JP2002321521A

JP2002321521A - 電気負荷制御装置および車両用空調装置

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Publication number: JP2002321521A
Application number: JP2001130126A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsunaga; 健松永; Yuji Takeo; 裕治竹尾; Norisuke Hattori; 教祐服部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-05
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP4465913B2

Abstract

(57)【要約】【課題】直流電力で駆動される電気負荷の保護用とし
て、温度ヒューズを確実に作動可能にする。【解決手段】直流電力で駆動される電気負荷５３ａ、
５３ｂと、電気負荷の異常過熱時に溶断して通電回路を
遮断する温度ヒューズ８０ａ、８０ｂと、電気負荷への
電力の供給を断続的に制御して電気負荷の仕事量を制御
する制御手段１８、１９とを備え、電気負荷の仕事量を
最大に制御する領域でも、電気負荷への電力供給を間欠
的に停止する。これによると、電気負荷の仕事量が最大
の時でも電気負荷への電力供給が間欠的に停止されるた
め、温度ヒューズの溶断時に発生したアークは電力供給
停止（すなわち、電気負荷への印加電圧が０Ｖ）中に消
滅し、温度ヒューズが確実に作動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電力にて駆動
される電気負荷の制御装置に関し、特に車室内の空調を
行う車両用空調装置に好適である。

【０００２】

【従来の技術】走行用電動モータを備える自動車（例え
ば、ハイブリッド自動車、燃料電池電気自動車）におい
ては、３００Ｖ程度の直流電源から走行用電動モータに
電力が供給される。また、このような自動車の空調装置
においては、車室内に吹き出す空調風の加熱に電気ヒー
タ（電気負荷）が利用され、この電気ヒータにも上記直
流電源から３００Ｖ程度の高電圧が印加される。

【０００３】そして、電気ヒータの異常過熱時に通電回
路を遮断して電気ヒータを保護するために、温度ヒュー
ズを用いることが考えられるが、温度ヒューズは交流で
は高い信頼性が得られるものの、直流（特に高電圧の直
流）では信頼性が劣ることが知られている。そのため、
高電圧の直流電力で駆動される電気負荷の保護用とし
て、温度ヒューズを用いることは困難であった。

【０００４】一方、上記のように温度ヒューズは直流で
使用すると信頼性が劣る点に鑑み、特開平９−６９３９
２号公報では、直流出力を図８に示すような矩形波交流
出力に変換してランプ（電気負荷）および温度ヒューズ
に供給することにより、温度ヒューズの信頼性を高める
ようにしたランプレギュレータが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の従来技術においてランプおよび温度ヒューズ
に供給される交流出力は、図８に示すような極性が反転
するだけの矩形波交流出力であるため、温度ヒューズに
は通電中常時電圧がかかっており、従って、温度ヒュー
ズの溶断時に発生したアークが容易に消滅せず、温度ヒ
ューズが溶断後再溶着してしまう恐れがあった。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、直流電力で駆動される電気負荷の保護用として、温
度ヒューズを確実に作動可能にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、直流電源（１７）から
通電回路を介して電力が供給される電気負荷（５３ａ、
５３ｂ）と、電気負荷（５３ａ、５３ｂ）の異常過熱時
に溶断して通電回路を遮断する温度ヒューズ（８０ａ、
８０ｂ）と、電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電力の供
給を断続的に制御して電気負荷（５３ａ、５３ｂ）の仕
事量を制御する制御手段（１８、１９）とを備え、制御
手段（１８、１９）は、電気負荷（５３ａ、５３ｂ）の
仕事量を最大に制御する領域においても、電気負荷（５
３ａ、５３ｂ）への電力供給を間欠的に停止することを
特徴とする。

【０００８】これによると、電気負荷の仕事量が最大の
時でも電気負荷への電力供給が間欠的に停止されるた
め、温度ヒューズの溶断時に発生したアークは電力供給
停止（すなわち、電気負荷への印加電圧が０Ｖ）中に消
滅し、温度ヒューズが溶断後再溶着してしまうという事
態を回避することができ、直流電力で駆動される電気負
荷の保護用として、温度ヒューズを確実に作動させるこ
とができる。

