JPH05111102A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大電力を消費する電気ヒータを搭載可能な暖
房装置の提供。 【構成】 発電機１は、バッテリ２や車両電気負荷４へ
供給するための直流出力の他に、交流出力を発生する。
そして、発電機１で発生した交流出力は、電源接続リレ
ースイッチ５が接続されることにより、昇圧手段６で高
電圧に昇圧される。そして、昇圧された高電圧は、整流
手段７で整流されたのち、第１、第２、第３リレースイ
ッチ８、９、１０の接続状態に応じて、第１、第２、第
３電気ヒータ１１、１２、１３へ印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通電されて発熱する電
気ヒータを搭載した車両用暖房装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの始動直後は、エンジン冷却水
温が低く、車室内の暖房ができない。そこで、車両に搭
載されたバッテリを電源とした電気ヒータを搭載した車
両が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の電気
ヒータは、バッテリを電源としていたため、大きな消費
電力の電気ヒータを使用すると、バッテリ電圧の低下を
招く。このため、従来の電気ヒータは、消費電力の小さ
いヒータを使用して、局部暖房に使用していた。つま
り、従来の電気ヒータでは、消費電力の大きいヒータを
使用することが困難であった。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、消費電力の大きな電気
ヒータを使用しても、バッテリ電圧の低下を招かない車
両用暖房装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用暖房装置
は、エンジンによって駆動され、直流出力と交流出力と
を発生する発電機と、この発電機の直流出力を蓄えるバ
ッテリと、前記発電機の交流出力を、前記バッテリ電圧
よりも高い電圧に昇圧する昇圧手段と、この昇圧手段に
よって昇圧された高電圧が印加されて発熱する電気ヒー
タとを備える技術的手段を採用した。

【０００６】

【発明の作用】発電機の交流出力を昇圧して電気ヒータ
へ供給することにより、電気ヒータへ高電圧、大電流供
給が可能となる。そして、電気ヒータに供給される電力
は、バッテリの電力ではなく、発電機の発生出力を直接
使用するため、バッテリの負担が小さく抑えられる。

【０００７】

【発明の効果】本発明の車両用暖房装置は、上記の作用
で示したように、バッテリの負担が小さく抑えられた状
態で、電気ヒータへ高電圧、大電流供給が可能となるた
め、消費電力の大きな、つまり暖房能力の大きな電気ヒ
ータを車両に搭載することができる。なお、エンジン冷
却水を暖房に使用する空気調和装置を搭載する場合で
は、電気ヒータに大電力を供給する発電機の負荷によ
り、エンジンの負荷が増大して冷却水温の上昇が速くな
る効果も備える。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の車両用暖房装置を、図に示す
一実施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１および図２は本発明の実施例を示
すもので、図１は車両用暖房装置の概略電気回路図、図
２は電気ヒータの通電制御を行う暖房制御回路の電気回
路図である。本実施例に示す車両用暖房装置は、車両走
行用エンジンの冷却水を暖房に使用する温水式暖房装置
と、通電により発熱する電気ヒータを使用する電気暖房
装置とを搭載する。

【０００９】電気暖房装置に大電力を供給する発電機１
は、車両走行用エンジン（図示しない）によって駆動さ
れるもので、内蔵された整流回路（図示しない）で整流
された直流出力を取り出すための直流端子１ａと、三相
交流を取り出すための交流端子１ｂとを備える。発電機
１の直流端子１ａには、発電機１の発生した電力を蓄え
るバッテリ２（例えば、定格１２Ｖ）が接続されるとと
もに、ライトやファン、後述する暖房制御回路３（図２
参照）を含む制御回路類等の車両電気負荷４が接続され
ている。発電機１の交流端子１ｂには、電源接続リレー
スイッチ５を介して昇圧手段６が接続されている。この
昇圧手段６は、三相トランスフォーマで、発電機１の発
生する交流電圧を昇圧（例えば３〜１０倍）して、バッ
テリ電圧よりも高い電圧を得るものである。昇圧手段６
には、整流手段７が接続され、昇圧手段６で昇圧された
高圧の交流電流を、直流に整流している。整流手段７に
は、第１、第２、第３リレースイッチ８、９、１０を介
して、第１、第２、第３電気ヒータ１１、１２、１３が
接続されている。

【００１０】第１電気ヒータ１１は、ウインドシールド
（図示しない）に蒸着された透明抵抗体で、通電により
発熱して、ウインドの霜や氷を溶かす。第２、第３電気
ヒータ１２、１３は、空気調和装置のダクト（図示しな
い）内に配された独立して通電制御されるＰＴＣヒータ
で、通電により発熱して、ダクト内を通過し、車室内に
吹き出される空気を加熱する。なお、上述の電源接続リ
レースイッチ５および第１、第２、第３リレースイッチ
８、９、１０は、バッテリ２に接続された暖房制御回路
３によって、開閉制御される。

