特開 2023-48090 ヒータ制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023048090

(43)【公開日】2023-04-06

(54)【発明の名称】ヒータ制御システム

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20230330BHJP

   B60N 2/56 20060101ALI20230330BHJP

   A47C 7/74 20060101ALI20230330BHJP

【ＦＩ】

H05B3/00 310D

B60N2/56

A47C7/74 B

H05B3/00 310A

H05B3/00 330Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069319

(22)【出願日】2022-04-20

(31)【優先権主張番号】P 2021156945

(32)【優先日】2021-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】礒野 啓史

【テーマコード（参考）】

3B084

3B087

3K058

【Ｆターム（参考）】

3B084JF02

3B084JF04

3B087DE10

3K058AA95

3K058CA12

3K058CB09

(57)【要約】

【課題】コストの低減を図りつつ、軽量化を図りやすくすること。
【解決手段】ヒータ制御システム１００は、抵抗ヒータ１と、抵抗ヒータ１と電気的に接続される昇圧コンバータ２と、を備える。昇圧コンバータ２は、昇圧コンバータ２に電気的に接続される電源３の電源電圧Ｖ１よりも高い昇圧電圧Ｖ２を抵抗ヒータ１に出力する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗ヒータと、
前記抵抗ヒータと電気的に接続される昇圧コンバータと、を備え、
前記昇圧コンバータは、前記昇圧コンバータに電気的に接続される電源の電源電圧よりも高い昇圧電圧を前記抵抗ヒータに出力する、
ヒータ制御システム。

【請求項2】

前記昇圧電圧は、前記電源電圧の２倍以上である、
請求項１に記載のヒータ制御システム。

【請求項3】

前記抵抗ヒータの温度を検知する温度検知部を更に備え、
前記昇圧コンバータは、前記温度検知部で検知される温度に基づいて、前記昇圧電圧を制御する、
請求項１又は２に記載のヒータ制御システム。

【請求項4】

前記昇圧コンバータは、
前記温度検知部で検知される温度が第１閾値温度を上回ると、前記抵抗ヒータへの前記昇圧電圧の出力動作を停止し、
前記温度検知部で検知される温度が前記第１閾値温度よりも低い第２閾値温度を下回ると、前記抵抗ヒータへの前記昇圧電圧の出力動作を開始する、
請求項３に記載のヒータ制御システム。

【請求項5】

前記昇圧コンバータは、
前記電源の正極に電気的に接続されるインダクタンス素子と、
前記インダクタンス素子と前記電源の負極との間に電気的に接続される第１スイッチング素子と、
前記インダクタンス素子と前記抵抗ヒータとの間に電気的に接続される第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両方をオフに維持するように制御することで、前記抵抗ヒータへの前記昇圧電圧の出力動作を停止する、
請求項４に記載のヒータ制御システム。

【請求項6】

前記温度検知部は、前記電源電圧に基づいて動作し、
前記温度検知部と前記昇圧コンバータとを繋ぐ第１配線と、前記昇圧コンバータと前記抵抗ヒータとを繋ぐ第２配線とは、互いに異なる系統である、
請求項４に記載のヒータ制御システム。

【請求項7】

前記抵抗ヒータは、複数本のより線で構成されるヒータ線を縫製することにより構成されている、
請求項１又は２に記載のヒータ制御システム。

【請求項8】

前記抵抗ヒータは、前記電源電圧に対する前記昇圧電圧の比である昇圧比が大きくなる程、抵抗値が大きくなるように構成されている、
請求項１又は２に記載のヒータ制御システム。

【請求項9】

前記抵抗ヒータは、発熱電力仕様に関わらず単一種類であり、
前記昇圧電圧は、前記抵抗ヒータの前記発熱電力仕様に基づいて調整されている、
請求項１又は２に記載のヒータ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば車両等に装備されている座席等を温めるヒータを備えたヒータ制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、車両用電源装置を開示している。この車両用電源装置は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）手段と、検出手段と、を備える。ＰＷＭ手段は、車載電源からシートヒータ等の電気負荷へ供給する電力をＰＷＭ制御する。検出手段は、車載電源の電圧値を所定周期で時系列的にサンプリングして検出する。この車両用電源装置では、検出手段が検出した電圧値に基づいてＰＷＭ制御のデューティ比を決定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０―９５１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、コストの低減を図りつつ、軽量化を図りやすいヒータ制御システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係るヒータ制御システムは、抵抗ヒータと、前記抵抗ヒータと電気的に接続される昇圧コンバータと、を備える。前記昇圧コンバータは、前記昇圧コンバータに電気的に接続される電源の電源電圧よりも高い昇圧電圧を前記抵抗ヒータに出力する。

【発明の効果】

【0006】

本開示のヒータ制御システムでは、コストの低減を図りつつ、軽量化を図りやすい、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施の形態におけるヒータ制御システムを搭載した座席の斜視図である。

【図2】図２は、実施の形態におけるヒータ制御システムの概要を示す図である。

【図3】図３は、実施の形態におけるヒータ制御システムの昇圧コンバータの一例を示す回路図である。

【図4】図４は、実施の形態におけるヒータ制御システムの動作例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、比較例のヒータ制御システムの概要を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の一態様に係るヒータ制御システムは、抵抗ヒータと、前記抵抗ヒータと電気的に接続される昇圧コンバータと、を備える。前記昇圧コンバータは、前記昇圧コンバータに電気的に接続される電源の電源電圧よりも高い昇圧電圧を前記抵抗ヒータに出力する。

