JP4465913B2

JP4465913B2 - Electric load control device and vehicle air conditioner

Info

Publication number: JP4465913B2
Application number: JP2001130126A
Authority: JP
Inventors: 健松永; 裕治竹尾; 教祐服部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002321521A

Description

【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９−６９３９２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）をデューティ制御するものであって、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。
【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。
【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。
【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２ないし６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２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＋３．８１７１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０Ｖ）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、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４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６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。
【００１８】
そして、請求項３ないし請求項６の発明によれば、請求項２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７に記載の発明のように、請求項１ないし６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１１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１３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３０、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４０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４１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１３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、５３ｂ、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１３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、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ＥＣＵ６０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、５３ｂ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５３ｂ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５３ｂ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１７０℃）で溶融する低融点合金よりなる可溶導電体８０３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、８０２の各端部は、セラミック製の筒状の絶縁ケース８０４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、５３ｂ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１８ｄ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。
【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、５３ｂ、ヒータコア１３を結ぶ回路が形成され、燃料電池３０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５３ａ、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５５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５４の信号に基づいて第１、第２電気ヒータ５３ａ、５３ｂ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５３ａ、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、５３ｂ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８０３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１０％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≒３１７Ｖ）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１７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２８８Ｖ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５ｍｓ以上に設定し、直流電源１７の常用最高電圧が３２０Ｖ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５０Ｈｚ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１００％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、５３ｂ…電気負荷をなす電気ヒータ、８０ａ、８０ｂ…温度ヒューズ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric load driven by DC power, and is particularly suitable for a vehicle air conditioner that performs air conditioning in a vehicle interior.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle (for example, a hybrid vehicle or a fuel cell electric vehicle) provided with a traveling electric motor, power is supplied to the traveling electric motor from a DC power supply of about 300V. In such an air conditioner for an automobile, an electric heater (electric load) is used to heat the conditioned air blown into the passenger compartment, and a high voltage of about 300 V is applied to the electric heater from the DC power source.
[0003]
In order to protect the electric heater by shutting off the energization circuit when the electric heater overheats abnormally, it is conceivable to use a thermal fuse. Is known to be inferior in reliability. Therefore, it has been difficult to use a thermal fuse for protecting an electric load driven by high-voltage DC power.
[0004]
On the other hand, in view of the fact that the thermal fuse is inferior in reliability when used in direct current as described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-69392 converts a direct current output into a rectangular wave alternating current output as shown in FIG. A lamp regulator has been proposed in which the reliability of the thermal fuse is improved by supplying it to the load) and the thermal fuse.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the AC output supplied to the lamp and the thermal fuse in the prior art described in the above publication is a rectangular wave AC output whose polarity is reversed as shown in FIG. Therefore, the arc generated when the thermal fuse is blown is not easily extinguished, and the thermal fuse may be re-welded after being blown.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to enable a thermal fuse to be surely operable for protecting an electric load driven by DC power.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the electric load (53a, 53b) to which electric power is supplied from the DC power source (17) through the energization circuit and the abnormality of the electric load (53a, 53b) are provided. Controls the work of the electrical loads (53a, 53b) by intermittently controlling the supply of power to the thermal fuses (80a, 80b) that cut off the energizing circuit by blowing when overheating and the electrical loads (53a, 53b) Control means (18, 19) for controlling the control means (18, 19), The duty of the electrical load (53a, 53b) is controlled, and the duty ratio when the work load of the electrical load (53a, 53b) is controlled to the maximum is set to less than 100%. It is characterized by that.
