JPH0618011U - 自動車用空気調和装置のｐｔｃヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】「自動車用空気調和装置のＰＴＣヒータ制御装
置」において、ＰＴＣヒータ起動時のピーク電流を低下
させる。 【構成】ＰＴＣヒータ４３を構成する各ＰＴＣ素子１０
にそれぞれ端子を接続して各ＰＴＣ素子１０を個別的に
通電しうるように構成するとともに、ＰＴＣヒータ４３
の起動にあたって各ＰＴＣ素子１０を所定時間置きに一
つずつ順番に通電させるようヒータコントロール回路４
４とオートアンプ４５を構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、補助ヒータとして自動車用空気調和装置に組み込まれたＰＴＣヒー タの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

今日の自動車用空気調和装置の大部分は、熱源としてエンジン冷却水（温水） を利用する温水ヒータシステムを採用しているが、最近のエンジンの傾向として 、燃焼効率の改善が進み、水温の上昇が緩やかになり、そのヒータ効果にあまり 期待できない場合がある。そこで、暖房能力を上げるため、温水ヒータシステム に補助ヒータを付加することが一般的に考えられている。そして、その補助ヒー タとしては、ふつうの抵抗ヒータと比べてすぐれた性能、安全性、信頼性を有す るいわゆるＰＴＣヒータを使用することが多い。ここで、ＰＴＣとは、Positive Temperature Coefficient（正温度係数）の略で、例えばチタン酸バリウムセラ ミックのことである。

【０００３】 このようなＰＴＣヒータの一例を図５に概略的に示す。このＰＴＣヒータはい わゆるフィンタイプのものであって、ＰＴＣセラミック１０を両側を金属板１１ 、１２で挟まれたハニカム状のフィン１３で挟んだ構造を一単位として、これを 複数個並列に連結して構成されている。ＰＴＣヒータの両端にはそれぞれマイナ ス（−）の端子とプラス（＋）の端子が接続されており、図示しない電源からこ れらの端子を通じて通電することによって各ＰＴＣセラミック１０が発熱する。 同図では、各ＰＴＣセラミック１０は小さく分割されて相互に間隔を置いて配置 されているが、これは通気抵抗を考慮したものであって、発熱量の増加を重視す れば、一単位を構成するＰＴＣセラミック１０を一枚の板で構成することも可能 である。以下、本明細書では、一単位を構成するＰＴＣセラミック１０を機能的 に一つとみて、これをＰＴＣ素子と呼ぶことにする。

【０００４】 なお、ＰＴＣヒータの適用例として、例えば、ＰＴＣヒータをリアフットダク ト内に設けてここからの吹出し風の温度を上昇させるようにした技術が、実開昭 ５６−７１４１１号公報に開示されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このようなＰＴＣヒータにあっては、通電と同時に突入電流が流れ 、起動初期に大電流を消費してしまうという問題がある。例えば、図６はその一 例を示したグラフであって、１キロワット（ＫＷ）のＰＴＣヒータを４０ボルト （Ｖ）の電圧下で使用した場合、安定時の電流値２５アンペア（Ａ）に対し、起 動初期にはそれの約４倍の１００アンペア（Ａ）の突入電流が発生している。そ して、通電してからＰＴＣヒータが安定するまでに約５秒かかっている。

【０００６】 したがって、例えば、エンジン水温が高くないエンジン始動時にＰＴＣヒータ をオンすると、オルタネータの作動トルクが上昇するとともにエンジンに供給さ れる電流までＰＴＣヒータに消費されてしまうため、エンストしてしまうおそれ がある。

【０００７】 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＴＣ ヒータ起動時のピーク電流を低下させうる自動車用空気調和装置の制御装置を提 供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための本考案は、複数のＰＴＣ素子を並列に接続してな るＰＴＣヒータと、前記ＰＴＣヒータを起動するときに前記複数のＰＴＣ素子を それぞれ所定時間置きに一つずつ順番に通電させる制御手段とを有することを特 徴とする。

【０００９】 また、本考案は、前記制御手段は車室内温度が所定値以下でかつエンジン始動 後所定時間経過後に前記ＰＴＣヒータを起動させることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

