温度調整装置
【課題】車両の室内の昇温を抑止する技術を提供する。
【解決手段】温度調整装置は、車両に搭載される複数のソーラーパネルと、複数のソーラーパネルそれぞれの発電量を読み取り、供給電力をソーラーパネルごとに算出する電子制御ユニットと、複数のソーラーパネルそれぞれに対応する複数のガラスであり、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミックガラスと、電子制御ユニットによって算出されるソーラーパネルごとの供給電力に応じた電圧を、対応するクロミックガラスへ印加するクロミックガラス制御ユニットと、を有する。
【解決手段】温度調整装置は、車両に搭載される複数のソーラーパネルと、複数のソーラーパネルそれぞれの発電量を読み取り、供給電力をソーラーパネルごとに算出する電子制御ユニットと、複数のソーラーパネルそれぞれに対応する複数のガラスであり、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミックガラスと、電子制御ユニットによって算出されるソーラーパネルごとの供給電力に応じた電圧を、対応するクロミックガラスへ印加するクロミックガラス制御ユニットと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の室内の温度を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
炎天下駐車等の条件で、日射により車両の室内の温度が上昇し、部品の熱劣化が促進される。
【０００３】
従来技術として、車両ガラスとしてクロミック材を付加したガラス（以下、クロミックガラス）を採用し、日射センサやＧＰＳ、ジャイロセンサ等を用い、太陽軌道や時刻等の情報と併せて日射仰角を算出し、照射量の多い部位については優先的にクロミックガラスを用いて調光し、車室内の昇温を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２３０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、クロミックガラスを制御するために必要となる情報が多く、数多くのセンサ等が必要となるためコストがかかる。また時々刻々と変わるデータを演算処理させる必要があり、システム全体で消費される電力もその分多くなる。また従来技術では、電力を補機バッテリから取得するため、補機バッテリの劣化を助長する。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされるものであり、簡易な構成で車室内の昇温を抑止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の温度調整装置は、車両に搭載される複数のソーラーパネルと、複数のソーラーパネルそれぞれの発電量を読み取り、供給電力をソーラーパネルごとに算出する電子制御ユニットと、複数のソーラーパネルそれぞれに対応する複数のガラスであり、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミックガラスと、電子制御ユニットによって算出されるソーラーパネルごとの供給電力に応じた電圧を、対応するクロミックガラスへ印加するクロミックガラス制御ユニットと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ソーラーパネルの発電量に応じて、クロミックガラスの色調を変化させることができる。例えば、ソーラーパネルの発電量が多いほど、言い換えれば、ソーラーパネルに太陽光が到達しやすいほど、このソーラーパネルに対応するクロミックガラスの色調を変化させやすくなる。これにより、太陽光が車室内に入射して、車室内の温度が上昇するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の温度調整装置の構成例を示すブロック図である。
【図２Ａ】クロミックガラスの特性、およびソーラーパネルの特性を示す図である。
【図２Ｂ】クロミックガラスの特性、およびソーラーパネルの特性を示す図である。
【図２Ｃ】クロミックガラスの特性、およびソーラーパネルの特性を示す図である。
【図３】３層構造のクロミックガラスの構成例を示す図である。
【図４】実施形態のソーラーパネルの配置例および対応するクロミックガラスの配置例を示す図である。
【図５】実施形態の温度調整装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、ユーザ要求を考慮したフローチャートである。
【図７】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、停車中状態を考慮したフローチャートである。
【図８】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、ソーラーパネルでの発電がない場合の電力供給を考慮したフローチャートである。
【図９】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、ソーラーパネルでの余剰電力がある場合にバッテリに電力供給する機能を追加したフローチャートである。
【図１０】実施例の温度調整装置の構成例を示す図である。
【図１１】実施例の温度調整装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施形態では、ソーラーパネルとクロミックガラスとを用いて車室内の昇温を抑止するシステムについて説明する。車室には、乗員の乗車するスペースや、ラゲッジスペースが含まれる。ラゲッジスペースは、主に、荷物を配置するためのスペースである。車両には、乗員の乗車するスペースと、ラゲッジスペースとが仕切られているものや、乗員の乗車するスペースと、ラゲッジスペースとがつながっているものがある。
【００１１】