[0008]
According to this, since the electric power supply to the electric load is intermittently stopped even when the work load of the electric load is maximum, the arc generated when the temperature fuse is blown stops the electric power supply (that is, the applied voltage to the electric load). Can be avoided, and the thermal fuse can be re-welded after fusing, and the thermal fuse can be reliably operated for protecting an electric load driven by DC power. .
[0010]
By the way, the present inventor connected a thermal fuse of the type shown in FIG. 3 (a thermal fuse in which two lead wires 801 and 802 are connected by a fusible conductor 803) together with an electric heater to a DC energizing circuit, While the duty of the electric heater is controlled at a driving frequency of 50 Hz, the temperature fuse is heated to a temperature equal to or higher than the set temperature (= melting temperature of the fusible conductor 803), and the reliability of the temperature fuse (= number of normally operating samples / total The number of samples × 100%) was evaluated.
[0011]
FIG. 6 shows the result. In the case of DC 300 V, the time for stopping the power supply to the electric heater during duty control (hereinafter referred to as energization off time) is 3 ms (millisecond) or more and 100% reliability. It was confirmed that the property was obtained. In addition, when the direct current is 320V, the energization off time is 5 ms or more, when the direct current is 350 V, the energization off time is 8 ms or more, and when the direct current is 400 V, the energization off time is 11 ms or more. It was done.
[0012]
FIG. 7 is a plot of energization off time T (ms) at which 100% reliability is obtained with respect to the DC voltage V (volts) based on the result of FIG. 6. The energization off time T is T = 0. .0002 × V ² It was found that it can be approximated by the equation −0.0594 × V + 3.8171.
[0013]
Claim 2 to 6 The invention described in claim 1 was made based on the evaluation results, and 2 In the invention described in the above, when the time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is T (milliseconds) and the normal maximum voltage of the DC power supply (17) is Vh (volts), the time T is , T ≧ 0.0002 × Vh ² It is characterized by being set to −0.0594 × Vh + 3.8171.
[0014]
According to this, since the time for stopping the power supply to the electric load is appropriately set according to the normal maximum voltage of the DC power supply, the arc generated when the thermal fuse is blown is stopped. It is possible to avoid the situation where the applied voltage is surely disappeared during the applied voltage (0V) and the thermal fuse is fused again after being blown, and the thermal fuse is more reliably used for protecting an electric load driven by DC power. Can be operated.
[0015]
Incidentally, although the output voltage of the DC power supply varies depending on the charge / discharge state, for example, in the case of a DC power supply with a rated voltage of about 300 V mounted on an electric vehicle, the maximum output voltage of the DC power supply is a special charge / discharge state (for example, regenerative braking). Therefore, in this specification, an increase of 10% of the rated voltage of the DC power supply is defined as “ordinary maximum voltage of DC power supply”.
[0016]
Claim 3 In the invention described in the above, the time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 3 milliseconds or more when the maximum common voltage of the DC power supply (17) is 300 volts or less. Features.
[0017]
Claims 4 In the invention described in the above, the time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 5 milliseconds or more when the normal maximum voltage of the DC power supply (17) is 320 volts or less. Features and claims 5 In the invention described in the above, the time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 8 milliseconds or more when the maximum common voltage of the DC power supply (17) is 350 volts or less. Features and claims 6 In the invention described in, the time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 11 milliseconds or more when the maximum common voltage of the DC power supply (17) is 400 volts or less. Features.
[0018]
And claims 3 Or claims 6 According to the invention of claim 2 As in the invention of, the thermal fuse can be operated more reliably for protecting an electric load driven by DC power.
[0019]
Claims 7 As in the invention described in claim 1, 6 The electric load control device described in any one of the above can be used for a vehicle air conditioner.
[0020]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an air conditioner for an automobile provided with a travel electric motor (not shown) as a travel drive source of the vehicle, and FIG. 1 shows a schematic configuration of the vehicle air conditioner.
[0022]
In FIG. 1, a blower 11 that blows vehicle interior air taken from an inside air introduction port (not shown) or outside vehicle interior taken from an outside air introduction port is disposed in a ventilation duct 10. The evaporator 12 which cools blowing air (henceforth conditioned air) by heat exchange with a refrigerant | coolant is arrange | positioned.
