(57)【要約】【課題】ヒューズを保護し、熱源を確保することができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】ヒータ回路３には、空調風を加熱するときに熱源として用いられる２つの電気ヒータ１５，１６が設けられる。バッテリ１７は、各電気ヒータ１５，１６および冷凍サイクル２を構成する電動圧縮機１９とヒューズ２９を介して電気的に接続される。各電気ヒータ１５，１６は、消費電力が互いに異なる。エアコンＥＣＵ２５は、電動圧縮機１９に電力を供給するときに、ヒューズ２９の許容電流以下となるように、電力を供給する電気ヒータ１５，１６を選択し、選択した電気ヒータ１５，１６に電力を供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に送風される空気を加熱して空調風を提供するときに、熱源として用いられる複数のヒータ（１５，１６）と、
前記空気を冷却して空調風を提供するときに用いられる冷媒を圧縮する電動圧縮機（１９）と、
前記複数のヒータおよび前記電動圧縮機に、ヒューズ（２９）を介して電気的に接続される電源（１７）と、
前記電源から前記複数のヒータおよび前記電動圧縮機への電力の供給を制御する制御手段（５）と、を含み、
前記複数のヒータは、同じ電流を流したときの消費電力が互いに異なり、
前記制御手段は、
空調負荷に基づいて前記電動圧縮機に優先して電力を供給し、
前記電動圧縮機に電力を供給するときに、前記空調負荷に基づいて前記ヒューズの許容電流以下となるように前記複数のヒータの中から電力を供給する前記ヒータを選択し、選択した前記ヒータに電力を供給することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記各ヒータに供給する電力をデューティ制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電動圧縮機に電力を供給するときに、前記ヒューズの許容電流以下であって、最も電力を消費する組み合わせとなるように前記ヒータを選択することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内の空調に用いられる電気負荷を制御する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の車両用空調装置として、バッテリからの電力にて駆動される電気ヒータ（電気負荷）を備え、電磁リレーとインバータで電気ヒータの能力制御を行うようにした装置が知られている。このような従来技術の車両用空調装置では、バッテリ電圧が高くなったときには電気ヒータに予定以上の電流が流れてヒューズが切れるおそれがある。またヒューズが切れた場合には、ヒューズを交換するまでの間は電気ヒータを使用することができないという問題が発生する。
【０００３】
このような問題を解決する従来技術の車両用空調装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１記載の車両用空調装置では、ヒューズに流れる電流がヒューズの許容電流以下となるように、電気ヒータの電流をデューティ（Ｄｕｔｙ）制御している。
【特許文献１】特開２００２−２６４６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の特許文献１記載の従来技術では、車両用空調装置を構成する電動コンプレッサと電気ヒータが同時作動するような状況では、ヒューズ保護のため電気ヒータへの電流が制御され、電気ヒータの出力が抑制される。これによって車両用空調装置における熱源が不足し、暖房時に乗員は暖房感がえられず、快適性が損なわれるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、ヒューズを保護し、熱源を確保することができる車両用空調装置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】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、車室内に送風される空気を加熱して空調風を提供するときに、熱源として用いられる複数のヒータ（１５，１６）と、
空気を冷却して空調風を提供するときに用いられる冷媒を圧縮する電動圧縮機（１９）と、
複数のヒータおよび電動圧縮機に、ヒューズ（２９）を介して電気的に接続される電源（１７）と、
電源から複数のヒータおよび電動圧縮機への電力の供給を制御する制御手段（５）と、を含み、
複数のヒータは、同じ電流を流したときの消費電力が互いに異なり、
制御手段は、
空調負荷に基づいて電動圧縮機に優先して電力を供給し、
電動圧縮機に電力を供給するときに、空調負荷に基づいてヒューズの許容電流以下となるように複数のヒータの中から電力を供給するヒータを選択し、選択したヒータに電力を供給することを特徴とする車両用空調装置である。
