加热器控制装置及其控制方法与控制程序的制作方法
加热器控制装置及其控制方法与控制程序的制作方法
【专利摘要】抑制成本且快速地使多个PTC元件通电。设置有：电流计算部(20)，根据流入到现在是通电状态的第1PTC加热器的第1PTC元件的第1电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制部(21)，直到判断为通过电流计算部(20)计算出的第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使第2PTC加热器的第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使第2PTC加热器的第2PTC元件成为通电状态。
【专利说明】加热器控制装置及其控制方法与控制程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种例如适用于车载用PTC(Positive Temperature Coefficient/正温度系数)加热器的加热器控制装置及其控制方法与控制程序。
【背景技术】
[0002]例如，作为电加热器的一个方式的PTC加热器是如下构造:通过向作为具有正温度特性的电阻元件的PTC元件通电直流电源，而获得发热(例如专利文献I)。PTC加热器存在随着温度上升电阻值急剧上升的时刻，能够通过单纯的直流电源的通电保持一定的温度，因此可使控制构造简化，因上述理由等而被广泛使用。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利2006-162099号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题
[0007]但是，PTC加热器如图7所示，随着PTC元件的温度上升，电阻值暂时下降(PTC元件温度Tmin、纵轴Rmin的时刻)，从而如图8所示，在通电后产生电流变得极大的冲击电流，因此为了形成可承受冲击电流的最大值的部件，存在成本增加的问题。并且，当PTC加热器具有多个PTC元件时，为迅速使之通电而使多个PTC元件同时为接通状态时，冲击电流也重叠，超过电流限制值，因此必须逐个依次成为接通状态，存在无法迅速使之通电的问题。
[0008]本发明鉴于以上情况而提出，其目的在于提供一种可抑制成本且可迅速使多个PTC元件通电的加热器控制装置及其控制方法与控制程序。
[0009]用于解决问题的手段
[0010]本发明提供一种加热器控制装置，应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该加热器控制装置具有:电流计算单元，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制单元，直到判断为通过上述电流计算单元计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于规定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件为通电状态。
[0011]根据该构成，判断根据流入到现在是通电状态的第IPTC元件的第I电流值和下一个成为通电状态时推测流入到新的第2PTC元件的第2电流值而计算出的第3电流值是否小于最大允许电流值，直到小于最大允许电流值为止，第2PTC元件保持非通电状态而等待通电，当小于最大允许电流值时使第2PTC加热器的第2PTC元件成为通电状态。
[0012]由此，直到判断为根据现在的电流值(第I电流值)和新通电时推测流入的电流值(第2电流值)计算出的第3电流值小于最大允许电流值为止，不会对第2PTC元件通电，因此加热器单元不会超过最大允许电流值地驱动，可限制冲击电流。
[0013]并且，当第3电流值小于最大允许电流值时，第2PTC元件从非通电状态切换为通电状态，从而使第2PTC元件变为通电状态为止的时间最短，因此作为加热器单元整体，通电迅速地完成。进一步，与规定的最大允许电流值比较的同时来切换通电状态和非通电状态，因此无需为了不超过最大电流而过度增加部件、或者使用可承受最大电流的高价部件等应对措施，实现了基板图案宽度缩小而产生的小型化、电缆(HV电线)直径的小径化、保险丝规格的小容量化等设备整体小型化及成本降低。
[0014]可具有选择单元，在多个上述加热器控制装置中的多个上述PTC加热器中从消耗功率大的上述PTC加热器开始，依次选择为成为通电状态的上述PTC加热器。
[0015]消耗功率越大，PTC加热器产生越大的冲击电流，因此通过从消耗功率大的PTC加热器开始依次成为通电状态，例如可防止以下情况:在正依次通电的过程中，最后大幅超过了最大允许电流值等。
[0016]优选:上述加热器控制装置的上述切换控制单元设置与上述PTC元件分别对应的开关元件，并通过切换该开关元件的接通和断开来切换上述PTC元件的通电和非通电。
[0017]这样一来，可简单地切换PTC元件的通电和非通电。
[0018]在上述加热器控制装置中，也可与上述PTC元件串联地设置追加电阻。
[0019]这样一来，通过对PTC元件串联设置追加电阻，可提高使PTC元件温度上升时产生的PTC元件电阻值的极小值的值，因此可降低冲击电流。并且，将普通电阻与PTC元件串联时，在居里温度下连接的电阻小到可以忽略，因此可不降低输出地仅提高电阻的极小值，并降低冲击电流。
[0020]在上述加热器控制装置中优选:上述追加电阻的电阻值被设定为比从最大电压除以上述最大允许电流值所得的第I计算值减去上述PTC元件的电阻的极小值而得的第2计
算值大。
