JPH10187204A - 電気加熱器 - Google Patents

電気加熱器

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JPH10187204A
JPH10187204A JP28227497A JP28227497A JPH10187204A JP H10187204 A JPH10187204 A JP H10187204A JP 28227497 A JP28227497 A JP 28227497A JP 28227497 A JP28227497 A JP 28227497A JP H10187204 A JPH10187204 A JP H10187204A
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variable
controllers
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JP28227497A
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Hans-Peter Feustel
ハンス−ペーター・フォィシュテル
Klaus Beetz
クラウス・ビーツ
Franz Bohlender
フランツ・ボーレンダー
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DBK David and Baader GmbH
Alcatel Lucent Deutschland AG
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Alcatel SEL AG
DBK David and Baader GmbH
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    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
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    • B60H1/2218—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters controlling the operation of electric heaters
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/06—Automatic controllers electric in which the output signal represents a continuous function of the deviation from the desired value, i.e. continuous controllers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B6/02—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential electric

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Abstract

(57)【要約】 少なくとも２つの電気式加熱抵抗を有し、その加熱電力
が制御手段によって調節可能である電気加熱器。制御手
段は、複数のコントローラを有し、前記電気式加熱抵抗
の内の一つが、前記コントローラと連結しており、制御
手段の制御範囲がそれらコントローラに分配されてお
り、互いに異なった制御範囲がそれらコントローラの各
々と結びついていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は特許請求の範囲の請
求項１の前文による電気加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気式の暖房または加熱システムは、例
えば、自動車内でのさまざまな応用に必要とされるが、
その中には例えば、自動車内の空気の暖房、水冷エンジ
ン内の冷却水の予熱、セルフイグニション式内燃機関内
のスパーク・プラグの予熱、燃料（ディーゼル）の加
熱、などがある。この種類の加熱システムは通常は、少
なくとも１つの加熱ステージを持つ加熱から成るが、こ
れらシステムはその各々が、予め定められた加熱電力を
発生させるために少なくとも１つの加熱部品（例えば、
加熱抵抗として与えられる）を、経時的な経過を監視し
加熱電力を定義するための制御ユニットのそれと共に有
するが、この加熱ユニットおよび制御ユニットは独立型
のモジュール（機能ユニット）として提供され、自動車
内の互いに別の場所に配置される。
【０００３】一方では複数の接続ラインが加熱ユニット
と制御ユニット間に必要とされる（スペース上の要件
や、経費、電磁気的な適合性の問題ともつながってい
る）という短所があり、他方では電力の消費が個別に行
われねばならないという短所がある。制御ユニットは、
制御偏差または制御差が発生するとさまざまな制御反応
を引き起こすさまざまなコントローラ、例えば一般的に
使用されている比例コントローラ、積分コントローラ、
差動コントローラ、線形コントローラ、スイッチング可
能ステップ・コントローラなどを制御するように実装す
ることが可能である。制御手段の負荷を軽減するため
に、前記制御手段は、一般的にスイッチング可能ステッ
プ・コントローラとして形成された複数のコントローラ
から成ってもよいし、また、スイッチング動作によって
オン／オフさせてもよい。この場合（特にステップ・コ
ントローラにおいて）発生する問題は、さまざまなコン
トローラの作用の範囲の境界定義である、すなわち、コ
ントローラの制御範囲間の遷移が明確に定義されていな
くて、このため、制御反応の制御が互いに干渉し（デッ
ド範囲、オーバラップ、ヒステリシス、未定義状態など
の発生）、電磁気的な適合性が干渉し合い、これを軽減