このように構成した本考案にあっては、ＰＴＣヒータを起動するとき、制御手 段は、ＰＴＣヒータを構成する複数のＰＴＣ素子をそれぞれ所定時間置きに一つ ずつ順番に通電させる。このとき、各ＰＴＣ素子ごとに突入電流が発生するが、 一つ一つのピーク電流は下がるので、起動時におけるピーク電流は全体的にみて 低下する。

【００１１】 また、制御手段は、車室内温度が所定値以下で、かつ、エンジン始動後所定時 間経過後にはじめて上記の方法でＰＴＣヒータを通電する。そのため、ＰＴＣヒ ータを作動させる必要がある時に、しかもエンジンが完全に立ち上がってから、 ＰＴＣヒータがオンされることになるので、バッテリー上りやエンストを防止し つつ効率的にＰＴＣヒータを使用することができる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の一実施例による自動車用空気調和装置のＰＴＣヒータ制御装置 の概略構成図、図２は同実施例によるＰＴＣヒータの概略断面図、図３は同実施 例による起動時の動作フローチャート、図４は同実施例による起動時の電流特性 図である。

【００１３】 本実施例では、図１に示すように、補助ヒータとしてのＰＴＣヒータ４３は自 動車用空気調和装置本体のフットダクト４２内に配置されている。 すなわち、この自動車用空気調和装置本体は、インテークユニット２０とクー リングユニット２１とヒータユニット２２とから構成されている。インテークユ ニット２０には内外気の選択を行うインテークドア２３が回動自在に設けられて おり、インテークドア２３の設定位置に応じて内気または外気がファン２４の回 転によってユニット内に導入されるようになっている。インテークドア２３はイ ンテークドアアクチュエータ２５によって駆動され、ファン２４はファンモータ ２６によって駆動される。ファンモータ２６への印加電圧はファンコントロール 回路２７によって制御される。また、クーリングユニット２１にはエバポレータ ２８が設けられており、インテークユニット２０で導入した空気をエバポレータ ２８により冷却するようになっている。

【００１４】 ヒータユニット２２には、エンジン冷却水（温水）が流入するヒータコア２９ が迂回路３０を形成するように設けられており、ヒータコア２９の上流側には、 ヒータコア２９を通過する空気量と迂回路３０を通過する空気量との比率を調節 するエアミックスドア３１が回動自在に取り付けられている。ヒータコア２９の 下流側には、ヒータコア２９を通過した温風とヒータコア２９を迂回した冷風と を混合して所望の温度に調和する混合室３２が形成されている。エアミックスド ア３１の開度を適宜変更することによって、混合室３２で混合される温風と冷風 の割合が変わることになる。ヒータコア２９の下流側には、さらに、混合室３２ 内の調和空気を乗員の上半身へ向けて吹き出すベント吹出口３３と、フロントガ ラス内面に沿って吹き出すデフ吹出口３４と、乗員の足元へ向けて吹き出すフッ ト吹出口３５がそれぞれユニットケース３６に開設されている。各吹出口３３〜 ３５には、これらを開閉して配風量を制御するベントドア３７、デフドア３８、 フットドア３９がそれぞれ取り付けられている。エアミックスドア３１はエアミ ックスドアアクチュエータ４０により、また、各モードドア３７〜３９はモード ドアアクチュエータ４１によってそれぞれ駆動される。

【００１５】 本実施例では、フット吹出口３５に接続されたフットダクト４２内の上流部に 、フィンタイプのＰＴＣヒータ４３が補助ヒータとして内設されている。このＰ ＴＣヒータ４３は、図２に示すように、ＰＴＣ素子としてのＰＴＣセラミック１ ０を両側を金属板１１、１２で挟まれたハニカム状のフィン１３で挟んだ構造を 一単位として、これを複数個並列に連結して構成されている（図５と同様）。Ｐ ＴＣ素子としてのＰＴＣセラミック１０は一枚の板状のもので構成してもよいこ とは前述した通りである。このＰＴＣヒータ４３にあっては、ＰＴＣヒータ４３ を構成する各ＰＴＣ素子１０を個別的に独立して通電しうるよう、各単位ごとに ＰＴＣ素子１０の両端にそれぞれマイナス（−）の端子とプラス（＋）の端子が 交互に接続されている。したがって、通電する端子を選択することによって各Ｐ ＴＣ素子１０を個別的かつ独立に発熱させることができる。各端子に対する給電 はヒータコントロール回路４４によって制御される。