[0021]通过根据最大允许电流值计算出追加电阻值，流入到加热器单元的电流不会超过最大允许电流值。
[0022]本发明提供一种加热器控制装置的控制方法，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该控制方法具有:电流计算过程，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制过程，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
[0023]本发明提供一种加热器控制装置的控制程序，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该控制程序使程序执行以下处理:电流计算处理，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制处理，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
[0024]发明效果
[0025]本发明起到能够抑制成本且迅速使多个PTC元件通电的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明的第I实施方式涉及加热器控制装置的概要构成图。
[0027]图2是展开表示本发明的第I实施方式涉及的开关控制部具有的功能的功能框图。
[0028]图3是表示使PTC加热器依次通电时的电流倾向的例子。
[0029]图4是表示使PTC加热器依次通电时的电流倾向的其他例子。
[0030]图5是本发明的第2实施方式的加热器控制装置的概要构成图。
[0031]图6是表示极小电阻值通过追加电阻而提高的情况的图。
[0032]图7是表示现有的PTC加热器的PTC元件的温度特性的图。
[0033]图8是表示现有的PTC加热器的PTC元件通电时的电流波形的图。
【具体实施方式】
[0034]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明涉及的加热器控制装置及其控制方法与控制程序的实施方式。
[0035](第I实施方式)
[0036]在本实施方式中，假设将具有3个设置了 PTC元件的PTC加热器的加热器单元用作车载用PTC加热器的情况，说明本实施方式的加热器控制装置应用于车载用PTC加热器的情况。
[0037]图1是应用于车载用PTC加热器的加热器控制装置10的概要构成图。
[0038]在本实施方式中，加热器单元I具有PTC加热器2a、2b、2c，在各PTC加热器2a、2b、2c上分别设置有PTC元件3a、3b、3c。以下如无特别说明，将PTC加热器称为PTC加热器2、PTC元件称为PTC元件3。此外，在本实施方式中，说明设置在加热器单元I的PTC加热器是3个的情况，但PTC加热器的个数至少是2个即可，无特别限定。
[0039]并且，在本实施方式中，说明PTC加热器2a、2b、2c的消耗功率大小分别是4kW、3kW、2kW的情况，但PTC加热器2的消耗功率大小不限于此。
[0040]进一步，将现在是通电状态的PTC加热器2作为第IPTC加热器，将下一个成为通电状态的新的PTC加热器2作为第2PTC加热器。在本实施方式中，说明从消耗功率大的PTC加热器2开始依次通电的情况，因此将先通电的第IPTC加热器作为PTC加热器2a、将第2PTC加热器作为PTC加热器2b来进行说明。
[0041]如图1所示，PTC加热器2a、2b、2c的上游侧分别经由加热器控制装置10与作为直流电源装置的正侧的端子A连接，下游侧分别经由加热器控制装置10与作为直流电源装置的负侧的端子B连接。
[0042]加热器控制装置10具有:开关控制部11、开关元件12a、12b、12c、电流检测部13、及电压检测部14。以下如无特别说明，将开关元件称为开关元件12。
[0043]开关元件12a、12b、12c分别与PTC加热器2a、2b、2c对应设置。并且，开关元件12a、12b、12c与开关控制部11连接，根据从开关控制部11输出的控制信号进行开关控制，以切换PTC加热器2a、2b、2c的通电和非通电。
[0044]电流检测部13测量所设置的路径上的电流值，将测量的电流值的信息输出到开关控制部11。
[0045]电压检测部14设置在直流电源装置的正侧，测量加热器单元I的电压值，将测量的电压值的信息输出到开关控制部11。
[0046]图2是展开表示开关控制部11具有的功能的功能框图。如图2所示，开关控制部11具有:电流计算部(电流计算单元)20、切换控制部(切换控制单元)21、选择部(选择单元)22、及对应信息23。
[0047]对应信息23使与各PTC加热器2相对应的、各PTC元件3的极小电阻值Rmin的
信息和消耗功率的信息建立对应。
[0048]电流计算部20根据流入到现在是通电状态的PTC加热器2a (第IPTC加热器)的PTC元件3a (第IPTC元件)的第I电流值、和推测流入到下一个成为通电状态的新的PTC加热器2b (第2PTC加热器)的PTC元件3b (第2PTC元件)的第2电流值，计算出冲击电流推测值(第3电流值)。
[0049]具体而言，电流计算部20将从电流检测部13取得的电流值，作为流入到现在是通电状态的PTC加热器2a (第IPTC加热器)的PTC元件3a (第IPTC元件)的第I电流值Inow0并且，电流计算部20用通过电压检测部14检测出的高压检测值Vhv，除以下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的极小电阻值Rmin，将其结果作为第2电流值Inxt计算。其中，极小电阻值Rmin是根据PTC厂商的规格规定的值，并且存在包括误差的情况。
