ヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラム
【課題】コストを抑え、かつ、速やかに複数のＰＴＣ素子を通電すること。
【解決手段】現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出部２０と、電流算出部２０によって算出された第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御部２１とを具備する。
【解決手段】現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出部２０と、電流算出部２０によって算出された第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御部２１とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車載用ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータに用いて好適なヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気ヒータの一形態であるＰＴＣヒータは、正温度特性を持つ抵抗素子であるＰＴＣ素子に直流電源を通電させることにより発熱を得る構造である（例えば、特許文献１）。ＰＴＣヒータは、温度上昇に伴い抵抗値が急激に上昇するタイミングが存在し、単純な直流電源の通電により一定の温度を保持できるため制御構造が簡素化できる等の理由により広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２００６−１６２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＰＴＣヒータは、図７で示すようにＰＴＣ素子の温度上昇に伴って電気抵抗値が一旦下がる（ＰＴＣ素子温度Ｔｍｉｎ、縦軸Ｒｍｉｎのタイミング）ことにより、図８に示すように通電後に電流が極大となる突入電流が発生するので、突入電流の最大値に耐えうる部材にするためにコストが増大するという問題があった。また、ＰＴＣヒータが複数のＰＴＣ素子を備える場合に、速やかに通電させるべく複数のＰＴＣ素子を同時にオン状態にすると、突入電流も重畳され電流制限値を超過してしまうため、１つずつ順次オン状態にしなければならず、速やかに通電させることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コストを抑え、かつ、速やかに複数のＰＴＣ素子を通電させることのできるヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置であって、現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出手段と、前記電流算出手段によって算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御手段と、を具備するヒータ制御装置を提供する。
【０００７】
このような構成によれば、現在通電状態にされている第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされた場合に新たな第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて算出される第３電流値が、最大許容電流値未満か否かが判定され、最大許容電流値未満となるまで第２ＰＴＣ素子は非通電状態に保持されて通電が待機され、最大許容電流値未満で第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子を通電状態にする。
このように、第２ＰＴＣ素子に対して、現在の電流値（第１電流値）と新たに通電された場合に流れると推定される電流値（第２電流値）とに基づいて算出される第３電流値が、最大許容電流値未満と判定されるまで通電されることがないので、ヒータユニットは最大許容電流値を超えて駆動させることがなく、突入電流を制限できる。
【０００８】
また、第３電流値が最大許容電流値未満となった場合に第２ＰＴＣ素子が非通電状態から通電状態に切り替えられることにより、第２ＰＴＣ素子が通電状態にされるまでの時間が最短となるので、ヒータユニット全体として、速やかに通電が完了する。さらに、所定の最大許容電流値と比較しながら通電状態と非通電状態とを切り替えるので、最大電流を超過しないよう過剰に部材を増やす、或いは、最大電流に耐えうる高価な部材を使用する等の対処の必要がなく、基板パターン幅の縮小による小型化、ケーブル（ＨＶ電線）径の小径化、保護ヒューズ定格の小容量化等、機器全体の小型化及びコストダウンとなる。
【０００９】
上記ヒータ制御装置における複数の前記ＰＴＣヒータのうち、消費電力が大きい前記ＰＴＣヒータから順に、通電状態にする前記ＰＴＣヒータとして選定する選定手段を備えることとしてもよい。
消費電力が大きいＰＴＣヒータほど大きい突入電流が発生するので、消費電力の大きいＰＴＣヒータから順に通電状態とすることで、例えば、順次通電していく中で最後に最大許容電流値を大幅に超過してしまう等の状況を防ぐことができる。
【００１０】
上記ヒータ制御装置の前記切替制御手段は、前記ＰＴＣ素子にそれぞれ対応するスイッチング素子を設け、該スイッチング素子のオンとオフとの切り替えにより、前記ＰＴＣ素子の通電と非通電とを切り替えることが好ましい。
これにより、簡便にＰＴＣ素子の通電と非通電とを切り替えることができる。
【００１１】
上記ヒータ制御装置において、前記ＰＴＣ素子と直列に追加抵抗を設けることとしてもよい。
このように、ＰＴＣ素子に対して直列に追加抵抗を設けることにより、ＰＴＣ素子温度を上昇させた場合に生じるＰＴＣ素子抵抗値の極小値の値を嵩上げすることができるので、突入電流を低減することができる。また、通常の抵抗をＰＴＣ素子と直列に接続した場合、キュリー温度においては接続した抵抗は無視できるほど小さいため、出力を低下させずに抵抗の極小値のみを嵩上げして突入電流を低減できる。
【００１２】
上記ヒータ制御装置において、前記追加抵抗の抵抗値は、最大電圧を前記最大許容電流値で除算した第１算出値から、前記ＰＴＣ素子の抵抗の極小値を減算した第２算出値よりも大きい値となるよう設定されることが好ましい。
最大許容電流値に基づいて追加抵抗値を算出することにより、ヒータユニットに流れる電流は、最大許容電流値を超えることがない。
【００１３】
本発明は、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御方法であって、現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出過程と、算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御過程と、を有するヒータ制御装置の制御方法を提供する。