【００１１】暖房制御回路３は、電源接続リレースイッ
チ５および第１、第２、第３リレースイッチ８、９、１
０を開閉する電源接続リレーコイル１４および第１、第
２、第３リレーコイル１５、１６、１７を通電制御する
もので、第１リレーコイル１５を通電制御するウインド
ヒータ制御部１８と、第２、第３リレーコイル１６、１
７を通電制御するヒータ暖房制御部１９と、電気ヒータ
の作動時にエンジンのアイドルアップを行うアイドルア
ップ信号発生部２０と、電源接続リレーコイル１４を通
電制御する電源制御部２１とからなる。

【００１２】ウインドヒータ制御部１８は、使用者によ
って手動操作されるウインドヒータスイッチ２２を備え
る。このウインドヒータスイッチ２２は、ウインド用タ
イマ回路２３を起動させるプッシュオンスイッチで、ウ
インド用タイマ回路２３は、スイッチが押されてウイン
ド用タイマ回路２３の入力端子２３ａの電圧が０Ｖにな
り、所定電圧に戻った時点から所定時間（ウインドの霜
や氷を溶かすのに適切な時間）を計測して、所定時間に
亘って出力端子２３ｂを０Ｖ（ON状態）にし、第１リレ
ーコイル１５を通電する。

【００１３】ヒータ暖房制御部１９は、使用者によって
手動操作されてヒータ用タイマ回路２４を起動させる急
速ヒータスイッチ２５と、第１電気ヒータ１１の通電停
止後にヒータ用タイマ回路２４を起動させるヒータON回
路２６とを備える。ヒータ用タイマ回路２４は、入力端
子２４ａの電圧が０Ｖになり、所定電圧に戻った時点か
ら所定時間（エンジンの冷却水温が上昇するのに適切な
時間）に亘って出力端子２４ｂを０Ｖ（ON状態）にし、
所定時間に亘って第２、第３電気ヒータ１２、１３を通
電可能な状態にするものである。また、ヒータ暖房制御
部１９は、バッテリ電圧に応じて第２電気ヒータ１２お
よび第３電気ヒータ１３を通電制御するように、第１、
第２バッテリ電圧判定回路２７、２８を備える。第１バ
ッテリ電圧判定回路２７は、バッテリ電圧が第１設定電
圧（例えば１４Ｖ）以上で、かつヒータ用タイマ回路２
４がON状態の時に、第２リレーコイル１６を通電して、
第２電気ヒータ１２を通電するものである。第２バッテ
リ電圧判定回路２８は、バッテリ電圧が第２設定電圧
（例えば13.5Ｖ）以上で、かつヒータ用タイマ回路２４
がON状態の時に、第３リレーコイル１７を通電して、第
３電気ヒータ１３を通電するものである。

【００１４】アイドルアップ信号発生部２０は、ウイン
ド用タイマ回路２３およびヒータ用タイマ回路２４の出
力を入力し、ウインド用タイマ回路２３またはヒータ用
タイマ回路２４がONしている時に、エンジン制御を行う
エンジン制御回路２９へ、アイドルアップ信号（オア回
路３０のHi信号）を出力するものである。

【００１５】電源制御部２１は、ウインド用タイマ回路
２３またはヒータ用タイマ回路２４がONした際に、電気
ヒータ側のリレースイッチを先に接続し、後から電源接
続リレースイッチ５を接続するための遅延回路３１を備
える。そして、電源制御部２１は、アイドルアップ信号
が送られ、遅延回路３１の出力がHiになると電源接続リ
レーコイル１４を通電して、電源接続リレースイッチ５
を接続する。

【００１６】なお、遅延回路３１の働きによって、電気
ヒータ側のリレースイッチがONする際に、電気ヒータ側
のリレースイッチに高電圧は印加されておらず、電気ヒ
ータ側のリレースイッチを溶着等の不具合から保護する
ことができる。また、第１、第２、第３リレーコイル１
５、１６、１７には、それぞれフライホイールダイオー
ド３２、３３、３４が接続されている。各フライホイー
ルダイオード３２、３３、３４は、ウインド用タイマ回
路２３またはヒータ用タイマ回路２４がOFF しても、電
気ヒータのリレースイッチをOFF するのに、時間遅れを
生じる。つまり、電源接続リレースイッチ５がOFF した
後に、電気ヒータ側のリレースイッチがOFF するため、
電気ヒータのリレースイッチは、高電圧を遮断する必要
がない。この結果、第１、第２、第３リレースイッチ
８、９、１０は、高電圧の接続および遮断を行わないた
め、小型化できる。