【０００８】
請求項１に記載の発明に従えば、制御手段は、各ヒータを個別に制御可能であるので、複数のヒータのうちどのヒータに電力を供給すべきかを選択することができる。また各ヒータの消費電力は互いに異なるので、単に消費電力が少ない複数のヒータを組み合わせるよりも、組み合わせのバリエーションによって、選択したヒータの合計の消費電力が異なる。したがって電動圧縮機を優先して動作させて、ヒューズの許容電流以下となるようにヒータを選択することによって、確実にヒューズの許容電流以下にすることができる。これによって許容電流以下でヒータを用いることができるので、ヒューズを保護し、熱源を確保することができる。
【０００９】
さらに請求項２に記載の発明では、制御手段は、各ヒータに供給する電力をデューティ制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明に従えば、制御手段は、各ヒータに供給する電力をデューティ制御するので、電力消費を抑えつつ、高精度に各ヒータを制御することができる。
【００１１】
さらに請求項３に記載の発明では、制御手段は、電動圧縮機に電力を供給するときに、ヒューズの許容電流以下であって、最も電力を消費する組み合わせとなるようにヒータを選択することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明に従えば、最も電力を消費する組み合わせとなるようにヒータを選択するので、ヒューズを保護しつつ、ヒータの能力を最大限に発揮させることができる。これによって熱源をより多く確保することができる。
【００１３】
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図５を用いて説明する。図１は、第１実施形態の車両用空調装置１の全体構成を示す模式図である。車両用空調装置１は、走行用電動モータ（図示せず）を走行用の駆動源とする車両に搭載される。車両用空調装置１は、冷凍サイクル２、ヒータ回路３、室内ユニット４および制御装置５を含む。車両用空調装置１は、たとえば車両の車室内前部の計器盤下部に設置される。
【００１６】
室内ユニット４を構成する空調ケース６は、一端側に空気の吸入口７，８を有し、他端側に車室内への吹出口（図示せず）を有し、吸入口７，８から吹出口へ空調空気を導く空調空気通路９を構成している。空調ケース６の一端側には内気を吸入する内気吸入口７、および外気を吸入する外気吸入口８が設けられている。内気吸入口７と外気吸入口８は内外気切替ドア１０により切替および開閉される。吸入口７，８に隣接して、空調ケース６内に空気を送風する送風機１１が設置される。空調ケース６の他端側には車室内へ通ずる複数の吹出口（図示せず）が形成されている。これらの吹出口は吹出モード切替ドア（図示せず）によりそれぞれ切替および開閉され、たとえばフェイス、バイレベル、フット、およびデフロスタ等の吹出モードが設定される。
【００１７】
送風機１１より空気下流側における空調ケース６内には冷凍サイクル２の室内器１２が設けられている。室内器１２は、冷凍サイクル２の低圧冷媒が空気から吸熱して、空気を冷却するものである。室内器１２より空気下流側にはヒータ回路３のヒータコア１３が設けられている。ヒータコア１３は、温水を加熱源として自身を流通する空調空気を加熱する熱交換器である。室内器１２およびヒータコア１３によって温度調節された空調空気は、選択された吹出口から車室内に吹出される。
【００１８】
ヒータ回路３には、温水を循環させる電動式のウォーターポンプ１４、温水を加熱する第１電気ヒータ１５と第２電気ヒータ１６、各電気ヒータ１５，１６を通過した温水の温度を検出する水温センサ（図示せず）、およびヒータコア１３が設けられる。したがって各電気ヒータ１５，１６は、車室内に送風される空気を加熱して空調風を提供するときに、熱源として用いられる。ヒータコア１３は、各電気ヒータ１５，１６によって加熱された温水が、内部に流通するように構成される。
【００１９】
各電気ヒータ１５，１６は、直列となるようにヒータ回路３に設けられる。したがって第１電気ヒータ１５を通過した水は、第２電気ヒータ１６を通過する。各電気ヒータ１５，１６には、車載のバッテリ１７から得た直流電力が、制御装置５を構成するインバータ部１８によって個別にデューティ制御されて供給される。各電気ヒータ１５，１６は、電力が供給されている状態での消費電力は一定であり、たとえばニクロム線を利用したシーズヒータである。
【００２０】