【００１４】
本発明は、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御プログラムであって、現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出処理と、算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御処理と、をプログラムに実行させるためのヒータ制御装置の制御プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、コストを抑え、かつ、速やかに複数のＰＴＣ素子を通電できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒータ制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るオンオフ制御部が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図３】ＰＴＣヒータを順次通電した場合の電流の傾向を示した例である。
【図４】ＰＴＣヒータを順次通電した場合の電流の傾向を示したその他の例である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るヒータ制御装置の概略構成図である。
【図６】極小抵抗値が追加抵抗によって嵩上げされた様子を示す図である。
【図７】従来のＰＴＣヒータのＰＴＣ素子の温度特性を示した図である。
【図８】従来のＰＴＣヒータのＰＴＣ素子の通電時の電流波形を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕
本実施形態においては、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを３個備えるヒータユニットが車載用ＰＴＣヒータとして用いられる場合を想定し、本実施形態のヒータ制御装置が車載用ＰＴＣヒータに適用されることとして説明する。
図１は、車載用ＰＴＣヒータに適用したヒータ制御装置１０の概略構成図である。
【００１８】
本実施形態において、ヒータユニット１は、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃを備えており、各ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃにはそれぞれＰＴＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃが設けられている。以下、特に明記しない場合には、ＰＴＣヒータはＰＴＣヒータ２、ＰＴＣ素子はＰＴＣ素子３として記述する。なお、本実施形態においては、ヒータユニット１に設けられるＰＴＣヒータは３個であることとして説明するが、ＰＴＣヒータの個数は少なくとも２個あればよく、特に限定されない。
【００１９】
また、本実施形態においては、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃの消費電力の大きさをそれぞれ４ｋＷ，３ｋＷ，２ｋＷであることとして説明するが、ＰＴＣヒータ２の消費電力の大きさはこれに限定されない。
さらに、現在通電状態のＰＴＣヒータ２を第１ＰＴＣヒータとし、次に通電状態にされる新たなＰＴＣヒータ２を第２ＰＴＣヒータとする。本実施形態においては、消費電力の大きなＰＴＣヒータ２から順に通電することとして説明するので、先に通電されている第１ＰＴＣヒータをＰＴＣヒータ２ａとし、第２ＰＴＣヒータをＰＴＣヒータ２ｂとして説明する。
【００２０】
図１に示されるように、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃの上流側はそれぞれヒータ制御装置１０を介して直流電源装置のプラス側である端子Ａと接続され、下流側はそれぞれヒータ制御装置１０を介して直流電源装置のマイナス側である端子Ｂと接続されている。
ヒータ制御装置１０は、オンオフ制御部１１、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、電流検出部１３、及び電圧検出部１４を備えている。以下特に明記しない場合には、スイッチング素子はスイッチング素子１２として記述する。
【００２１】
スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃに対応づけて設けられている。また、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、オンオフ制御部１１と接続されており、オンオフ制御部１１から出力される制御信号に基づいて、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃの通電と非通電とを切り替えるべくオンオフが制御される。
電流検出部１３は、設けられた経路上の電流値を計測し、計測された電流値の情報をオンオフ制御部１１に出力する。
電圧検出部１４は、直流電源装置のプラス側に設けられ、ヒータユニット１の電圧値を計測し、計測された電圧値の情報をオンオフ制御部１１に出力する。
【００２２】
図２は、オンオフ制御部１１が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図２に示されるように、オンオフ制御部１１は、電流算出部（電流算出手段）２０、切替制御部（切替制御手段）２１、選定部（選定手段）２２、及び対応情報２３を備えている。
対応情報２３は、各ＰＴＣヒータ２に対する、各ＰＴＣ素子３の極小抵抗値Ｒｍｉｎの情報と、消費電力の情報とが対応づけられている。
電流算出部２０は、現在通電状態であるＰＴＣヒータ２ａ（第１ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ａ（第１ＰＴＣ素子）に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たなＰＴＣヒータ２ｂ（第２ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ｂ（第２ＰＴＣ素子）に流れると推定される第２電流値とに基づいて、突入電流推定値（第３電流値）を算出する。
【００２３】
具体的には、電流算出部２０は、電流検出部１３から取得した電流値を、現在通電状態であるＰＴＣヒータ２ａ（第１ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ａ（第１ＰＴＣ素子）に流れる第１電流値Ｉｎｏｗとする。また、電流算出部２０は、電圧検出部１４によって検出された高電圧検出値Ｖｈｖを、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの極小抵抗値Ｒｍｉｎによって除算し、その結果を第２電流値Ｉｎｘｔとして算出する。ここで、極小抵抗値Ｒｍｉｎは、ＰＴＣメーカの仕様に基づいて規定される値であり、また、誤差を含む場合がある。