しようとすると高価な構成部品が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低消
費電力で作動する簡単な暖房装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【問題を解決するための手段】この目的は、本発明の請
求項１の特徴によって解決される。別の請求項には、本
方法の長所を生かした変形例が述べられている。本加熱
システムにおいては、少なくとも２つの加熱ステージを
有する加熱は制御ループの制御経路として提供される
が、これが制御ループの制御手段と一緒になって通常の
ハウジング内に一体化される。この制御ループにおいて
は、加熱の（すなわち１つまたは複数の加熱ステージ
の）ための加熱電力は被制御変数として制御されるが、
実際の被制御変数加熱電力の代わりに、加熱電力を決定
する変数を実際の被制御変数として用いるのがしばしば
好ましいことになる、すなわち１つまたは複数の加熱ス
テージを通じて制御されるのはその加熱ステージでの電
流であったり他の加熱要素（加熱電圧）であったり、さ
らに、加熱要素（加熱電流）や電圧が制御されたりす
る。この（例えば電圧制御式の）閉ループ制御において
は、加熱電力を決定する変数（例えば加熱電圧）の目標
値は予め定められていて、この目標値は、加熱電力を決
定する変数（例えば加熱電圧）の実際値および目標値と
実際値（制御偏差値または制御差値）間の偏差と比較さ
れ、制御ループ内のフィードバックによって自動的に最
小化される。
【０００６】少なくとも１つの線形コントローラを制御
手段として用いることが望ましいが、この種のコントロ
ーラ（定常コントローラ）はその制御特性が（スイッチ
ング式コントローラと逆に）変動しない。複数の線形コ
ントローラを使用する場合、これらのコントローラは、
線形動作しているそれらコントローラの内の１つだけが
一時に動作し、それによって制御反応が決定されるよう
にカスケード状に並列接続される。
【０００７】被制御変数加熱電力の目標値または加熱電
力を決定する変数の目標値は、例えば制御ループに供給
される外部入力信号によって発生されたコマンド変数に
よって変更させてもよいし、加熱電力のまたは加熱電力
を決定する変数の（例えば制御ループ内で発生された）
直接制御信号によって変更させてもよい。被制御変数加
熱電力およびこの加熱電力を決定する変数を与える１つ
または複数の加熱ステージまたは加熱（制御経路）の加
熱部品は、加熱抵抗として形成されることが望ましい。
【０００８】制御手段を構成する半導体構成部品、特に
パワー・トランジスタは、熱抵抗を軽減するために高い
熱伝導率を持つ共通のキャリア本体上に配置することが
望ましい。加熱システムは、循環システムと接している
加熱媒体、すなわち、加熱回路中および／または自動車
の冷却回路中に位置された媒体（例えば水、空気、油な
ど）のために（例えば、自動車の冷却水の加熱のため
に）用いてもよいが、そうする代わりに、循環システム
に接していない加熱媒体のために（例えば、自動車のコ
ンパートメントの加熱のために）用いてもよい。
【０００９】本発明による加熱システムは、制御手段
（線形コントローラ）および制御経路（加熱部品を持つ
１つまたは複数の加熱ステージの加熱）によって形成さ
れる制御ループを１つのハウジング内に一体化すること
によって、次に示すいくつかの長所を合わせもつもので
ある。 ・加熱システムをコンパクトな機能ユニットとして実現
可能である。
【００１０】・加熱装置と制御装置間の適合が不必要で
ある。 ・外部接続が簡単であり、１つまたは複数の加熱ステー
ジの加熱部品をユーザが接続する必要がない。 ・制御手段の（半導体部品の）消費電力を加熱に利用す
ることができ、これによって、加熱電流と加熱電力間で
線形的な関係が達成される。
【００１１】・制御手段を１つの線形コントローラによ
って、または複数の（並列接続された）線形コントロー
ラによって実現することによって、その内の１つだけを
一時に線形に動作させることができる。 ・スイッチング動作が避けられ、この結果、スイッチン
グ動作によって引き起こされた制御干渉（デッド範囲、
オーバラップ、ヒステリシス、未定義状態などの発生）
が避けられる。
【００１２】・電磁気的適合性の干渉がほとんど避けら
れるので、この問題を解決するために高価な構成部品を
使用する必要がない。高い熱伝導率を持つ共通のキャリ
ア本体上に制御手段の半導体構成部品を配置することに
よって、この制御手段（例えば線形コントローラ）の半
導体構成部品の熱抵抗の減少、したがってこれら半導体
構成部品の熱負荷の減少が達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】加熱システムの加熱部品の加熱電
力は、最小の誤差で調整または、動的もしくは静的に予
め定めるべきである。この目的のため、図２にしたがっ
て、加熱電力は、制御手段１、制御経路２（少なくとも
１つの加熱部品を持つ少なくとも１つの加熱ステージで
の加熱）および目標値アジャスタ３１から成る電圧制御
式制御ループＲＫ内での加熱器２における制御用変数Ｓ
Ｇの電圧降下による制御変数ＲＧとして制御される。こ
のため、コマンド変数ＦＧが、制御信号ＳＳによってオ
ン／オフ可能な目標値アジャスタを介して（例えば、外
部制御信号ＧＳによって）発生されるが、このコマンド
変数は被制御変数ＲＧの目標値定義としてコンパレータ
３２に供給され、コンパレータ３２はこの被制御変数の
目標値を制御変数ＲＧの（フィードバック）実際値と比
較し、この比較によって制御差ＲＤまたは制御偏差が形
成される。この制御差ＲＤまたは制御偏差は制御手段１
（例えば、少なくとも１つの線形コントローラ）に供給
され、この制御手段は制御用変数ＳＧ加熱電圧を発生す
る。制御経路２（加熱）は制御用変数ＳＧによって駆動
され、これによって加熱器２（加熱ステージまたは加熱
ステージの加熱部品）は、ある加熱電力を被制御変数Ｒ
Ｇ（の実際値）として発生させる。被制御変数ＲＧとし
ての加熱電力は一方では制御ループＲＫの出力端子に出