ソーラーパネルの発電量は日射量に比例するため、この発電量を利用してクロミックガラスの色調を変化させ、車室内への日射量をコントロールすることができる。またクロミック素子は電圧を印加すると色調が変化する特徴がある。本実施形態ではこの性質を利用する。すなわち、ソーラーパネルで発生する電位差の範囲でクロミック素子の電位差を大きくさせ、クロミックガラスを白色（透明）から金属色に変化（電位差による階調を設定）することで、車室内に入光する光（太陽エネルギー）を反射させる。また電位差が発生しない条件ではクロミックガラスは透明な状態となり、搭乗者の視界を妨げることは無い。
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本実施形態の態様の詳細を説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の温度調整装置の構成例を示すブロック図である。温度調整装置１は、ソーラーパネル１１、ソーラーＥＣＵ１２（電子制御ユニット）、クロミックシステム１３（クロミックガラス制御ユニット）、クロミックガラス１４、バッテリ１５を有し、これら各ユニットは車両に搭載される。
【００１４】
ソーラーパネル１１は、光を電力に変換するパネルであり、車両のルーフ上に複数に分割されて搭載されている。ソーラーＥＣＵ１２は、複数に分割されているソーラーパネル１１のそれぞれの発電量をソーラーパネル１１から読み取り、供給される電力をソーラーパネル１１ごとに算出、推定する。
【００１５】
クロミックガラス１４は、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミック材を含有するガラスであり、本実施形態では、ドアガラス、リアガラス、フロントガラスとして採用される。クロミックシステム１３は、ソーラーＥＣＵ１２によって算出されるソーラーパネル１１ごとの供給電力に応じた電圧を、各ソーラーパネル１１に対応するクロミックガラス１１へ印加する。
【００１６】
バッテリ１５は、車両に搭載された各種補機に電力を供給するバッテリであり、本実施形態では、ソーラーパネル１１からの余剰電力を蓄電し、また必要に応じてクロミックガラス１４へ電力を供給する。
【００１７】
次に、クロミックガラス１４について説明する。クロミックガラス１４の仕様は、本実施形態では以下の通りとするが、態様を限定するものではない。
クロミック材 ：金属酸化物系（酸化タングステン）
クロミック層 ：単層
色調 ：濃青色
可変透過率 ：１０〜８０％
動作電圧 ：１．５［Ｖ］
【００１８】
クロミック層は単層であるため、色調制御は基本的に電圧を印加する時間を調整することで可能となる。また、反応時間は、クロミック材の種類、反応させる面積により１００ｍｍｓｅｃ程度から数分程度まで様々である。
【００１９】
本実施形態で使用するクロミック材での上記反応時間と太陽光の透過率の変化を図２Ａに示す。電圧の印加開始から継続的に約３０秒印加すると、透過率を８０％から１０％まで変化させることができる。また例えば透過率を４０％にしたい場合、１０秒程度継続的に電圧を印加すればよい。また、電圧を逆に印加することで可逆変化を起こすことも可能であるため、透過率を１０％〜８０％までの間で変化させることができる。また消費電力についても、０．１Ｗｈ／ｃｙｃｌｅ／ｍ２程度となり、極めて低い数値となる。
【００２０】
次に、電圧を印加した後の透過率変化を図２Ｂに示す。電圧の印加を停止した場合、透過率は徐々に電圧を印加する前の状態に戻っていくが、完全に戻るには時間を要する。また本実施形態では、色調変化を±１０％の範囲で許容するものとする。例えば透過率を４０％とする場合、３０％〜５０％までを許容範囲と考える。図２Ｂに示すように、電圧を印加してから３００秒が経過するまでは、透過率が５０％以下となるため、この３００秒以内であれば、電圧を印加しない状態で色調を維持できることになる。その後、色調変化が許容される範囲内において、電圧の印加時間を適宜制御する。これにより、常に電圧を印加する必要がなくなるため、電力消費を低減することができる。
【００２１】
また本実施形態では、ルーフに設置されたソーラーパネル１１による発電量を基に日射量を算出して色調を制御する。本実施形態のソーラーパネル１１として、発電能力が６０［Ｗ］となるパネルが採用される。ソーラーパネル１１の特性を図２Ｃに示す。図２Ｃに示す通り、１２［Ｖ］で発電量が最大値６０［Ｗ］の出力となり、電圧が０〜１２［Ｖ］の範囲で日射量と発電量とが比例関係となる。
【００２２】
従って、電圧制御範囲を０〜１２［Ｖ］とすることで、日射量と発電量の比例関係および発電量と電圧との上記関係から、電圧値を読み取ることで日射量を把握することができる。例えば色調変化を３段階で考えると、発電量の多い４０〜６０［Ｗ］では、透過率１０〜２０％となるように色調を制御することができ、雲間から時折日差しがのぞく程度の発電量２０〜４０［Ｗ］では、透過率を３０〜５０％となるように色調を制御できる。また曇天の発電量２０［Ｗ］未満では、クロミック材は動作しないため、透過率を８０％とすることで日射量の制御を行うことができる。また電圧値で制御する場合は、それぞれの発電量と電圧との関係から算出すればよい。
【００２３】
尚、３層構造のクロミック材を採用しても同様の制御を実現させることができる。例えばクロミック材料としてＰＢ（プルシアンブルー錯体）を用い、図３に示すように３層構造とする。印加される電圧に応じて、ＦｅＰＢＡ（Ｆｅ：鉄）は青色へ、ＮｉＰＢＡ（Ｎｉ：ニッケル）は黄色へ、ＣｏＰＢＡ（Ｃｏ：コバルト）は赤色へと色が変わり、この組み合わせで日射量に連動した色調変化となるように制御する。曇天程度であれば、ＮｉＰＢＡ層に通電させることでガラスを黄色に着色し、雲間から時折日差しがのぞく程度であればＦｅＰＢＡ層およびＮｉＰＢＡ層に通電させてガラスを緑に着色する。また日射が多い時には、３層とも通電させることでガラスを黒色に着色することで、車室内に入光する日射を制御することができる。このＰＢ層は印加電圧が１．０〜１．５［Ｖ］の範囲となる。