各電気ヒータ１５，１６の消費電力は、互いに異なり、本実施の形態では第１電気ヒータ１５の消費電力（ＷＡ）が第２電気ヒータ１６の消費電力（ＷＢ）より大きい。たとえば第１電気ヒータ１５は、バッテリ電圧（Ｖｂ）が３００Ｖの場合、抵抗値（ＲＡ）が２１．４Ωであり、出力（ＷＡ）が４２００Ｗに設定される。また、たとえば第２電気ヒータ１６は、バッテリ電圧（Ｖｂ）が３００Ｖの場合、抵抗値（ＲＢ）が５０Ωであり、出力（ＷＢ）が１８００Ｗに設定される。ここで消費電力が異なるとは、各電気ヒータ１５，１６に同じ電流を流したときに消費する電力が異なることを意味し、本実施の形態の各電気ヒータ１５，１６では、抵抗値が互いに異なる。
【００２１】
冷凍サイクル２は、電動圧縮機１９、膨張弁２０、室外器２１および室内器１２が環状のサイクル流路２２に順次接続される。冷凍サイクル２内を循環する冷媒としては、二酸化炭素（ＣＯ２）を用いており、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力よりも高い状態で使用される場合を有している。
【００２２】
電動圧縮機１９は、交流モータ（図示せず）によって駆動されて、空気を冷却して空調風を提供するときに用いられる冷媒を高温高圧に圧縮して室外器２１へ吐出する流体機械である。電動圧縮機１９は、作動回転数によって冷媒の吐出量を可変可能としている。電動圧縮機１９は、制御装置５によってその作動および冷媒吐出量が制御される。電動圧縮機１９の交流モータには、車載のバッテリ１７（本実施形態では定格電圧３００Ｖの直流電源）から得た直流電力がインバータ部１８によって交流電力に変換されて供給される。電動圧縮機１９の吐出側であって、たとえば電動圧縮機１９と室外器２１との間には、冷媒の状態量を検出する冷媒状態検出手段（図示せず）が設けられる。冷媒状態検出手段は、吐出された冷媒の温度を検出する温度センサおよび冷媒の圧力を検出する圧力センサによって実現される。各センサは、検出した温度情報および圧力情報を制御装置５に与える。
【００２３】
室外器２１は、凝縮器であって、電動圧縮機１９から吐出された冷媒とエンジンルーム内に流入する外気との間で熱交換する熱交換器である。室外器２１は、車両のエンジンルームの前方、たとえばグリルの後方に配置される。室外器２１の冷媒流出側であって、たとえば室外器２１と膨張弁２０との間には室外器２１から流出される冷媒の温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられる。温度センサは、検出した温度情報を制御装置５に与える。
【００２４】
膨張弁２０は、室外器２１から流出される冷媒を減圧する（低温低圧にする）減圧手段である。膨張弁２０には感温部（図示せず）およびキャピラリ（図示せず）が接続されており、室外器２１から流出される冷媒の温度に応じて膨張弁２０の弁開度が調節される機械式膨張弁としている。具体的には、感温部での冷媒温度が高いと弁開度が小さい側に可変されて室外器２１における冷媒圧力が高い側に維持され、逆に感温部での冷媒温度が低くなると弁開度が大きい側に可変されて室外器２１における冷媒圧力が低い側に維持される。
【００２５】
室内器１２は、室内ユニット４の空調ケース６内で空調空気通路９全体を横断するように配設される。室内器１２は、蒸発器であって、膨張弁２０で減圧された冷媒と空調ケース６内を流通する空調空気との間で熱交換して、空調空気を冷却する熱交換器である。室内器１２から流出された冷媒は、電動圧縮機１９に与えられる。室内器１２の空調空気流れの下流側には、冷却された空気温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられる。温度センサは、検出した温度情報を制御装置５に与える。
【００２６】
空調ケース６内には、室内器１２に加えて、暖房器としてのヒータコア１３が配設されている。ヒータコア１３は、室内器１２に対して空調空気流れ下流側に配置されている。ヒータコア１３と空調ケース６との間にはヒータコア１３をバイパスして空調空気が流通するバイパス流路２３が形成されている。
【００２７】
ヒータコア１３の近傍には通過する空調空気量を調節するエアミックスドア２４が設けられている。エアミックスドア２４は、ヒータコア１３の空調空気流通部を開閉する回動式のドアである。エアミックスドア２４の開度に応じて、ヒータコア１３を流通する加熱空気とバイパス流路２３を流通する冷却空気との流量割合が調節されて、ヒータコア１３の下流側の空調空気温度が調節される。エアミックスドア２４の開度は、制御装置５によって制御される。
【００２８】
制御装置５は、エアコン電子制御装置（Electronic Control Unit：略称ＥＣＵ）２５とインバータ部１８を含む。エアコンＥＣＵ２５は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。エアコンＥＣＵ２５は、予め設定されたプログラムに従って各種センサから与えられる情報および操作パネル（図示せず）で乗員が設定する設定情報に対する演算処理を行う。エアコンＥＣＵ２５は、空調負荷に基づいて、たとえばエアミックスドア２４、電動圧縮機１９、第１電気ヒータ１５、および第２電気ヒータ１６などを制御する。