力信号ＡＳ（自動車の循環冷却水システムに供給され
る）として出力され、これによって冷却水が加熱され、
他方では被制御変数ＲＧとしての加熱電力はコンパレー
タ３２に制御ループＲＫのフィードバック・ループ内の
実際値として供給される。
【００１４】実際の被制御変数ＲＧ加熱電力の代わり
に、加熱電力を決定する２つの変数の内の１つ、すなわ
ち、加熱器２もしくは加熱ステージを流れる電流（加熱
電流）または加熱器２もしくは加熱ステージでの電圧降
下（加熱電圧）が、簡略化のため被制御変数として用い
られるが、もし、例えば、加熱電圧を被制御変数ＲＧと
して用いると、被制御変数ＲＧはこの場合、制御用変数
ＳＧ１と同一である。
【００１５】簡略化された加熱システムの場合、加熱電
力を制御するには、コンパレータ３２を持たない単純な
線形コントローラで充分である。図３によれば、加熱器
２は、並列に接続され各々が１つの加熱部品を有する３
つの加熱ステージ２１、２２および２３によって実現さ
れるが、この加熱ステージ２１、２２および２３の加熱
部品は例えば加熱抵抗として提供され、電源電圧Ｖ
S （例えば＋１２Ｖ）と基準電位ＧＮＤ間に接続され
る。制御手段１は並列接続された３つの線形コントロー
ラ１１、１２および１３によって実現されるが、この場
合、加熱ステージ２１、２２および２３の各々または加
熱部品の各々が線形コントローラ１１、１２および１３
の出力と接続され、それによって、ステージ２１、２２
および２３での電圧降下としてまたは加熱要素（加熱電
圧）としての予め定められた制御用変数ＳＧ（ＳＧ１、
ＳＧ２、ＳＧ３）によって駆動される。フィードバック
された被制御変数ＲＧ（ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３）とし
ての加熱電力または加熱電圧は、各々がコントローラ１
１、１２、１３の各々と連結している３つの部品３２
１、３２２、３２３から成るコンパレータ３２に供給さ
れるが、このコンパレータ要素３２１、３２２、３２３
は、線形コントローラ１１、１２、１３の各々がそれぞ
れ異なった制御範囲（線形コントローラ１１、１２、１
３の内のただ１つが一時に線形操作される）を有し、こ
れによって制御特性にデッド範囲、オーバラップ、不規
則性（ヒステリシス、ジャンプなど）を伴うことなく加
熱電力を連続的に制御できるように、予め定められた制
御差ＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３によって駆動されるように
設計される。
【００１６】目標値アジャスタ３１によって発生された
コマンド変数ＦＧは、最低制御範囲用の線形コントロー
ラ１１に供給される。次に高い制御範囲によって、追加
の加熱電力が、コマンド変数ＦＧによって決定された加
熱電力が次に低い制御範囲によって与えることができな
い場合にだけ実効される。次に高いコントローラ用の個
別のコマンド変数を発生するために、目標値アジャスタ
３１によって決定されたコマンド変数ＦＧと第１のコン
トローラ１１によるこのコマンド変数にしたがって発生
された制御用変数ＳＧ１間に差が形成される。コントト
ローラが自身の制御は自身の上限に達するとすぐに、コ
マンド変数ＦＧと制御用変数ＳＧ１間の差が発生する
が、これはもはや第１のコントローラ１１によっては補
償不可能である。コンパレータ要素Ｖ１中で決定される
この差ＲＤ１は、コマンド変数として、次の制御範囲の
コントローラ１２に供給される。同様に、コントローラ
１２は、その制御範囲の上限に達したら、加熱電力をそ
れ以上増加することは不可能である。コントローラ１２
用のコマンド変数ＲＤ１を発生させる原理は、次の制御
範囲のコントローラ１３用のコマンド変数の検出にも適
用される。この目的のために、差ＲＤ２は、コントロー
ラに供給された差ＲＤ１およびこの変数に反応してコン
トローラ１２によって発生された制御用変数ＳＧ２に基
づいてコンパレータ要素Ｖ２中で検出される。この差Ｒ
Ｄ２は、コマンド変数としてコントローラ１３に供給さ
れる。これによってコントローラ１３は追加の加熱電力
を、この加熱電力が目標値アジャスタ３１によって要請
されているが、接続済みの加熱抵抗２１および２２をそ
れぞれ持つコントローラ１１および１２によってはもは
や実効され得ない場合にだけ発生させる。
【００１７】この原理にしたがって、加熱範囲全体を任
意の数の部分的な制御範囲に分割し、それによって、例
えばコントローラの消費電力容量を低く抑えることが可
能である。外部で決定した加熱電力の目標値は、この目
的のためには第１に、最低の制御範囲にたいして供給さ
れる。制御範囲を不規則性がなく、すなわち連続的に遷
移させるために、次に低いコントローラに供給される目
標変数およびその上のコントローラによって発生された
制御用変数に基づいた差が、次に高い制御範囲用のコン
トローラにそれぞれ供給される。
【００１８】この原理を図示するより単純な回路図を図
１に示す。図１では、遷移の無い制御範囲を制御するた
めのこのような加熱システムの必須の部品だけを示す。
外部から（例えば、目標値アジャスタ３１によって）決
定された目標加熱電力ＦＧは、第１のコントローラ６１
に供給される。コマンド変数ＦＧにしたがって、第１の
コントローラ６１は制御用変数ＳＧ１を発生するが、こ
の変数はこのコントローラに接続された加熱ステージ６
５に供給される。自身の制御用変数を持つ第１のコント
ローラ６１が目標値アジャスタ３１によるコマンド変数
ＦＧのさらなる増加にもはや付いていけない場合に発生
する差は、コンパレータ要素Ｖ１中で形成される。この
差ＲＤ１は第２のコントローラ６２に供給される。この
第２のコントローラは、自身に供給された差ＲＤにした
がって制御変数ＳＧ２を発生するが、この変数は第２の
加熱ステージ６６の加熱電力を制御する。第３のコント
ローラ６３を制御するために、第２のコントローラ６２
に供給された差ＲＤ１および差ＲＤ１にしたがって第２
のコントローラ６２によって形成された制御用変数ＳＧ
２に基づいた差はコマンド変数として第３のコントロー