【０００９】なお、請求項１の発明は、例えば請求項２
に記載の発明のように、電気負荷（５３ａ、５３ｂ）の
仕事量を最大に制御する時のデューティ比を１００％未
満に設定することにより、実施可能である。

【００１０】ところで、本発明者は、図３に示す形式の
温度ヒューズ（２本のリード線８０１、８０２間を可溶
導電体８０３にて接続した温度ヒューズ）を電気ヒータ
と共に直流の通電回路に接続し、電気ヒータを駆動周波
数５０Ｈｚでデューティ制御しつつ、その温度ヒューズ
をその設定温度（＝可溶導電体８０３の溶断温度）以上
まで過熱して、温度ヒューズの信頼性（＝正常作動した
サンプル数／全サンプル数×１００％）を評価した。

【００１１】図６はその結果を示すもので、直流３００
Ｖの場合、デューティ制御中において電気ヒータへの電
力供給を停止する時間（以下、通電オフ時間という）が
３ｍｓ（ミリ・秒）以上で１００％の信頼性が得られる
ことが確認された。また、直流３２０Ｖの場合通電オフ
時間が５ｍｓ以上で、直流３５０Ｖの場合通電オフ時間
が８ｍｓ以上で、直流４００Ｖの場合通電オフ時間が１
１ｍｓ以上で、それぞれ１００％の信頼性が得られるこ
とが確認された。

【００１２】また、図７は図６の結果に基づいて直流電
圧Ｖ（ボルト）に対し１００％の信頼性が得られる通電
オフ時間Ｔ（ｍｓ）をプロットしたもので、通電オフ時
間Ｔは、Ｔ＝０．０００２×Ｖ²−０．０５９４×Ｖ＋
３．８１７１の式にて近似できることが判った。

【００１３】請求項３ないし７に記載の発明は上記評価
結果に基づいてなされたもので、請求項３に記載の発明
では、電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電力供給を停止
する時間をＴ（ミリ・秒）、直流電源（１７）の常用最
高電圧をＶｈ（ボルト）としたとき、時間Ｔを、Ｔ≧
０．０００２×Ｖｈ²−０．０５９４×Ｖｈ＋３．８１
７１に設定したことを特徴とする。

【００１４】これによると、電気負荷への電力供給を停
止する時間が直流電源の常用最高電圧に応じて適切に設
定されるため、温度ヒューズの溶断時に発生したアーク
は電力供給停止（すなわち、電気負荷への印加電圧が０
Ｖ）中に確実に消滅し、温度ヒューズが溶断後再溶着し
てしまうという事態を回避することができ、直流電力で
駆動される電気負荷の保護用として、温度ヒューズを一
層確実に作動させることができる。

【００１５】因みに、直流電源の出力電圧は充放電状態
によって変動するが、例えば電気自動車に搭載される定
格電圧が３００Ｖ程度の直流電源の場合、直流電源の最
高出力電圧は特殊な充放電状態（例えば回生制動による
充電時）を除けば定格電圧の１０％増し程度であり、従
って、本明細書では、直流電源の定格電圧の１０％増し
を「直流電源の常用最高電圧」とする。

【００１６】請求項４に記載の発明では、電気負荷（５
３ａ、５３ｂ）への電力供給を停止する時間を、直流電
源（１７）の常用最高電圧が３００ボルト以下である場
合は３ミリ・秒以上に設定したことを特徴とする。

【００１７】また、請求項５に記載の発明では、電気負
荷（５３ａ、５３ｂ）への電力供給を停止する時間を、
直流電源（１７）の常用最高電圧が３２０ボルト以下で
ある場合は５ミリ・秒以上に設定したことを特徴とし、
請求項６に記載の発明では、電気負荷（５３ａ、５３
ｂ）への電力供給を停止する時間を、直流電源（１７）
の常用最高電圧が３５０ボルト以下である場合は８ミリ
・秒以上に設定したことを特徴とし、請求項７に記載の
発明では、電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電力供給を
停止する時間を、直流電源（１７）の常用最高電圧が４
００ボルト以下である場合は１１ミリ・秒以上に設定し
たことを特徴とする。