さらに、電流算出部２０は、第１電流値Ｉｎｏｗと第２電流値Ｉｎｘｔとの和を算出し、これをヒータユニット１にかかる最大電流値である突入電流推定値（第３電流値）Ｉｒｕｓｈとする（以下（１）式参照）。
第１電流値Ｉｎｏｗ＋第２電流値Ｉｎｘｔ＝突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ （１）
【００２４】
切替制御部２１は、電流算出部２０によって算出された突入電流推定値（第３電流値）Ｉｒｕｓｈが、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、ＰＴＣヒータ２ｂ（第２ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ｂ（第２ＰＴＣ素子）を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満となった場合にＰＴＣヒータ２ｂ（第２ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ｂ（第２ＰＴＣ素子）を通電状態にする。ここで、最大許容電流値Ｉｍａｘは、要求仕様等に基づいて予め規定される値であり、例えば、２５アンペア（Ａ）である。
【００２５】
選定部２２は、複数のＰＴＣヒータ２のうち、消費電力が大きいＰＴＣヒータ２から順に、通電状態にするＰＴＣヒータ２として選定する。具体的には、上述した対応情報２３を読み出し、消費電力が大きいＰＴＣヒータ２から順に通電状態にするＰＴＣヒータ２として選定する。本実施形態においては、第１に通電状態にするＰＴＣヒータ２をＰＴＣヒータ２ａとし、第２に通電状態にするＰＴＣヒータ２をＰＴＣヒータ２ｂとし、第３に通電状態にするＰＴＣヒータをＰＴＣヒータ２ｃとして説明する。
【００２６】
次に、上述したヒータ制御装置１０における制御方法について、図１から図４を用いて説明する。
時刻Ｔ１において、車載用ＰＴＣヒータの要求電力が要求電力Ｉ（例えば、４ｋＷ）から要求電力ＩＩ（例えば、７ｋＷ）となった場合に、スイッチング素子１２ａがオン状態にされるとＰＴＣ素子３ａがオン状態となり、ＰＴＣヒータ２ａが通電される。ＰＴＣヒータ２ａが通電され突入電流が流れることにより、ヒータユニット１に流れる電流は電流値Ｉ１がピークとなり、徐々に落ち着いていく。このとき、オンオフ制御部１１の選定部２２によって、対応情報２３が参照され、現在使用しているＰＴＣヒータ２ａの次に消費電力の大きなＰＴＣヒータ２としてＰＴＣヒータ２ｂが選定される。
【００２７】
電流算出部２０において、電流検出部１３から電流計測値が取得されると、その計測値を第１電流値Ｉｎｏｗとする。また、電流算出部２０において、電圧検出部１４によって計測された高電圧検出値Ｖｈｖを、次に消費電力の大きなＰＴＣヒータ２として選定されたＰＴＣヒータ２ｂの抵抗最小値Ｒｍｉｎによって除算することにより、次にＰＴＣヒータ２ｂに流れると推定される電流値である第２電流値Ｉｎｘｔ（＝Ｖｈｖ／Ｒｍｉｎ）が算出される。
【００２８】
さらに、電流算出部２０において、第１電流値Ｉｎｏｗと第２電流値Ｉｎｘｔとの和が、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ（＝Ｉｎｏｗ＋Ｉｎｘｔ）として算出されるとともに、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈが最大許容電流値Ｉｍａｘより小さいか否かが判定される。判定の結果、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ＜最大許容電流値Ｉｍａｘとなるまでは、第２ＰＴＣ素子３ｂは通電が待機される。時刻Ｔ２において、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ＜最大許容電流値Ｉｍａｘとなった場合、切替制御部２１によってＰＴＣヒータ２ｂを通電させるべくスイッチング素子１２ｂがオフ状態からオン状態に切り替えられ、ＰＴＣ素子３ｂがオン状態にされる。
【００２９】
そうすると、図３に示すように、ＰＴＣヒータ２ｂの通電によって突入電流が発生した場合であっても、最大許容電流値Ｉｍａｘを超過することなく、ヒータユニット１に流れる電流は電流値Ｉ２がピークとなり、徐々に落ち着いていく。時刻Ｔ３において、ヒータユニット１に流れる電流値が安定し、要求電力が要求電力ＩＩを供給して安定することとなる。
【００３０】
出力電力が要求電力を満たしているか否かが判定され、要求電力を満たしている場合には、本処理を終了する。満たしていない場合には、上述した処理を繰り返し、ヒータユニット１に流れる電流値が最大許容電流値Ｉｍａｘを超過しないよう監視しつつ、ヒータユニット１の出力電力が要求電力を満たすよう制御する。このような処理を繰り返すことにより、図４に示されるように、規定の最大許容電流値Ｉｍａｘ未満で稼働させ、かつ、最短で所望の出力電力を提供することができる。
【００３１】
上述した実施形態に係るヒータ制御装置においては、上記処理の全て或いは一部を別途ソフトウェアを用いて処理する構成としてもよい。この場合、ヒータ制御装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、及び上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述のヒータ制御装置と同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００３２】
以上説明してきたように、本実施形態に係るヒータ制御装置及び方法並びにプログラムによれば、現在通電状態にされている第１ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ａ）に流れる第１電流値と、次に通電状態にされた場合に新たな第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）に流れると推定される第２電流値とに基づいて算出される第３電流値（突入電流推定値）が、最大許容電流値未満か否かが判定され、最大許容電流値未満となるまで第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）は非通電状態に保持されて通電が待機され、最大許容電流値未満で第２ＰＴＣヒータ（ＰＴＣヒータ２ｂ）の第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）を通電状態にする。
このように、第２ＰＴＣ素子に対して、現在の電流値（第１電流値）と新たに通電された場合に流れると推定される電流値（第２電流値）とに基づいて算出される第３電流値が、最大許容電流値未満と判定されるまで通電されることがないので、ヒータユニット１は最大許容電流値Ｉｍａｘを超えて駆動させることがなく、突入電流を制限できる。