[0050]进一步，电流计算部20计算出第I电流值Inow和第2电流值Inxt的和,将其作为施加到加热器单元I的最大电流值即冲击电流推测值(第3电流值)Irush (参照下式⑴)。
[0051]第I电流值Inow+第2电流值Inxt=冲击电流推测值Irush(I)
[0052]切换控制部21直到判断为由电流计算部20计算出的冲击电流推测值(第3电流值)Irush小于预定的最大允许电流值为止，将PTC加热器2b (第2PTC加热器)的PTC元件3b (第2PTC元件)保持非通电状态，当变得小于规定的最大允许电流值时，使PTC加热器2b (第2PTC加热器)的PTC元件3b (第2PTC元件)为通电状态。其中，最大允许电流值Imax是根据要求规格等预先规定的值，例如是25安培(A)。
[0053]选择部22在多个PTC加热器2中，从消耗功率大的PTC加热器2开始，依次选择为成为通电状态的PTC加热器2。具体而言，读出上述对应信息23，从消耗功率大的PTC加热器2开始依次选择为成为通电状态的PTC加热器2。在本实施方式中，设第I个成为通电状态的PTC加热器2为PTC加热器2a、第2个成为通电状态的PTC加热器2为PTC加热器2b、第3个成为通电状态的PTC加热器2为PTC加热器2c，以此来进行说明。
[0054]接着参照图1至图4说明上述加热器控制装置10中的控制方法。
[0055]在时刻Tl，车载用PTC加热器的要求功率从要求功率I (例如是4kW)变为要求功率II (例如是7kW)的情况下，当开关元件12a为接通状态时，PTC元件3a变为接通状态，PTC加热器2a通电。PTC加热器2a通电并流入冲击电流，从而流入到加热器单元I的电流中电流值Il变为峰值，然后逐渐回落。此时，通过开关控制部11的选择部22，参照对应信息23，作为现在使用的PTC加热器2a之后的消耗功率大的PTC加热器2，选定PTC加热器
2b ο
[0056]在电流计算部20中，从电流检测部13取得了电流测量值时，将该测量值作为第I电流值Inow。并且，在电流计算部20中，用通过电压检测部40测量的高压检测值Vhv除以作为下一消耗功率大的PTC加热器2选择的PTC加热器2b的电阻最小值Rmin，从而计算出推测下一个流入到PTC加热器2b的电流值即第2电流值Inxt (=Vhv/Rmin)。
[0057]进一步,在电流计算部20中,第I电流值Inow和第2电流值Inxt的和作为冲击电流推测值Irush(=Inow+Inxt)计算,并且判断冲击电流推测值Irush是否小于最大允许电流值Imax。直到判断结果是冲击电流推测值Irush〈最大允许电流值Imax为止，第2PTC元件3b等待通电。在时刻T2,当冲击电流推测值Irush〈最大允许电流值Imax时,通过切换控制部21以使PTC加热器2b通电的方式将开关元件12b从断开状态切换为接通状态，PTC元件3b成为接通状态。
[0058]这样一来，如图3所示，在通过PTC加热器2b的通电产生冲击电流的情况下，也不会超过最大允许电流值Imax，流入到加热器单元I的电流的电流值12变为峰值，然后逐渐回落。在时刻T3，流入到加热器单元I的电流值稳定，要求功率提供要求功率II而稳定。
[0059]判断输出功率是否满足要求功率，当满足要求功率时，结束本处理。当不满足时，重复上述处理，使流入到加热器单元I的电流值不超过最大允许电流值Imax地进行监视的同时，控制成使加热器单元I的输出功率满足要求功率。通过重复该处理，如图4所示，能够以小于规定的最大允许电流值Imax的电流来运行且以最短时间来提供所需的输出功率。
[0060]在上述实施方式涉及的加热器控制装置中，也可是另外使用软件来处理上述处理的全部或一部分的构成。这种情况下，加热器控制装置具有CPU、RAM等主存储装置、及记录了用于实现上述处理的全部或一部分的程序的计算机可读记录介质。并且，CPU读出上述存储介质中记录的程序，执行信息的加工/运算处理，从而实现和上述加热器控制装置同样的处理。
[0061]其中，计算机可读记录介质是指磁盘、光磁盘、⑶-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。并且，也可通过通信线路将该计算机程序发送到计算机，由接受到该发送的计算机执行该程序。
[0062]如上所述，根据本实施方式涉及的加热器控制装置及方法与程序，判断根据流入到现在是通电状态的第IPTC元件(PTC元件3a)的第I电流值和下一个成为通电状态时推测流入到新的第2PTC元件(PTC元件3b)的第2电流值而计算出的第3电流值(冲击电流推测值)，是否小于最大允许电流值，直到小于最大允许电流值为止，第2PTC元件(PTC元件3b)保持非通电状态而等待通电，当小于最大允许电流值时使第2PTC加热器(PTC加热器2b)的第2PTC元件(PTC元件3b)成为通电状态。
[0063]因此，直到判断为根据现在的电流值(第I电流值)和新通电时推测流入的电流值(第2电流值)计算出的第3电流值小于最大允许电流值为止，不会对第2PTC元件通电，因此加热器单元I不会超过最大允许电流值Imax地驱动，可限制冲击电流。
[0064]并且，当第3电流值小于最大允许电流值时，第2PTC元件(PTC元件3b)从非通电状态切换为通电状态，从而使第2PTC元件(PTC元件3b)变为通电状态为止的时间最短，因此作为加热器单元整体，通电迅速地完成。进一步，与预定的最大允许电流值Imax比较的同时来切换通电状态和非通电状态，因此无需为了不超过最大电流而过度增加部件、或者使用可承受最大电流的高价部件等应对措施，实现了基板图案宽度缩小而产生的小型化、电缆(HV电线)直径的小径化、保险丝规格的小容量化等设备整体的小型化及成本降低。