ラ６３に供給される。再度、第３のコントローラ６３は
差ＲＤ２にしたがって制御用変数ＳＧ３を発生させて、
第３の加熱抵抗６７の加熱電力を制御する。さらなる差
が、差ＲＤ２および制御用変数ＳＧ３に基づいてコント
ローラＶ３中で形成され、最終的には、差ＲＤ４が、加
熱ステージ６８と接続した最後のコントローラ６４用の
コンパレータＶ４中で形成される。
【００１９】目標値を決定するコマンド変数ＦＧは、例
えば自動車の発電機の負荷の程度にしたがって目標値ア
ジャスタ３１によって図３に示すように発生されるが、
例えばコマンド変数、したがって加熱電力の目標値の定
義は、発電機によっていまだ供給可能な出力容量にした
がって外部から供給された発電機信号ＧＳによって変更
されるが、加熱電力は、例えば、発電機が、その最大定
格の少し下（例えば、最大定格の９５％）で操作される
ように制御される。目標値アジャスタ３１に供給された
制御信号ＳＳによって、制御ループＲＫはイネーブルさ
れたりブロックされたりする（すなわち制御がオン／オ
フされる）。加熱部品として使用される加熱ステージ２
１、２２、２３の加熱抵抗は、基準電位ＧＮＤ（接地）
に接続されており、これらの加熱抵抗による電圧（加熱
電圧）の降下は制御用変数として用いられるので、電流
測定用抵抗は必要がなく、さらに、制御もまた抵抗値の
公差とは無関係に行われるので、加熱ステージ２１、２
２、２３の高抵抗加熱抵抗および加熱ステージ２１、２
２、２３の加熱抵抗の差抵抗値による調整をすることな
く制御ループＲＫもまた実現可能である。
【００２０】並列接続された制御手段１０のカスケード
接続された線形コントローラ１１、１２、１３は、以下
に示す、各々のコマンド変数ＦＧ１、ＦＧ２、ＦＧ３
（目標値）および各々の被制御変数ＲＧ１、ＲＧ２、Ｒ
Ｇ３（実際値）の差によって発生したさまざまな制御差
ＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３を持つ。 ・第１の線形コントローラ１１の被制御変数ＲＧのコマ
ンド変数ＦＧ１としてのコマンド変数と実際値ＲＧ１の
差として制御差ＲＤ１と持つ第１の線形コントローラ
１。
【００２１】・コマンド変数ＦＧ２（コマンド変数ＦＧ
から第１の線形コントローラ１１の被制御変数ＲＧの実
際値ＲＧ１を減算した値）としての第１の線形コントロ
ーラ１１の制御差ＲＤ１と第２の線形コントローラ１２
の被制御変数ＲＧの実際値ＲＧ２の差として制御差ＲＤ
２を持つ第２の線形コントローラ１２。 ・コマンド変数ＦＧ３（コマンド変数ＦＧから、第２の
線形コントローラ１２の被制御変数ＲＧの実際値ＲＧ２
を第１の線形コントローラ１１の被制御変数ＲＧの実際
値ＲＧ１から減算した値を減算した値）としての第２の
線形コントローラ１２の制御差ＲＤ２と第３の線形コン
トローラ１３の被制御変数ＲＧの実際値ＲＧ３の差とし
て制御差ＲＤ３を持つ第３の線形コントローラ１３。
【００２２】コマンド変数ＦＧの最大値は、個別の線形
コントローラ１１、１２、１３の制御制限値の和によっ
て、したがって、被制御変数ＲＧの最大値によって予め
定められる。コマンド変数ＦＧは、例えば、外部から供
給された制御信号ＧＳにしたがって目標値アジャスタ３
１によって変更される。制御回路１は、目標値アジャス
タ３１に供給された制御信号ＳＳによってイネーブルさ
れたりブロックされたりする（すなわち、制御がオン／
オフされる）。
【００２３】図７に、コマンド変数がゼロから始まり自
身の最大値ＦＧmaxにまで連続的に増加する際の、制御
手段１の各々の線形コントローラ１１、１２、１３の被
制御変数ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３の経時的な経過および
制御手段１の被制御変数ＲＧの経時的な経過（全体の制
御経過）を示す。制御差ＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３が決定
されたために、コマンド変数ＦＧがこのように連続的に
増加する際に、並列接続された制御手段のカスケード状
線形コントローラ１１、１２、１３は連続してオンさ
れ、したがって、線形コントローラ１１、１２、１３の
被制御変数ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３の和として形成され
た被制御変数ＲＧ（ＲＧ＝ＲＧ１＋ＲＧ２＋ＲＧ３）を
これまた連続的に決定する。
【００２４】時間ｔ0（この時点で、コマンド変数ＦＧ
はしきい値ＦＧ0に達する）で、第１の線形コントロー
ラがオンされる。コマンド変数ＦＧが増加すると（コマ
ンド変数ＦＧがしきい値ＦＧ0を超える）、全体の制御
経過（被制御変数ＲＧ）が、第１の線形コントローラ１
１（被制御変数ＲＧ１）だけによって決定され、第２の
線形コントローラ１２および第３の線形コントローラ１
３がオンされるが、この理由は、第１の線形コントロー
ラ１１の制御差がゼロであるためである。
【００２５】時間ｔ1（この時点で、コマンド変数ＦＧ
は値ＦＧ1に達する）で、第１の線形コントローラ１１
は制御制限値ＲＧ１max（第１の線形コントローラ１１
の被制御変数ＲＧ１の最大値ＲＧ１max）に達し、第１
の線形コントローラ１１はその最大まで駆動されるが、
これによって第２の線形コントローラがオンされる。コ
マンド変数ＦＧが増加すると（コマンド変数ＦＧが値Ｆ
Ｇ１を超える）、第１線形コントローラ１１の制御差Ｒ
Ｄ１はゼロと異なった値となり、これによって全体の制
御経過（被制御変数ＲＧ）は、第１の線形コントローラ
（被制御変数ＲＧ１）および第２の線形コントローラ
（被制御変数ＲＧ２）によって決定され（第２の線形コ
ントローラ１２が、第１の線形コントローラではもはや
制御不可能な被制御変数ＲＧの部分を受け持つ）、第２
の線形コントローラ１２の制御差ＲＤ２がゼロであるの
で第３の線形コントローラ１３がオフされる。
【００２６】時間ｔ2（この時点で、コマンド変数ＦＧ
は値ＦＧ2に達する）で、第２の線形コントローラ１２
は制御制限値ＲＧ２max（第２の線形コントローラ１２