【００２４】
続いてソーラーパネル１１について、図４を参照しつつ説明する。図４は車両のルーフ上に搭載されたソーラーパネル１１の一例を示す斜視図である。本実施形態では、車両のルーフ上に設けられるソーラーパネルを、フロント側（１１Ａ）、左側（１１Ｂ）、リア側（１１Ｃ）、右側（１１Ｄ）の４つの各領域に分けて、４つのソーラーパネルとなるように分割する。また、ソーラーパネル１１Ａにはフロントのクロミックガラス１４Ａを対応させ、ソーラーパネル１１Ｂには左側ドアのクロミックガラス１４Ｂを対応させる。同様にソーラーパネル１１Ｃにはリア側のクロミックガラス１４Ｃに対応させ、ソーラーパネル１１Ｄには右側ドアのクロミックガラス１４Ｄを対応させる。この対応関係に基づき各クロミックガラス１４Ａ〜１４Ｄの色調変化が行われる。例えばソーラーパネル１１Ｃで発電があった場合は、対応するクロミックガラス１４Ｃに、ソーラーパネル１１Ｃの供給電力に応じた電圧を印加して色調制御を行う。ソーラーパネル１１Ｄで発電があった場合は、対応するクロミックガラス１４Ｄに、ソーラーパネル１１Ｄの供給電力に応じた電圧を印加して色調制御を行う。
【００２５】
このように、それぞれのソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄでの発電量から、ソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄのどの部位に日射が多く当たっているかを算出、特定し、部位毎に対応するクロミックガラス１４Ａ〜１４Ｄの色調を制御することで、更なる消費エネルギーの削減を図ることができる。しかも、車室内に到達する日射量を効率良く低減することができる。
【００２６】
尚、ソーラーパネル１１自体を直列に組み込むことも可能であり、ソーラーパネル１１の発電をバッテリ１５へ充電することも可能である。
【００２７】
次に、これらクロミックガラス１４、ソーラーパネル１１を有する温度調整装置１の動作について、図５〜図９を参照しつつ説明する。以降の説明でソーラーパネル１１、クロミックガラス１４と称しているが、ステップＳ３〜Ｓ６の処理は、ソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄ、およびソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれに対応するクロミックガラス１４Ａ〜１４Ｄの単位ごとで行われるものとする。
【００２８】
図５は温度調整装置１の動作例を示すフローチャートである。まずソーラーＥＣＵ１２により、システムのイニシャライズ（初期化）が行われる（Ｓ１）。次にソーラーＥＣＵ１２は、Ｉ／Ｇ（イングニッションスイッチ）がｏｆｆであるかを判定する（Ｓ２）。ステップＳ２の判定処理は従前の技術に基づき行われる。
【００２９】
ソーラーＥＣＵ１２は、光エネルギーから変換された電力をソーラーパネル１１から読み取り（Ｓ３）、この発電量から、クロミックガラス１４への供給電力を演算、もしくは推定する（Ｓ４）。この演算や推定の処理は様々な態様が考えられ、例えば上記図２Ｃで説明したように３段階に区分して導出してもよく、また日射量と発電量が比例関係であること、および発電量と電圧とが比例関係であることを利用して、重み係数等を用いた関係式を導入して算出してもよい。
【００３０】
クロミックシステム１３は、ソーラーＥＣＵ１２により演算された電力値に基づきクロミックガラス１４へ電力を供給する（Ｓ５）。すなわちステップＳ５で、クロミックシステム１３は所望の透過率となるような時間分、クロミックガラス１４のクロミック材に電圧を印加する。本実施形態は、ソーラーパネル１１での発電により、その電力でクロミックガラス１４の色調を変化させており、ソーラーパネル１１で変換される電力の範囲内に収まるようにクロミックガラス１４に電圧が印加される。クロミックガラス１４は、その後電圧の印加により色調を変化させ、調光制御を行う（Ｓ６）。
【００３１】
図５の動作例を踏まえ、図６〜図９を参照しつつバリエーション動作について説明する。以降の説明において、同一符号のステップは同様処理となるため説明を割愛する。
【００３２】
図６は、ユーザからの要求や指示を考慮した温度調整装置１の動作例を示すフローチャートである。図６の例では、ステップＳ１でのイニシャライズ処理の後、ソーラーＥＣＵ１２は、ユーザにより要求があるか否かを判定する（Ｓ１１）。ここでは、車内の所定ボタンが押下されているか等に基づき判定される。ユーザ要求がある場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、図５同様にステップＳ２以降の処理が実行される。一方、ユーザ要求が無い場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、処理はステップＳ１に戻る。
【００３３】
図７は、Ｉ／Ｇがｏｎであるかｏｆｆであるかに拘わらず、停車しているか否かに基づき調光を制御する動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１１によるユーザ要求の有無の判定後、ソーラーＥＣＵ１２は、車両が停車中か否かを判定する（Ｓ２１）。停車中の場合（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、図５と同様にステップＳ３以降の動作となる。一方、走行中の場合（Ｓ２１、Ｎｏ）、ソーラーＥＣＵ１２は、モニター上に表示、もしくは音声等を発することでユーザに警告を通知する（Ｓ２２）。クロミックガラス１４の色調が変わる場合、運転の妨げになることが考えられるため、本実施形態では、走行中の場合は警告を通知して調光制御が行われないようにする（Ｓ２２からＳ１へ戻る）。
【００３４】
