００５７】
そこで、まず図１６に、実施の形態５にかかるヒーター制御部１０ｄのブロック図を示す。図１６に示すように、実施の形態５にかかるヒーター制御部１０ｄは、実施の形態１にかかるヒーター制御部１０に電源電圧測定部５０を追加し、かつ、環境温度推定部４５を環境温度推定部５１に置き換えたものである。
【００５８】
電源電圧測定部５０は、サーミスタ２４に電力を与える電源の電源電圧（例えば、バッテリ電圧Ｖｂａｔ）の電圧値をデジタル値に変換して出力する。環境温度推定部５１は、環境温度推定部４５が算出した推定環境温度に対してヒーター２０に与える電力に基づく補正を加えて最終的に出力する推定環境温度を算出する。
【００５９】
ここで、環境温度推定部５１において行われる推定処理について説明する。そこで、図１７に電源電圧の変動と推定環境温度との関係を示す表を示す。図１７では、上段に補正処理前の電源電圧の変動と推定環境温度との関係を示す表を示し、下段に補正処理を行った場合の電源電圧の変動と推定環境温度との関係を示す表を示した。なお、図１７は、サーミスタの周囲温度を２０℃に設定して、ヒーター２０による昇温開始時からの１分間にサーミスタから得られた温度上昇率に基づき推定環境温度を算出した例である。
【００６０】
図１７上段に示すように、ヒーター２０に与えられる電力に基づく補正処理を行わない場合、電源電圧Ｖｂａｔの変動に伴い、温度上昇率が大きく変動する。そして、ズレた温度上昇率に基づき算出された推定環境温度を検討すると、電源電圧Ｖｂａｔが１２Ｖから９Ｖに低下すると本来の周囲温度（例えば、２０℃）から２８．４℃低下する方にズレる。また、電源電圧Ｖｂａｔが１２Ｖから１６Ｖに上昇すると本来の周囲温度（例えば、２０℃）から４４℃上昇する方にズレる。
【００６１】
一方、図１７の下段に示すように、ヒーター２０に与えられる電力に基づく補正処理を行った場合、電源電圧Ｖｂａｔの変動に伴う温度上昇率は小さくなる。これは、環境温度推定部５１が温度上昇率をヒーター２０に与える電力に基づき補正したためである。そして、補正後の温度上昇率に基づき算出された推定環境温度を検討すると、電源電圧Ｖｂａｔが１２Ｖから９Ｖに低下しても本来の周囲温度（例えば、２０℃）からのズレ量は１．４℃と補正前に比べて大幅に小さくなる。また、電源電圧Ｖｂａｔが１２Ｖから１６Ｖに上昇しても本来の周囲温度（例えば、２０℃）からのズレ量は０．５℃と補正前に比べて大幅に小さくなる。
【００６２】
このように、環境温度推定部５１が、計測された温度上昇率を、ヒーター２０への供給電力に基づき補正し、補正後の温度上昇率に基づき推定環境温度を算出することで、環境推定温度と実際の温度とのズレを小さくすることができる。そこで、環境温度推定部５１で行われる補正演算処理について詳細に説明する。
【００６３】
まず、ヒーター２０に与えられる電力Ｐｈは、ヒーター２０に与えられる電源電圧をＶｂａｔ、ヒーター２０に与えられる電流をＩｂａｔとすると、（１）式によって表される。
Ｐｈ＝Ｖｂａｔ×Ｉｂａｔ  ・・・  （１）
【００６４】
ここで、図１６に示すように、ヒーター制御部１０ｄでは、電流Ｉｂａｔを精度良く計測する手段が準備されていない。そこで、Ｉｂａｔについて、ヒーター２０の規格上の抵抗値をＲｈとすると、（２）式で表される。なお、例えば、ＰＷＭ信号生成回路４３を構成するパワーデバイスの一機能として電流Ｉｂａｔを計測する機能、或いは、電流Ｉｂａｔを計測する手段があれば、（１）式に基づきヒーター２０に与えられる電力Ｐｈを求めることが出来る。
Ｉｂａｔ＝Ｖｂａｔ／Ｒｈ  ・・・  （２）
そして、（１）式に（２）式を代入すると、（３）式を得ることができる。
Ｐｈ＝Ｖｂａｔ２／Ｒｈ  ・・・  （３）
【００６５】
また、環境温度推定部５１は、電源電圧Ｖｂａｔの中心値（例えば、規格上の中心値）を基準値として、この基準値となる電源電圧Ｖｂａｔがヒーター２０に供給されたときのヒーター２０の消費電力Ｐｂを予め保持する。そして、（４）式に基づき、サーミスタから得られた温度上昇率Ｔｒから、補正済み温度上昇率ＣＴｒを算出する。
ＣＴｒ＝（Ｐｂ／Ｐｈ）×Ｔｒ  ・・・  （４）
【００６６】
（４）式に基づき、図１７に示した例のうち電源電圧が９Ｖのときを考える。なお、以下に示す例では、電源電圧が１２Ｖの時を基準とし、１２Ｖ時にヒーター２０に与える電力を７７Ｗとする。そして、図１７の補正前の９Ｖ時に得られた温度上昇率（１０．５℃／ｍｉｎ）を補正すると（５）式となる。
ＣＴｒ＝（７７[Ｗ]／４３．３［Ｗ］）×１０．５［℃／ｍｉｎ］
＝１８．６［℃／ｍｉｎ］  ・・・  （５）
そして、（５）式に基づき算出された補正済みの温度上昇率に基づき推定環境温度を算出することで、実際の温度と推定環境温度のズレを小さくすることができる。
【００６７】
上記説明より、実施の形態５にかかるヒーター制御部１０ｄを用いることで、電源電圧の変動に起因した推定環境温度のズレを補正して、より高い温度制御を実現することができる。特に、自動車に搭載されるバッテリーは出力電圧の変動が大きく、電源電圧の変動に起因した推定環境温度のズレを補正することは制御の精度維持のためには非常に重要になる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００６９】
この出願は、２０１７年９月２９日に出願された日本出願特願２０１７−１９０１９７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００７０】
１  シートヒーター
１０  ヒーター制御部
２０  ヒーター
２１  基材
２２  開口部
２３  電熱線
２４  サーミスタ
２５  着座部
２６  引き出し口
３０  座面
３１  シートクッション材
３２  シート表皮
３３  背もたれ
４０  温度設定値記憶部
４１、４７、４９  温度設定値選択部
４２  デューティー指令値生成部
４３  ＰＷＭ信号生成回路
４４  スイッチ
４５、５１  環境温度推定部
４６  タイマ
４８  環境温度推定部
５０  電源電圧測定部
Ｔｃ  推定環境温度
Ｔｉ  検出環境温度
ＴＴｓ  目標温度設定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2019065628.tif 000021
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