[0065](第2实施方式)
[0066]接着参照图5说明本发明的第2实施方式。
[0067]本实施方式涉及的加热器控制装置和第I实施方式的不同点是，对各PTC加热器设置负载电阻。以下对本实施方式的加热器控制装置省略说明与第I实施方式的共同点，主要说明不同点。
[0068]图5是应用于车载用PTC加热器的加热器控制装置10’的概要构成图。
[0069]如图5所示，加热器控制装置10’相对PTC加热器2a、2b、2c串联地分别设置追加电阻15a、15b、15c。以下如无特别说明，追加电阻以追加电阻15来说明。
[0070]追加电阻15例如使用以普通的镍铬合金电线形成的材料，如下式⑵所示，设定成大于以下的值:最大电压值除以最大允许电流值Imax，进一步减去PTC元件的极小电阻值而得的值。
[0071]追加电阻 > 最大电压值/最大允许电流值Imax-极小电阻值Rmin (2)
[0072]并且，追加电阻15的大小如下式(3)所示优选，是比用于成为最大允许电流值Imax以下的电阻值(=额定电压/最大允许电流值)减去PTC元件的极小电阻值Rmin而得的值大、且比居里温度下的电阻值Re充分小的值，尽量使PTC元件独立的温度特性不发生变化。
[0073]额定电压/最大允许电流值-极小电阻值Rmin〈追加电阻值〈〈PTC元件的居里温度下的电阻值Re (3)
[0074]因此，相对PTC元件串联设置追加电阻15，提高使PTC元件温度上升时产生的PTC元件的极小电阻值Rmin (PTC元件的极小值)的值(参照图6)，从而使合成电阻变大，可降低冲击电流。并且，将普通的电阻与PTC元件串联时，在居里温度下，连接的电阻小到可以忽略，因此可不降低输出地仅提高电阻的极小值，而降低冲击电流。
[0075]并且在本实施方式中，如图5所示，说明了相对PTC加热器2a、2b、2c分别串联设置追加电阻15a、15b、15c的情况，但追加电阻15的设置方法不限于此。例如，也可仅对消耗功率最大的PTC加热器2a串联设置追加电阻15a。
[0076]符号说明
[0077]2、2a、2b、2c PTC 加热器
[0078]3、3a、3b、3c PTC 元件
[0079]10、10’加热器控制装置
[0080]11开关控制部
[0081]12、12a、12b、12c 开关元件
[0082]13电流检测部
[0083]15、15a、15b、15c 追加电阻
[0084]20电流计算部(电流计算单元)
[0085]21切换控制部(切换控制单元)
[0086]22选择部(选择单元)[0087]23对应信息
[0088]Inow第I电流值
[0089]Imax最大允许电流值
【权利要求】
1.一种加热器控制装置，应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该加热器控制装置具有: 电流计算单元，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和 切换控制单元，直到判断为通过上述电流计算单元计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
2.根据权利要求1所述的加热器控制装置，其中，具有选择单元，在多个上述PTC加热器中从消耗功率大的上述PTC加热器开始，依次选择为成为通电状态的上述PTC加热器。
3.根据权利要求1或2所述的加热器控制装置，其中，上述切换控制单元设置与上述PTC元件分别对应的开关元件，并通过切换该开关元件的接通和断开来切换上述PTC元件的通电和非通电。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的加热器控制装置，其中，与上述PTC元件串联地设置追加电阻。
5.根据权利要求4所述的加热器控制装置，其中，上述追加电阻的电阻值被设定为比从最大电压除以上述最大允许电流值所得的第I计算值减去上述PTC元件的电阻的极小值而得的第2计算值大。
6.一种加热器控制装置的控制方法，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，所述控制方法具有: 电流计算过程，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和 切换控制过程，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
7.一种加热器控制装置的控制程序，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，所述控制程序使程序执行以下处理: 电流计算处理，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和 切换控制处理，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
【文档编号】H05B3/00GK103493583SQ201280017011
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年8月6日 优先权日:2011年8月4日
【发明者】永坂圭史, 佐藤秀隆, 中野浩儿, 松原史郎, 小南聪 申请人:三菱重工汽车空调系统株式会社