[0023]
Further, on the downstream side of the air flow of the evaporator 12, a heater core 13 for reheating the conditioned air cooled by the evaporator 12 by heat exchange with hot water is disposed. The heater core 13 is disposed so as to close about half the passage in the ventilation duct 10, and a bypass air passage 14 is formed in parallel with the heater core 13. An air mix that adjusts the temperature of the conditioned air blown into the passenger compartment by adjusting the ratio of the air passing through the heater core 13 and the air passing through the bypass air passage 14 on the upstream side of the air flow of the heater core 13. A damper 15 is rotatably provided.
[0024]
Although not shown in the drawings, at the most downstream portion of the air flow of the ventilation duct 10, a defroster outlet for blowing the temperature-conditioned air conditioned toward the windshield, a face outlet for blowing the conditioned air toward the upper body of the occupant, and air conditioning Foot outlets are provided for blowing the wind toward the passenger's feet.
[0025]
The electric compressor 16 that compresses and discharges the refrigerant constitutes a well-known refrigeration cycle together with the evaporator 12, a condenser (not shown), an expansion valve, and the like. The electric compressor 16 compresses and discharges the refrigerant. It consists of a compression mechanism and an AC motor that drives it. The motor of the electric compressor 16 is supplied with DC power obtained from an in-vehicle DC power supply 17 (DC power supply with a rated voltage of 288 V in this embodiment) converted into AC power by an inverter 18.
[0026]
The DC power source 17 is charged by a fuel cell 30 that generates electric power using a chemical reaction between hydrogen and oxygen.
[0027]
In order to adjust the temperature of the fuel cell 30 to a predetermined temperature range, a first cooling water circuit 40 is provided. In the first coolant circuit 40, a first water pump 41 that circulates coolant in the direction of arrow a, a fuel cell 30, a first water temperature sensor 42 that detects the temperature of coolant that has passed through the fuel cell 30, and cooling A thermostat 43 that opens and closes the first cooling water circuit 40 according to the water temperature and a radiator 44 that exchanges heat between the cooling water and the outside air are disposed. In the first cooling water circuit 40, the cooling water flow upstream side of the first water pump 41 and the cooling water flow downstream side of the fuel cell 30 are connected by a first bypass cooling water circuit 45.
[0028]
When the temperature of the cooling water becomes equal to or higher than the set temperature on the high temperature side, the thermostat 43 is opened, so that the cooling water flows to the radiator 44 as indicated by the arrow a1 and is cooled. On the other hand, when the temperature of the cooling water becomes equal to or lower than the low temperature side set temperature, the thermostat 43 is closed to shut off the flow of the cooling water to the radiator 44, and the cooling water is shown in the first bypass cooling water circuit as indicated by the arrow a2. It is returned to the first water pump 41 side via 45. By such operation of the thermostat 43, the temperature of the fuel cell 30 is adjusted to a temperature range in which high power generation efficiency can be obtained.
[0029]
Further, the cooling water that has become hot water by the heat of the fuel cell 30 flows to the heater core 13 through the second cooling water circuit 50, and the heat of the fuel cell 30 is used for air conditioning. One end of the second cooling water circuit 50 is connected to the first cooling water circuit 40 on the downstream side of the cooling water flow from the fuel cell 30, and the other end of the second cooling water circuit 20 is cooling water from the first water pump 41. It is connected to the first cooling water circuit 40 on the upstream side of the flow.
[0030]
In the second cooling water circuit 50, an electric three-way valve 51 for switching the flow of the cooling water in the second cooling water circuit 50, and an electric second water pump 52 for circulating the cooling water in the direction of the arrow b. Two electric heaters for heating the cooling water (refer to FIGS. 2 and 3; corresponding to an electric load) 53a, 53b, a second water temperature sensor 54 for detecting the temperature of the cooling water that has passed through the electric heaters 53a, 53b, and A heater core 13 is provided. In the second cooling water circuit 50, a second bypass cooling water circuit 55 is branched from the downstream side of the cooling water flow with respect to the heater core 13, and the second bypass cooling water circuit 55 is connected to the three-way valve 51.
[0031]
The air conditioning ECU 19 includes a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like (not shown), and performs arithmetic processing according to a program and a map stored in the microcomputer based on an input signal. The air mix damper 15, the inverter 18, the three-way valve 51, the second water pump 52, the first and second electric heaters 53a, 53b, and the like are controlled so that the air conditioning control is performed.
[0032]