図８は、ソーラーパネル１１での発電が無い状態で、ユーザ要求がある場合にバッテリ１５から電力を供給する動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１でのイニシャライズ処理の後、ユーザ要求がある場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、図７のフローチャートと同様に停車中か否かの判定が行われる（Ｓ２１）。停車中である場合（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、ソーラーＥＣＵ１２は、読み取り値に基づきソーラーパネル１１で発電されているか否かを判定する（Ｓ３１）。ソーラーパネル１１で発電が行われている場合（Ｓ３１、Ｙｅｓ）、上述同様にステップＳ３からステップＳ６の処理が行われる。一方、ソーラーパネル１１で発電が行われていない場合（Ｓ３１、Ｎｏ）、ソーラーＥＣＵ１２は、バッテリ１５の現時点の容量を読み取り（Ｓ３２）、この容量に基づき、ステップＳ４と同様にクロミックガラス１４への供給電力を演算、推定する（Ｓ４Ａ）。以降、上記同様にステップＳ５、Ｓ６の処理が実行される。この場合、バッテリ１５がクロミックガラス１４への電力供給源となる。また図８の例では、ユーザ要求が無い場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、Ｉ／Ｇがｏｆｆであるか否かの判定が行われ（Ｓ２）、以降、図５と同様の処理が行われる。
【００３５】
図９は、図８で示す動作例に対し、さらにソーラーパネル１１の発電で余剰発電がある場合はバッテリ１５へ蓄電する動作例を示すフローチャートである。ソーラーパネル１１を電力供給源とした調光制御が行われた後（図９の右側および中央のステップＳ６）、ソーラーＥＣＵ１２は、ソーラーパネル１１での余剰発電があるかを判定する（Ｓ４１）。余剰発電が無い場合（Ｓ４１、Ｎｏ）、処理はステップＳ１１に戻り、余剰発電がある場合（Ｓ４１、Ｙｅｓ）、ソーラーＥＣＵ１２は、その余剰分の電力がバッテリ１５へ蓄電されるように制御する（Ｓ４２）。その後、処理はステップＳ１に戻る。尚、バッテリ１５が電力供給源となって調光制御が行われる場合（図９の左側のステップＳ６）、ステップＳ４１、Ｓ４２は行われずにステップＳ１に処理が戻る。また、Ｉ／ＧがＯｎである場合（Ｓ２、Ｎｏ）、処理はステップＳ４１に移る。
【００３６】
（実施例）
ここで実施例として、車両の室内の温度を考慮した実装について説明する。車室内の温度を考慮することで、例えば冬季の気候のように比較的日射が多く、且つ車室内の温度が低い場合には、車室内の温度が快適温度になるまで調光制御を行わないとする実装が可能となる。
【００３７】
図１０は、本実施例の構成を示す図である。温度調整装置１Ａは、図１で示す温度調整装置１に対し、さらに車両の室内に設けられる温度計Ｔ１、Ｔ２を有する構成となる。温度計Ｔ１は車室内のフロント側に設けられ、温度計Ｔ２は車室内の下部に設けられるものとするが、個数や配置位置を限定するものではない。温度計は車室内温度が計測できる箇所に配置されていればよい。またソーラーＥＣＵ１２Ａは、図１で示すソーラーＥＣＵ１２に対し、さらに温度計Ｔ１、Ｔ２で計測される温度情報を取得し、温度情報に基づき調光制御を行うか否かを判定する機能を有する。
【００３８】
図１１は、温度調整装置１Ａの動作例を示すフローチャートである。図１１に示す各処理において、図５と同一符号は同様の処理となるため説明を割愛する。ソーラーＥＣＵ１２Ａは、Ｉ／Ｇがｏｆｆである場合（Ｓ２、Ｙｅｓ）、温度計Ｔ１、Ｔ２から温度情報を取得して室内温度が低温か否かを判定する（Ｓ５１）。例えばソーラーＥＣＵ１２Ａが温度計Ｔ１、Ｔ２で計測される温度情報の平均値を算出し、平均値と所定の閾値（例えば２５℃）とを比較して車室内が低温か否かを判定する。車室内が低温である場合（Ｓ５１、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１に戻り、一方低温でない場合（Ｓ５１、Ｎｏ）、上述のステップＳ３からステップＳ６までの処理が実行される。
【００３９】
上記では、ソーラーパネル１１はルーフ上に配置されるものとして説明したが、態様を限定するものではなく、太陽光が照射される箇所であればいずれの箇所に配置されてもよい。また、ソーラーパネル１１は４つのソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄによって構成されているものとして説明したが、数を限定するものではなく、例えば１つのソーラーパネルを用いて、車両全面のクロミックガラスを制御してもよい。
【００４０】
本実施形態ではソーラーパネルおよびクロミックガラスを用いた車室内の温度調整や昇温制御について説明し、発電量が多いソーラーパネルの向いている方向に太陽があるとして、車両のフロントガラス、ドアガラス、リアガラスの各クロミックガラスの色調を制御することについて説明した。この実装により、少ない情報でクロミックガラスを制御することが可能となり、部品点数の削減を図ることができる。
【００４１】
以上に詳説したように、本実施形態によって、車室内の昇温を抑止するとともに、車室内の温度を適温にすることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１、１Ａ 温度調整装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ ソーラーパネル
１２、１２Ａ ソーラーＥＣＵ
１３ クロミックシステム
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ クロミックガラス
１５ バッテリ
Ｔ１、Ｔ２ 温度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の室内の温度を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
