JP2017037835A - 加熱装置の動作を確保する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱装置、特に、しかし限定的でなく、自動車の加熱装置の動作を確保する方法を提供する。【解決手段】加熱装置の動作を確保する方法であって、電源部４と、周囲温度と設定温度との温度差に応じて、少なくとも１つの中央のユニット７によって、開状態と閉状態との間で制御される、少なくとも１つのスイッチ６．１、６．２を備える電気回路に配置された加熱素子１を備え、周囲温度と設定温度との差と独立して、制御スイッチの開放を周期的に制御し、電気回路が実際に開かれるか検証するステップを備える。特に、自動車の分野に適用できる。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱装置、特に、しかし限定的でなく、自動車の加熱装置の動作を確保する方法に関する。

自動車の加熱装置は、電源部と、周囲温度と設定温度との温度差に応じて、中央ユニットによって、開状態と閉状態との間で制御される、通常、複数のスイッチを備える電気回路に搭載された加熱素子を備えることで知られている。

ヒートエンジンを備えた車両に対して、電気自動車のエンジンは、車両内部を確実に暖めるために、十分な熱を発しない。したがって、電気自動車の加熱には、中央ユニットによって制御されるトランジスタを介して、電源部に接続される加熱抵抗器が用いられる。車両ユーザーの快適性を確保するために、加熱には、十分な電力が、一般的には、およそ5ｋＷの電力が必要である。これらの条件においては、制御されたトランジスタは、大きな熱応力にさらされ、それゆえに、トランジスタを短絡させる危険がある。このことが、車両の出火の危険を伴う加熱装置のフルパワーでの動作を引き起こす。

出火を回避するために、直列に制御された複数のトランジスタを（一般的には、直列の２つのトランジスタを）備える加熱回路を提供し、かつ、正温度係数を有する素材の加熱抵抗器を提供することが既知である。

正温度係数を有する素子の使用は、生成された熱を制限するために、安全性の観点からは十分である。しかしながら、生成された熱をこのように制限すると、内部を快適な温度にするのに必要な時間がかかってしまう。

本発明の１つの目的は、車両の安全性を維持しながら、十分な電力を生成する加熱素子を使用することができることを確保する方法を提案することである。

この目的を達成するために、本発明によれば、電気回路に配置された加熱素子を備え、この電気回路は、電源部と、周囲温度と設定温度との温度差に応じて、少なくとも１つの中央ユニットによって、開状態と閉状態との間で制御される、少なくとも１つのスイッチを備える、加熱装置の動作を確保する方法を提案する。本発明によれば、本方法は、周囲温度と設定温度との差とは独立して、制御スイッチの開放を周期的に制御し、電気回路が実際に開いているかを検証する、ステップを備える。

したがって、短絡が生じる場合には、回路の検証によって、不具合が明らかになり、加熱装置は直ちに、手動的にまたは自動的に、動作を停止する。

本発明の有利な形態によれば、直列に搭載された複数の制御スイッチを備える電気回路に関して、本方法は、周囲温度と設定温度との差とは独立して、第１の制御スイッチおよび第２の制御スイッチの開放を交互に制御し、電気回路が、スイッチのそれぞれの開放について、実際に開かれることを検証するステップを備える。

したがって、不具合のあるスイッチを正確に特定することが可能である。

本発明の当該形態の有利な態様によれば、本方法は、全ての制御スイッチを同時に開放することを制御し、電気回路が、実際に開かれていることを検証する、予備ステップを備える。このテストの結果が正の場合、２つのトランジスタのうち、少なくとも１つに不具合があることを意味し、検証サイクルを停止させることが可能である。これによって、熱サイクルの中断を最小限に抑えられる。

本発明のさらなる別の形態によれば、直列に搭載された複数の制御スイッチを備える電気回路に関して、本方法は、全ての制御スイッチを同時に開放することを制御し、電気回路が実際に開かれていることを検証するステップを備える。このテストの結果が正の場合、２つのトランジスタのうち、少なくとも１つに不具合があることを意味する。この検証によって、全面的な過熱の危険を示す有益な情報を提供しつつ、特に、通常のヒートサイクルの中断時間を最小限に抑えることが可能になる。