の被制御変数ＲＧ２の最大値ＲＧ２max）に達し、第２
の線形コントローラ１２はその最大まで駆動され、これ
によって第３の線形コントローラ１３はオンされる。コ
マンド変数ＦＧが増加すると（コマンド変数ＦＧが値Ｆ
Ｇ2を超える）、第２の線形コントローラ１２制御差Ｒ
Ｄ２はゼロと異なった値となり、これによって全体の制
御経過（被制御変数ＲＧ）は、第１の線形コントローラ
１１（被制御変数ＲＧ１）、第２の線形コントローラ１
２（被制御変数ＲＧ２）および第３の線形コントローラ
１３（被線形変数ＲＧ３）によって決定される（第３の
線形コントローラ１３が、第２の線形コントローラ１２
によってはもはや制御不可能な被制御変数ＲＧの部分を
受け持つ）。
【００２７】時間ｔ3で（この時点で、コマンド変数Ｆ
Ｇは値ＦＧ3すなわちその最大値ＦＧ maxに達する）、第
３の線形コントローラ１３の制御制限値ＲＧ３max（第
３の線形コントローラの被制御変数ＲＧ３の最大値ＲＧ
３max）に達し、これによって、制御手段１０の制御制
限値ＲＧmax（被制御変数ＲＧの最大値ＲＧmax）に達す
る。
【００２８】図７から分かるように、制御手段１の線形
コントローラ１１、１２、１３の内の１つだけが一時に
線形操作され、したがって、コマンド変数ＦＧが変動す
る場合に備えて、被制御変数ＲＧがなんらの不規則性
（ヒステリシスやジャンプ）、デッド部分やオーバラッ
プなく連続的に制御される。コマンド変数ＦＧの値ＦＧ
1、ＦＧ2およびＦＧ3は、採用される設計やタイプによ
ってことなり、その時点までは有効であったコントロー
ラがもはやその予め定められた目標値に達し得ない（す
なわち、その制御制限値に達し得ない）ような値とな
る。
【００２９】加熱システムの斜視図を示す図４によれ
ば、制御手段１（図示されていない）制御回路ＲＫおよ
び加熱器２（加熱ステージ２１、２２、２３）はハウジ
ング４中に一体化されている。リブ５３が、制御手段１
のパワー半導体部品の消費電力が発生される位置の表面
積、したがって加熱効果を増加させる役目を果たす。基
準電位ＧＮＤ（接地端子）用の制御回路ＲＫの接続部は
ハウジング４上に配置して、信号ラインは熱として、電
源電圧ＶS用の接続部を提供するようにすることが可能
である。
【００３０】図５によれば、加熱システムのハウジング
４は、冷却回路の調節デバイス５１中で、加熱ステージ
２１、２２、２３を持つ加熱器２または加熱部品が冷却
媒体（例えば水）中に浸されるしたがってこの冷却媒体
（５２）内に置かれるように配置される。ハウジング４
は、信号ライン用の接続部材４５を有するが、この信号
ラインによって外部信号が加熱システムに供給可能であ
り（例えば、制御信号ＳＳまたは発電機信号ＧＳ）、ま
たはこれらの出力信号中に加熱システムによって与えら
れる。制御手段（例えば、線形コントローラ１１、１
２、１３）の半導体構成部品、特にパワー半導体構成部
品（例えば、パワー・トランジスタ）は通常は、熱伝導
性キャリア本体４２（例えば銅製プレート）上に配置さ
れるが、前記キャリアはリブ５３上に置かれ、制御手段
１の（半導体構成部品）と加熱ステージ２の（加熱部品
２１、２２、２３）との間の接続は、少なくとも１つの
接点接続部２４によって達成される。
【００３１】加熱ステージ２１、２２、２３の加熱部品
（加熱抵抗）は基準電位ＧＮＤ（接地）および制御手段
１のパワー半導体構成部品（例えばパワー・トランジス
タ）のハウジングに、したがって同一電位（電源電圧Ｖ
S）にあるすべてに接続されているので、制御手段１の
半導体構成部品は共通のキャリア本体４２上に搭載でき
る。図６によれば、この共通キャリア本体４２はハウジ
ング４（リブ５３の上）に配置されており、キャリア本
体４２とハウジング４間には絶縁層３がキャリア本体４
２とハウジング４を電気的に絶縁するために与えられて
いる。線形コントローラ１１、１２、１３の内のただ１
つだけが一時に線形操作され（したがって、この線形コ
ントローラにたいしてだけ大きな消費電力が発生し）、
一方では他の線形コントローラ１１、１２、１３がオフ
され（消費電力はゼロ）、共通キャリア本体４２によっ
て、線形動作中の線形コントローラ１１、１２、１３の
各々にたいして効果的な熱抵抗が制御手段１の線形コン
トローラ１１、１２、１３の数にしたがって減少し、こ
れによって、制御手段１の半導体構成部品（特に、パワ
ー・トランジスタ）の熱負荷が減少する。
【００３２】しかしながら、本加熱システムは自動車に
も本実施態様にも制限されるものではなく、加熱ステー
ジの加熱部品もまた、例えばＰＴＣ部品によって実現さ
れ得る。冷却水を加熱する代わりに、本加熱システムは
また、自動車内部の別の応用分野（例えば、回路指向ま
たは回路非指向の）、例えば空気の加熱（内部コンパー
トメント）や（ディーゼル）燃料の余熱にも用いること
が可能である。
【００３３】
【発明の効果】制御手段（線形コントローラ）によって
形成された制御ループおよび制御経路（加熱部品を持っ
た加熱器または加熱ステージ）を１つのハウジング内に
一体化することによって、 ・加熱システムはコンパクトで機能性のあるユニットと
して実現可能であり、 ・加熱器と加熱ユニット間の適合が不必要であり、 ・外部接続が簡単であり、１つまたは複数の加熱ステー
ジの加熱部品をユーザが接続する必要がなく、 ・制御手段の（半導体部品の）消費電力を加熱用に使用
して、さらに、加熱電流と加熱電力間の線形的関係が達
成される。
【００３４】制御手段を１つの線形コントローラまたは
（並列に接続された）複数の線形コントローラによって
実現することによって、その内の１つだけが一時に線形
動作させて、以下のような長所が得られる。 ・スイッチング動作が避けられ、その結果、スイッチン
グ動作によって引き起こされる制御の干渉（デッド範
囲、オーバラップ、ヒシテリシス、未定義状態など）が
避けられ、 ・電磁気的適合性の干渉がほとんど避けられ、したがっ
て、電磁気的適合性問題を解消するための高価な構成部
品が必要ない。
【００３５】制御手段の半導体構成部品を高い熱伝導率
を持つ共通キャリア本体上に配置することによって、制