【００１８】そして、請求項４ないし請求項７の発明に
よれば、請求項３の発明と同様に、直流電力で駆動され
る電気負荷の保護用として、温度ヒューズを一層確実に
作動させることができる。

【００１９】また、請求項８に記載の発明のように、請
求項１ないし７のいずれか１つに記載の電気負荷制御装
置は車両用空調装置に用いることができる。

【００２０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。この実施形態は、車両の走行駆動源
として図示しない走行用電動モータを備える自動車の空
調装置に本発明を適用した例であり、図１にこの車両用
空調装置の概略構成を示す。

【００２２】図１において、通風ダクト１０内には、図
示しない内気導入口から取り入れた車室内空気または外
気導入口から取り入れた車室外空気を送風する送風機１
１が配設され、この送風機１１の空気流れ下流側には、
冷媒との熱交換により送風空気（以下、空調風という）
を冷却するエバポレータ１２が配設されている。

【００２３】さらに、エバポレータ１２の空気流れ下流
側には、エバポレータ１２にて冷却された空調風を温水
との熱交換により再加熱するヒータコア１３が配設され
ている。このヒータコア１３は通風ダクト１０内の通路
を約半分塞ぐようにして配設されていて、ヒータコア１
３と並列にバイパス空気通路１４が形成されている。そ
して、ヒータコア１３の空気流れ上流側には、ヒータコ
ア１３を通過する空気とバイパス空気通路１４を通過す
る空気との割合を調節して、車室内に吹き出される空調
風の温度を調整するエアミックスダンパ１５が回動自在
に設けられている。

【００２４】なお、図示しないが、通風ダクト１０の空
気流れ最下流部には、温度調整された空調風をフロント
ガラスに向かって吹き出すデフロスタ吹出口、空調風を
乗員の上半身に向かって吹き出すフェイス吹出口、空調
風を乗員の足元に向かって吹き出すフット吹出口が、そ
れぞれ設けられている。

【００２５】冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機１６
は、エバポレータ１２や図示しない凝縮器、膨脹弁等と
共に周知の冷凍サイクルを構成するものであり、この電
動圧縮機１６は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部と
それを駆動する交流モータとからなる。この電動圧縮機
１６のモータには、車載の直流電源１７（本実施形態で
は定格電圧２８８Ｖの直流電源）から得た直流電力がイ
ンバータ１８によって交流電力に変換されて供給され
る。

【００２６】直流電源１７は、水素と酸素との化学反応
を利用して電力を発生する燃料電池３０にて充電される
ようになっている。

【００２７】この燃料電池３０の温度を所定の温度範囲
に調整するために、第１冷却水回路４０が設けられてい
る。第１冷却水回路４０中には、矢印ａの向きに冷却水
を循環させる第１ウォーターポンプ４１、燃料電池３
０、燃料電池３０を通過した冷却水の温度を検出する第
１水温センサ４２、冷却水温に応じて第１冷却水回路４
０を開閉するサーモスタット４３、および、冷却水と外
気との熱交換を行うラジエータ４４が配設されている。
また、第１冷却水回路４０は、第１ウォーターポンプ４
１よりも冷却水流れ上流側と、燃料電池３０よりも冷却
水流れ下流側とが、第１バイパス冷却水回路４５によっ
て接続されている。

【００２８】そして、冷却水の温度が高温側設定温度以
上になると、サーモスタット４３が開弁することによ
り、冷却水は矢印ａ１のようにラジエータ４４に流れて
冷却される。一方、冷却水の温度が低温側設定温度以下
になると、サーモスタット４３が閉弁することにより、
ラジエータ４４への冷却水の流れが遮断され、冷却水は
矢印ａ２のように第１バイパス冷却水回路４５を介して
第１ウォーターポンプ４１側に戻される。このようなサ
ーモスタット４３の作動により、燃料電池３０の温度
が、高い発電効率が得られるような温度範囲に調整され
る。