【0009】

これによれば、抵抗ヒータへ比較的小さな電流を流すだけでも、抵抗ヒータの定格電力に相当する電力を供給することが可能であるから、抵抗ヒータの抵抗値を大きくしてもよい余裕が生じる。したがって、抵抗ヒータの抵抗値を小さくする場合と比較して、抵抗ヒータがより線の場合、より線本数を少なくすることができるので、抵抗ヒータの重量を小さくすることができ、かつ、抵抗ヒータを製造するために掛かるコストも低減することが可能である。つまり、コストの低減を図りつつ、軽量化を図りやすい、という利点がある。

【0010】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムでは、前記昇圧電圧は、前記電源電圧の２倍以上である。

【0011】

これによれば、抵抗ヒータの抵抗値を比較的大きくすることができるので、仮に昇圧コンバータが正常に動作せずに（例えば昇圧コンバータが短絡故障し）、電源電圧が抵抗ヒータに印加される状態になったとしても、抵抗ヒータに流れる電流が大きく抑制される。したがって、ブレーカ等の安全装置を設けずともヒータが温まりすぎる可能性を低減することができ、更なるコストの低減及び軽量化を図りやすい、という利点がある。

【0012】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムは、前記抵抗ヒータの温度を検知する温度検知部を更に備える。前記昇圧コンバータは、前記温度検知部で検知される温度に基づいて、前記昇圧電圧を制御する。

【0013】

これによれば、抵抗ヒータの設置箇所の温度を精度よく制御しやすい、という利点がある。

【0014】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムでは、前記昇圧コンバータは、前記温度検知部で検知される温度が第１閾値温度を上回ると、前記抵抗ヒータへの前記昇圧電圧の出力動作を停止する。前記昇圧コンバータは、前記温度検知部で検知される温度が前記第１閾値温度よりも低い第２閾値温度を下回ると、前記抵抗ヒータへの前記昇圧電圧の出力動作を開始する。

【0015】

これによれば、例えば昇圧電圧を一定電圧として昇圧コンバータの駆動及び停止を交互に繰り返すだけで抵抗ヒータの設置箇所の温度を制御することができるので、昇圧電圧を可変制御する場合と比較して、別途の電圧検出回路が不要で、簡易な構成及び制御で済む、という利点がある。

【0016】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムでは、前記昇圧コンバータは、インダクタンス素子と、第１スイッチング素子と、第２スイッチング素子と、制御部と、を備える。前記インダクタンス素子は、前記電源の正極に電気的に接続される。前記第１スイッチング素子は、前記インダクタンス素子と前記電源の負極との間に電気的に接続される。前記第２スイッチング素子は、前記インダクタンス素子と前記抵抗ヒータとの間に電気的に接続される。前記制御部は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御する。前記制御部は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両方をオフに維持するように制御することで、前記抵抗ヒータへの前記昇圧電圧の出力動作を停止する。

【0017】

これによれば、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の両方をオフにすることで昇圧コンバータを通過する電路を遮断することができるので、抵抗ヒータに電流が流れ続けることがなく、消費電力を低減することができる、という利点がある。

【0018】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムでは、前記温度検知部は、前記電源電圧に基づいて動作する。前記温度検知部と前記昇圧コンバータとを繋ぐ第１配線と、前記昇圧コンバータと前記抵抗ヒータとを繋ぐ第２配線とは、互いに異なる系統である。

【0019】

これによれば、第１配線及び第２配線のうちの一方の配線で漏電が発生した場合でも、他方の配線へと漏電する可能性を低減しやすい、という利点がある。

【0020】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムでは、前記抵抗ヒータは、複数本のより線で構成されるヒータ線を縫製することにより構成されている。

【0021】

これによれば、ヒータ線を構成するより線の本数が少なくなった場合でも、ヒータ線の耐久性を十分に確保しやすいので、抵抗ヒータ１の抵抗値を大きくしやすい、という利点がある。

【0022】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムでは、前記抵抗ヒータは、前記電源電圧に対する前記昇圧電圧の比である昇圧比が大きくなる程、抵抗値が大きくなるように構成されている。

【0023】

これによれば、抵抗ヒータを所定の電力で発熱させる際の電流値を小さくできる。そのため、抵抗ヒータの抵抗値を大きくできるので、ヒータ線を構成するより線の本数を少なくでき、その分、抵抗ヒータの使用材料が減り、低コスト化、かつ低重量化が図れる、という利点がある。

【0024】

本開示の他の態様に係るヒータ制御システムでは、前記抵抗ヒータは、発熱電力仕様に関わらず単一種類であり、前記昇圧電圧は、前記抵抗ヒータの前記発熱電力仕様に基づいて調整されている。

【0025】

これによれば、同じ抵抗ヒータに対し容易に各種発熱電力仕様に対応できるので、仕様に応じた抵抗ヒータの設計が不要になる、という利点がある。

【0026】

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【0027】

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又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、構成要素の設置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、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。