【００３３】
また、第３電流値が最大許容電流値未満となった場合に、第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）が非通電状態から通電状態に切り替えられることにより、第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）が通電状態にされるまでの時間が最短となるので、ヒータユニット全体として、速やかに通電が完了する。さらに、所定の最大許容電流値Ｉｍａｘと比較しながら通電状態と非通電状態とを切り替えるので、最大電流を超過しないよう過剰に部材を増やす、或いは、最大電流に耐えうる高価な部材を使用する等の対処の必要がなく、基板パターン幅の縮小による小型化、ケーブル（ＨＶ電線）径の小径化、保護ヒューズ定格の小容量化等、機器全体の小型化及びコストダウンとなる。
【００３４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態にかかるヒータ制御装置が第１の実施形態と異なる点は、各ＰＴＣヒータに対して負荷抵抗を設ける点である。以下、本実施形態のヒータ制御装置について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００３５】
図５は、車載用ＰＴＣヒータに適用したヒータ制御装置１０´の概略構成図である。
図５に示されるように、ヒータ制御装置１０´は、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃに対して直列に、それぞれ追加抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設ける。以下特に明記しない場合には、追加抵抗は追加抵抗１５として説明する。
追加抵抗１５は、例えば、通常のニクロム電線等で形成されたものを用い、以下（２）式に示すように、最大電圧値を最大許容電流値Ｉｍａｘで除算し、さらに、ＰＴＣ素子の極小抵抗値を減算した値よりも大きくなるように設定する。
追加抵抗＞最大電圧値／最大許容電流値Ｉｍａｘ−極小抵抗値Ｒｍｉｎ （２）
【００３６】
また、追加抵抗１５の大きさは、以下の（３）式に示されるように、最大許容電流値Ｉｍａｘ以下とするための抵抗値（＝定格電圧／最大許容電流値）に、ＰＴＣ素子の極小抵抗値Ｒｍｉｎを減算したものより大きくし、かつ、キュリー温度における抵抗値Ｒｃよりも十分小さい値とし、ＰＴＣ素子単独での温度特性をできるだけ変化させないようにすることが好ましい。
定格電圧／最大許容電流値Ｉｍａｘ−極小抵抗値Ｒｍｉｎ＜追加抵抗値＜＜ＰＴＣ素子のキュリー温度における抵抗値Ｒｃ （３）
【００３７】
このように、ＰＴＣ素子に対して直列に追加抵抗１５を設け、ＰＴＣ素子温度を上昇させた場合に生じるＰＴＣ素子の極小抵抗値Ｒｍｉｎ（ＰＴＣ素子の極小値）の値を嵩上げすることにより（図６参照）、合成抵抗が大きくなり突入電流を低減させることができる。また、通常の抵抗をＰＴＣ素子と直列に接続した場合、キュリー温度においては接続した抵抗は無視できるほど小さいので、出力を低下させずに抵抗の極小値のみを嵩上げして突入電流を低減できる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、図５に示されるように、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃに対して直列に、それぞれ追加抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設けることとして説明していたが、追加抵抗１５の設け方はこれに限定されない。例えば、最も大きな消費電力となるＰＴＣヒータ２ａに対してのみ直列に追加抵抗１５ａを設けることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
２，２ａ，２ｂ，２ｃ ＰＴＣヒータ
３，３ａ，３ｂ，３ｃ ＰＴＣ素子
１０，１０´ ヒータ制御装置
１１ オンオフ制御部
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ スイッチング素子
１３ 電流検出部
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 追加抵抗
２０ 電流算出部（電流算出手段）
２１ 切替制御部（切替制御手段）
２２ 選定部（選定手段）
２３ 対応情報
Ｉｎｏｗ 第１電流値
Ｉｍａｘ 最大許容電流値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車載用ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータに用いて好適なヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気ヒータの一形態であるＰＴＣヒータは、正温度特性を持つ抵抗素子であるＰＴＣ素子に直流電源を通電させることにより発熱を得る構造である（例えば、特許文献１）。ＰＴＣヒータは、温度上昇に伴い抵抗値が急激に上昇するタイミングが存在し、単純な直流電源の通電により一定の温度を保持できるため制御構造が簡素化できる等の理由により広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２００６−１６２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＰＴＣヒータは、図７で示すようにＰＴＣ素子の温度上昇に伴って電気抵抗値が一旦下がる（ＰＴＣ素子温度Ｔｍｉｎ、縦軸Ｒｍｉｎのタイミング）ことにより、図８に示すように通電後に電流が極大となる突入電流が発生するので、突入電流の最大値に耐えうる部材にするためにコストが増大するという問題があった。また、ＰＴＣヒータが複数のＰＴＣ素子を備える場合に、速やかに通電させるべく複数のＰＴＣ素子を同時にオン状態にすると、突入電流も重畳され電流制限値を超過してしまうため、１つずつ順次オン状態にしなければならず、速やかに通電させることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コストを抑え、かつ、速やかに複数のＰＴＣ素子を通電させることのできるヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置であって、現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出手段と、前記電流算出手段によって算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御手段と、を具備するヒータ制御装置を提供する。