A vehicle control device (hereinafter referred to as a vehicle ECU) 60 includes a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown), and performs arithmetic processing according to programs and maps stored in the microcomputer based on input information. Is. The vehicle ECU 60 controls the electric motor for traveling based on a depression amount of an accelerator pedal (not shown) and the like, and controls the power generation amount of the fuel cell 30 based on the charge / discharge state of the DC power source 17. . In addition, information signals are input and output between the vehicle ECU 60 and the air conditioning ECU 19.
[0033]
The first and second electric heaters 53a and 53b are sheathed heaters using nichrome wires, and the DC power obtained from the DC power source 17 is duty-controlled by the inverter 18 in the first and second electric heaters 53a and 53b. Supplied.
[0034]
As shown in FIG. 2, the first and second electric heaters 53a and 53b are connected in parallel to the DC power source 17, and the electric characteristics of the electric heaters 53a and 53b are 60Ω in this embodiment. The rated voltage is 300 V and the rated power is 1.5 kW.
[0035]
In addition, a first temperature fuse 80a that interrupts an energization circuit to the first electric heater 53a when the first electric heater 53a is abnormally overheated is connected in series to the first electric heater 53a, and the first temperature fuse 80a is the first temperature fuse 80a. In order to detect the temperature of the electric heater 53a, the electric heater 53a is mounted in close contact with the first electric heater 53a. Similarly, when the second electric heater 53b is abnormally overheated, a second temperature fuse 80b that cuts off a power supply circuit to the second electric heater 53b is connected in series to the second electric heater 53b, and the second temperature fuse 80b is connected to the second electric heater 53b. In order to detect the temperature of the electric heater 53b, the electric heater 53b is attached in close contact with the second electric heater 53b.
[0036]
FIG. 3 shows the configuration of the thermal fuses 80a and 80b. The temperature fuses 80a and 80b are melted at a set temperature (about 170 ° C. in this example) between the ends of the two lead wires 801 and 802 forming the energization circuit. They are connected by a soluble conductor 803 made of a melting point alloy. The fusible conductor 803 is covered with a flux, and the ends of the fusible conductor 803 and the lead wires 801 and 802 are housed in a cylindrical insulating case 804 made of ceramic. Further, both ends of the insulating case 804 are closed with a resin layer 805, and the insulating case 804 and the resin layer 805 are covered with an insulating covering material 806.
[0037]
Next, the inverter 18 will be described with reference to FIG. The inverter 18 is supplied with DC power from a DC power supply 17 via a fuse 70. Then, under the control of the air conditioning ECU 19, the inverter 18 switches DC power by the compressor drive circuit 18a to produce AC output (AC power) of variable frequency, and the rotational speed of the electric compressor 16 is variable by the AC output. Control.
[0038]
Further, under the control of the air conditioning ECU 19, the inverter 18 switches DC power by the heater drive circuit 18b, and duty-controls DC output (DC power) supplied to the first and second electric heaters 53a and 53b. By this duty control, a voltage equal to the voltage of the DC power supply 17 is intermittently applied to the first and second electric heaters 53a and 53b via the heater driving circuit 18b.
[0039]
Then, by controlling the drive duty ratio of the first and second electric heaters 53a and 53b, the heating amount (work amount) of the cooling water by the first and second electric heaters 53a and 53b is controlled. Therefore, the inverter 18 and the air conditioning ECU 19 constitute control means for controlling the supply of electric power to the electric loads (first and second electric heaters 53a, 53b) to control the work load of the electric loads.
[0040]
A transistor (for example, IGBT) is used as a switching element of the compressor driving circuit 18a and the heater driving circuit 18b. Further, the inverter 18 detects the voltage of the DC power supply 17 and outputs the voltage signal to the air conditioning ECU 19 by controlling the operation of the compressor driving circuit 18 a and the heater driving circuit 18 b according to the command from the air conditioning ECU 19. A voltage detection circuit 18d.
[0041]
By the way, the present inventor connects a temperature fuse of the type shown in FIG. 3 to a DC 300V energization circuit together with an electric heater, and overheats the temperature fuse to a set temperature or higher while duty-controlling the electric heater at a drive frequency of 50 Hz. Then, the reliability of the thermal fuse (= number of normally operating samples / total number of samples × 100%) was evaluated. FIG. 4 shows the result, and it was confirmed that 100% reliability was obtained when the duty ratio was 85% or less.
[0042]
Therefore, in the present embodiment, the first and second electric heaters 53a and 53b are duty-controlled at a driving frequency of 50 Hz, and further, the first and second electric heaters 53a and 53b are required to have a maximum heating capacity as shown in FIG. The duty ratio is set to 85% when the operation is performed (when the electric heater target capacity is max).
[0043]
Next, the operation of the vehicle air conditioner configured as described above will be described.