【0028】

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

【0029】

（実施の形態）
＜構成＞
図１は、実施の形態におけるヒータ制御システムを搭載した座席の斜視図である。図２は、実施の形態におけるヒータ制御システム１００の概要を示す図である。ヒータ制御システムは、図１に示す移動体の座席１０００に装備され、ユーザが座席１０００に着座した際に、座席１０００の座面１００１と背もたれ１００２に設置された抵抗ヒータ１（抵抗ヒータ１は、座面１００１に配置されたクッションヒータ１１と、背もたれ１００２に配置されたバックヒータ１２と、からなる。）の発熱により、ユーザの身体の少なくとも一部を温めるためのシステムである。移動体は、例えば自動車であるが、飛行機又は船舶等の他の移動体であってもよい。図２に示すように、ヒータ制御システム１００は、２つの抵抗ヒータ１と、昇圧コンバータ２と、温度検知部４と、を備えている。なお、実施の形態では、ヒータ制御システム１００は、温度検知部４を構成要素として備えているが、温度検知部４を構成要素として備えていなくてもよい。

【0030】

２つの抵抗ヒータ１は、いずれも線状に構成されたヒータであって、基材と、ヒータ線１０と、縫製糸と、を有する。基材は、弾性、柔軟性及び延性を有する材質によってシート状に形成された布状のウレタン等の発泡性樹脂からなる。なお、基材は、不織布であってもよい。ヒータ線１０は、コネクタ５及びリード線６（ハーネス）を介して昇圧コンバータ２と電気的に接続され、昇圧コンバータ２から電流が流されることによって、発熱することが可能な導電線である。

【0031】

ヒータ線１０は、ヒータ線１０に電力を供給するためのリード線６から基材の各部分を通ってそのリード線６に戻るように基材の一面に縫い付けられている。ヒータ線１０は、銅等の金属線であって、複数本のより線で構成されており、例えばポリエステル繊維の糸を縫製糸として用いて、基材の一面に縫い付けられている。縫製糸は、ヒータ線１０を基材に固定するために、ヒータ線１０の延在方向に沿ってヒータ線１０を基材に縫い付ける糸である。つまり、実施の形態では、抵抗ヒータ１は、複数本のより線で構成されるヒータ線１０を縫製することにより構成されている。なお、ヒータ線１０は、縫製糸以外の手段として、接着等の手段で基材に固定されていてもよい。

【0032】

２つの抵抗ヒータ１のうちの一方の抵抗ヒータ１は、座席に着座するユーザの臀部及び大腿部を支える座席の座部であるシートクッションに設置されるクッションヒータ１１である。具体的には、クッションヒータ１１は、シートクッションにおいて、クッション材に相当するパッドと、当該パッドを覆うカバーとの間に設置されている。クッションヒータ１１は、昇圧コンバータ２によって電力が供給されることで発熱し、シートクッションを介してユーザを温める。

【0033】

２つの抵抗ヒータ１のうちの他方の抵抗ヒータ１は、座席に着座するユーザの背部を支える背もたれ部であるシートバックに設置されるバックヒータ１２である。具体的には、バックヒータ１２は、シートバックにおいて、クッション材に相当するパッドと、当該パッドを覆うカバーとの間に設置されている。バックヒータ１２は、昇圧コンバータ２によって電力が供給されることで発熱し、シートバックを介してユーザを温める。

【0034】

昇圧コンバータ２は、コネクタ５及びリード線６を介して２つの抵抗ヒータ１の各々と電気的に接続されている。実施の形態では、２つの抵抗ヒータ１は、昇圧コンバータ２に対して並列に接続されている。具体的には、２つの抵抗ヒータ１の各々の一端がリード線６に電気的に接続され、他端がグランド７２に電気的に接続されている。グランド７２は、例えばシャーシグランドであるが、電源３側のグランド７１と共通のグランドであってもよい。

【0035】

昇圧コンバータ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータであって、入力端に電源３が電気的に接続され、出力端にコネクタ５及びリード線６を介して各抵抗ヒータ１に電気的に接続されている。昇圧コンバータ２は、電源３から入力される直流電圧を昇圧し、昇圧した電圧をコネクタ５及びリード線６を介して各抵抗ヒータ１に出力する。つまり、昇圧コンバータ２は、昇圧コンバータ２に電気的に接続される電源３の電源電圧Ｖ１よりも高い昇圧電圧Ｖ２を各抵抗ヒータ１に出力する。

【0036】

電源３は、例えば車載バッテリであって、昇圧コンバータ２等の移動体に搭載された電気機器に電力を供給する。実施の形態では、電源電圧Ｖ１は、例えば十数Ｖである。また、昇圧電圧Ｖ２は、例えば数十Ｖである。つまり、実施の形態では、昇圧電圧Ｖ２は、電源電圧Ｖ１の２倍以上である。なお、昇圧電圧Ｖ２の上限は、例えば昇圧コンバータ２の出力可能な電力に基づいて決定される。実施の形態では、昇圧電圧Ｖ２の上限は、一例として４８Ｖである。

【0037】

図３は、実施の形態におけるヒータ制御システム１００の昇圧コンバータ２の一例を示す回路図である。図３に示すように、昇圧コンバータ２は、インダクタンス素子Ｌ１と、第１スイッチング素子ＳＷ１と、第２スイッチング素子ＳＷ２と、容量素子Ｃ１と、制御部２１と、を備えている。

【0038】

インダクタンス素子Ｌ１は、一端が電源３の正極３１に電気的に接続され、他端が第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２に電気的に接続されている。

【0039】

第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体スイッチング素子であって、それぞれ制御部２１に制御されることによりオン／オフを切り替える。