【００２９】また、燃料電池３０の熱によって温水とな
った冷却水は第２冷却水回路５０を介してヒータコア１
３に流れ、燃料電池３０の熱が空調に利用されるように
なっている。この第２冷却水回路５０の一端は燃料電池
３０よりも冷却水流れ下流側で第１冷却水回路４０に接
続され、第２冷却水回路２０の他端は第１ウォーターポ
ンプ４１よりも冷却水流れ上流側で第１冷却水回路４０
に接続されている。

【００３０】第２冷却水回路５０中には、第２冷却水回
路５０内での冷却水の流れを切り替える電動式の三方弁
５１、矢印ｂの向きに冷却水を循環させる電動式の第２
ウォーターポンプ５２、冷却水を加熱する２つの電気ヒ
ータ（図２、図３参照、電気負荷に相当）５３ａ、５３
ｂ、電気ヒータ５３ａ、５３ｂを通過した冷却水の温度
を検出する第２水温センサ５４、および、ヒータコア１
３が配設されている。また、第２冷却水回路５０におい
てヒータコア１３よりも冷却水流れ下流側から第２バイ
パス冷却水回路５５が分岐され、この第２バイパス冷却
水回路５５は三方弁５１に接続されている。

【００３１】空調ＥＣＵ１９は、図示しないＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを
備え、入力信号に基づいて、マイクロコンピュータに記
憶したプログラムおよびマップに従って演算処理を行う
もので、その演算結果に基づいて所定の空調制御が行わ
れるように、上記エアミックスダンパ１５、インバータ
１８、三方弁５１、第２ウォーターポンプ５２、第１、
第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ等を制御する。

【００３２】車両用制御装置（以下、車両ＥＣＵとい
う）６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から
なる周知のマイクロコンピュータを備え、入力情報に基
づいて、マイクロコンピュータに記憶したプログラムお
よびマップに従って演算処理を行うものである。そし
て、車両ＥＣＵ６０は、図示しないアクセルペダルの踏
み込み量等に基づいて走行用電動モータを制御すると共
に、直流電源１７の充放電状態に基づいて燃料電池３０
の発電量を制御するようになっている。また、車両ＥＣ
Ｕ６０と空調ＥＣＵ１９との間で、情報信号の入出力が
されるようになっている。

【００３３】上記の第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３
ｂはニクロム線を利用したシーズヒータであり、第１、
第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂには直流電源１７から得
た直流電力がインバータ１８によってデューティ制御さ
れて供給される。

【００３４】図２に示すように、第１、第２電気ヒータ
５３ａ、５３ｂは直流電源１７に対して並列接続されて
おり、各電気ヒータ５３ａ、５３ｂの電気特性は、本実
施形態では、抵抗値が６０Ω、定格電圧が３００Ｖ、定
格電力が１．５ｋＷである。

【００３５】また、第１電気ヒータ５３ａの異常過熱時
に第１電気ヒータ５３ａへの通電回路を遮断する第１温
度ヒューズ８０ａが、第１電気ヒータ５３ａに直列接続
されると共に、第１温度ヒューズ８０ａは第１電気ヒー
タ５３ａの温度を検出するために第１電気ヒータ５３ａ
に密着して装着されている。同様に、第２電気ヒータ５
３ｂの異常過熱時に第２電気ヒータ５３ｂへの通電回路
を遮断する第２温度ヒューズ８０ｂが第２電気ヒータ５
３ｂに直列接続されると共に、第２温度ヒューズ８０ｂ
は第２電気ヒータ５３ｂの温度を検出するために第２電
気ヒータ５３ｂに密着して装着されている。