[0044]
The air conditioning ECU 19 receives signals such as the engine coolant temperature, the temperature inside the vehicle interior, the temperature outside the vehicle interior, the amount of solar radiation entering the vehicle interior, the desired set temperature inside the vehicle interior, the first water temperature sensor 42, and A signal from the second water temperature sensor 54 is input.
[0045]
Then, the air conditioning ECU 19 obtains a target blowing temperature of the air blown into the vehicle interior based on the respective signals so that the temperature of the air blown into the vehicle cabin (hereinafter referred to as the blown air temperature) becomes the target blowing temperature. The air mix damper 15, the electric compressor 16, the inverter device 18, the three-way valve 51, the second water pump 52, the first and second electric heaters 53a and 53b, and the like are controlled.
[0046]
First, the air conditioning ECU 19 activates the second water pump 52 and controls the three-way valve 51 based on a signal from the first water temperature sensor 42 when an air conditioner switch (not shown) that determines whether to operate or stop the air conditioner is turned on. Thus, the flow of the cooling water in the second cooling water circuit 50 is switched.
[0047]
Specifically, when the temperature of the cooling water that has passed through the fuel cell 30 becomes equal to or higher than the set temperature and the conditioned air can be heated, the space between the second cooling water circuit 50 and the second bypass cooling water circuit 55 Is shut off by the three-way valve 51. Thereby, a circuit connecting the fuel cell 30, the first and second electric heaters 53a and 53b, and the heater core 13 is formed, and the cooling water that has passed through the fuel cell 30 is transferred to the first and second electric heaters 53a and 53b and the heater core 13. The cooling water that has passed through the heater core 13 and passed through the heater core 13 is returned to the fuel cell 30 side as indicated by an arrow b1. In this case, since the cooling water is not required to be heated by the first and second electric heaters 53a and 53b, the first and second electric heaters 53a and 53b are not energized.
[0048]
On the other hand, when the temperature of the cooling water that has passed through the fuel cell 30 is lower than the set temperature, the second bypass cooling water circuit 55 and the upstream side of the cooling water flow of the second water pump 52 are communicated with each other and the second bypass cooling water is connected. The circuit 55 is disconnected from the downstream side of the coolant flow of the fuel cell 30. Thereby, the cooling water that has passed through the heater core 13 does not flow to the fuel cell 30 side as shown by the arrow b2, but is returned to the second water pump 52 side via the second bypass cooling water circuit 55.
[0049]
In this case, the drive duty ratios of the first and second electric heaters 53a and 53b are controlled based on the signal from the second water temperature sensor 54, and the heating capacity of the first and second electric heaters 53a and 53b is controlled. By controlling, the temperature of the cooling water flowing into the heater core 13 is adjusted to a predetermined temperature.
[0050]
In this embodiment, the first and second electric heaters 53a and 53b are set to a duty ratio of 85% (that is, less than 100%) when the maximum heating capacity is required for the first and second electric heaters 53a and 53b. Even when the heating capability of 53a, 53b is maximum, the power supply to the first and second electric heaters 53a, 53b is intermittently stopped (that is, the energization is stopped for several ms during the duty cycle). .
[0051]
For this reason, when the electric heaters 53a and 53b are abnormally overheated and the fusible conductor 803 of the temperature fuses 80a and 80b is melted, the arc generated at the time of the melting is stopped supplying power (that is, the voltage applied to the electric heater is 0V). ) And the thermal fuses 80a and 80b can be avoided from being re-welded after fusing.
[0052]
In other words, when the electric heaters 53a, 53b are abnormally overheated, the fusible conductor 803 of the temperature fuses 80a, 80b is reliably blown by receiving the heat of the electric heaters 53a, 53b, and the energization circuit of the electric heaters 53a, 53b is It is reliably shut off.
[0053]
As is apparent from FIG. 6 described above, in the case of DC 300V, the time for stopping the power supply to the electric heater during duty control (hereinafter referred to as energization off time) is 3% (millisecond) or more and 100%. It was confirmed that the reliability of In addition, when the direct current is 320V, the energization off time is 5 ms or more, when the direct current is 350 V, the energization off time is 8 ms or more, and when the direct current is 400 V, the energization off time is 11 ms or more. It was done.
[0054]
Further, as shown in FIG. 7, the energization off time T is T = 0.0002 × V ² It was found that it can be approximated by the equation −0.0594 × V + 3.8171.
[0055]