【专利摘要】抑制成本且快速地使多个PTC元件通电。设置有：电流计算部(20)，根据流入到现在是通电状态的第1PTC加热器的第1PTC元件的第1电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制部(21)，直到判断为通过电流计算部(20)计算出的第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使第2PTC加热器的第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使第2PTC加热器的第2PTC元件成为通电状态。
【专利说明】加热器控制装置及其控制方法与控制程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种例如适用于车载用PTC(Positive Temperature Coefficient/正温度系数)加热器的加热器控制装置及其控制方法与控制程序。
【背景技术】
[0002]例如，作为电加热器的一个方式的PTC加热器是如下构造:通过向作为具有正温度特性的电阻元件的PTC元件通电直流电源，而获得发热(例如专利文献I)。PTC加热器存在随着温度上升电阻值急剧上升的时刻，能够通过单纯的直流电源的通电保持一定的温度，因此可使控制构造简化，因上述理由等而被广泛使用。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利2006-162099号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题
[0007]但是，PTC加热器如图7所示，随着PTC元件的温度上升，电阻值暂时下降(PTC元件温度Tmin、纵轴Rmin的时刻)，从而如图8所示，在通电后产生电流变得极大的冲击电流，因此为了形成可承受冲击电流的最大值的部件，存在成本增加的问题。并且，当PTC加热器具有多个PTC元件时，为迅速使之通电而使多个PTC元件同时为接通状态时，冲击电流也重叠，超过电流限制值，因此必须逐个依次成为接通状态，存在无法迅速使之通电的问题。
[0008]本发明鉴于以上情况而提出，其目的在于提供一种可抑制成本且可迅速使多个PTC元件通电的加热器控制装置及其控制方法与控制程序。
[0009]用于解决问题的手段
[0010]本发明提供一种加热器控制装置，应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该加热器控制装置具有:电流计算单元，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制单元，直到判断为通过上述电流计算单元计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于规定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件为通电状态。
[0011]根据该构成，判断根据流入到现在是通电状态的第IPTC元件的第I电流值和下一个成为通电状态时推测流入到新的第2PTC元件的第2电流值而计算出的第3电流值是否小于最大允许电流值，直到小于最大允许电流值为止，第2PTC元件保持非通电状态而等待通电，当小于最大允许电流值时使第2PTC加热器的第2PTC元件成为通电状态。
[0012]由此，直到判断为根据现在的电流值(第I电流值)和新通电时推测流入的电流值(第2电流值)计算出的第3电流值小于最大允许电流值为止，不会对第2PTC元件通电，因此加热器单元不会超过最大允许电流值地驱动，可限制冲击电流。
[0013]并且，当第3电流值小于最大允许电流值时，第2PTC元件从非通电状态切换为通电状态，从而使第2PTC元件变为通电状态为止的时间最短，因此作为加热器单元整体，通电迅速地完成。进一步，与规定的最大允许电流值比较的同时来切换通电状态和非通电状态，因此无需为了不超过最大电流而过度增加部件、或者使用可承受最大电流的高价部件等应对措施，实现了基板图案宽度缩小而产生的小型化、电缆(HV电线)直径的小径化、保险丝规格的小容量化等设备整体小型化及成本降低。
[0014]可具有选择单元，在多个上述加热器控制装置中的多个上述PTC加热器中从消耗功率大的上述PTC加热器开始，依次选择为成为通电状态的上述PTC加热器。
[0015]消耗功率越大，PTC加热器产生越大的冲击电流，因此通过从消耗功率大的PTC加热器开始依次成为通电状态，例如可防止以下情况:在正依次通电的过程中，最后大幅超过了最大允许电流值等。
[0016]优选:上述加热器控制装置的上述切换控制单元设置与上述PTC元件分别对应的开关元件，并通过切换该开关元件的接通和断开来切换上述PTC元件的通电和非通电。
[0017]这样一来，可简单地切换PTC元件的通电和非通电。
[0018]在上述加热器控制装置中，也可与上述PTC元件串联地设置追加电阻。
[0019]这样一来，通过对PTC元件串联设置追加电阻，可提高使PTC元件温度上升时产生的PTC元件电阻值的极小值的值，因此可降低冲击电流。并且，将普通电阻与PTC元件串联时，在居里温度下连接的电阻小到可以忽略，因此可不降低输出地仅提高电阻的极小值，并降低冲击电流。
[0020]在上述加热器控制装置中优选:上述追加电阻的电阻值被设定为比从最大电压除以上述最大允许电流值所得的第I计算值减去上述PTC元件的电阻的极小值而得的第2计
算值大。
[0021]通过根据最大允许电流值计算出追加电阻值，流入到加热器单元的电流不会超过最大允许电流值。