【００３６】図３はこの温度ヒューズ８０ａ、８０ｂの
構成を示すもので、通電回路を形成する２本のリード線
８０１、８０２の各端部間が、設定温度（本例では約１
７０℃）で溶融する低融点合金よりなる可溶導電体８０
３によって接続されている。可溶導電体８０３はフラッ
クスで覆われ、可溶導電体８０３とリード線８０１、８
０２の各端部は、セラミック製の筒状の絶縁ケース８０
４内に収納されている。さらに、絶縁ケース８０４の両
端は樹脂層８０５にて塞がれ、絶縁ケース８０４および
樹脂層８０５は絶縁性の被覆材８０６にて覆われてい
る。

【００３７】次に、インバータ１８について図２に基づ
いて説明する。このインバータ１８には直流電源１７の
直流電力がヒューズ７０を介して供給されている。そし
て、インバータ１８は空調ＥＣＵ１９による制御の下
に、圧縮機駆動回路１８ａによって直流電力をスイッチ
ングして可変周波数の交流出力（交流電力）を作りだ
し、その交流出力によって電動圧縮機１６の回転数を可
変制御する。

【００３８】また、インバータ１８は空調ＥＣＵ１９に
よる制御の下に、ヒータ駆動回路１８ｂによって直流電
力をスイッチングして、第１、第２電気ヒータ５３ａ、
５３ｂに供給される直流出力（直流電力）をデューティ
制御する。このデューティ制御によって、第１、第２電
気ヒータ５３ａ、５３ｂには直流電源１７の電圧と等し
い電圧がヒータ駆動回路１８ｂを介して間欠的に印加さ
れる。

【００３９】そして、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５
３ｂの駆動デューティ比を制御することにより、第１、
第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂによる冷却水の加熱量
（仕事量）が制御されるようになっており、従って、イ
ンバータ１８と空調ＥＣＵ１９は、電気負荷（第１、第
２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ）への電力の供給を制御し
て電気負荷の仕事量を制御する制御手段を構成する。

【００４０】なお、圧縮機駆動回路１８ａおよびヒータ
駆動回路１８ｂのスイッチング素子としては、トランジ
スタ（例えばＩＧＢＴ）が用いられる。また、インバー
タ１８は、空調ＥＣＵ１９からの指令により圧縮機駆動
回路１８ａおよびヒータ駆動回路１８ｂの作動を制御す
る制御回路１８ｃと、直流電源１７の電圧を検出してそ
の電圧信号を空調ＥＣＵ１９に出力する電圧検出回路１
８ｄとを有する。

【００４１】ところで、本発明者は、図３に示す形式の
温度ヒューズを電気ヒータと共に直流３００Ｖの通電回
路に接続し、電気ヒータを駆動周波数５０Ｈｚでデュー
ティ制御しつつ、その温度ヒューズをその設定温度以上
まで過熱して、温度ヒューズの信頼性（＝正常作動した
サンプル数／全サンプル数×１００％）を評価した。図
４はその結果を示すもので、デューティ比が８５％以下
で１００％の信頼性が得られることが確認された。

【００４２】そこで本実施形態では、第１、第２電気ヒ
ータ５３ａ、５３ｂを駆動周波数５０Ｈｚでデューティ
制御し、さらに、図５に示すように、第１、第２電気ヒ
ータ５３ａ、５３ｂに最大加熱能力が要求される時（電
気ヒータ目標能力がｍａｘ時）のデューティ比を８５％
に設定している。

【００４３】次に、上記構成になる車両用空調装置の作
動について説明する。

【００４４】空調ＥＣＵ１９には、エンジン冷却水温
度、車室内の温度、車室外の温度、車室内に入射する日
射量、車室内の希望設定温度等の信号が入力されると共
に、第１水温センサ４２、および第２水温センサ５４か
らの信号が入力される。

【００４５】そして、空調ＥＣＵ１９は、それらの各信
号に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度を
求め、車室内に吹き出す空気の温度（以下、吹出空気温
度という）がその目標吹出温度になるように、エアミッ
クスダンパ１５、電動圧縮機１６、インバータ装置１
８、三方弁５１、第２ウォーターポンプ５２、第１、第
２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ等を制御する。

