特開 2024-90622 異常検出装置

(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】P2024090622

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】異常検出装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20240627BHJP

【ＦＩ】

H05B3/00 320Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022206618

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 まり乃

(72)【発明者】

【氏名】一戸 哲

(72)【発明者】

【氏名】金 東鉉

(72)【発明者】

【氏名】高月 涼太

【テーマコード（参考）】

3K058

【Ｆターム（参考）】

3K058AA96

3K058CA03

3K058CA86

(57)【要約】

【課題】シャント抵抗を用いることなく抵抗体の異常を検出する。
【解決手段】異常検出装置は、ヒータを構成する第１の抵抗体と、ヒータを構成する抵抗体であって、第１の抵抗体に直列に接続された第２の抵抗体と、第１の抵抗体と第２の抵抗体の少なくとも一方の両端電圧を測定する電圧測定器と、電圧測定器によって測定された測定値に基づいて、ヒータの異常を検出する検出部と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒータを構成する第１の抵抗体と、
前記ヒータを構成する抵抗体であって、前記第１の抵抗体に直列に接続された第２の抵抗体と、
前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の少なくとも一方の両端電圧を測定する電圧測定器と、
前記電圧測定器によって測定された測定値に基づいて、前記ヒータの異常を検出する検出部と、
を有する異常検出装置。

【請求項2】

前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の抵抗値は、互いに同じである
請求項１に記載の異常検出装置。

【請求項3】

前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の抵抗温度係数は互いに同じである
請求項１に記載の異常検出装置。

【請求項4】

前記ヒータは、前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の接続部を引き出す配線を有する
請求項１に記載の異常検出装置。

【請求項5】

前記第１の抵抗体の両端電圧を測定する第１の電圧測定器と、
前記第２の抵抗体の両端電圧を測定する第２の電圧測定器と、
を有する請求項１に記載の異常検出装置。

【請求項6】

前記検出部は、前記電圧測定器によって測定された測定値が所定範囲内にない場合に前記ヒータに異常が生じているものと判定する
請求項１に記載の異常検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力が供給される抵抗体の異常を検出する異常検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ヒータを構成する抵抗体の異常を検出する技術として以下の技術が知られている。例えば特許文献１には、スイッチング素子の両端の電位がヒータの正常時と断線時であって且つスイッチング素子Ｑ1 をオン・オフしたときで異なることを検出してヒーターチェック信号を出力する故障判別回路を備えた故障判別装置が記載されている。

【0003】

特許文献２には、温度制御対象物の温度を検出する感温抵抗と、これに直列接続された第一のプルアップ抵抗とを有し、感温抵抗と第一のプルアップ抵抗の共通接続点の電圧により温度制御対象物の異常高温を検知する異常高温検知部とを有する温度制御装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５－７３１５７号公報

【特許文献2】特開２００６－７３４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

抵抗加熱式のヒータの異常を検出するために、ヒータを構成する抵抗体の抵抗値を測定することが行われている。一般的に、抵抗体の抵抗値は、抵抗体に電力を供給し、そのときの抵抗体の両端電圧の測定値と、抵抗体に流れる電流の測定値から算出される。抵抗体に電力を供給するための電源として、ヒータを加熱させるための電源が用いられる。抵抗体に流れる電流の測定には、抵抗体に直列に接続された電流検出用抵抗（シャント抵抗）が用いられる。シャント抵抗の両端電圧とシャント抵抗の抵抗値から抵抗体に流れる電流が算出される。しかしながら、上記の方法によれば、ヒータの使用時には、シャント抵抗においても電力が消費されることになり、エネルギー効率が悪い。また、ヒータを構成する抵抗体とシャント抵抗の抵抗温度係数が異なる場合には、抵抗体の抵抗値の算出結果において誤差が生じるおそれがある。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シャント抵抗を用いることなく抵抗体の異常を検出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