炎天下駐車等の条件で、日射により車両の室内の温度が上昇し、部品の熱劣化が促進される。
【０００３】
従来技術として、車両ガラスとしてクロミック材を付加したガラス（以下、クロミックガラス）を採用し、日射センサやＧＰＳ、ジャイロセンサ等を用い、太陽軌道や時刻等の情報と併せて日射仰角を算出し、照射量の多い部位については優先的にクロミックガラスを用いて調光し、車室内の昇温を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２３０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、クロミックガラスを制御するために必要となる情報が多く、数多くのセンサ等が必要となるためコストがかかる。また時々刻々と変わるデータを演算処理させる必要があり、システム全体で消費される電力もその分多くなる。また従来技術では、電力を補機バッテリから取得するため、補機バッテリの劣化を助長する。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされるものであり、簡易な構成で車室内の昇温を抑止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の温度調整装置は、車両に搭載される複数のソーラーパネルと、複数のソーラーパネルそれぞれの発電量を読み取り、供給電力をソーラーパネルごとに算出する電子制御ユニットと、複数のソーラーパネルそれぞれに対応する複数のガラスであり、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミックガラスと、電子制御ユニットによって算出されるソーラーパネルごとの供給電力に応じた電圧を、対応するクロミックガラスへ印加するクロミックガラス制御ユニットと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ソーラーパネルの発電量に応じて、クロミックガラスの色調を変化させることができる。例えば、ソーラーパネルの発電量が多いほど、言い換えれば、ソーラーパネルに太陽光が到達しやすいほど、このソーラーパネルに対応するクロミックガラスの色調を変化させやすくなる。これにより、太陽光が車室内に入射して、車室内の温度が上昇するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の温度調整装置の構成例を示すブロック図である。
【図２Ａ】クロミックガラスの特性、およびソーラーパネルの特性を示す図である。
【図２Ｂ】クロミックガラスの特性、およびソーラーパネルの特性を示す図である。
【図２Ｃ】クロミックガラスの特性、およびソーラーパネルの特性を示す図である。
【図３】３層構造のクロミックガラスの構成例を示す図である。
【図４】実施形態のソーラーパネルの配置例および対応するクロミックガラスの配置例を示す図である。
【図５】実施形態の温度調整装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、ユーザ要求を考慮したフローチャートである。
【図７】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、停車中状態を考慮したフローチャートである。
【図８】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、ソーラーパネルでの発電がない場合の電力供給を考慮したフローチャートである。
【図９】実施形態の温度調整装置の動作例を示す図であり、ソーラーパネルでの余剰電力がある場合にバッテリに電力供給する機能を追加したフローチャートである。
【図１０】実施例の温度調整装置の構成例を示す図である。
【図１１】実施例の温度調整装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施形態では、ソーラーパネルとクロミックガラスとを用いて車室内の昇温を抑止するシステムについて説明する。車室には、乗員の乗車するスペースや、ラゲッジスペースが含まれる。ラゲッジスペースは、主に、荷物を配置するためのスペースである。車両には、乗員の乗車するスペースと、ラゲッジスペースとが仕切られているものや、乗員の乗車するスペースと、ラゲッジスペースとがつながっているものがある。
【００１１】
ソーラーパネルの発電量は日射量に比例するため、この発電量を利用してクロミックガラスの色調を変化させ、車室内への日射量をコントロールすることができる。またクロミック素子は電圧を印加すると色調が変化する特徴がある。本実施形態ではこの性質を利用する。すなわち、ソーラーパネルで発生する電位差の範囲でクロミック素子の電位差を大きくさせ、クロミックガラスを白色（透明）から金属色に変化（電位差による階調を設定）することで、車室内に入光する光（太陽エネルギー）を反射させる。また電位差が発生しない条件ではクロミックガラスは透明な状態となり、搭乗者の視界を妨げることは無い。
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本実施形態の態様の詳細を説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の温度調整装置の構成例を示すブロック図である。温度調整装置１は、ソーラーパネル１１、ソーラーＥＣＵ１２（電子制御ユニット）、クロミックシステム１３（クロミックガラス制御ユニット）、クロミックガラス１４、バッテリ１５を有し、これら各ユニットは車両に搭載される。
【００１４】
ソーラーパネル１１は、光を電力に変換するパネルであり、車両のルーフ上に複数に分割されて搭載されている。ソーラーＥＣＵ１２は、複数に分割されているソーラーパネル１１のそれぞれの発電量をソーラーパネル１１から読み取り、供給される電力をソーラーパネル１１ごとに算出、推定する。