Therefore, the maximum working voltage of the DC power supply 17 is determined as follows, and the maximum heating capacity is required for the first and second electric heaters 53a and 53b based on the working maximum voltage of the DC power supply 17. By appropriately setting the energization off time (hereinafter referred to as the minimum energization off time) as follows, when the electric heaters 53a and 53b are abnormally overheated, the soluble conductor 803 of the temperature fuses 80a and 80b is surely blown out. Thus, the energization circuit of the electric heaters 53a and 53b is reliably cut off.
[0056]
That is, the rated voltage of the DC power supply 17 generally mounted on an electric vehicle is 288 V. In this case, the maximum output voltage of the DC power supply 17 is rated except for a special charge / discharge state (for example, when charging by regenerative braking). The voltage is about 10% increase. Therefore, 10% increase of the rated voltage of the DC power supply 17 (288V × 1.1≈317V in this embodiment) is set as the normal maximum voltage of the DC power supply 17.
[0057]
Since the rated maximum voltage of the 288V DC power supply 17 is 317V, the minimum energization off time is set to 5 ms based on the result shown in FIG. For example, the duty drive frequency of the first and second electric heaters 53a and 53b is set to 1 Hz, and the duty ratio when the maximum heating capacity is required for the first and second electric heaters 53a and 53b is set to 99.5%. By doing so, 5 ms can be secured as the minimum energization off time. Although the minimum energization off time is set to 5 ms here, the minimum energization off time may be set to 5 ms or more.
[0058]
Further, when a DC power supply 17 having a rated voltage of less than 288V or more than 288V is used, the minimum energization off time is appropriately set in accordance with the normal maximum voltage of the DC power supply 17. Specifically, the minimum energization off time is set to 3 ms or more when the DC power supply 17 maximum voltage is 300 V or less, and the minimum energization OFF when the DC power supply 17 normal maximum voltage exceeds 300 V and 320 V or less. If the time is set to 5 ms or more, the maximum normal voltage of the DC power supply 17 exceeds 320 V and 350 V or less, the minimum energization off time is set to 8 ms or more, the normal maximum voltage of the DC power supply 17 exceeds 350 V, and In the case of 400 V or less, the minimum energization off time is set to 11 ms or more.
[0059]
(Other embodiments)
In the above embodiment, an example in which two electric heaters are used has been described. However, three or more electric heaters may be used, or one electric heater may be used.
[0060]
In the above embodiment, sheathed heaters are used as the first and second electric heaters 53a and 53b. However, in the present invention, any heater that generates heat by electricity may be used. For example, a PTC heater using a PTC heater element may be used.
[0061]
Moreover, in the said embodiment, although the cooling water was heated with the 1st, 2nd electric heater 53a, 53b, the example which heats conditioned air with the heater core 13 using the heat of the cooling water was shown, 1st The second electric heaters 53a and 53b are arranged not in the second cooling water circuit 50 but in positions close to the heater core 13 in the ventilation duct 10, and when the heating amount of the conditioned air by the heater core 13 is insufficient. The conditioned air may be directly heated by the second electric heaters 53a and 53b.
[0062]
In the above embodiment, the first and second electric heaters 53a and 53b are duty controlled, but may be PWM (pulse width modulation) controlled.
[0063]
In the above embodiment, the minimum energization off time is set based on the normal maximum voltage obtained from the rated voltage of the DC power supply 17, but the minimum energization is determined according to the voltage of the DC power supply 17 detected by the voltage detection circuit 18d. The off time may be variably set.
[0064]
In the above embodiment, the example in which the duty control is performed on the first and second electric heaters 53a and 53b at the drive frequency of 1 Hz or 50 Hz is shown, but the drive frequency can be changed.
[0065]
Moreover, in the said embodiment, although the example which cools an air-conditioning wind in the refrigerating cycle comprised by the electric compressor 16, the evaporator 12, etc. was shown, the heat pump cycle which can switch a cooling function and a heating function as a refrigerating cycle is shown. The present invention can also be applied when configured.
[0066]
Moreover, although the electric heater was shown as an electric load in the said embodiment, this invention is applicable to the control apparatus of the electric load driven with DC power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an electric circuit unit in FIG.
3 is a cross-sectional view showing the configuration of the thermal fuse of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing the evaluation result of the reliability of the thermal fuse with respect to the duty ratio.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a control example of the electric heater of FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing a reliability evaluation result of a thermal fuse with respect to an energization off time.
7 is a graph plotting energization off time T at which 100% reliability is obtained with respect to DC voltage V based on the results of FIG.
FIG. 8 is a waveform diagram of power supplied to an electric load of a conventional device.
[Explanation of symbols]
17: DC power supply, 18, 19: control means, 53a, 53b: electric heaters that form electric loads, 80a, 80b: thermal fuses.