【0040】

第１スイッチング素子ＳＷ１は、一端がインダクタンス素子Ｌ１に電気的に接続され、他端が電源３の負極３２及びコネクタ５の低圧側端子５２に電気的に接続されている。つまり、第１スイッチング素子ＳＷ１は、インダクタンス素子Ｌ１と電源３の負極３２との間に電気的に接続されている。電源３の負極３２は、グランド７１に電気的に接続されている。

【0041】

第２スイッチング素子ＳＷ２は、一端がインダクタンス素子Ｌ１に電気的に接続され、他端が容量素子Ｃ１及びコネクタ５の高圧側端子５１に電気的に接続されている。つまり、第２スイッチング素子ＳＷ２は、インダクタンス素子Ｌ１と抵抗ヒータ１との間に電気的に接続されている。

【0042】

容量素子Ｃ１は、コネクタ５の高圧側端子５１と低圧側端子５２との間に電気的に接続されている。容量素子Ｃ１の両端間電圧は、昇圧電圧Ｖ２として、コネクタ５及びリード線６を介して各抵抗ヒータ１に出力される。

【0043】

制御部２１は、例えば２つの抵抗ヒータ１を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部２１は、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２にそれぞれ駆動信号を与えることにより、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２のオン／オフを制御する。

【0044】

実施の形態では、制御部２１は、昇圧コンバータ２の昇圧動作と、昇圧コンバータ２の停止動作と、の２つの動作を実行可能である。昇圧動作においては、制御部２１は、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２を交互にオン／オフするようにＰＷＭ制御する。つまり、制御部２１は、第１スイッチング素子ＳＷ１がオンである場合に第２スイッチング素子ＳＷ２がオフに、第１スイッチング素子ＳＷ１がオフである場合に第２スイッチング素子ＳＷ２がオンとなるように、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２をＰＷＭ制御する。これにより、昇圧コンバータ２は、昇圧動作を実行している間においては、電源電圧Ｖ１を昇圧した昇圧電圧Ｖ２を各抵抗ヒータ１に出力する。昇圧動作における昇圧比は、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２のＰＷＭ制御におけるデューティ比に基づいて決定される。

【0045】

停止動作においては、制御部２１は、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２の両方をオフに維持するように制御することで、各抵抗ヒータ１への昇圧電圧Ｖ２の出力動作を停止する。制御部２１が昇圧コンバータ２の昇圧動作、及び昇圧コンバータ２の停止動作のいずれの動作を実行するかは、後述する温度検知部４で検知された温度に基づいて決定される。つまり、実施の形態では、昇圧コンバータ２は、温度検知部４で検知される温度に基づいて、昇圧電圧Ｖ２を制御する。

【0046】

ここでいう「昇圧電圧Ｖ２を制御する」には、昇圧電圧Ｖ２が零となるように制御する、つまり昇圧コンバータ２が停止するように制御することも含まれる。また、昇圧コンバータ２の昇圧動作時における昇圧電圧Ｖ２は、一定電圧である。

【0047】

温度検知部４は、抵抗ヒータ１に設置され、設置箇所の温度、つまりは抵抗ヒータ１の温度を検知する。実施の形態では、温度検知部４は、２つの抵抗ヒータ１のうちのクッションヒータ１１に設置されている。なお、温度検知部４は、クッションヒータ１１ではなく、バックヒータ１２に設置されてもよい。

【0048】

実施の形態では、温度検知部４は、サーミスタであって、一端が昇圧コンバータ２の制御部２１に電気的に接続され、他端がグランド７１に電気的に接続されている。制御部２１は、電源３からの電力供給を受けて動作しているため、温度検知部４も、制御部２１と同様に電源３からの電力供給を受けて動作する。言い換えれば、温度検知部４は、電源電圧Ｖ１に基づいて動作する。

【0049】

ここで、温度検知部４と昇圧コンバータ２とを繋ぐ第１配線８１は、電源電圧Ｖ１が供給される配線であって、比較的低い電圧が供給される配線である。一方、昇圧コンバータ２と各抵抗ヒータ１とを繋ぐ第２配線８２は、昇圧電圧Ｖ２が供給される配線であって、比較的高い電圧が供給される配線である。このように、実施の形態では、第１配線８１と第２配線８２とは、互いに異なる系統となっている。このため、第１配線８１及び第２配線８２のうちの一方の配線で漏電が発生した場合でも、他方の配線へと漏電する可能性を低減することが可能である。

【0050】

次に、ヒータ線１０の抵抗値の設定例について説明する。

【0051】

電源電圧Ｖ１に対する昇圧電圧Ｖ２の比である昇圧比Ｋは、以下の（１）式で示される。

【0052】

Ｋ＝Ｖ２／Ｖ１ （１）

【0053】

また、ヒータ線１０が発熱する際の電力Ｗは、ヒータ線１０におけるクッションヒータ１１の抵抗値とバックヒータ１２の抵抗値とを合成した抵抗値Ｒを用いて、以下の（２）式で示される。

【0054】

Ｗ＝Ｖ２^２／Ｒ （２）

【0055】

（１）、（２）式より、ヒータ線１０の抵抗値Ｒは以下の（３）式で表される。

【0056】

Ｒ＝Ｋ^２・Ｖ１^２／Ｗ （３）

【0057】

ここで、必要な発熱量が決まっている時、電力Ｗは一定であり、電源電圧Ｖ１は電源３（バッテリ）の電圧であるので一定とすると、（３）式より、ヒータ線１０の抵抗値ＲはＫ^２と比例する。今、昇圧比Ｋを２倍に増加したとすると、抵抗値Ｒは２^２＝４倍となる。