本発明の好適な実施態様によれば、電気回路が実際に開かれているかの検証は、回路のある地点での電圧と、回路の同じ地点についての基準電圧とを比較することにより行なわれる。

本発明の別の態様によれば、本方法は、周囲温度と設定温度との差とは独立した、制御スイッチの閉鎖を周期的に制御し、電気回路が実際に閉じていることを検証するステップをさらに備える。直列に搭載された複数の制御スイッチを備える電気回路に関して、本方法は、周囲温度と設定温度との差とは独立した、直列の全ての制御スイッチの閉鎖を周期的に制御し、電気回路が実際に閉じていることを検証するステップをさらに備える。したがって、装置が正常に動作していることが確保される。

本発明のさらなる別の態様によれば、パルス幅変調モードにおいて動作する電源部に関して、確保する本方法は、パルス幅変調の周期より少ない期間で実施される。好ましくは、パルス幅変調の周期の５分の１より少ない期間で実施される。

本発明のさらなる別の態様によれば、パルス幅変調モードにおいて動作する電源部に関して、確保する本方法は、パルス幅変調の周期以上の期間で実施される。

好適には、再び、確保する本方法は、パルス幅変調周波数より低い周波数で実施される。

本発明の他の特徴および利点が、添付された図を参照にしながら、本発明の非制限的であって、好適な実施形態である、以下の説明を読むことで、明らかになるだろう。

本発明を実施する装置の概略図である。 本発明の方法に適用される加熱素子の変形例の概略図である。 本発明の方法に適用される加熱素子の別の変形例の概略図である。

図１を参照すると、本発明に適用される加熱装置は、図示された本実施形態において並列に搭載された２つの抵抗器２を含む、それ自体は公知の、加熱素子１を備える。加熱素子の一方の接続点３は、電源部４に直接接続され、その一方で、他方の接続点５は、２つのトランジスタを介して電源部４に接続されている。これら２つのトランジスタは、全般的な参照記号６ならびに特定の参照記号６．１および６．２を有し、直列に搭載され、かつ、加熱素子と電源部４との間の制御スイッチを提供するために中央ユニット７に接続される。温度センサ８も中央ユニット７に接続され、周囲温度とユーザーによって設定された基準温度との比較に基づく通常の加熱調整方法を実施することができる。

本発明に係る方法の実施において、中央ユニット７は、接続点５の電圧を測定する部材９を含む。

さらに、それ自体は公知の加熱装置は、パルス幅変調、すなわち導通時間および非導通時間によって加熱素子への電流を遮断することにより実施され、パルス幅変調の周期は、導通時間および非導通時間の和と等しい。例えば、本発明は、５００ｍｓの周期を有するパルス幅変調による遮断に関して実施されており、５００ｍｓの周期の期間で１００％の動作周期を有することが可能なピッチ（１/１００）は、５ｍｓである。

本発明に係る検証方法は、加熱装置の動作周期とは独立して、すなわち、周囲温度と設定温度との差に関わらず、周期的に実施される。

好ましい実施態様においては、本発明に係る方法は以下の４つのテストシーケンスを含む。

テスト１：スイッチ６．１およびスイッチ６．２を開いて、接続点５の電圧を測定する。測定誤差内で、電圧が電源部４の定格電圧に等しい場合、テスト４に直接進むことができる。

テスト２：スイッチ６．１を閉じてスイッチ６．２を開く。接続点５の電圧が、電源部の定格電圧と等しくない場合、スイッチ６．２が短絡していることを意味する。

テスト３：スイッチ６．１を開いてスイッチ６．２を閉じ、接続点５の電圧を測定する。電圧が電源部の定格電圧と等しくない場合、スイッチ６．１が短絡していることを意味する。

テスト４：スイッチ６．１およびスイッチ６．２を閉じて、接続点５の電圧を測定する。測定許容差内で、電圧が０を超える場合に、回路のある地点の損傷による不具合が、回路にあることを意味する。

もし、単一のスイッチが短絡した場合、すぐに加熱装置を確認するようにユーザーに促す第１レベルの警報を提供できる。もし、両方の制御スイッチが短絡した場合、自動的に加熱装置の動作を停止、あるいは、ユーザーに加熱装置のスイッチを切り、および／または、できるだけ速くガレージへ行くように促す第２レベルの警報を、提供することができる。