【０００７】
このような構成によれば、現在通電状態にされている第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされた場合に新たな第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて算出される第３電流値が、最大許容電流値未満か否かが判定され、最大許容電流値未満となるまで第２ＰＴＣ素子は非通電状態に保持されて通電が待機され、最大許容電流値未満で第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子を通電状態にする。
このように、第２ＰＴＣ素子に対して、現在の電流値（第１電流値）と新たに通電された場合に流れると推定される電流値（第２電流値）とに基づいて算出される第３電流値が、最大許容電流値未満と判定されるまで通電されることがないので、ヒータユニットは最大許容電流値を超えて駆動させることがなく、突入電流を制限できる。
【０００８】
また、第３電流値が最大許容電流値未満となった場合に第２ＰＴＣ素子が非通電状態から通電状態に切り替えられることにより、第２ＰＴＣ素子が通電状態にされるまでの時間が最短となるので、ヒータユニット全体として、速やかに通電が完了する。さらに、所定の最大許容電流値と比較しながら通電状態と非通電状態とを切り替えるので、最大電流を超過しないよう過剰に部材を増やす、或いは、最大電流に耐えうる高価な部材を使用する等の対処の必要がなく、基板パターン幅の縮小による小型化、ケーブル（ＨＶ電線）径の小径化、保護ヒューズ定格の小容量化等、機器全体の小型化及びコストダウンとなる。
【０００９】
上記ヒータ制御装置における複数の前記ＰＴＣヒータのうち、消費電力が大きい前記ＰＴＣヒータから順に、通電状態にする前記ＰＴＣヒータとして選定する選定手段を備えることとしてもよい。
消費電力が大きいＰＴＣヒータほど大きい突入電流が発生するので、消費電力の大きいＰＴＣヒータから順に通電状態とすることで、例えば、順次通電していく中で最後に最大許容電流値を大幅に超過してしまう等の状況を防ぐことができる。
【００１０】
上記ヒータ制御装置の前記切替制御手段は、前記ＰＴＣ素子にそれぞれ対応するスイッチング素子を設け、該スイッチング素子のオンとオフとの切り替えにより、前記ＰＴＣ素子の通電と非通電とを切り替えることが好ましい。
これにより、簡便にＰＴＣ素子の通電と非通電とを切り替えることができる。
【００１１】
上記ヒータ制御装置において、前記ＰＴＣ素子と直列に追加抵抗を設けることとしてもよい。
このように、ＰＴＣ素子に対して直列に追加抵抗を設けることにより、ＰＴＣ素子温度を上昇させた場合に生じるＰＴＣ素子抵抗値の極小値の値を嵩上げすることができるので、突入電流を低減することができる。また、通常の抵抗をＰＴＣ素子と直列に接続した場合、キュリー温度においては接続した抵抗は無視できるほど小さいため、出力を低下させずに抵抗の極小値のみを嵩上げして突入電流を低減できる。
【００１２】
上記ヒータ制御装置において、前記追加抵抗の抵抗値は、最大電圧を前記最大許容電流値で除算した第１算出値から、前記ＰＴＣ素子の抵抗の極小値を減算した第２算出値よりも大きい値となるよう設定されることが好ましい。
最大許容電流値に基づいて追加抵抗値を算出することにより、ヒータユニットに流れる電流は、最大許容電流値を超えることがない。
【００１３】
本発明は、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御方法であって、現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出過程と、算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御過程と、を有するヒータ制御装置の制御方法を提供する。
【００１４】
本発明は、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御プログラムであって、現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出処理と、算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御処理と、をプログラムに実行させるためのヒータ制御装置の制御プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、コストを抑え、かつ、速やかに複数のＰＴＣ素子を通電できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒータ制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るオンオフ制御部が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図３】ＰＴＣヒータを順次通電した場合の電流の傾向を示した例である。
【図４】ＰＴＣヒータを順次通電した場合の電流の傾向を示したその他の例である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るヒータ制御装置の概略構成図である。
【図６】極小抵抗値が追加抵抗によって嵩上げされた様子を示す図である。
【図７】従来のＰＴＣヒータのＰＴＣ素子の温度特性を示した図である。
【図８】従来のＰＴＣヒータのＰＴＣ素子の通電時の電流波形を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るヒータ制御装置及びその制御方法並びにその制御プログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕
本実施形態においては、ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを３個備えるヒータユニットが車載用ＰＴＣヒータとして用いられる場合を想定し、本実施形態のヒータ制御装置が車載用ＰＴＣヒータに適用されることとして説明する。
図１は、車載用ＰＴＣヒータに適用したヒータ制御装置１０の概略構成図である。
【００１８】
本実施形態において、ヒータユニット１は、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃを備えており、各ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃにはそれぞれＰＴＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃが設けられている。以下、特に明記しない場合には、ＰＴＣヒータはＰＴＣヒータ２、ＰＴＣ素子はＰＴＣ素子３として記述する。なお、本実施形態においては、ヒータユニット１に設けられるＰＴＣヒータは３個であることとして説明するが、ＰＴＣヒータの個数は少なくとも２個あればよく、特に限定されない。