【0058】

このように、昇圧コンバータ２の昇圧比Ｋに基づいて、（３）式より抵抗値Ｒを求めることができる。この時、昇圧比Ｋは昇圧を前提とするため１より大きい。したがって、（３）式で求めた抵抗値Ｒは、昇圧比Ｋが１の時よりも大きくなる。これらのことから、抵抗ヒータ１は、電源電圧Ｖ１に対する昇圧電圧Ｖ２の比である昇圧比Ｋが大きくなる程、抵抗値Ｒが大きくなるように構成されている。

【0059】

＜動作＞
以下、実施の形態におけるヒータ制御システム１００の動作について図４を参照して説明する。図４は、実施の形態におけるヒータ制御システム１００の動作例を示すフローチャートである。ヒータ制御システム１００の動作は、例えばユーザがヒータ制御システム１００の電源をオンすると開始される。

【0060】

制御部２１は、ヒータ制御システム１００の動作中においては、ステップＳ１～Ｓ４を繰り返す。すなわち、昇圧コンバータ２が停止動作を行っている場合、つまり昇圧コンバータ２がオフの場合、各抵抗ヒータ１がオフ状態であるため、温度検知部４（ここでは、サーミスタ）で検知される温度が時間経過に伴って下降する。そして、制御部２１は、温度検知部４で検知される温度が下限温度（第２閾値温度）を下回るまでの間は（ステップＳ１：Ｎｏ）、昇圧コンバータ２の停止動作を維持する。一方、制御部２１は、温度検知部４で検知される温度が下限温度を下回ると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、昇圧コンバータ２の昇圧動作を開始する、つまり昇圧コンバータ２をオンする（ステップＳ２）。これにより、各抵抗ヒータ１がオン状態となり、温度検知部４で検知される温度が時間経過に伴って上昇する。

【0061】

そして、制御部２１は、温度検知部４で検知される温度が上限温度（第１閾値温度）を上回るまでの間は（ステップＳ３：Ｎｏ）、昇圧コンバータ２の昇圧動作を維持する。一方、制御部２１は、温度検知部４で検知される温度が上限温度を上回ると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、昇圧コンバータ２の停止動作を開始する、つまり昇圧コンバータ２をオフする（ステップＳ４）。

【0062】

上述のように、制御部２１は、温度検知部４で検知される温度が上限温度と下限温度との間に収まるように、昇圧コンバータ２の昇圧動作及び停止動作を繰り返すことで、各抵抗ヒータ１のオン／オフを繰り返す。これにより、温度検知部４で検知される温度が概ね一定温度に維持される。なお、各抵抗ヒータ１がオフ状態の場合の下限温度と、各抵抗ヒータ１がオン状態の場合の上限温度との互いに異なる２つの閾値温度を設けることにより、各抵抗ヒータ１のオン／オフについてチャタリングが発生するのを防止している。下限温度と上限温度との温度差は、例えば摂氏１度である。

【0063】

＜比較＞
以下、実施の形態におけるヒータ制御システム１００の利点について、図５に示す比較例のヒータ制御システム２００との比較を交えて説明する。図５は、比較例のヒータ制御システム２００の概要を示す図である。比較例のヒータ制御システム２００は、昇圧コンバータ２を備えておらず、制御部２０１と、ＦＥＴ２０２と、ブレーカ２０３と、を備えている点で、実施の形態におけるヒータ制御システム１００と相違する。

【0064】

制御部２０１は、制御部２１と同様に、例えば２つの抵抗ヒータ１を制御するためのＥＣＵである。ＦＥＴ２０２は、電界効果トランジスタであって、電源３の正極３１とコネクタ５との間に電気的に接続されている。制御部２０１は、ＦＥＴ２０２に駆動信号を与えることにより、ＦＥＴ２０２のオン／オフを制御する。比較例のヒータ制御システム２００では、ＦＥＴ２０２がオン状態の場合、電源３からコネクタ５及びリード線６を介して各抵抗ヒータ１へ電力が供給されることで、各抵抗ヒータ１がオンする。また、ＦＥＴ２０２がオフ状態の場合、電源３とコネクタ５との間の電路が遮断されることで、各抵抗ヒータ１へ電力が供給されなくなり、各抵抗ヒータ１がオフする。

【0065】

つまり、比較例のヒータ制御システム２００では、昇圧コンバータ２が昇圧動作及び停止動作を繰り返す代わりに、ＦＥＴ２０２がオン／オフを繰り返すことにより、実施の形態と同様に、温度検知部４で検知される温度が概ね一定温度に維持される。

【0066】

ブレーカ２０３は、リード線６と各抵抗ヒータ１との間に電気的に接続されており、所定の大きさ以上の電流が流れ続けると電路を遮断するように構成されている。これにより、各抵抗ヒータ１に過大な電流が流れ続けるのを防止している。