【００１５】
クロミックガラス１４は、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミック材を含有するガラスであり、本実施形態では、ドアガラス、リアガラス、フロントガラスとして採用される。クロミックシステム１３は、ソーラーＥＣＵ１２によって算出されるソーラーパネル１１ごとの供給電力に応じた電圧を、各ソーラーパネル１１に対応するクロミックガラス１１へ印加する。
【００１６】
バッテリ１５は、車両に搭載された各種補機に電力を供給するバッテリであり、本実施形態では、ソーラーパネル１１からの余剰電力を蓄電し、また必要に応じてクロミックガラス１４へ電力を供給する。
【００１７】
次に、クロミックガラス１４について説明する。クロミックガラス１４の仕様は、本実施形態では以下の通りとするが、態様を限定するものではない。
クロミック材 ：金属酸化物系（酸化タングステン）
クロミック層 ：単層
色調 ：濃青色
可変透過率 ：１０〜８０％
動作電圧 ：１．５［Ｖ］
【００１８】
クロミック層は単層であるため、色調制御は基本的に電圧を印加する時間を調整することで可能となる。また、反応時間は、クロミック材の種類、反応させる面積により１００ｍｍｓｅｃ程度から数分程度まで様々である。
【００１９】
本実施形態で使用するクロミック材での上記反応時間と太陽光の透過率の変化を図２Ａに示す。電圧の印加開始から継続的に約３０秒印加すると、透過率を８０％から１０％まで変化させることができる。また例えば透過率を４０％にしたい場合、１０秒程度継続的に電圧を印加すればよい。また、電圧を逆に印加することで可逆変化を起こすことも可能であるため、透過率を１０％〜８０％までの間で変化させることができる。また消費電力についても、０．１Ｗｈ／ｃｙｃｌｅ／ｍ２程度となり、極めて低い数値となる。
【００２０】
次に、電圧を印加した後の透過率変化を図２Ｂに示す。電圧の印加を停止した場合、透過率は徐々に電圧を印加する前の状態に戻っていくが、完全に戻るには時間を要する。また本実施形態では、色調変化を±１０％の範囲で許容するものとする。例えば透過率を４０％とする場合、３０％〜５０％までを許容範囲と考える。図２Ｂに示すように、電圧を印加してから３００秒が経過するまでは、透過率が５０％以下となるため、この３００秒以内であれば、電圧を印加しない状態で色調を維持できることになる。その後、色調変化が許容される範囲内において、電圧の印加時間を適宜制御する。これにより、常に電圧を印加する必要がなくなるため、電力消費を低減することができる。
【００２１】
また本実施形態では、ルーフに設置されたソーラーパネル１１による発電量を基に日射量を算出して色調を制御する。本実施形態のソーラーパネル１１として、発電能力が６０［Ｗ］となるパネルが採用される。ソーラーパネル１１の特性を図２Ｃに示す。図２Ｃに示す通り、１２［Ｖ］で発電量が最大値６０［Ｗ］の出力となり、電圧が０〜１２［Ｖ］の範囲で日射量と発電量とが比例関係となる。
【００２２】
従って、電圧制御範囲を０〜１２［Ｖ］とすることで、日射量と発電量の比例関係および発電量と電圧との上記関係から、電圧値を読み取ることで日射量を把握することができる。例えば色調変化を３段階で考えると、発電量の多い４０〜６０［Ｗ］では、透過率１０〜２０％となるように色調を制御することができ、雲間から時折日差しがのぞく程度の発電量２０〜４０［Ｗ］では、透過率を３０〜５０％となるように色調を制御できる。また曇天の発電量２０［Ｗ］未満では、クロミック材は動作しないため、透過率を８０％とすることで日射量の制御を行うことができる。また電圧値で制御する場合は、それぞれの発電量と電圧との関係から算出すればよい。
【００２３】
尚、３層構造のクロミック材を採用しても同様の制御を実現させることができる。例えばクロミック材料としてＰＢ（プルシアンブルー錯体）を用い、図３に示すように３層構造とする。印加される電圧に応じて、ＦｅＰＢＡ（Ｆｅ：鉄）は青色へ、ＮｉＰＢＡ（Ｎｉ：ニッケル）は黄色へ、ＣｏＰＢＡ（Ｃｏ：コバルト）は赤色へと色が変わり、この組み合わせで日射量に連動した色調変化となるように制御する。曇天程度であれば、ＮｉＰＢＡ層に通電させることでガラスを黄色に着色し、雲間から時折日差しがのぞく程度であればＦｅＰＢＡ層およびＮｉＰＢＡ層に通電させてガラスを緑に着色する。また日射が多い時には、３層とも通電させることでガラスを黒色に着色することで、車室内に入光する日射を制御することができる。このＰＢ層は印加電圧が１．０〜１．５［Ｖ］の範囲となる。
【００２４】
続いてソーラーパネル１１について、図４を参照しつつ説明する。図４は車両のルーフ上に搭載されたソーラーパネル１１の一例を示す斜視図である。本実施形態では、車両のルーフ上に設けられるソーラーパネルを、フロント側（１１Ａ）、左側（１１Ｂ）、リア側（１１Ｃ）、右側（１１Ｄ）の４つの各領域に分けて、４つのソーラーパネルとなるように分割する。また、ソーラーパネル１１Ａにはフロントのクロミックガラス１４Ａを対応させ、ソーラーパネル１１Ｂには左側ドアのクロミックガラス１４Ｂを対応させる。同様にソーラーパネル１１Ｃにはリア側のクロミックガラス１４Ｃに対応させ、ソーラーパネル１１Ｄには右側ドアのクロミックガラス１４Ｄを対応させる。この対応関係に基づき各クロミックガラス１４Ａ〜１４Ｄの色調変化が行われる。例えばソーラーパネル１１Ｃで発電があった場合は、対応するクロミックガラス１４Ｃに、ソーラーパネル１１Ｃの供給電力に応じた電圧を印加して色調制御を行う。ソーラーパネル１１Ｄで発電があった場合は、対応するクロミックガラス１４Ｄに、ソーラーパネル１１Ｄの供給電力に応じた電圧を印加して色調制御を行う。
【００２５】