[0022]本发明提供一种加热器控制装置的控制方法，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该控制方法具有:电流计算过程，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制过程，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
[0023]本发明提供一种加热器控制装置的控制程序，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该控制程序使程序执行以下处理:电流计算处理，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和切换控制处理，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
[0024]发明效果
[0025]本发明起到能够抑制成本且迅速使多个PTC元件通电的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明的第I实施方式涉及加热器控制装置的概要构成图。
[0027]图2是展开表示本发明的第I实施方式涉及的开关控制部具有的功能的功能框图。
[0028]图3是表示使PTC加热器依次通电时的电流倾向的例子。
[0029]图4是表示使PTC加热器依次通电时的电流倾向的其他例子。
[0030]图5是本发明的第2实施方式的加热器控制装置的概要构成图。
[0031]图6是表示极小电阻值通过追加电阻而提高的情况的图。
[0032]图7是表示现有的PTC加热器的PTC元件的温度特性的图。
[0033]图8是表示现有的PTC加热器的PTC元件通电时的电流波形的图。
【具体实施方式】
[0034]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明涉及的加热器控制装置及其控制方法与控制程序的实施方式。
[0035](第I实施方式)
[0036]在本实施方式中，假设将具有3个设置了 PTC元件的PTC加热器的加热器单元用作车载用PTC加热器的情况，说明本实施方式的加热器控制装置应用于车载用PTC加热器的情况。
[0037]图1是应用于车载用PTC加热器的加热器控制装置10的概要构成图。
[0038]在本实施方式中，加热器单元I具有PTC加热器2a、2b、2c，在各PTC加热器2a、2b、2c上分别设置有PTC元件3a、3b、3c。以下如无特别说明，将PTC加热器称为PTC加热器2、PTC元件称为PTC元件3。此外，在本实施方式中，说明设置在加热器单元I的PTC加热器是3个的情况，但PTC加热器的个数至少是2个即可，无特别限定。
[0039]并且，在本实施方式中，说明PTC加热器2a、2b、2c的消耗功率大小分别是4kW、3kW、2kW的情况，但PTC加热器2的消耗功率大小不限于此。
[0040]进一步，将现在是通电状态的PTC加热器2作为第IPTC加热器，将下一个成为通电状态的新的PTC加热器2作为第2PTC加热器。在本实施方式中，说明从消耗功率大的PTC加热器2开始依次通电的情况，因此将先通电的第IPTC加热器作为PTC加热器2a、将第2PTC加热器作为PTC加热器2b来进行说明。
[0041]如图1所示，PTC加热器2a、2b、2c的上游侧分别经由加热器控制装置10与作为直流电源装置的正侧的端子A连接，下游侧分别经由加热器控制装置10与作为直流电源装置的负侧的端子B连接。
[0042]加热器控制装置10具有:开关控制部11、开关元件12a、12b、12c、电流检测部13、及电压检测部14。以下如无特别说明，将开关元件称为开关元件12。
[0043]开关元件12a、12b、12c分别与PTC加热器2a、2b、2c对应设置。并且，开关元件12a、12b、12c与开关控制部11连接，根据从开关控制部11输出的控制信号进行开关控制，以切换PTC加热器2a、2b、2c的通电和非通电。
[0044]电流检测部13测量所设置的路径上的电流值，将测量的电流值的信息输出到开关控制部11。
[0045]电压检测部14设置在直流电源装置的正侧，测量加热器单元I的电压值，将测量的电压值的信息输出到开关控制部11。
[0046]图2是展开表示开关控制部11具有的功能的功能框图。如图2所示，开关控制部11具有:电流计算部(电流计算单元)20、切换控制部(切换控制单元)21、选择部(选择单元)22、及对应信息23。
[0047]对应信息23使与各PTC加热器2相对应的、各PTC元件3的极小电阻值Rmin的
信息和消耗功率的信息建立对应。
[0048]电流计算部20根据流入到现在是通电状态的PTC加热器2a (第IPTC加热器)的PTC元件3a (第IPTC元件)的第I电流值、和推测流入到下一个成为通电状态的新的PTC加热器2b (第2PTC加热器)的PTC元件3b (第2PTC元件)的第2电流值，计算出冲击电流推测值(第3电流值)。
[0049]具体而言，电流计算部20将从电流检测部13取得的电流值，作为流入到现在是通电状态的PTC加热器2a (第IPTC加热器)的PTC元件3a (第IPTC元件)的第I电流值Inow0并且，电流计算部20用通过电压检测部14检测出的高压检测值Vhv，除以下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的极小电阻值Rmin，将其结果作为第2电流值Inxt计算。其中，极小电阻值Rmin是根据PTC厂商的规格规定的值，并且存在包括误差的情况。
[0050]进一步，电流计算部20计算出第I电流值Inow和第2电流值Inxt的和,将其作为施加到加热器单元I的最大电流值即冲击电流推测值(第3电流值)Irush (参照下式⑴)。