【0067】

ここで、比較例のヒータ制御システム２００では、昇圧コンバータ２を備えていないことから、ＦＥＴ２０２のオン状態においては、電源３の電源電圧Ｖ１がコネクタ５及びリード線６を介して各抵抗ヒータ１へ印加されることになる。このため、各抵抗ヒータ１に定格電力（例えば、数十Ｗ）に相当する電力を供給するためには、各抵抗ヒータ１へ比較的大きな電流ｉ２を流さなければならない。そして、各抵抗ヒータ１へ比較的大きな電流ｉ２を流すためには、各抵抗ヒータ１の抵抗値を比較的小さくしなければならない。なお、ここでいう電流ｉ２は、各抵抗ヒータ１へ流れる電流の合計である。したがって、クッションヒータ１１に流れる電流、及びバックヒータ１２に流れる電流は、いずれも電流ｉ２よりも小さくなる。

【0068】

各抵抗ヒータ１の抵抗値を小さくする手段としては、各抵抗ヒータ１のヒータ線１０を構成するより線の本数を多くすることが考えられるが、より線の本数を多くすればする程、ヒータ線１０の重量が大きくなり、結果として各抵抗ヒータ１の重量が大きくなってしまう、という課題がある。また、ヒータ線１０を構成するより線の本数が多くなることから、結果として各抵抗ヒータ１を製造するために掛かるコストも増大してしまう、という課題がある。

【0069】

そこで、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、昇圧コンバータ２を備えることにより、上記の課題の解決を図っている。すなわち、ヒータ制御システム１００では、昇圧コンバータ２を備えることにより、電源３の電源電圧Ｖ１を昇圧した昇圧電圧Ｖ２が、コネクタ５及びリード線６を介して各抵抗ヒータ１へ印加される。このため、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、比較例のヒータ制御システム２００と比較して、各抵抗ヒータ１へ小さな電流ｉ１（＜ｉ２）を流すだけでも、各抵抗ヒータ１に定格電力に相当する電力を供給することが可能である。そして、各抵抗ヒータ１へ比較的小さな電流ｉ１を流せば済むことから、比較例のヒータ制御システム２００と比較して、各抵抗ヒータ１の抵抗値を大きくしてもよい余裕が生じる。なお、ここでいう電流ｉ１は、各抵抗ヒータ１へ流れる電流の合計である。したがって、クッションヒータ１１に流れる電流、及びバックヒータ１２に流れる電流は、いずれも電流ｉ１よりも小さくなる。

【0070】

このため、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、各抵抗ヒータ１の抵抗値が大きくなっても問題ないため、比較例のヒータ制御システム２００と比較して、ヒータ線１０を構成するより線の本数を少なくすることができる。その結果、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、比較例のヒータ制御システム２００と比較して、ヒータ線１０の重量を小さくすることができ、結果として各抵抗ヒータ１の重量を小さくすることができる。また、ヒータ線１０を構成するより線の本数が少なくなることから、結果として各抵抗ヒータ１を製造するために掛かるコストも低減することが可能である。このように、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、コストの低減を図りつつ、軽量化を図りやすい、という利点がある。

【0071】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、昇圧コンバータ２の昇圧比によっては、以下の利点を更に享受し得る。すなわち、昇圧コンバータ２の出力する昇圧電圧Ｖ２が、電源電圧Ｖ１の１．５倍以上、好ましくは２倍以上である場合、ブレーカ２０３を設けずとも座席が温まりすぎる可能性を低減することができ、更なるコストの低減及び軽量化を図りやすいという利点がある。

【0072】

というのも、比較例のヒータ制御システム２００では、各抵抗ヒータ１の抵抗値を比較的小さくせざるを得ないことから、例えばＦＥＴ２０２が故障する等して電源電圧Ｖ１が各抵抗ヒータ１に印加され続けると、各抵抗ヒータ１が温まり過ぎる可能性がある。このため、比較例のヒータ制御システム２００では、ブレーカ２０３を設けることで座席が温まりすぎる可能性を低減していた。

【0073】

一方、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、各抵抗ヒータ１の抵抗値を比較的大きくすることができるので、仮に昇圧コンバータ２が正常に動作せずに電源電圧Ｖ１が各抵抗ヒータ１に印加され続けたとしても、各抵抗ヒータ１に流れる電流は、昇圧電圧Ｖ２が印加されていた場合よりも更に小さくなる。そして、上述の記載から、電源電圧Ｖ１が昇圧電圧Ｖ２の半分以下となれば、各抵抗ヒータ１に流れる電流が大きく抑制されるため、各抵抗ヒータ１が温まり過ぎることがなくなる。したがって、ブレーカ２０３を設ける必要がなくなる。

【0074】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、各抵抗ヒータ１が複数本のより線で構成されるヒータ線１０を縫製することにより構成されているため、以下の利点を更に享受し得る。すなわち、例えばヒータ線１０が単線であって、かつ、縫製することにより構成されていない場合、ヒータ線１０の抵抗値を大きくするためにはヒータ線１０を細くしなければならない。この場合、細くしたヒータ線１０を縫製せずに例えばプレスに基材に圧着して各抵抗ヒータ１を構成すると、座席にユーザが着座することで掛かる応力によりヒータ線１０が折れ曲がる等して、ヒータ線１０の耐久性を十分に確保することが難しい。

【0075】

これに対して、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、各抵抗ヒータ１が複数本のより線で構成されるヒータ線１０を縫製することにより構成されているため、ヒータ線１０の抵抗値を大きくするためにより線の本数を少なくした場合でも、座席にユーザが着座することで掛かる応力に対して十分な耐久性を確保しやすい。このため、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、ヒータ線１０の耐久性を十分に確保しつつ、抵抗ヒータ１の抵抗値を大きくしやすい、という利点がある。