Claims

An electric load (53a, 53b) to which electric power is supplied from a DC power source (17) through an energization circuit, and a thermal fuse (80a) that blows off when the electric load (53a, 53b) is abnormally overheated to interrupt the energization circuit 80b) and control means (18, 19) for controlling the work of the electric loads (53a, 53b) by intermittently controlling the supply of electric power to the electric loads (53a, 53b),
The control means (18, 19) controls the duty of the electric loads (53a, 53b), and the duty ratio when the work amount of the electric loads (53a, 53b) is controlled to the maximum is 100%. An electrical load control device characterized by being set to less than .

When the time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is T (millisecond), and the normal maximum voltage of the DC power supply (17) is Vh (volts), the time T is
T ≧ 0.0002 × Vh ² −0.0594 × Vh + 3.8171
The electric load control device according to claim 1 , wherein

The time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 3 milliseconds or more when the maximum common voltage of the DC power supply (17) is 300 volts or less. Item 2. The electrical load control device according to Item 1 .

The time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 5 milliseconds or more when the maximum common voltage of the DC power supply (17) is 320 volts or less. Item 2. The electrical load control device according to Item 1 .

The time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 8 milliseconds or more when the maximum common voltage of the DC power supply (17) is 350 volts or less. Item 2. The electrical load control device according to Item 1 .

The time for stopping the power supply to the electric loads (53a, 53b) is set to 11 milliseconds or more when the maximum common voltage of the DC power supply (17) is 400 volts or less. Item 2. The electrical load control device according to Item 1 .

A vehicle air conditioner comprising an electrical load control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrical load (53a, 53b) is electrically utilized to heat the conditioned air to be blown into the passenger compartment A vehicle air conditioner characterized by being a heater.