このように、それぞれのソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄでの発電量から、ソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄのどの部位に日射が多く当たっているかを算出、特定し、部位毎に対応するクロミックガラス１４Ａ〜１４Ｄの色調を制御することで、更なる消費エネルギーの削減を図ることができる。しかも、車室内に到達する日射量を効率良く低減することができる。
【００２６】
尚、ソーラーパネル１１自体を直列に組み込むことも可能であり、ソーラーパネル１１の発電をバッテリ１５へ充電することも可能である。
【００２７】
次に、これらクロミックガラス１４、ソーラーパネル１１を有する温度調整装置１の動作について、図５〜図９を参照しつつ説明する。以降の説明でソーラーパネル１１、クロミックガラス１４と称しているが、ステップＳ３〜Ｓ６の処理は、ソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄ、およびソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれに対応するクロミックガラス１４Ａ〜１４Ｄの単位ごとで行われるものとする。
【００２８】
図５は温度調整装置１の動作例を示すフローチャートである。まずソーラーＥＣＵ１２により、システムのイニシャライズ（初期化）が行われる（Ｓ１）。次にソーラーＥＣＵ１２は、Ｉ／Ｇ（イングニッションスイッチ）がｏｆｆであるかを判定する（Ｓ２）。ステップＳ２の判定処理は従前の技術に基づき行われる。
【００２９】
ソーラーＥＣＵ１２は、光エネルギーから変換された電力をソーラーパネル１１から読み取り（Ｓ３）、この発電量から、クロミックガラス１４への供給電力を演算、もしくは推定する（Ｓ４）。この演算や推定の処理は様々な態様が考えられ、例えば上記図２Ｃで説明したように３段階に区分して導出してもよく、また日射量と発電量が比例関係であること、および発電量と電圧とが比例関係であることを利用して、重み係数等を用いた関係式を導入して算出してもよい。
【００３０】
クロミックシステム１３は、ソーラーＥＣＵ１２により演算された電力値に基づきクロミックガラス１４へ電力を供給する（Ｓ５）。すなわちステップＳ５で、クロミックシステム１３は所望の透過率となるような時間分、クロミックガラス１４のクロミック材に電圧を印加する。本実施形態は、ソーラーパネル１１での発電により、その電力でクロミックガラス１４の色調を変化させており、ソーラーパネル１１で変換される電力の範囲内に収まるようにクロミックガラス１４に電圧が印加される。クロミックガラス１４は、その後電圧の印加により色調を変化させ、調光制御を行う（Ｓ６）。
【００３１】
図５の動作例を踏まえ、図６〜図９を参照しつつバリエーション動作について説明する。以降の説明において、同一符号のステップは同様処理となるため説明を割愛する。
【００３２】
図６は、ユーザからの要求や指示を考慮した温度調整装置１の動作例を示すフローチャートである。図６の例では、ステップＳ１でのイニシャライズ処理の後、ソーラーＥＣＵ１２は、ユーザにより要求があるか否かを判定する（Ｓ１１）。ここでは、車内の所定ボタンが押下されているか等に基づき判定される。ユーザ要求がある場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、図５同様にステップＳ２以降の処理が実行される。一方、ユーザ要求が無い場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、処理はステップＳ１に戻る。
【００３３】
図７は、Ｉ／Ｇがｏｎであるかｏｆｆであるかに拘わらず、停車しているか否かに基づき調光を制御する動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１１によるユーザ要求の有無の判定後、ソーラーＥＣＵ１２は、車両が停車中か否かを判定する（Ｓ２１）。停車中の場合（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、図５と同様にステップＳ３以降の動作となる。一方、走行中の場合（Ｓ２１、Ｎｏ）、ソーラーＥＣＵ１２は、モニター上に表示、もしくは音声等を発することでユーザに警告を通知する（Ｓ２２）。クロミックガラス１４の色調が変わる場合、運転の妨げになることが考えられるため、本実施形態では、走行中の場合は警告を通知して調光制御が行われないようにする（Ｓ２２からＳ１へ戻る）。
【００３４】
図８は、ソーラーパネル１１での発電が無い状態で、ユーザ要求がある場合にバッテリ１５から電力を供給する動作例を示すフローチャートである。ステップＳ１でのイニシャライズ処理の後、ユーザ要求がある場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、図７のフローチャートと同様に停車中か否かの判定が行われる（Ｓ２１）。停車中である場合（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、ソーラーＥＣＵ１２は、読み取り値に基づきソーラーパネル１１で発電されているか否かを判定する（Ｓ３１）。ソーラーパネル１１で発電が行われている場合（Ｓ３１、Ｙｅｓ）、上述同様にステップＳ３からステップＳ６の処理が行われる。一方、ソーラーパネル１１で発電が行われていない場合（Ｓ３１、Ｎｏ）、ソーラーＥＣＵ１２は、バッテリ１５の現時点の容量を読み取り（Ｓ３２）、この容量に基づき、ステップＳ４と同様にクロミックガラス１４への供給電力を演算、推定する（Ｓ４Ａ）。以降、上記同様にステップＳ５、Ｓ６の処理が実行される。この場合、バッテリ１５がクロミックガラス１４への電力供給源となる。また図８の例では、ユーザ要求が無い場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、Ｉ／Ｇがｏｆｆであるか否かの判定が行われ（Ｓ２）、以降、図５と同様の処理が行われる。