御手段（例えば線形コントローラ）の半導体構成部品の
熱抵抗を減少させ、したがって、制御手段の半導体構成
部品の熱負荷が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気加熱器の制御を図示する基本回路である。
【図２】制御ループの基本回路である。
【図３】制御ループの実施態様である。
【図４】加熱システムの斜視図である。
【図５】自動車の循環冷却システム（例えば、冷却水循
環システム）中に一体化された加熱システムの断面図で
ある。
【図６】制御手段の半導体構成部品の配置図である。
【図７】制御反応を図示する線図である。
【符号の説明】
１ 制御手段 １１、１２、１３ 線形コントローラ（コントロー
ラ） ２１、２２、２３ 加熱抵抗（加熱ステージ） Ｖ１、Ｖ２ コンパレータ要素 ＦＧ２、ＦＧ３ 検出された差 ＰＧ１、ＰＧ２ 入力信号 ＳＧ１、ＳＧ２ 制御用変数 ３２１、３２２、３２３ コンパレータ要素 ＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３ 制御差 ＦＧ、ＦＧ２、ＦＧ３ コマンド変数 ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３ 被制御変数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593127186 ダーフィト・ウント・バーダー・−デー・ ベー・カー−・スペツィアルファブリー ク・エレクトリシャー・アパラーテ・ウン ト・ハイツヴィダーステーンデ・ゲゼルシ ャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフ ツング Ｄａｖｉｄ ＆ Ｂａａｄｅｒ −ＤＢＫ − Ｓｐｅｚｉａｌｆａｂｒｉｋ ｅｌｅ ｋｔｒｉｓｃｈｅｒ Ａｐｐａｒａｔｅ ｕｎｄ Ｈｅｉｚｗｉｄｅｒｓｔａｅｎｄ ｅ ＧｍｂＨ ドイツ連邦共和国 カンデル／プファル ツ、ラーインシュトラーセ 72−74 (71)出願人 597145768 アルカテル・エスイーエル・アクチエンゲ ゼルシャフト Ａｌｃａｔｅｌ ＳＥＬ ＡＧ ドイツ連邦共和国 シュトゥツガルト，ロ ーレンツシュトラーセ 10 (72)発明者 ハンス−ペーター・フォィシュテル ドイツ連邦共和国 ロト，ヴァルトシュト ラーセ 49 (72)発明者 クラウス・ビーツ ドイツ連邦共和国 カールスルーエ，ピル マンゼンゼルシュトラーセ ６ (72)発明者 フランツ・ボーレンダー ドイツ連邦共和国 カンデル，ヤーンシュ トラーセ 15アー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２つの電気式加熱抵抗を有
    し、その加熱電力が制御手段によって調節可能である電
    気加熱器において、 前記制御手段（１）が前記加熱抵抗の数に対応した数の
    コントローラ（１１、１２、１３）を有し、前記電気式
    加熱抵抗（２１、２２、２３）の内の一つが、前記コン
    トローラの１つと連結しており、前記制御手段（１）の
    制御範囲が前記コントローラ（１１、１２、１３）に分
    配されており、互いに異なった制御範囲が前記コントロ
    ーラ（１１、１２、１３）の各々と結び付いていること
    を特徴とする電気加熱器。
  2. 【請求項２】 コンパレータ要素（Ｖ１、Ｖ２）の各々
    が２つの入力端子および１つの出力端子を持ち、 各々のコンパレータ要素（Ｖ１、Ｖ２）の前記出力端子
    が、検出された差（ＦＧ２、ＦＧ３）を、隣接する低い
    制御範囲用のコントローラ（１１）を除く各々のコント
    ローラ（１２、１３）に与えるために、前記コントロー
    ラ（１２、１３）の内の１つの入力端子に接続されてお
    り、 隣接する低い制御範囲が結び付いている前記コントロー
    ラ（１１、１２）の入力信号（ＰＧ１、ＰＧ２）が、前
    記コンパレータ要素（Ｖ１、Ｖ２）の被減数入力端子に
    供給され、 隣接する低い制御範囲の前記コントローラ（１１、１
    ２）によって発生された制御用変数（ＳＧ１、ＳＧ２）
    が、前記コンパレータ要素（Ｖ１、Ｖ２）の減数入力端
    子に供給されることを特徴とする請求項１に記載の電気
    加熱器。
  3. 【請求項３】 前記コントローラ（１１、１２、１３）
    の各々が１つの線形コントローラおよび１つのコンパレ
    ータ要素（３２１、３２２、３２３）を有し、 前記コンパレータ要素（３２１、３２２、３２３）が、
    前記線形コントローラ（１１、１２、１３）に、コマン
    ド変数（ＦＧ、ＦＧ２、ＦＧ３）および結果生じる被制
    御変数（ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３）の実際値に基づいた
    制御差（ＲＤ１、ＲＤ２、ＲＤ３）を与えることを特徴
    とする請求項１または２に記載の電気加熱器。
  4. 【請求項４】 前記コンパレータ要素（Ｖ１、Ｖ２）
    が、前記制御範囲を分割するために前記コントローラの
    前記コンパレータ要素（３２１、３２２、３２３）中に
    一体化されており、前記コントローラが前記検出された
    制御差を前記線形コントローラ（１１、１２、１３）に
    供給し、さらに、次に高い制御範囲のコントローラには
    コマンド変数（ＦＧ２、ＦＧ３）として供給することを
    特徴とする請求項３に記載の電気加熱器。
  5. 【請求項５】 電気加熱器において、前記電気加熱器が
    自動車の循環冷却液システムのために使用されることを
    特徴とする請求項１から４の内のいずれかに記載の電気
    加熱器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011037363A3 (en) * 2009-09-24 2011-07-28 Lg Hausys, Ltd. Heat control device of heat generating glass