【００１９】
また、本実施形態においては、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃの消費電力の大きさをそれぞれ４ｋＷ，３ｋＷ，２ｋＷであることとして説明するが、ＰＴＣヒータ２の消費電力の大きさはこれに限定されない。
さらに、現在通電状態のＰＴＣヒータ２を第１ＰＴＣヒータとし、次に通電状態にされる新たなＰＴＣヒータ２を第２ＰＴＣヒータとする。本実施形態においては、消費電力の大きなＰＴＣヒータ２から順に通電することとして説明するので、先に通電されている第１ＰＴＣヒータをＰＴＣヒータ２ａとし、第２ＰＴＣヒータをＰＴＣヒータ２ｂとして説明する。
【００２０】
図１に示されるように、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃの上流側はそれぞれヒータ制御装置１０を介して直流電源装置のプラス側である端子Ａと接続され、下流側はそれぞれヒータ制御装置１０を介して直流電源装置のマイナス側である端子Ｂと接続されている。
ヒータ制御装置１０は、オンオフ制御部１１、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、電流検出部１３、及び電圧検出部１４を備えている。以下特に明記しない場合には、スイッチング素子はスイッチング素子１２として記述する。
【００２１】
スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃに対応づけて設けられている。また、スイッチング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、オンオフ制御部１１と接続されており、オンオフ制御部１１から出力される制御信号に基づいて、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃの通電と非通電とを切り替えるべくオンオフが制御される。
電流検出部１３は、設けられた経路上の電流値を計測し、計測された電流値の情報をオンオフ制御部１１に出力する。
電圧検出部１４は、直流電源装置のプラス側に設けられ、ヒータユニット１の電圧値を計測し、計測された電圧値の情報をオンオフ制御部１１に出力する。
【００２２】
図２は、オンオフ制御部１１が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図２に示されるように、オンオフ制御部１１は、電流算出部（電流算出手段）２０、切替制御部（切替制御手段）２１、選定部（選定手段）２２、及び対応情報２３を備えている。
対応情報２３は、各ＰＴＣヒータ２に対する、各ＰＴＣ素子３の極小抵抗値Ｒｍｉｎの情報と、消費電力の情報とが対応づけられている。
電流算出部２０は、現在通電状態であるＰＴＣヒータ２ａ（第１ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ａ（第１ＰＴＣ素子）に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たなＰＴＣヒータ２ｂ（第２ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ｂ（第２ＰＴＣ素子）に流れると推定される第２電流値とに基づいて、突入電流推定値（第３電流値）を算出する。
【００２３】
具体的には、電流算出部２０は、電流検出部１３から取得した電流値を、現在通電状態であるＰＴＣヒータ２ａ（第１ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ａ（第１ＰＴＣ素子）に流れる第１電流値Ｉｎｏｗとする。また、電流算出部２０は、電圧検出部１４によって検出された高電圧検出値Ｖｈｖを、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの極小抵抗値Ｒｍｉｎによって除算し、その結果を第２電流値Ｉｎｘｔとして算出する。ここで、極小抵抗値Ｒｍｉｎは、ＰＴＣメーカの仕様に基づいて規定される値であり、また、誤差を含む場合がある。
さらに、電流算出部２０は、第１電流値Ｉｎｏｗと第２電流値Ｉｎｘｔとの和を算出し、これをヒータユニット１にかかる最大電流値である突入電流推定値（第３電流値）Ｉｒｕｓｈとする（以下（１）式参照）。
第１電流値Ｉｎｏｗ＋第２電流値Ｉｎｘｔ＝突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ （１）
【００２４】
切替制御部２１は、電流算出部２０によって算出された突入電流推定値（第３電流値）Ｉｒｕｓｈが、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、ＰＴＣヒータ２ｂ（第２ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ｂ（第２ＰＴＣ素子）を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満となった場合にＰＴＣヒータ２ｂ（第２ＰＴＣヒータ）のＰＴＣ素子３ｂ（第２ＰＴＣ素子）を通電状態にする。ここで、最大許容電流値Ｉｍａｘは、要求仕様等に基づいて予め規定される値であり、例えば、２５アンペア（Ａ）である。
【００２５】
選定部２２は、複数のＰＴＣヒータ２のうち、消費電力が大きいＰＴＣヒータ２から順に、通電状態にするＰＴＣヒータ２として選定する。具体的には、上述した対応情報２３を読み出し、消費電力が大きいＰＴＣヒータ２から順に通電状態にするＰＴＣヒータ２として選定する。本実施形態においては、第１に通電状態にするＰＴＣヒータ２をＰＴＣヒータ２ａとし、第２に通電状態にするＰＴＣヒータ２をＰＴＣヒータ２ｂとし、第３に通電状態にするＰＴＣヒータをＰＴＣヒータ２ｃとして説明する。
【００２６】
次に、上述したヒータ制御装置１０における制御方法について、図１から図４を用いて説明する。
時刻Ｔ１において、車載用ＰＴＣヒータの要求電力が要求電力Ｉ（例えば、４ｋＷ）から要求電力ＩＩ（例えば、７ｋＷ）となった場合に、スイッチング素子１２ａがオン状態にされるとＰＴＣ素子３ａがオン状態となり、ＰＴＣヒータ２ａが通電される。ＰＴＣヒータ２ａが通電され突入電流が流れることにより、ヒータユニット１に流れる電流は電流値Ｉ１がピークとなり、徐々に落ち着いていく。このとき、オンオフ制御部１１の選定部２２によって、対応情報２３が参照され、現在使用しているＰＴＣヒータ２ａの次に消費電力の大きなＰＴＣヒータ２としてＰＴＣヒータ２ｂが選定される。
【００２７】
電流算出部２０において、電流検出部１３から電流計測値が取得されると、その計測値を第１電流値Ｉｎｏｗとする。また、電流算出部２０において、電圧検出部１４によって計測された高電圧検出値Ｖｈｖを、次に消費電力の大きなＰＴＣヒータ２として選定されたＰＴＣヒータ２ｂの抵抗最小値Ｒｍｉｎによって除算することにより、次にＰＴＣヒータ２ｂに流れると推定される電流値である第２電流値Ｉｎｘｔ（＝Ｖｈｖ／Ｒｍｉｎ）が算出される。