【0076】

なお、昇圧コンバータ２は昇圧電圧Ｖ２を調整することができるという特性を有しているので、この特性を活かし、ヒータ制御システム１００においては、抵抗ヒータ１の要求される発熱電力仕様に関わらず、抵抗ヒータ１を単一種類のみ準備してもよい。そして、ヒータ制御システム１００は、昇圧電圧Ｖ２の調整により要求される発熱電力仕様に対応する構成としてもよい。この具体例について、以下、説明する。

【0077】

まず、（１）、（２）式より、ヒータ線１０が発熱する際の電力Ｗは、以下の（４）式により表される。

【0078】

Ｗ＝Ｋ^２・Ｖ１^２／Ｒ （４）

【0079】

ここで、抵抗ヒータ１が単一種類であるので、抵抗値Ｒは一定となる。また、上記のように、電源電圧Ｖ１は一定であるので、（４）式のＶ１^２／Ｒは一定となり、電力ＷはＫ^２と比例する。例えば、抵抗ヒータ１の要求される発熱電力仕様により、発熱量（＝電力Ｗ）を１０％増やす必要がある場合、昇圧比Ｋを約１．０５倍（＝√（１＋０．１））すればよい。したがって、（１）式より、電源電圧Ｖ１は一定のため、昇圧電圧Ｖ２を現状の約１．０５倍に調整すればよいことがわかる。

【0080】

＜作用効果＞
以上のように、実施の形態におけるヒータ制御システム１００は、抵抗ヒータ１と、抵抗ヒータ１と電気的に接続される昇圧コンバータ２と、を備える。昇圧コンバータ２は、昇圧コンバータ２に電気的に接続される電源３の電源電圧Ｖ１よりも高い昇圧電圧Ｖ２を抵抗ヒータ１に出力する。

【0081】

これによれば、抵抗ヒータ１へ比較的小さな電流を流すだけでも、抵抗ヒータ１の定格電力に相当する電力を供給することが可能であるから、抵抗ヒータ１の抵抗値を大きくしてもよい余裕が生じる。したがって、抵抗ヒータ１の抵抗値を小さくする場合と比較して、抵抗ヒータがより線の場合、より線本数を少なくすることができるので、抵抗ヒータ１の重量を小さくすることができ、かつ、抵抗ヒータ１を製造するために掛かるコストも低減することが可能である。つまり、コストの低減を図りつつ、軽量化を図りやすい、という利点がある。

【0082】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、昇圧電圧Ｖ２は、電源電圧Ｖ１の２倍以上である。

【0083】

これによれば、抵抗ヒータ１の抵抗値を比較的大きくすることができるので、仮に昇圧コンバータ２が正常に動作せずに（例えば昇圧コンバータが短絡故障し）、電源電圧Ｖ１が抵抗ヒータ１に印加される状態になったとしても、抵抗ヒータ１に流れる電流が大きく抑制される。したがって、ブレーカ２０３等の安全装置を設けずともヒータが温まりすぎる可能性を低減することができ、更なるコストの低減及び軽量化を図りやすい、という利点がある。

【0084】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００は、抵抗ヒータ１の温度を検知する温度検知部４を更に備える。昇圧コンバータ２は、温度検知部４で検知される温度に基づいて、昇圧電圧Ｖ２を制御する。

【0085】

これによれば、抵抗ヒータ１の設置箇所の温度を精度よく制御しやすい、という利点がある。

【0086】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、昇圧コンバータ２は、温度検知部４で検知される温度が第１閾値温度を上回ると、抵抗ヒータ１への昇圧電圧Ｖ２の出力動作を停止する。昇圧コンバータ２は、温度検知部４で検知される温度が第１閾値温度よりも低い第２閾値温度を下回ると、抵抗ヒータ１への昇圧電圧Ｖ２の出力動作を開始する。

【0087】

これによれば、例えば昇圧電圧Ｖ２を一定電圧として昇圧コンバータ２の駆動及び停止を交互に繰り返すだけで抵抗ヒータ１の設置箇所の温度を制御することができるので、昇圧電圧Ｖ２を可変制御する場合と比較して、別途の電圧検出回路が不要で、簡易な構成及び制御で済む、という利点がある。

【0088】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、昇圧コンバータ２は、インダクタンス素子Ｌ１と、第１スイッチング素子ＳＷ１と、第２スイッチング素子ＳＷ２と、制御部２１と、を備える。インダクタンス素子Ｌ１は、電源３の正極３１に電気的に接続される。第１スイッチング素子ＳＷ１は、インダクタンス素子Ｌ１と電源３の負極３２との間に電気的に接続される。第２スイッチング素子ＳＷ２は、インダクタンス素子Ｌ１と抵抗ヒータ１との間に電気的に接続される。制御部２１は、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２のオン／オフを制御する。制御部２１は、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２の両方をオフに維持するように制御することで、抵抗ヒータ１への昇圧電圧Ｖ２の出力動作を停止する。

【0089】

これによれば、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２の両方をオフにすることで昇圧コンバータ２を通過する電路を遮断することができるので、抵抗ヒータ１に電流が流れ続けることがなく、消費電力を低減することができる、という利点がある。

【0090】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、温度検知部４は、電源電圧Ｖ１に基づいて動作する。温度検知部４と昇圧コンバータ２とを繋ぐ第１配線８１と、昇圧コンバータ２と抵抗ヒータ１とを繋ぐ第２配線と８２は、互いに異なる系統である。