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19738318C5 (de) * 1997-09-02 2014-10-30 Behr Gmbh & Co. Kg Elektrische Heizeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE19905074C1 (de) 1999-02-08 2000-11-16 Valeo Klimasysteme Gmbh Elektrische Heizvorrichtung, insbesondere PTC-Heizvorrichtung für ein Fahrzeug
DE19946339C1 (de) * 1999-09-28 2000-08-31 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Regelung einer Heiz- und/oder Klimaautomatik
DE19948313A1 (de) * 1999-10-07 2001-04-12 Alcatel Sa Elektrische Heizung sowie Verfahren zur Regelung einer elektrischen Heizung
EP1253807A3 (de) 2000-05-23 2003-02-05 Catem GmbH & Co.KG Elektrische Heizvorrichtung, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen
FR2813559B1 (fr) * 2000-09-04 2002-11-29 Renault Dispositif de chauffage de l'habitacle d'un vehicule automobile
DE10061458B4 (de) * 2000-12-09 2005-12-15 Eichenauer Heizelemente Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer Kfz-Zusatzheizung
DE10065400C2 (de) * 2000-12-27 2003-08-14 Siemens Ag Flusspumpe mit Hochtemperatursupraleiter und damit zu betreibender supraleitender Elektromagnet
DE10102671C2 (de) * 2001-01-17 2003-12-24 Eichenauer Heizelemente Gmbh Elektrische Heizung für ein Kraftfahrzeug
DE10208103A1 (de) * 2002-02-26 2003-09-11 Beru Ag Elektrische Luftheizungsvorrichtung insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE10214166A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-23 David & Baader Gmbh Heizflansch, insbesondere zum Vorwärmen von Luft in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine
US20060196484A1 (en) * 2003-07-28 2006-09-07 Gill Alan P Capture and burn air heater
CN101069010B (zh) * 2003-07-28 2010-12-29 菲利普斯&坦洛工业有限公司 车辆进气口加热器系统
US8003922B2 (en) * 2006-02-17 2011-08-23 Phillips & Temro Industries Inc. Solid state switch with over-temperature and over-current protection
US8981264B2 (en) * 2006-02-17 2015-03-17 Phillips & Temro Industries Inc. Solid state switch
DE502007005351D1 (de) * 2007-07-20 2010-11-25 Eberspaecher Catem Gmbh & Co K Elektrische Heizvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge
US8218955B2 (en) * 2008-12-30 2012-07-10 Hatco Corporation Method and system for reducing response time in booster water heating applications
DE202009003807U1 (de) * 2009-03-20 2010-08-12 Voss Automotive Gmbh Elektrisches Heizsystem für ein Fluid-Leitungssystem
JP2011152907A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電気式加熱装置及び車両用空気調和装置
DE102011002144A1 (de) 2011-02-25 2012-08-30 Dbk David + Baader Gmbh Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Heizers und elektrischer Heizer