【００４６】まず、空調ＥＣＵ１９は、空調装置の運
転、停止を決定する図示しないエアコンスイッチがオン
されると、第２ウォーターポンプ５２を作動させると共
に、第１水温センサ４２の信号に基づいて三方弁５１を
制御して、第２冷却水回路５０内での冷却水の流れを切
り替えるようになっている。

【００４７】具体的には、燃料電池３０を通過した冷却
水の温度が設定温度以上になって空調風を加熱可能にな
った場合は、第２冷却水回路５０と第２バイパス冷却水
回路５５との間を三方弁５１にて遮断する。これによ
り、燃料電池３０、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３
ｂ、ヒータコア１３を結ぶ回路が形成され、燃料電池３
０を通過した冷却水が、第１、第２電気ヒータ５３ａ、
５３ｂやヒータコア１３に流通し、ヒータコア１３を通
過した冷却水は矢印ｂ１のように燃料電池３０側に戻さ
れる。なお、この場合には第１、第２電気ヒータ５３
ａ、５３ｂによる冷却水の加熱は不要であるため、第
１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂには通電しない。

【００４８】一方、燃料電池３０を通過した冷却水の温
度が設定温度未満の場合は、第２バイパス冷却水回路５
５と第２ウォーターポンプ５２の冷却水流れ上流側とを
連通させると共に、第２バイパス冷却水回路５５と燃料
電池３０の冷却水流れ下流側との間を遮断する。これに
より、ヒータコア１３を通過した冷却水は、矢印ｂ２の
ように、燃料電池３０側には流れずに、第２バイパス冷
却水回路５５を介して第２ウォーターポンプ５２側に戻
される。

【００４９】そして、この場合には、第２水温センサ５
４の信号に基づいて第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３
ｂの駆動デューティ比を制御して、第１、第２電気ヒー
タ５３ａ、５３ｂの加熱能力を制御することにより、ヒ
ータコア１３に流入する冷却水の温度を所定の温度に調
整する。

【００５０】本実施形態では、第１、第２電気ヒータ５
３ａ、５３ｂに最大加熱能力が要求される時のデューテ
ィ比を８５％（すなわち、１００％未満）に設定するこ
とにより、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂの加熱
能力が最大の時でも、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５
３ｂへの電力供給が間欠的に停止される（すなわち、デ
ューティ周期中数ｍｓの間は通電が停止される）。

【００５１】このため、電気ヒータ５３ａ、５３ｂが異
常過熱して温度ヒューズ８０ａ、８０ｂの可溶導電体８
０３が溶断する際、その溶断時に発生したアークは電力
供給停止（すなわち、電気ヒータへの印加電圧が０Ｖ）
中に消滅し、温度ヒューズ８０ａ、８０ｂが溶断後再溶
着してしまうという事態を回避することができる。

【００５２】換言すると、電気ヒータ５３ａ、５３ｂの
異常過熱時には、電気ヒータ５３ａ、５３ｂの熱を受け
て温度ヒューズ８０ａ、８０ｂの可溶導電体８０３が確
実に溶断して、電気ヒータ５３ａ、５３ｂの通電回路が
確実に遮断される。

【００５３】ところで、前述した図６から明らかなよう
に、直流３００Ｖの場合、デューティ制御中において電
気ヒータへの電力供給を停止する時間（以下、通電オフ
時間という）が３ｍｓ（ミリ・秒）以上で１００％の信
頼性が得られることが確認された。また、直流３２０Ｖ
の場合通電オフ時間が５ｍｓ以上で、直流３５０Ｖの場
合通電オフ時間が８ｍｓ以上で、直流４００Ｖの場合通
電オフ時間が１１ｍｓ以上で、それぞれ１００％の信頼
性が得られることが確認された。