加熱素子の電力を考えると、できるだけ高い周期性で検証を行なうことが必要であると同時に、加熱装置の通常動作のテストによって引き起こされた障害を最小限に抑えることが必要である。例えば、１０分間にわたって短絡している動作は、車両内の出火に十分な危険を生む。上述されたパルス幅変調によって遮断される例では、検証方法は、６０秒ごとに周期的に実行され、検証時間は、１００ｍｓより少ない時間（すなわち、パルス幅変調期間の１／５より少ない時間）であった。

図２および図３は、本発明に係る確保する方法が適用される、変形例の加熱装置を示している。図２の場合、擬似的な並列の配置に基づいて、加熱抵抗器２０は、上流側で単一のスイッチ２１に接続され、下流側で２つのスイッチ２２および２３に接続されている。

図３の場合、加熱抵抗器３０は、並列に搭載され、上流側で単一のスイッチ３１に接続され、下流側で単一のスイッチ３２に接続される。

図示されていない変形例では、少なくとも２つのスイッチを備える電気回路を確保する方法を提案し、この２つのスイッチは、周囲温度と設定温度との温度差に応じて、中央ユニットによって、開状態と閉状態との間で、それぞれ制御され、周囲温度と設定温度との差とは独立した、制御スイッチの開放を周期的に制御し、電気回路が実際に開いているかを検証するステップを備える、ことを特徴とする。さらに、そのような実施形態では、本方法を実施できるようにするために、温度センサのそれぞれも、各中央ユニットに接続される。

ここで、スイッチと検証ステップとの間の周期的、同期的な制御ステップは、内部ソフトウェアシーケンサによって、マスタ装置と呼ばれる、中央ユニットのうちの１つによって制御される。

明らかに、これらの変形例は非制限的であり、本発明が、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変形実施形態に適合することは、当業者には明らかであろう。

特に、本発明に係る検証方法は、スイッチのうちの１つの短絡を、ほぼ直ちに検知することが可能である。

Claims (11)

1. 電気回路に配置された加熱素子（１）を備える加熱装置の動作を確保する方法であって、
   前記電気回路は、電源部（４）と、周囲温度と設定温度との温度差に応じて、少なくとも１つの中央ユニット（７）によって、開状態と閉状態との間で制御される、少なくとも１つのスイッチ（６．１、６．２）と、を備え、
   前記周囲温度と前記設定温度との前記差とは独立して、制御された前記スイッチの開状態を周期的に制御し、前記電気回路が実際に開いているか検証する、ステップを備える、ことを特徴とする、
   方法。
2. 電気回路に関して、直列に搭載された複数の制御スイッチ（６．１、６．２）を備え、前記周囲温度と前記設定温度との前記差とは独立して、第１の制御スイッチ（６．１）の開放および第２の制御スイッチ（６．２）の開放を交互に制御し、前記電気回路が、スイッチの前記開放のそれぞれについて、実際に開いているかを検証するステップを備える、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 全ての前記制御スイッチを同時に前記開放にする制御をし、前記電気回路が実際に開いているかを検証する予備ステップをさらに備える、ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 電気回路に関して、直列に搭載された複数の制御スイッチを備え、全ての前記制御スイッチを同時に前記開放にする制御をし、前記電気回路が実際に開いているかを検証するステップを備える、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記電気回路が実際に開いているかの前記検証は、前記回路のある地点での電圧と、前記回路の当該同じ地点における基準電圧とを比較することにより行なわれる、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記周囲温度と前記設定温度との前記差とは独立して、前記制御スイッチの閉鎖を周期的に制御し、前記電気回路が実際に閉じているかを検証するステップをさらに備える、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記周囲温度と前記設定温度との前記差とは独立して、直列の全ての前記制御スイッチの閉鎖を周期的に制御し、前記電気回路が実際に閉じているかを検証するステップをさらに備える、ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
8. 電源部に関して、パルス幅変調モードにおいて動作させ、前記パルス幅変調の周期より少ない期間で、前記確保する方法が実施される、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. パルス幅変調とは独立している期間で、前記確保する方法が実施される、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
10. パルス幅変調周波数より低い周波数で、前記確保する方法が実施される、ことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. パルス幅変調周波数とは独立している周波数で、前記確保する方法が実施される、ことを特徴とする、請求項８に記載の方法。

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