【００２８】
さらに、電流算出部２０において、第１電流値Ｉｎｏｗと第２電流値Ｉｎｘｔとの和が、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ（＝Ｉｎｏｗ＋Ｉｎｘｔ）として算出されるとともに、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈが最大許容電流値Ｉｍａｘより小さいか否かが判定される。判定の結果、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ＜最大許容電流値Ｉｍａｘとなるまでは、第２ＰＴＣ素子３ｂは通電が待機される。時刻Ｔ２において、突入電流推定値Ｉｒｕｓｈ＜最大許容電流値Ｉｍａｘとなった場合、切替制御部２１によってＰＴＣヒータ２ｂを通電させるべくスイッチング素子１２ｂがオフ状態からオン状態に切り替えられ、ＰＴＣ素子３ｂがオン状態にされる。
【００２９】
そうすると、図３に示すように、ＰＴＣヒータ２ｂの通電によって突入電流が発生した場合であっても、最大許容電流値Ｉｍａｘを超過することなく、ヒータユニット１に流れる電流は電流値Ｉ２がピークとなり、徐々に落ち着いていく。時刻Ｔ３において、ヒータユニット１に流れる電流値が安定し、要求電力が要求電力ＩＩを供給して安定することとなる。
【００３０】
出力電力が要求電力を満たしているか否かが判定され、要求電力を満たしている場合には、本処理を終了する。満たしていない場合には、上述した処理を繰り返し、ヒータユニット１に流れる電流値が最大許容電流値Ｉｍａｘを超過しないよう監視しつつ、ヒータユニット１の出力電力が要求電力を満たすよう制御する。このような処理を繰り返すことにより、図４に示されるように、規定の最大許容電流値Ｉｍａｘ未満で稼働させ、かつ、最短で所望の出力電力を提供することができる。
【００３１】
上述した実施形態に係るヒータ制御装置においては、上記処理の全て或いは一部を別途ソフトウェアを用いて処理する構成としてもよい。この場合、ヒータ制御装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、及び上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述のヒータ制御装置と同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００３２】
以上説明してきたように、本実施形態に係るヒータ制御装置及び方法並びにプログラムによれば、現在通電状態にされている第１ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ａ）に流れる第１電流値と、次に通電状態にされた場合に新たな第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）に流れると推定される第２電流値とに基づいて算出される第３電流値（突入電流推定値）が、最大許容電流値未満か否かが判定され、最大許容電流値未満となるまで第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）は非通電状態に保持されて通電が待機され、最大許容電流値未満で第２ＰＴＣヒータ（ＰＴＣヒータ２ｂ）の第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）を通電状態にする。
このように、第２ＰＴＣ素子に対して、現在の電流値（第１電流値）と新たに通電された場合に流れると推定される電流値（第２電流値）とに基づいて算出される第３電流値が、最大許容電流値未満と判定されるまで通電されることがないので、ヒータユニット１は最大許容電流値Ｉｍａｘを超えて駆動させることがなく、突入電流を制限できる。
【００３３】
また、第３電流値が最大許容電流値未満となった場合に、第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）が非通電状態から通電状態に切り替えられることにより、第２ＰＴＣ素子（ＰＴＣ素子３ｂ）が通電状態にされるまでの時間が最短となるので、ヒータユニット全体として、速やかに通電が完了する。さらに、所定の最大許容電流値Ｉｍａｘと比較しながら通電状態と非通電状態とを切り替えるので、最大電流を超過しないよう過剰に部材を増やす、或いは、最大電流に耐えうる高価な部材を使用する等の対処の必要がなく、基板パターン幅の縮小による小型化、ケーブル（ＨＶ電線）径の小径化、保護ヒューズ定格の小容量化等、機器全体の小型化及びコストダウンとなる。
【００３４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態にかかるヒータ制御装置が第１の実施形態と異なる点は、各ＰＴＣヒータに対して負荷抵抗を設ける点である。以下、本実施形態のヒータ制御装置について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００３５】
図５は、車載用ＰＴＣヒータに適用したヒータ制御装置１０´の概略構成図である。
図５に示されるように、ヒータ制御装置１０´は、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃに対して直列に、それぞれ追加抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設ける。以下特に明記しない場合には、追加抵抗は追加抵抗１５として説明する。
追加抵抗１５は、例えば、通常のニクロム電線等で形成されたものを用い、以下（２）式に示すように、最大電圧値を最大許容電流値Ｉｍａｘで除算し、さらに、ＰＴＣ素子の極小抵抗値を減算した値よりも大きくなるように設定する。
追加抵抗＞最大電圧値／最大許容電流値Ｉｍａｘ−極小抵抗値Ｒｍｉｎ （２）
【００３６】
また、追加抵抗１５の大きさは、以下の（３）式に示されるように、最大許容電流値Ｉｍａｘ以下とするための抵抗値（＝定格電圧／最大許容電流値）に、ＰＴＣ素子の極小抵抗値Ｒｍｉｎを減算したものより大きくし、かつ、キュリー温度における抵抗値Ｒｃよりも十分小さい値とし、ＰＴＣ素子単独での温度特性をできるだけ変化させないようにすることが好ましい。
定格電圧／最大許容電流値Ｉｍａｘ−極小抵抗値Ｒｍｉｎ＜追加抵抗値＜＜ＰＴＣ素子のキュリー温度における抵抗値Ｒｃ （３）
【００３７】