【００５４】また、図７に示すように、通電オフ時間Ｔ
は、Ｔ＝０．０００２×Ｖ²−０．０５９４×Ｖ＋３．
８１７１の式にて近似できることが判った。

【００５５】そこで、直流電源１７の常用最高電圧を以
下のようにして決定し、その直流電源１７の常用最高電
圧に基づいて、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂに
最大加熱能力が要求される時の通電オフ時間（以下、最
小通電オフ時間という）を以下のように適切に設定する
ことにより、電気ヒータ５３ａ、５３ｂの異常過熱時に
は、温度ヒューズ８０ａ、８０ｂの可溶導電体８０３が
確実に溶断して、電気ヒータ５３ａ、５３ｂの通電回路
が確実に遮断される。

【００５６】すなわち、一般的に電気自動車に搭載され
る直流電源１７の定格電圧は２８８Ｖであり、この場
合、直流電源１７の最高出力電圧は特殊な充放電状態
（例えば回生制動による充電時）を除けば定格電圧の１
０％増し程度であり、従って、直流電源１７の定格電圧
の１０％増し（本実施形態では、２８８Ｖ×１．１≒３
１７Ｖ）を直流電源１７の常用最高電圧とする。

【００５７】そして、定格電圧は２８８Ｖの直流電源１
７の常用最高電圧は３１７Ｖであるため、図６に示す結
果に基づいて最小通電オフ時間を５ｍｓに設定する。な
お、例えば第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂのデュ
ーティ駆動周波数を１Ｈｚとし、第１、第２電気ヒータ
５３ａ、５３ｂに最大加熱能力が要求される時のデュー
ティ比を９９．５％に設定することにより、最小通電オ
フ時間として５ｍｓを確保することができる。なお、こ
こでは最小通電オフ時間を５ｍｓに設定したが、この最
小通電オフ時間を５ｍｓ以上に設定してもよい。

【００５８】また、定格電圧が２８８Ｖ未満あるいは２
８８Ｖ超の直流電源１７を用いる場合には、その直流電
源１７の常用最高電圧に応じて最小通電オフ時間を適宜
設定する。具体的には、直流電源１７の常用最高電圧が
３００Ｖ以下の場合は最小通電オフ時間を３ｍｓ以上に
設定し、直流電源１７の常用最高電圧が３００Ｖを超
え、かつ３２０Ｖ以下の場合は最小通電オフ時間を５ｍ
ｓ以上に設定し、直流電源１７の常用最高電圧が３２０
Ｖを超え、かつ３５０Ｖ以下の場合は最小通電オフ時間
を８ｍｓ以上に設定し、直流電源１７の常用最高電圧が
３５０Ｖを超え、かつ４００Ｖ以下の場合は最小通電オ
フ時間を１１ｍｓ以上に設定する。

【００５９】（他の実施形態）上記実施形態では、電気
ヒータを２個用いる例を示したが、電気ヒータを３個以
上用いてもよいし、あるいは電気ヒータを１個用いても
よい。

【００６０】また、上記実施形態では、第１、第２電気
ヒータ５３ａ、５３ｂとしてシーズヒータを使用した
が、本発明では電気によって発熱するヒータであればよ
く、例えばＰＴＣヒータ素子を利用したＰＴＣヒータで
もよい。

【００６１】また、上記実施形態では、第１、第２電気
ヒータ５３ａ、５３ｂにて冷却水を加熱し、その冷却水
の熱を利用してヒータコア１３により空調風を加熱する
例を示したが、第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ
を、第２冷却水回路５０中ではなく、通風ダクト１０内
においてヒータコア１３に近接する位置に配置し、ヒー
タコア１３による空調風の加熱量が不足する際に第１、
第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂにて空調風を直接加熱し
てもよい。

【００６２】また、上記実施形態では、第１、第２電気
ヒータ５３ａ、５３ｂをデューティ制御したが、ＰＷＭ
（パルス幅変調）制御してもよい。

【００６３】また、上記実施形態では、直流電源１７の
定格電圧から求めた常用最高電圧に基づいて最小通電オ
フ時間を設定したが、電圧検出回路１８ｄにて検出した
直流電源１７の電圧に応じて、最小通電オフ時間を可変
設定してもよい。