【００１６】 前記したファンコントロール回路２７、インテークドアアクチュエータ２５、 エアミックスドアアクチュエータ４０、モードドアアクチュエータ４１およびヒ ータコントロール回路４４は、それぞれオートアンプ４５に接続されている。ま た、このオートアンプ４５には、ＰＴＣヒータ４３を作動させるＰＴＣヒータス イッチ４６と、エンジンを始動させるイグニッションスイッチ４７と、車室内の 温度を検出する内気センサ４８と、その他のセンサ類４９（例えば、車外の気温 を検出する外気センサ、日射量を検出する日射センサ、エンジン冷却水温を検出 する水温センサ等）と、乗員が所望の温度を設定する温度設定器５０と、車両に 搭載されたバッテリー５１とがそれぞれ接続されている。オートアンプ４５は、 マイコンを内蔵しており、各スイッチや各種センサからの入力信号を演算処理し て、ファンコントロール回路２７や各種アクチュエータ２５、４０、４１、ヒー タコントロール回路４４などを総合的に制御する。また、このオートアンプ４５ はタイマー５２を有している。なお、制御手段は、ヒータコントロール回路４４ とオートアンプ４５とで構成されている。

【００１７】 次に、このオートアンプ４５によるＰＴＣヒータ４３起動時の制御内容につい て、図３に示すフローチャートに従って説明する。なお、ここでは、話を簡単に するためＰＴＣヒータ４３は第１と第２の二つのＰＴＣ素子で構成されているも のとする。

【００１８】 まずオートアンプ４５は、内気センサ４８やイグニッションスイッチ４７から の信号を入力し（Ｓ１）、内気センサ４８により検出された室内温度があらかじ め設定された所定値以下かどうかを判断する（Ｓ２）。この判断の結果として室 温が所定値以下であればステップ３に進み、所定値より高ければ、そもそも補助 ヒータとしてのＰＴＣヒータ４３を作動させる必要はないものと判断して、ＰＴ Ｃヒータ４３をオフする（Ｓ１０）。

【００１９】 ステップ２において室温が所定値以下であると判断すると、オートアンプ４５ は、イグニッションスイッチ４７がオンされているか否かを判断する（Ｓ３）。 この判断の結果としてイグニッションスイッチ４７がオンされてなければ、ＰＴ Ｃヒータ４３の作動に伴う大きな電力消費によってバッテリー上りが生じるのを 防止するため、ＰＴＣヒータ４３をオフする（Ｓ１０）。これに対し、イグニッ ションスイッチ４７がオンされている場合には、エンジンの回転に伴うオルタネ ータによる発電があるためＰＴＣヒータ４３の作動によるバッテリー上りのおそ れはないので、次のステップ４に進む。すなわち、イグニッションスイッチ４７ がオンされると同時にタイマー５２が起動して、あらかじめ設定された所定時間 Ｔ_１の経過の有無を判断する（Ｓ４）。このタイマ時間Ｔ_１は、エンジンがクラ ンキングを経て完全に立ち上がるまでに必要十分な時間（例えば１０秒）に設定 されている。これは、エンジンのクランキング中にＰＴＣヒータ４３をオンしな いことによって、エンジン始動時におけるエンジンへの電流供給を確保し、もっ てエンストを防止するためである。

【００２０】 ステップ４においてタイムアップと判断すると、オートアンプ４５は、まずヒ ータコントロール回路４４に指令を出してＰＴＣヒータ４３の第１ＰＴＣ素子を 通電させ（Ｓ５）、これと同時にタイマー５２を起動する。そして、あらかじめ 設定された所定時間Ｔ_２（例えば５秒）の経過後（Ｓ６）、さらにＰＴＣヒータ ４３の第２ＰＴＣ素子を通電させる（Ｓ７）。このように各ＰＴＣ素子への通電 に時間差を設けこれらを順次オンしていくことによって、図４に示すようにピー ク電流を分散して一つあたりのピーク電流を下げ、従来のように一時的に大電流 が流れるのを阻止することができる。なお、図４中のピークＡは第１ＰＴＣ素子 をオンした時のピーク電流を、ピークＢは第２ＰＴＣ素子をオンした時のピーク 電流をそれぞれ示している。