【００３５】
図９は、図８で示す動作例に対し、さらにソーラーパネル１１の発電で余剰発電がある場合はバッテリ１５へ蓄電する動作例を示すフローチャートである。ソーラーパネル１１を電力供給源とした調光制御が行われた後（図９の右側および中央のステップＳ６）、ソーラーＥＣＵ１２は、ソーラーパネル１１での余剰発電があるかを判定する（Ｓ４１）。余剰発電が無い場合（Ｓ４１、Ｎｏ）、処理はステップＳ１１に戻り、余剰発電がある場合（Ｓ４１、Ｙｅｓ）、ソーラーＥＣＵ１２は、その余剰分の電力がバッテリ１５へ蓄電されるように制御する（Ｓ４２）。その後、処理はステップＳ１に戻る。尚、バッテリ１５が電力供給源となって調光制御が行われる場合（図９の左側のステップＳ６）、ステップＳ４１、Ｓ４２は行われずにステップＳ１に処理が戻る。また、Ｉ／ＧがＯｎである場合（Ｓ２、Ｎｏ）、処理はステップＳ４１に移る。
【００３６】
（実施例）
ここで実施例として、車両の室内の温度を考慮した実装について説明する。車室内の温度を考慮することで、例えば冬季の気候のように比較的日射が多く、且つ車室内の温度が低い場合には、車室内の温度が快適温度になるまで調光制御を行わないとする実装が可能となる。
【００３７】
図１０は、本実施例の構成を示す図である。温度調整装置１Ａは、図１で示す温度調整装置１に対し、さらに車両の室内に設けられる温度計Ｔ１、Ｔ２を有する構成となる。温度計Ｔ１は車室内のフロント側に設けられ、温度計Ｔ２は車室内の下部に設けられるものとするが、個数や配置位置を限定するものではない。温度計は車室内温度が計測できる箇所に配置されていればよい。またソーラーＥＣＵ１２Ａは、図１で示すソーラーＥＣＵ１２に対し、さらに温度計Ｔ１、Ｔ２で計測される温度情報を取得し、温度情報に基づき調光制御を行うか否かを判定する機能を有する。
【００３８】
図１１は、温度調整装置１Ａの動作例を示すフローチャートである。図１１に示す各処理において、図５と同一符号は同様の処理となるため説明を割愛する。ソーラーＥＣＵ１２Ａは、Ｉ／Ｇがｏｆｆである場合（Ｓ２、Ｙｅｓ）、温度計Ｔ１、Ｔ２から温度情報を取得して室内温度が低温か否かを判定する（Ｓ５１）。例えばソーラーＥＣＵ１２Ａが温度計Ｔ１、Ｔ２で計測される温度情報の平均値を算出し、平均値と所定の閾値（例えば２５℃）とを比較して車室内が低温か否かを判定する。車室内が低温である場合（Ｓ５１、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１に戻り、一方低温でない場合（Ｓ５１、Ｎｏ）、上述のステップＳ３からステップＳ６までの処理が実行される。
【００３９】
上記では、ソーラーパネル１１はルーフ上に配置されるものとして説明したが、態様を限定するものではなく、太陽光が照射される箇所であればいずれの箇所に配置されてもよい。また、ソーラーパネル１１は４つのソーラーパネル１１Ａ〜１１Ｄによって構成されているものとして説明したが、数を限定するものではなく、例えば１つのソーラーパネルを用いて、車両全面のクロミックガラスを制御してもよい。
【００４０】
本実施形態ではソーラーパネルおよびクロミックガラスを用いた車室内の温度調整や昇温制御について説明し、発電量が多いソーラーパネルの向いている方向に太陽があるとして、車両のフロントガラス、ドアガラス、リアガラスの各クロミックガラスの色調を制御することについて説明した。この実装により、少ない情報でクロミックガラスを制御することが可能となり、部品点数の削減を図ることができる。
【００４１】
以上に詳説したように、本実施形態によって、車室内の昇温を抑止するとともに、車室内の温度を適温にすることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１、１Ａ 温度調整装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ ソーラーパネル
１２、１２Ａ ソーラーＥＣＵ
１３ クロミックシステム
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ クロミックガラス
１５ バッテリ
Ｔ１、Ｔ２ 温度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される複数のソーラーパネルと、
前記複数のソーラーパネルそれぞれの発電量を読み取り、供給電力をソーラーパネルごとに算出する電子制御ユニットと、
前記複数のソーラーパネルそれぞれに対応する複数のガラスであり、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミックガラスと、
前記電子制御ユニットによって算出されるソーラーパネルごとの供給電力に応じた電圧を、対応する前記クロミックガラスへ印加するクロミックガラス制御ユニットと、
を有する温度調整装置。
【請求項１】
車両に搭載される複数のソーラーパネルと、
前記複数のソーラーパネルそれぞれの発電量を読み取り、供給電力をソーラーパネルごとに算出する電子制御ユニットと、
前記複数のソーラーパネルそれぞれに対応する複数のガラスであり、印加される電圧に応じて色調を変化させるクロミックガラスと、
前記電子制御ユニットによって算出されるソーラーパネルごとの供給電力に応じた電圧を、対応する前記クロミックガラスへ印加するクロミックガラス制御ユニットと、
を有する温度調整装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８６６７４（Ｐ２０１３−８６６７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９５８５（Ｐ２０１１−２２９５８５）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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