WO2014015886A1 (en) 2012-07-26 2014-01-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrical resistor heating
DE102012109801B4 (de) * 2012-10-15 2015-02-05 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Elektrische Heizvorrichtung
US10221817B2 (en) 2016-05-26 2019-03-05 Phillips & Temro Industries Inc. Intake air heating system for a vehicle
US10077745B2 (en) 2016-05-26 2018-09-18 Phillips & Temro Industries Inc. Intake air heating system for a vehicle
US10585411B2 (en) * 2018-02-06 2020-03-10 Ford Global Technologies, Llc Vehicle power supply control using serial communication
US10969141B2 (en) 2018-03-13 2021-04-06 Ngb Innovations Llc Regulating temperature and reducing buildup in a water heating system
CN114675625A (zh) * 2022-03-21 2022-06-28 潍柴动力股份有限公司 一种控制器控制方法及装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3710139A (en) * 1967-04-24 1973-01-09 Sybron Corp Amplifier system
JPS4918870B1 (ja) * 1968-09-04 1974-05-13
US4138607A (en) * 1977-06-24 1979-02-06 Pako Corporation Dual priority temperature control
US4151589A (en) * 1978-02-03 1979-04-24 Leeds & Northrup Company Decoupled cascade control system
EP0057477A3 (de) * 1981-01-30 1982-08-25 Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon-Bührle AG Regelkreis mit Abgleichvorrichtung
GB8400573D0 (en) * 1984-01-10 1984-02-15 Miller G Multiple loop feedback systems
DE3447182A1 (de) * 1984-12-22 1986-06-26 Kromberg & Schubert, 5600 Wuppertal Heizung fuer den fahrgastraum in kraftfahrzeugen
JP2727319B2 (ja) * 1988-02-05 1998-03-11 富士写真フイルム株式会社 温度制御装置
FR2690112B1 (fr) * 1992-04-21 1995-06-23 Valeo Thermique Habitacle Dispositif de chauffage-ventilation de l'habitacle d'un vehicule automobile propulse par un moteur a faibles rejets thermiques.
JP3155393B2 (ja) * 1993-05-13 2001-04-09 富士写真フイルム株式会社 感光材料処理装置用乾燥装置
DE4345056C2 (de) * 1993-12-31 1996-07-11 Eberspaecher J Fahrzeugheizgerät mit Steuergerät
US5521359A (en) * 1995-04-18 1996-05-28 Bone; Charles A. System for coordinating operation of microwave oven with a second appliance
US5658480A (en) * 1995-09-05 1997-08-19 Therm-O-Disc, Incorporated Heating element control

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011037363A3 (en) * 2009-09-24 2011-07-28 Lg Hausys, Ltd. Heat control device of heat generating glass
JP2013504854A (ja) * 2009-09-24 2013-02-07 エルジー・ハウシス・リミテッド 発熱ガラスの発熱制御装置
RU2497313C1 (ru) * 2009-09-24 2013-10-27 ЭлДжи ХАУСИС, ЛТД. Устройство для управления нагревом тепловыделяющего стекла

Also Published As

Publication number Publication date
EP0837381A3 (de) 1999-06-02
EP0837381B1 (de) 2002-03-06
DE59706540D1 (de) 2002-04-11
EP0837381A2 (de) 1998-04-22
US5990459A (en) 1999-11-23

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