JP2013037812A - ヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現在通電状態である第1PTCヒータの第1PTC素子に流れる第1電流値と、次に通電状態にされる新たな第2PTCヒータの第2PTC素子に流れると推定される第2電流値とに基づいて、第3電流値を算出する電流算出部20と、電流算出部20によって算出された第3電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、第2PTCヒータの第2PTC素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で第2PTCヒータの第2PTC素子を通電状態にする切替制御部21とを具備する。
【選択図】図2
Description
本発明は、PTC素子を有するPTCヒータを少なくとも2個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置であって、現在通電状態である第1PTCヒータの第1PTC素子に流れる第1電流値と、次に通電状態にされる新たな第2PTCヒータの第2PTC素子に流れると推定される第2電流値とに基づいて、第3電流値を算出する電流算出手段と、前記電流算出手段によって算出された前記第3電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を通電状態にする切替制御手段と、を具備するヒータ制御装置を提供する。
このように、第2PTC素子に対して、現在の電流値(第1電流値)と新たに通電された場合に流れると推定される電流値(第2電流値)とに基づいて算出される第3電流値が、最大許容電流値未満と判定されるまで通電されることがないので、ヒータユニットは最大許容電流値を超えて駆動させることがなく、突入電流を制限できる。
消費電力が大きいPTCヒータほど大きい突入電流が発生するので、消費電力の大きいPTCヒータから順に通電状態とすることで、例えば、順次通電していく中で最後に最大許容電流値を大幅に超過してしまう等の状況を防ぐことができる。
これにより、簡便にPTC素子の通電と非通電とを切り替えることができる。
このように、PTC素子に対して直列に追加抵抗を設けることにより、PTC素子温度を上昇させた場合に生じるPTC素子抵抗値の極小値の値を嵩上げすることができるので、突入電流を低減することができる。また、通常の抵抗をPTC素子と直列に接続した場合、キュリー温度においては接続した抵抗は無視できるほど小さいため、出力を低下させずに抵抗の極小値のみを嵩上げして突入電流を低減できる。
最大許容電流値に基づいて追加抵抗値を算出することにより、ヒータユニットに流れる電流は、最大許容電流値を超えることがない。
〔第1の実施形態〕
本実施形態においては、PTC素子を有するPTCヒータを3個備えるヒータユニットが車載用PTCヒータとして用いられる場合を想定し、本実施形態のヒータ制御装置が車載用PTCヒータに適用されることとして説明する。
図1は、車載用PTCヒータに適用したヒータ制御装置10の概略構成図である。
さらに、現在通電状態のPTCヒータ2を第1PTCヒータとし、次に通電状態にされる新たなPTCヒータ2を第2PTCヒータとする。本実施形態においては、消費電力の大きなPTCヒータ2から順に通電することとして説明するので、先に通電されている第1PTCヒータをPTCヒータ2aとし、第2PTCヒータをPTCヒータ2bとして説明する。
ヒータ制御装置10は、オンオフ制御部11、スイッチング素子12a,12b,12c、電流検出部13、及び電圧検出部14を備えている。以下特に明記しない場合には、スイッチング素子はスイッチング素子12として記述する。
電流検出部13は、設けられた経路上の電流値を計測し、計測された電流値の情報をオンオフ制御部11に出力する。
電圧検出部14は、直流電源装置のプラス側に設けられ、ヒータユニット1の電圧値を計測し、計測された電圧値の情報をオンオフ制御部11に出力する。
対応情報23は、各PTCヒータ2に対する、各PTC素子3の極小抵抗値Rminの情報と、消費電力の情報とが対応づけられている。
電流算出部20は、現在通電状態であるPTCヒータ2a(第1PTCヒータ)のPTC素子3a(第1PTC素子)に流れる第1電流値と、次に通電状態にされる新たなPTCヒータ2b(第2PTCヒータ)のPTC素子3b(第2PTC素子)に流れると推定される第2電流値とに基づいて、突入電流推定値(第3電流値)を算出する。
さらに、電流算出部20は、第1電流値Inowと第2電流値Inxtとの和を算出し、これをヒータユニット1にかかる最大電流値である突入電流推定値(第3電流値)Irushとする(以下(1)式参照)。
第1電流値Inow+第2電流値Inxt=突入電流推定値Irush (1)