開示の技術に係る異常検出装置は、ヒータを構成する第１の抵抗体と、前記ヒータを構成する抵抗体であって、前記第１の抵抗体に直列に接続された第２の抵抗体と、前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の少なくとも一方の両端電圧を測定する電圧測定器と、前記電圧測定器によって測定された測定値に基づいて、前記ヒータの異常を検出する検出部と、を有する。

【0008】

前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の抵抗値は、互いに同じであってもよい。前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の抵抗温度係数は互いに同じであってもよい。前記ヒータは、前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の接続部を引き出す配線を有していてもよい。前記第１の抵抗体の両端電圧を測定する第１の電圧測定器と、前記第２の抵抗体の両端電圧を測定する第２の電圧測定器と、を有していてもよい。前記検出部は、前記電圧測定器によって測定された測定値が所定範囲内にない場合に前記ヒータに異常が生じているものと判定してもよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、シャント抵抗を用いることなく抵抗体の異常を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る異常検出装置の構成の一例を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係るヒータの構成の一例を示す図である。

【図3】本発明の他の実施形態に係る異常検出装置の構成の一例を示す図である。

【図4】本発明の他の実施形態に係る異常検出装置の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。

【0012】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る異常検出装置１０の構成の一例を示す図である。異常検出装置１０は、抵抗体を含んで構成されるヒータ２０の異常を検出する機能を有する。異常検出装置１０は、電源１１、ヒータ２０、電圧測定器３０及び検出部４０を含んで構成されている。

【0013】

ヒータ２０は、抵抗加熱式であり直列接続された抵抗体２１及び抵抗体２２を含んで構成されている。すなわち、ヒータ２０において、発熱体としての抵抗体が２分割されている。抵抗体２２は、一端が電源１１の正極に接続され、他端が抵抗体２１の一端に接続されている。抵抗体２１の他端はグランドに接続されている。本実施形態において、抵抗体２１の抵抗値と抵抗体２２の抵抗値は同じである。これにより、抵抗体２１及び抵抗体２２の両者で発熱量は等しくなり、両者の温度が同じになる。

【0014】

図２は、ヒータ２０の構成の一例を示す図である。図２には、ヒータ２０が座席に内蔵されるシートヒータとして用いられる場合が例示されている。ヒータ２０は、基板２４と基板２４上に設けられた面状の抵抗体２１及び２２を含んで構成されている。基板２４は、背もたれの左側に対応する領域２４Ｌ及び背もたれの右側に対応する領域２４Ｒを有する。領域２４Ｒに抵抗体２１が設けられ、領域２４Ｌに抵抗体２２が設けられている。抵抗体２１と抵抗体２２は、配線２５によって直列接続されるとともに、これらの接続部２３がヒータ２０の外部に引き出されている。なお、抵抗体２１は、本発明における「第１の抵抗体」の一例であり、抵抗体２２は、本発明における「第２の抵抗体」の一例である。

【0015】

電源１１は、ヒータ２０を発熱させるための電力をヒータ２０に供給する。図１には電源１１が直流電源である場合が例示されているが、電源１１は、ＰＷＭ制御によってパルス幅が設定されたパルス電圧を出力するものであってもよい。

【0016】

電圧測定器３０は、抵抗体２１の両端電圧を測定する。換言すれば、電圧測定器３０は、抵抗体２１及び抵抗体２２の接続部２３の電位を測定する。

【0017】

検出部４０は、電圧測定器３０によって測定された抵抗体２１の両端電圧の測定値に基づいて、ヒータ２０の異常を検出する。例えば、検出部４０は、抵抗体２１の両端電圧の測定値が所定範囲内にない場合にヒータ２０に異常が生じているものと判定してもよい。ここで、電源１１の出力電圧をＥ［Ｖ］とし、抵抗体２１の抵抗値をＲ_１［Ω］とし、抵抗体２２の抵抗値をＲ_２［Ω］とする。この場合、抵抗体２１の両端電圧Ｖ_１［Ｖ］は、下記の（１）式によって表される。
Ｖ_１＝Ｅ・Ｒ_１／（Ｒ_１＋Ｒ_２） ・・・（１）