【００２１】 さらに、オートアンプ４５は、第２ＰＴＣ素子のオンと同時にタイマー５２を 起動し、あらかじめ設定された所定時間Ｔ_３（例えば５秒）の経過を待って（Ｓ ８）、ファンコントロール回路４４に指令を出してファンモータ２６を起動させ る（Ｓ９）。図４中のピークＣはこの時のピーク電流に対応する。なお、本実施 例の場合、タイマ時間Ｔ_２とＴ_３は共に、ＰＴＣ素子が通電されてから安定する までに要する時間（約５秒）に設定されている（図４および図６参照）。

【００２２】 以上は、自動制御の場合であるが、ＰＴＣヒータスイッチ４６の操作により手 動でＰＴＣヒータ４３をオンする場合にも、ＰＴＣヒータ４３の起動については 同様の制御がなされるようになっている。すなわち、ＰＴＣヒータスイッチ４６ がオンされると、オートアンプ４５は、ヒータコントロール回路４４を通じてま ず第１ＰＴＣ素子を通電させると同時にタイマー５２を起動し、タイムアップす ると次に第２ＰＴＣ素子を通電させると同時にタイマー５２を起動し、タイムア ップするとさらに第３ＰＴＣ素子を通電させると同時にタイマー５２を起動する というように、ＰＴＣヒータ４３を構成する各ＰＴＣ素子をそれぞれ所定時間置 きに一つずつ順番に通電させる。

【００２３】 したがって、本実施例によれば、ＰＴＣヒータ４３を構成するそれぞれのＰＴ Ｃ素子１０に端子を接続してこれらを個別的に独立して通電しうるように構成し 、かつ起動の際には、各ＰＴＣ素子１０を所定時間置きに一つずつ順番に通電さ せるようにしたので、突入電流が分散されて一つ一つのピーク電流が低下し、よ ってＰＴＣヒータ４３起動時のピーク電流を大幅に下げることができる。

【００２４】 しかも、本実施例では、自動制御において、車室内温度が所定値以下のときに 限ってＰＴＣヒータ４３を作動させるようにしたので、不必要な時の無駄な電力 消費を避けることができるばかりか、エンジンが完全に立ち上がってからＰＴＣ ヒータ４３を起動させるようにしたので、エンストを防止することができる。ま た、エンジンが回ってないときにはＰＴＣヒータ４３を作動させないようにした ので、バッテリー上りも防止される。

【００２５】 さらに、本実施例では、ＰＴＣヒータ４３が安定状態に達してからファン２４ を回転させるようにしたので、ファンをオンするとすぐに温風が吹き出されるよ うになり、より効率的な急速暖房が実現される。

【００２６】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、ＰＴＣヒータを構成する複数のＰＴＣ素子 を所定時間置きに一つずつ順番に通電させるようにしたので、突入電流が分散さ れ、起動時のピーク電流を低下させることができる。

【００２７】 また、補助ヒータの必要な時に、しかもエンジン始動後にＰＴＣヒータをオン するようにしたので、バッテリー上りやエンストを防止しつつ効率的にＰＴＣヒ ータを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による自動車用空気調和装置
のＰＴＣヒータ制御装置の概略構成図である。

【図２】同実施例によるＰＴＣヒータの概略断面図であ
る。

【図３】同実施例による起動時の動作フローチャートで
ある。

【図４】同実施例による起動時の電流特性図である。

【図５】従来のＰＴＣヒータの一例を示す概略断面図で
ある。

【図６】ＰＴＣヒータ起動時の電流特性図である。

【符号の説明】

１０…ＰＴＣセラミック（ＰＴＣ素子） ４３…ＰＴＣヒータ ４４…ヒータコントロール回路（制御手段） ４５…オートアンプ（制御手段）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のＰＴＣ素子(10)を並列に接続してな
   るＰＴＣヒータ(43)と、 前記ＰＴＣヒータ(43)を起動するときに、前記複数のＰ
   ＴＣ素子(10)をそれぞれ所定時間置きに一つずつ順番に
   通電させる制御手段(45)と、 を有することを特徴とする自動車用空気調和装置の制御
   装置。
2. 【請求項２】前記制御手段(45)は、車室内温度が所定値
   以下で、かつ、エンジン始動後所定時間経過後に前記Ｐ
   ＴＣヒータ(43)を起動させることを特徴とする請求項１
   に記載の自動車用空気調和装置の制御装置。