【００１７】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。外気および車室内温度が低く、ウイ
ンドに霜や氷が付着した状態で、エンジンを始動した際
に、使用者がウインドヒータスイッチ２２をONすると、
まず、第１リレースイッチ８がONして、次いで電源接続
リレースイッチ５がONする。すると、発電機１で発生し
た交流電圧を昇圧手段６で昇圧し、高電圧大電力を第１
電気ヒータ１１である透明電極体に印加する。具体的に
は、第１電気ヒータ１１（第２、第３電気ヒータ１２、
１３も同様）の抵抗値が３．５Ω、昇圧された電圧が７
０Ｖの場合、１４００Ｗが供給できる。第１電気ヒータ
１１は高電圧大電力が印加されることによって短時間に
発熱し、ウインドの霜や氷を溶かす。ウインド用タイマ
回路２３で設定された所定時間が経過すると、電源接続
リレースイッチ５がOFF し、次いで第１リレースイッチ
８がOFF して、第１電気ヒータ１１の通電が停止され
る。

【００１８】第１電気ヒータ１１の通電が停止される
と、ヒータON回路２６の働きによってヒータ用タイマ回
路２４が起動する、そして、バッテリ電圧が１４Ｖ以上
であれば第２リレースイッチ９がONするとともに、バッ
テリ電圧が13.5Ｖ以上であれば第３リレースイッチ１０
がONし、次いで電源接続リレースイッチ５がONする（急
速ヒータスイッチ２５をONした場合も同様の作動をす
る）。すると、発電機１で発生した交流電圧を昇圧手段
６で昇圧し、高電圧大電力が空調ダクト内の第２、第３
電気ヒータ１２、１３にそれぞれ印加される。第２、第
３電気ヒータ１２、１３はそれぞれ高電圧大電力が印加
されることによって短時間に発熱し、室内を急速に暖房
する。そして、ヒータ用タイマ回路２４で設定された所
定時間が経過すると、電源接続リレースイッチ５がOFF
し、次いで第２、第３リレースイッチ９、１０がOFF し
て、第２、第３電気ヒータ１２、１３の通電が停止され
る。なお、ヒータ用タイマ回路２４で設定された所定時
間内に、バッテリ電圧が13.5Ｖより低下した場合は、第
３リレースイッチ１０がOFF して第３電気ヒータ１３の
通電が停止される。同様に、バッテリ電圧が１４Ｖより
低下した場合は、第２リレースイッチ９がOFF して第２
電気ヒータ１２の通電が停止される。これにより、バッ
テリ電圧が低下した際、発電機１の発生する電力を第２
電気ヒータ１２および第３電気ヒータ１３で消費するの
を抑え、バッテリ電圧を上げることができる。

【００１９】〔実施例の効果〕大電力負荷である第１、
第２、第３電気ヒータ１１、１２、１３を、バッテリ２
と分離して、発電機１の出力から直接得る構成を採用す
るため、バッテリ２の負担を抑えて、第１、第２、第３
電気ヒータ１１、１２、１３へ高電圧、大電流を供給で
きる。この結果、バッテリ２の負担を小さく抑えた状態
で、ウインドの霜や氷を素早く溶かしたり、車室内を素
早く暖房することができる。また、エンジンの始動直
後、第１、第２、第３電気ヒータ１１、１２、１３の消
費電力を、全て発電機１から出力させるため、発電機１
を駆動するエンジンの負荷が大きくなり、エンジン冷却
水の温度が短時間で上昇する。これにより、エンジン始
動直後、素早い時間で冷却水を使用した温水式暖房装置
を使用することができる。第２、第３電気ヒータ１２、
１３にＰＴＣヒータを使用したため、温度の立ち上がり
が早く、また温度の上昇に伴って抵抗値が上昇して発熱
を抑えるため、暖房制御回路３の回路構成を簡素化でき
た。

【００２０】〔変形例〕上記の実施例では、室内を暖房
する電気ヒータの作動時間を、ヒータ用タイマ回路で設
定したが、エンジン冷却水温を検出し、冷却水温が暖房
可能な温度（例えば６０℃）に達したら、電気ヒータの
作動を停止するように設けても良い。あるいは、ヒータ
用タイマ回路の設定時間を、外気温度に応じて変化する
ように設けても良い。電気ヒータに印加される電流を整
流した後に印加した例を示したが、交流電圧を印加して
も良い。電気ヒータの一例として、ウインドシールドに
蒸着した透明抵抗体、空気調和ダクト内に設けた空気加
熱用のヒータを例に示したが、他の部分の電気ヒータ
（例えば温蔵室加熱用ヒータ、局部暖房用ヒータ等）に
使用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用暖房装置の概略電気回路図である。

【図２】暖房制御回路の電気回路図である。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ バッテリ ６ 昇圧手段 １１ 第１電気ヒータ（電気ヒータ） １２ 第２電気ヒータ（電気ヒータ） １３ 第３電気ヒータ（電気ヒータ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) エンジンによって駆動され、直流出
   力と交流出力とを発生する発電機と、 (b) この発電機の直流出力を蓄えるバッテリと、 (c) 前記発電機の交流出力を、前記バッテリ電圧よりも
   高い電圧に昇圧する昇圧手段と、 (d) この昇圧手段によって昇圧された高電圧が印加され
   て発熱する電気ヒータとを備える車両用暖房装置。