このように、ＰＴＣ素子に対して直列に追加抵抗１５を設け、ＰＴＣ素子温度を上昇させた場合に生じるＰＴＣ素子の極小抵抗値Ｒｍｉｎ（ＰＴＣ素子の極小値）の値を嵩上げすることにより（図６参照）、合成抵抗が大きくなり突入電流を低減させることができる。また、通常の抵抗をＰＴＣ素子と直列に接続した場合、キュリー温度においては接続した抵抗は無視できるほど小さいので、出力を低下させずに抵抗の極小値のみを嵩上げして突入電流を低減できる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、図５に示されるように、ＰＴＣヒータ２ａ，２ｂ，２ｃに対して直列に、それぞれ追加抵抗１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設けることとして説明していたが、追加抵抗１５の設け方はこれに限定されない。例えば、最も大きな消費電力となるＰＴＣヒータ２ａに対してのみ直列に追加抵抗１５ａを設けることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
２，２ａ，２ｂ，２ｃ ＰＴＣヒータ
３，３ａ，３ｂ，３ｃ ＰＴＣ素子
１０，１０´ ヒータ制御装置
１１ オンオフ制御部
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ スイッチング素子
１３ 電流検出部
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 追加抵抗
２０ 電流算出部（電流算出手段）
２１ 切替制御部（切替制御手段）
２２ 選定部（選定手段）
２３ 対応情報
Ｉｎｏｗ 第１電流値
Ｉｍａｘ 最大許容電流値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置であって、
現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出手段と、
前記電流算出手段によって算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御手段と、
を具備するヒータ制御装置。
【請求項２】
複数の前記ＰＴＣヒータのうち、消費電力が大きい前記ＰＴＣヒータから順に、通電状態にする前記ＰＴＣヒータとして選定する選定手段を備える請求項１に記載のヒータ制御装置。
【請求項３】
前記切替制御手段は、前記ＰＴＣ素子にそれぞれ対応するスイッチング素子を設け、該スイッチング素子のオンとオフとの切り替えにより、前記ＰＴＣ素子の通電と非通電とを切り替える請求項１または請求項２に記載のヒータ制御装置。
【請求項４】
前記ＰＴＣ素子と直列に追加抵抗を設ける請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒータ制御装置。
【請求項５】
前記追加抵抗の抵抗値は、最大電圧を前記最大許容電流値で除算した第１算出値から、前記ＰＴＣ素子の抵抗の極小値を減算した第２算出値よりも大きい値となるよう設定される請求項４に記載のヒータ制御装置。
【請求項６】
ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御方法であって、
現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出過程と、
算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御過程と、
を有するヒータ制御装置の制御方法。
【請求項７】
ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御プログラムであって、
現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出処理と、
算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御処理と、
をプログラムに実行させるためのヒータ制御装置の制御プログラム。
【請求項１】
ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置であって、
現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出手段と、
前記電流算出手段によって算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御手段と、
を具備するヒータ制御装置。
【請求項２】
複数の前記ＰＴＣヒータのうち、消費電力が大きい前記ＰＴＣヒータから順に、通電状態にする前記ＰＴＣヒータとして選定する選定手段を備える請求項１に記載のヒータ制御装置。
【請求項３】
前記切替制御手段は、前記ＰＴＣ素子にそれぞれ対応するスイッチング素子を設け、該スイッチング素子のオンとオフとの切り替えにより、前記ＰＴＣ素子の通電と非通電とを切り替える請求項１または請求項２に記載のヒータ制御装置。
【請求項４】
前記ＰＴＣ素子と直列に追加抵抗を設ける請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒータ制御装置。
【請求項５】
前記追加抵抗の抵抗値は、最大電圧を前記最大許容電流値で除算した第１算出値から、前記ＰＴＣ素子の抵抗の極小値を減算した第２算出値よりも大きい値となるよう設定される請求項４に記載のヒータ制御装置。
【請求項６】
ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御方法であって、
現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出過程と、
算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御過程と、
を有するヒータ制御装置の制御方法。
【請求項７】
ＰＴＣ素子を有するＰＴＣヒータを少なくとも２個備えるヒータユニットに適用されるヒータ制御装置の制御プログラムであって、
現在通電状態である第１ＰＴＣヒータの第１ＰＴＣ素子に流れる第１電流値と、次に通電状態にされる新たな第２ＰＴＣヒータの第２ＰＴＣ素子に流れると推定される第２電流値とに基づいて、第３電流値を算出する電流算出処理と、
算出された前記第３電流値が、所定の最大許容電流値未満であると判定されるまで、前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を非通電状態に保持し、所定の最大許容電流値未満で前記第２ＰＴＣヒータの前記第２ＰＴＣ素子を通電状態にする切替制御処理と、
をプログラムに実行させるためのヒータ制御装置の制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３７８１２（Ｐ２０１３−３７８１２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１１５３（Ｐ２０１１−１７１１５３）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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