【0018】

すなわち、抵抗体２１の両端電圧Ｖ_１は、抵抗体２１及び抵抗体２２の抵抗比に応じた大きさとなる。抵抗体２１及び抵抗体２２の少なくとも一方に、破損等に起因する抵抗値変化が生じた場合には、抵抗比が変動する。抵抗体２１と抵抗体２２の抵抗比の変動は、抵抗体２１の両端電圧Ｖ_１の測定値に反映されるので、抵抗体２１の両端電圧Ｖ_１の測定値に基づいて、ヒータ２０の異常検出を行うことが可能である。例えば、電源１１の出力電圧Ｅが１２Ｖ、正常時における抵抗体２１の抵抗値Ｒ_１が１０Ω、正常時における抵抗体２２の抵抗値Ｒ_２が１０Ωである場合、抵抗体２１の両端電圧Ｖ_１は６Ｖである。抵抗体２１の部分的な破損によって抵抗値Ｒ_１が例えば１２Ωに変動し、抵抗体２２の抵抗値Ｒ_２が正常値である１０Ωを維持している場合、抵抗体２１の両端電圧Ｖ_１は、６．５４Ｖとなり、正常値である６Ｖから変動する。検出部４０は、ヒータ２０の異常を検出した場合、異常を報知する信号を出力してもよい。

【0019】

本実施形態に係る異常検出装置１０によれば、ヒータ２０を構成する抵抗体が複数の部分抵抗に分割され、いずれかの部分抵抗の両端電圧に基づいてヒータ２０の異常検出が行われる。したがって、異常検出装置１０によれば、シャント抵抗を用いることなくヒータ２０の異常検出を行うことが可能となる。したがって、温熱に寄与しないシャント抵抗における電力消費を回避することができるので、シャント抵抗を用いる場合と比較してエネルギー効率を高めることができる。

【0020】

また、抵抗体２１及び抵抗体２２の抵抗値は互いに同じにすることで、抵抗体２１及び抵抗体２２の両者で発熱量は等しくなり、両者の温度は同じになる。さらに、抵抗体２１及び抵抗体２２は、同じ材料で構成されているため、抵抗温度係数が同じである。これにより、抵抗体２１及び抵抗体２２の抵抗比は、全温度範囲で一定に維持されるので、ヒータ２０の異常検出精度を高めることが可能となる。なお、抵抗体２１及び抵抗体２２の温度が、互いに略同じであるとみなせる場合には、抵抗体２１及び抵抗体２２の抵抗値は異なっていてもよい。すなわち、抵抗体２１及び抵抗体２２の抵抗比は１：１のみならず、例えば９：１とすることも可能である。

【0021】

［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る異常検出装置１０Ａの構成の一例を示す図である。異常検出装置１０Ａにおいて、電圧測定器３０は、抵抗体２２の両端電圧を測定する。

【0022】

検出部４０は、電圧測定器３０によって測定された抵抗体２２の両端電圧の測定値に基づいて、ヒータ２０の異常を検出する。例えば、検出部４０は、抵抗体２２の両端電圧の測定値が所定範囲内にない場合にヒータ２０に異常が生じているものと判定してもよい。ここで、電源１１の出力電圧をＥ［Ｖ］とし、抵抗体２２の抵抗値をＲ_１［Ω］とし、抵抗体２２の抵抗値をＲ_２［Ω］とする。この場合、抵抗体２２の両端電圧Ｖ_２［Ｖ］は、下記の（２）式によって表される。
Ｖ_２＝Ｅ・Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２） ・・・（２）