【００６４】また、上記実施形態では、第１、第２電気
ヒータ５３ａ、５３ｂを駆動周波数１Ｈｚあるいは５０
Ｈｚでデューティ制御する例を示したが、駆動周波数は
変更可能である。

【００６５】また、上記実施形態では、電動圧縮機１６
やエバポレータ１２等にて構成される冷凍サイクルにて
空調風を冷却する例を示したが、冷凍サイクルとして冷
房機能および暖房機能を切り替え可能なヒートポンプサ
イクルを構成する場合にも本発明は適用可能である。

【００６６】また、上記実施形態では、電気負荷として
電気ヒータを示したが、本発明は、直流電力にて駆動さ
れる電気負荷の制御装置に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態になる車両用空調装置の概
略構成図である。

【図２】図１の電気回路部のブロック図である。

【図３】図２の温度ヒューズの構成を示す断面図であ
る。

【図４】デューティ比に対する温度ヒューズの信頼性の
評価結果を示す図である。

【図５】図１の電気ヒータの制御例を示す特性図であ
る。

【図６】通電オフ時間に対する温度ヒューズの信頼性の
評価結果を示す図である。

【図７】図６の結果に基づいて、直流電圧Ｖに対し１０
０％の信頼性が得られる通電オフ時間Ｔをプロットした
図である。

【図８】従来装置の電気負荷に対する供給電力の波形図
である。

【符号の説明】

１７…直流電源、１８、１９…制御手段、５３ａ、５３
ｂ…電気負荷をなす電気ヒータ、８０ａ、８０ｂ…温度
ヒューズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部教祐大阪府大阪市中央区島之内１丁目11番28号内橋エステック株式会社内Ｆターム(参考） 5H420 BB12 EB09 EB26 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源（１７）から通電回路を介して
電力が供給される電気負荷（５３ａ、５３ｂ）と、前記
電気負荷（５３ａ、５３ｂ）の異常過熱時に溶断して前
記通電回路を遮断する温度ヒューズ（８０ａ、８０ｂ）
と、前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電力の供給を
断続的に制御して前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）の仕
事量を制御する制御手段（１８、１９）とを備え、前記制御手段（１８、１９）は、前記電気負荷（５３
ａ、５３ｂ）の仕事量を最大に制御する領域において
も、前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電力供給を間
欠的に停止することを特徴とする電気負荷制御装置。
【請求項２】前記制御手段（１８、１９）は、前記電
気負荷（５３ａ、５３ｂ）をデューティ制御するもので
あって、前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）の仕事量を最
大に制御する時のデューティ比が１００％未満に設定さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の電気負荷制
御装置。
【請求項３】前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電
力供給を停止する時間をＴ（ミリ・秒）、前記直流電源
（１７）の常用最高電圧をＶｈ（ボルト）としたとき、
前記時間Ｔを、Ｔ≧０．０００２×Ｖｈ²−０．０５９４×Ｖｈ＋３．
８１７１に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の
電気負荷制御装置。
【請求項４】前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電
力供給を停止する時間を、前記直流電源（１７）の常用
最高電圧が３００ボルト以下である場合は３ミリ・秒以
上に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載
の電気負荷制御装置。
【請求項５】前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電
力供給を停止する時間を、前記直流電源（１７）の常用
最高電圧が３２０ボルト以下である場合は５ミリ・秒以
上に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載
の電気負荷制御装置。
【請求項６】前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電
力供給を停止する時間を、前記直流電源（１７）の常用
最高電圧が３５０ボルト以下である場合は８ミリ・秒以
上に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載
の電気負荷制御装置。
【請求項７】前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）への電
力供給を停止する時間を、前記直流電源（１７）の常用
最高電圧が４００ボルト以下である場合は１１ミリ・秒
以上に設定したことを特徴とする請求項１または２に記
載の電気負荷制御装置。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１つに記載
の電気負荷制御装置を備える車両用空調装置であって、
前記電気負荷（５３ａ、５３ｂ）は、車室内に吹き出す
空調風の加熱に利用される電気ヒータであることを特徴
とする車両用空調装置。