[0051]第I电流值Inow+第2电流值Inxt=冲击电流推测值Irush(I)
[0052]切换控制部21直到判断为由电流计算部20计算出的冲击电流推测值(第3电流值)Irush小于预定的最大允许电流值为止，将PTC加热器2b (第2PTC加热器)的PTC元件3b (第2PTC元件)保持非通电状态，当变得小于规定的最大允许电流值时，使PTC加热器2b (第2PTC加热器)的PTC元件3b (第2PTC元件)为通电状态。其中，最大允许电流值Imax是根据要求规格等预先规定的值，例如是25安培(A)。
[0053]选择部22在多个PTC加热器2中，从消耗功率大的PTC加热器2开始，依次选择为成为通电状态的PTC加热器2。具体而言，读出上述对应信息23，从消耗功率大的PTC加热器2开始依次选择为成为通电状态的PTC加热器2。在本实施方式中，设第I个成为通电状态的PTC加热器2为PTC加热器2a、第2个成为通电状态的PTC加热器2为PTC加热器2b、第3个成为通电状态的PTC加热器2为PTC加热器2c，以此来进行说明。
[0054]接着参照图1至图4说明上述加热器控制装置10中的控制方法。
[0055]在时刻Tl，车载用PTC加热器的要求功率从要求功率I (例如是4kW)变为要求功率II (例如是7kW)的情况下，当开关元件12a为接通状态时，PTC元件3a变为接通状态，PTC加热器2a通电。PTC加热器2a通电并流入冲击电流，从而流入到加热器单元I的电流中电流值Il变为峰值，然后逐渐回落。此时，通过开关控制部11的选择部22，参照对应信息23，作为现在使用的PTC加热器2a之后的消耗功率大的PTC加热器2，选定PTC加热器
2b ο
[0056]在电流计算部20中，从电流检测部13取得了电流测量值时，将该测量值作为第I电流值Inow。并且，在电流计算部20中，用通过电压检测部40测量的高压检测值Vhv除以作为下一消耗功率大的PTC加热器2选择的PTC加热器2b的电阻最小值Rmin，从而计算出推测下一个流入到PTC加热器2b的电流值即第2电流值Inxt (=Vhv/Rmin)。
[0057]进一步,在电流计算部20中,第I电流值Inow和第2电流值Inxt的和作为冲击电流推测值Irush(=Inow+Inxt)计算,并且判断冲击电流推测值Irush是否小于最大允许电流值Imax。直到判断结果是冲击电流推测值Irush〈最大允许电流值Imax为止，第2PTC元件3b等待通电。在时刻T2,当冲击电流推测值Irush〈最大允许电流值Imax时,通过切换控制部21以使PTC加热器2b通电的方式将开关元件12b从断开状态切换为接通状态，PTC元件3b成为接通状态。
[0058]这样一来，如图3所示，在通过PTC加热器2b的通电产生冲击电流的情况下，也不会超过最大允许电流值Imax，流入到加热器单元I的电流的电流值12变为峰值，然后逐渐回落。在时刻T3，流入到加热器单元I的电流值稳定，要求功率提供要求功率II而稳定。
[0059]判断输出功率是否满足要求功率，当满足要求功率时，结束本处理。当不满足时，重复上述处理，使流入到加热器单元I的电流值不超过最大允许电流值Imax地进行监视的同时，控制成使加热器单元I的输出功率满足要求功率。通过重复该处理，如图4所示，能够以小于规定的最大允许电流值Imax的电流来运行且以最短时间来提供所需的输出功率。
[0060]在上述实施方式涉及的加热器控制装置中，也可是另外使用软件来处理上述处理的全部或一部分的构成。这种情况下，加热器控制装置具有CPU、RAM等主存储装置、及记录了用于实现上述处理的全部或一部分的程序的计算机可读记录介质。并且，CPU读出上述存储介质中记录的程序，执行信息的加工/运算处理，从而实现和上述加热器控制装置同样的处理。
[0061]其中，计算机可读记录介质是指磁盘、光磁盘、⑶-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。并且，也可通过通信线路将该计算机程序发送到计算机，由接受到该发送的计算机执行该程序。
[0062]如上所述，根据本实施方式涉及的加热器控制装置及方法与程序，判断根据流入到现在是通电状态的第IPTC元件(PTC元件3a)的第I电流值和下一个成为通电状态时推测流入到新的第2PTC元件(PTC元件3b)的第2电流值而计算出的第3电流值(冲击电流推测值)，是否小于最大允许电流值，直到小于最大允许电流值为止，第2PTC元件(PTC元件3b)保持非通电状态而等待通电，当小于最大允许电流值时使第2PTC加热器(PTC加热器2b)的第2PTC元件(PTC元件3b)成为通电状态。
[0063]因此，直到判断为根据现在的电流值(第I电流值)和新通电时推测流入的电流值(第2电流值)计算出的第3电流值小于最大允许电流值为止，不会对第2PTC元件通电，因此加热器单元I不会超过最大允许电流值Imax地驱动，可限制冲击电流。
[0064]并且，当第3电流值小于最大允许电流值时，第2PTC元件(PTC元件3b)从非通电状态切换为通电状态，从而使第2PTC元件(PTC元件3b)变为通电状态为止的时间最短，因此作为加热器单元整体，通电迅速地完成。进一步，与预定的最大允许电流值Imax比较的同时来切换通电状态和非通电状态，因此无需为了不超过最大电流而过度增加部件、或者使用可承受最大电流的高价部件等应对措施，实现了基板图案宽度缩小而产生的小型化、电缆(HV电线)直径的小径化、保险丝规格的小容量化等设备整体的小型化及成本降低。
[0065](第2实施方式)