【0023】

すなわち、抵抗体２２の両端電圧Ｖ_２は、抵抗体２１及び抵抗体２２の抵抗比に応じた大きさとなる。抵抗体２１及び抵抗体２２の少なくとも一方に、破損等に起因する抵抗値変化が生じた場合には、抵抗比が変動する。抵抗体２１と抵抗体２２の抵抗比の変動は、抵抗体２２の両端電圧Ｖ_２の測定値に反映されるので、抵抗体２２の両端電圧Ｖ_２の測定値に基づいて、ヒータ２０の異常検出を行うことが可能である。

【0024】

［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る異常検出装置１０Ｂの構成の一例を示す図である。異常検出装置１０Ｂは、第１の電圧測定器３１及び第２の電圧測定器３２を有する。第１の電圧測定器３１は、抵抗体２１の両端電圧を測定し、第２の電圧測定器３２は、抵抗体２２の両端電圧を測定する。検出部４０は、抵抗体２１の両端電圧の測定値及び抵抗体２２の両端電圧の測定値の比が所定範囲内にない場合にヒータ２０に異常が生じているものと判定してもよい。上記した第１及び第２の実施形態によればヒータ２０に故障が生じていなくても、電源１１の出力電圧が変動した場合には、抵抗体２１及び抵抗体２２のそれぞれの両端電圧は変動するので、ヒータ２０に異常が生じたものと誤判定してしまうおそれがある。抵抗体２１の両端電圧の測定値及び抵抗体２２の両端電圧の測定値の比に基づいてヒータ２０の異常検出を行うことで、そのような誤判定を回避することが可能となる。

【0025】

また、図示しない電流プローブ等を用いて、ヒータ２０に流れる電流Ｉが測定可能な場合には、検出部４０は、抵抗体２１の両端電圧Ｖ_１の測定値及びヒータ２０に流れる電流Ｉの測定値に基づいて、抵抗体２１の抵抗値Ｒ_１を導出してもよい。抵抗体２１の抵抗値Ｒ_１は、下記の（３）式によって求めることができる。
Ｒ_１＝Ｖ_１／Ｉ ・・・（３）

【0026】

同様に、検出部４０は、抵抗体２２の両端電圧Ｖ_２の測定値及びヒータ２０に流れる電流Ｉの測定値に基づいて、抵抗体２２の抵抗値Ｒ_２を導出してもよい。抵抗体２２の抵抗値Ｒ_２は、下記の（４）式によって求めることができる。
Ｒ_２＝Ｖ_２／Ｉ ・・・（４）

【0027】

以上の第１乃至第３の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ヒータを構成する第１の抵抗体と、
前記ヒータを構成する抵抗体であって、前記第１の抵抗体に直列に接続された第２の抵抗体と、
前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の少なくとも一方の両端電圧を測定する電圧測定器と、
前記電圧測定器によって測定された測定値に基づいて、前記ヒータの異常を検出する検出部と、
を有する異常検出装置。

【0028】

（付記２）
前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の抵抗値は、互いに同じである
付記１に記載の異常検出装置。

【0029】

（付記３）
前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の抵抗温度係数は互いに同じである
付記１又は付記に記載の異常検出装置。

【0030】

（付記４）
前記ヒータは、前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体の接続部を引き出す配線を有する
付記１から付記３のいずれか１つに記載の異常検出装置。

【0031】

（付記５）
前記第１の抵抗体の両端電圧を測定する第１の電圧測定器と、
前記第２の抵抗体の両端電圧を測定する第２の電圧測定器と、
を有する付記１から付記４のいずれか１つに記載の異常検出装置。

【0032】

（付記６）
前記検出部は、前記電圧測定器によって測定された測定値が所定範囲内にない場合に前記ヒータに異常が生じているものと判定する
付記１から付記５のいずれか１つに記載の異常検出装置

【符号の説明】

【0033】

１０、１０Ａ、１０Ｂ 異常検出装置
１１ 電源
２０ ヒータ
２１ 第１の抵抗体
２２ 第２の抵抗体
２３ 接続部
２４ 基板
２５ 配線
３０ 電圧測定器
３１ 第１の電圧測定器
３２ 第１の電圧測定器
４０ 検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】