時刻T1において、車載用PTCヒータの要求電力が要求電力I(例えば、4kW)から要求電力II(例えば、7kW)となった場合に、スイッチング素子12aがオン状態にされるとPTC素子3aがオン状態となり、PTCヒータ2aが通電される。PTCヒータ2aが通電され突入電流が流れることにより、ヒータユニット1に流れる電流は電流値I1がピークとなり、徐々に落ち着いていく。このとき、オンオフ制御部11の選定部22によって、対応情報23が参照され、現在使用しているPTCヒータ2aの次に消費電力の大きなPTCヒータ2としてPTCヒータ2bが選定される。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
このように、第2PTC素子に対して、現在の電流値(第1電流値)と新たに通電された場合に流れると推定される電流値(第2電流値)とに基づいて算出される第3電流値が、最大許容電流値未満と判定されるまで通電されることがないので、ヒータユニット1は最大許容電流値Imaxを超えて駆動させることがなく、突入電流を制限できる。
次に、本発明の第2の実施形態について、図5を用いて説明する。
本実施形態にかかるヒータ制御装置が第1の実施形態と異なる点は、各PTCヒータに対して負荷抵抗を設ける点である。以下、本実施形態のヒータ制御装置について、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
図5に示されるように、ヒータ制御装置10´は、PTCヒータ2a,2b,2cに対して直列に、それぞれ追加抵抗15a,15b,15cを設ける。以下特に明記しない場合には、追加抵抗は追加抵抗15として説明する。
追加抵抗15は、例えば、通常のニクロム電線等で形成されたものを用い、以下(2)式に示すように、最大電圧値を最大許容電流値Imaxで除算し、さらに、PTC素子の極小抵抗値を減算した値よりも大きくなるように設定する。
追加抵抗>最大電圧値/最大許容電流値Imax−極小抵抗値Rmin (2)
定格電圧/最大許容電流値Imax−極小抵抗値Rmin<追加抵抗値<<PTC素子のキュリー温度における抵抗値Rc (3)
3,3a,3b,3c PTC素子
10,10´ ヒータ制御装置
11 オンオフ制御部
12,12a,12b,12c スイッチング素子
13 電流検出部
15,15a,15b,15c 追加抵抗
20 電流算出部(電流算出手段)
21 切替制御部(切替制御手段)
22 選定部(選定手段)
23 対応情報
Inow 第1電流値
Imax 最大許容電流値
Claims (7)
- PTC素子を有するPTCヒータを少なくとも2個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置であって、
現在通電状態である第1PTCヒータの第1PTC素子に流れる第1電流値と、次に通電状態にされる新たな第2PTCヒータの第2PTC素子に流れると推定される第2電流値とに基づいて、第3電流値を算出する電流算出手段と、
前記電流算出手段によって算出された前記第3電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を通電状態にする切替制御手段と、
を具備するヒータ制御装置。 - 複数の前記PTCヒータのうち、消費電力が大きい前記PTCヒータから順に、通電状態にする前記PTCヒータとして選定する選定手段を備える請求項1に記載のヒータ制御装置。
- 前記切替制御手段は、前記PTC素子にそれぞれ対応するスイッチング素子を設け、該スイッチング素子のオンとオフとの切り替えにより、前記PTC素子の通電と非通電とを切り替える請求項1または請求項2に記載のヒータ制御装置。
- 前記PTC素子と直列に追加抵抗を設ける請求項1から請求項3のいずれかに記載のヒータ制御装置。
- 前記追加抵抗の抵抗値は、最大電圧を前記最大許容電流値で除算した第1算出値から、前記PTC素子の抵抗の極小値を減算した第2算出値よりも大きい値となるよう設定される請求項4に記載のヒータ制御装置。
- PTC素子を有するPTCヒータを少なくとも2個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御方法であって、
現在通電状態である第1PTCヒータの第1PTC素子に流れる第1電流値と、次に通電状態にされる新たな第2PTCヒータの第2PTC素子に流れると推定される第2電流値とに基づいて、第3電流値を算出する電流算出過程と、
算出された前記第3電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を通電状態にする切替制御過程と、
を有するヒータ制御装置の制御方法。 - PTC素子を有するPTCヒータを少なくとも2個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御プログラムであって、
現在通電状態である第1PTCヒータの第1PTC素子に流れる第1電流値と、次に通電状態にされる新たな第2PTCヒータの第2PTC素子に流れると推定される第2電流値とに基づいて、第3電流値を算出する電流算出処理と、
算出された前記第3電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第2PTCヒータの前記第2PTC素子を通電状態にする切替制御処理と、
をプログラムに実行させるためのヒータ制御装置の制御プログラム。
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