[0066]接着参照图5说明本发明的第2实施方式。
[0067]本实施方式涉及的加热器控制装置和第I实施方式的不同点是，对各PTC加热器设置负载电阻。以下对本实施方式的加热器控制装置省略说明与第I实施方式的共同点，主要说明不同点。
[0068]图5是应用于车载用PTC加热器的加热器控制装置10’的概要构成图。
[0069]如图5所示，加热器控制装置10’相对PTC加热器2a、2b、2c串联地分别设置追加电阻15a、15b、15c。以下如无特别说明，追加电阻以追加电阻15来说明。
[0070]追加电阻15例如使用以普通的镍铬合金电线形成的材料，如下式⑵所示，设定成大于以下的值:最大电压值除以最大允许电流值Imax，进一步减去PTC元件的极小电阻值而得的值。
[0071]追加电阻 > 最大电压值/最大允许电流值Imax-极小电阻值Rmin (2)
[0072]并且，追加电阻15的大小如下式(3)所示优选，是比用于成为最大允许电流值Imax以下的电阻值(=额定电压/最大允许电流值)减去PTC元件的极小电阻值Rmin而得的值大、且比居里温度下的电阻值Re充分小的值，尽量使PTC元件独立的温度特性不发生变化。
[0073]额定电压/最大允许电流值-极小电阻值Rmin〈追加电阻值〈〈PTC元件的居里温度下的电阻值Re (3)
[0074]因此，相对PTC元件串联设置追加电阻15，提高使PTC元件温度上升时产生的PTC元件的极小电阻值Rmin (PTC元件的极小值)的值(参照图6)，从而使合成电阻变大，可降低冲击电流。并且，将普通的电阻与PTC元件串联时，在居里温度下，连接的电阻小到可以忽略，因此可不降低输出地仅提高电阻的极小值，而降低冲击电流。
[0075]并且在本实施方式中，如图5所示，说明了相对PTC加热器2a、2b、2c分别串联设置追加电阻15a、15b、15c的情况，但追加电阻15的设置方法不限于此。例如，也可仅对消耗功率最大的PTC加热器2a串联设置追加电阻15a。
[0076]符号说明
[0077]2、2a、2b、2c PTC 加热器
[0078]3、3a、3b、3c PTC 元件
[0079]10、10’加热器控制装置
[0080]11开关控制部
[0081]12、12a、12b、12c 开关元件
[0082]13电流检测部
[0083]15、15a、15b、15c 追加电阻
[0084]20电流计算部(电流计算单元)
[0085]21切换控制部(切换控制单元)
[0086]22选择部(选择单元)[0087]23对应信息
[0088]Inow第I电流值
[0089]Imax最大允许电流值
【权利要求】
1.一种加热器控制装置，应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，该加热器控制装置具有: 电流计算单元，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和 切换控制单元，直到判断为通过上述电流计算单元计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
2.根据权利要求1所述的加热器控制装置，其中，具有选择单元，在多个上述PTC加热器中从消耗功率大的上述PTC加热器开始，依次选择为成为通电状态的上述PTC加热器。
3.根据权利要求1或2所述的加热器控制装置，其中，上述切换控制单元设置与上述PTC元件分别对应的开关元件，并通过切换该开关元件的接通和断开来切换上述PTC元件的通电和非通电。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的加热器控制装置，其中，与上述PTC元件串联地设置追加电阻。
5.根据权利要求4所述的加热器控制装置，其中，上述追加电阻的电阻值被设定为比从最大电压除以上述最大允许电流值所得的第I计算值减去上述PTC元件的电阻的极小值而得的第2计算值大。
6.一种加热器控制装置的控制方法，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，所述控制方法具有: 电流计算过程，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和 切换控制过程，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
7.一种加热器控制装置的控制程序，该加热器控制装置应用于具有至少2个PTC加热器的加热器单元，该PTC加热器具有PTC元件，所述控制程序使程序执行以下处理: 电流计算处理，根据流入到现在是通电状态的第IPTC加热器的第IPTC元件的第I电流值和推测流入到下一个成为通电状态的新的第2PTC加热器的第2PTC元件的第2电流值，计算出第3电流值；和 切换控制处理，直到判断为计算出的上述第3电流值小于预定的最大允许电流值为止，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件保持非通电状态，当小于预定的最大允许电流值时，使上述第2PTC加热器的上述第2PTC元件成为通电状态。
【文档编号】H05B3/00GK103493583SQ201280017011
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年8月6日 优先权日:2011年8月4日
【发明者】永坂圭史, 佐藤秀隆, 中野浩儿, 松原史郎, 小南聪 申请人:三菱重工汽车空调系统株式会社
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