【0091】

これによれば、第１配線８１及び第２配線８２のうちの一方の配線で漏電が発生した場合でも、他方の配線へと漏電する可能性を低減しやすい、という利点がある。

【0092】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、抵抗ヒータ１は、複数本のより線で構成されるヒータ線１０を縫製することにより構成されている。

【0093】

これによれば、ヒータ線１０を構成するより線の本数が少なくなった場合でも、ヒータ線１０の耐久性を十分に確保しやすいので、抵抗ヒータ１の抵抗値を大きくしやすい、という利点がある。

【0094】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、抵抗ヒータ１は、電源電圧Ｖ１に対する昇圧電圧Ｖ２の比である昇圧比Ｋが大きくなる程、抵抗値Ｒが大きくなるように構成されている。

【0095】

これによれば、抵抗ヒータ１を所定の電力Ｗで発熱させる際の電流値を小さくできる。そのため、抵抗ヒータ１の抵抗値Ｒを大きくできるので、ヒータ線１０を構成するより線の本数を少なくでき、その分、抵抗ヒータ１の使用材料が減り、低コスト化、かつ低重量化が図れる、という利点がある。

【0096】

また、実施の形態におけるヒータ制御システム１００では、抵抗ヒータ１は、発熱電力仕様に関わらず単一種類であり、昇圧電圧Ｖ２は、抵抗ヒータ１の発熱電力仕様に基づいて調整されている。

【0097】

これによれば、同じ抵抗ヒータ１に対し容易に各種発熱電力仕様に対応できるので、仕様に応じた抵抗ヒータ１の設計が不要になる、という利点がある。

【0098】

（変形例）
以下、実施の形態におけるヒータ制御システム１００の変形例について列挙する。

【0099】

実施の形態では、昇圧コンバータ２の昇圧動作時における昇圧電圧Ｖ２は一定であるが、これに限られない。例えば、昇圧コンバータ２の昇圧動作時における昇圧電圧Ｖ２は、抵抗ヒータ１の定格電力に応じて可変であってもよい。

【0100】

実施の形態では、２つの抵抗ヒータ１（クッションヒータ１１及びバックヒータ１２）は、いずれも座席に設けられたシートヒータであるが、これに限られない。例えば、抵抗ヒータ１は、座席のアームレストに設置されてもよいし、ステアリングに設置されてもよい。

【0101】

実施の形態では、抵抗ヒータ１は２つ設置されているが、これに限られない。例えば、抵抗ヒータ１は、３つ以上設置されていてもよいし、１つのみ設置されていてもよい。

【0102】

実施の形態では、抵抗ヒータ１は線状に構成されたヒータであるが、これに限られない。例えば、抵抗ヒータ１は、面状に構成されたヒータであってもよい。

【0103】

実施の形態において、昇圧コンバータ２は、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２という２つのスイッチング素子を備えた構成に限らず、例えば１つのスイッチング素子（第１スイッチング素子ＳＷ１）のみを備え、第２スイッチング素子ＳＷ２の代わりにダイオードを備えた構成であってもよい。この場合、電源３の正極３１と昇圧コンバータ２との間にＦＥＴ２０２等のスイッチング素子を設け、当該スイッチング素子をオフすることで昇圧コンバータ２の停止動作を実現すればよい。

【0104】

実施の形態では、制御部２１は、図４に示すような一連のフローをソフトウェアで実行することにより、各抵抗ヒータ１を制御しているが、これに限られない。例えば、制御部２１は、図４に示すような一連のフローをハードウェアで実現してもよい。

【0105】

実施の形態では、抵抗ヒータ１は、昇圧比Ｋが大きくなる程、抵抗値Ｒが大きくなるように構成されているが、抵抗値Ｒを大きくするために抵抗ヒータ１の使用材料を減らす構成に限定されるわけではない。例えば、抵抗ヒータ１の長さを長くして抵抗値Ｒを大きくしつつ、発熱範囲を広げるようにしてもよい。この場合、例えば所定の電力Ｗが一定で昇圧比Ｋが２であれば、抵抗値Ｒを４倍にできるので、従来の昇圧が無い構成（昇圧比が１）においては座席の座面と背面のみであった発熱範囲を、従来と同じ電力で座席のサイド部にまでも拡張することができる。

【0106】

なお、上記の実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0107】

本開示は、例えば車両等に装備されている座席等を温めるヒータの制御に利用可能である。

【符号の説明】

【0108】

１ 抵抗ヒータ
１０ ヒータ線
１００ ヒータ制御システム
１０００ 座席
１００１ 座面
１００２ 背もたれ
１１ クッションヒータ
１２ バックヒータ
２ 昇圧コンバータ
２００ 比較例のヒータ制御システム
２０１ 制御部
２０２ ＦＥＴ
２０３ ブレーカ
２１ 制御部
３ 電源
３１ 正極
３２ 負極
４ 温度検知部
５ コネクタ
５１ 高圧側端子
５２ 低圧側端子
６ リード線
７１，７２ グランド
８１ 第１配線
８２ 第２配線
Ｃ１ 容量素子
Ｌ１ インダクタンス素子
ＳＷ１ 第１スイッチング素子
ＳＷ２ 第２スイッチング素子
Ｖ１ 電源電圧
Ｖ２ 昇圧電圧
ｉ１，ｉ２ 電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】