【００２９】
インバータ部１８は、エアコンＥＣＵ２５からの指令によって電動圧縮機１９および各電気ヒータ１５，１６の作動を制御する。したがってインバータ部１８とエアコンＥＣＵ２５は、電気負荷である電動圧縮機１９および各電気ヒータ１５，１６への電力の供給を制御する制御手段を構成する。インバータ部１８には、バッテリ１７の直流電力がヒューズ２９を介して供給されている。バッテリ１７は、電源であって、たとえば水素と酸素との化学反応を利用して電力を発生する燃料電池（図示せず）にて充電される蓄電手段である。インバータ部１８は、第１電気ヒータ用インバータ２６、第２電気ヒータ用インバータ２７、および電動圧縮機用インバータ２８を含む。各インバータ２６〜２８は、バッテリ１７およびヒューズ２９に対して並列に接続される。
【００３０】
ヒューズ２９は、ヒューズ許容電流が予め設定され、ヒューズ許容電流以上となるとヒューズ２９が断線し、過電流がバッテリ１７から電気負荷に流れないように動作する。ヒューズ２９の許容電流は、負荷の起動電流と定格電流とに基づいて設定され、負荷の定格電流がヒューズ２９の許容電流以上になるとヒューズ２９が断線する。
【００３１】
電動圧縮機用インバータ２８は、直流電力をスイッチングして可変周波数の交流出力（交流電力）を作りだし、その交流出力によって電動圧縮機１９の回転数を可変制御する。各電気ヒータ用インバータ２６，２７は、直流電力をスイッチングして、各電気ヒータ１５，１６に供給される電力をデューティ制御する。デューティ制御は、電気ヒータなどの負荷への通電を短い周期で繰り返しオン／オフさせ、１周期当たりのオン時間（通電パルスの幅）の比率（デューティ比）を制御することで、負荷電流や負荷電圧を制御することである。このデューティ制御によって、各電気ヒータ１５，１６にはバッテリ１７の電圧と等しい電圧が各電気ヒータ用インバータ２６，２７を介して印加される。各インバータ２６〜２８のスイッチング素子としては、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられる。
【００３２】
次に、エアコンＥＣＵ２５の各電気ヒータ用インバータ２６，２７の制御処理に関して説明する。図２は、エアコンＥＣＵ２５における各電気ヒータ用インバータ２６，２７のデューティ比の決定手順を示すフローチャートである。エアコンＥＣＵ２５は、図２の制御処理が実行される以前に電動圧縮機１９の動作状態、たとえば運転および停止を決定している。
【００３３】
ステップａ１では、入力処理として、電動圧縮機１９の使用電流Ｉｃを検出し、ステップａ２に移る。ステップａ２では、使用電流Ｉｃに基づいて、電動圧縮機１９の目標出力（Ｗｐ）を算出し、ステップａ３に移る。したがって目標出力とは、必要暖房能力に基づく値である。
【００３４】
ステップａ３では、各電気ヒータ１５，１６にバッテリ電圧（Ｖｂ）が印可された場合、第１電気ヒータ１５の使用電流Ｉａ（＝Ｖｂ／ＲＡ）と、第２電気ヒータ１６の使用電流Ｉｂ（＝Ｖｂ／ＲＢ）と、電動圧縮機１９の使用電流Ｉｃとの合計である瞬時最大電流値Ｉｔ（＝Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）が、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅより大きいか否か（すなわちＩｆｕｓｅ＞Ｉｔ？）を判断し、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅが大きい場合、ステップａ６に移り、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅが大きくない場合、ステップａ４に移る。ここで瞬時最大電流値Ｉｔは、起動電流の合計ではなく、各電気負荷の定格電流の合計値である。
【００３５】
ステップａ４では、各電気ヒータ１５，１６と電動圧縮機１９とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないので、各電気ヒータ１５，１６を制御するためのデューティ比を演算し、ステップａ５に移る。各電気ヒータ１５，１６のデューティ比は、それぞれ次式（１）・（２）によって演算される。ここで式（１）におけるＤｕｔｙＡは、第１電気ヒータ１５のデューティ比であり、式（２）におけるＤｕｔｙＢは、第２電気ヒータ１６のデューティ比である。
【００３６】
ＤｕｔｙＡ＝Ｗｐ／（ＷＡ＋ＷＢ）                                  …（１）
ＤｕｔｙＢ＝Ｗｐ／（ＷＡ＋ＷＢ）                                  …（２）
ステップａ６では、各電気ヒータ１５，１６と電動圧縮機１９とを同時に動作させると、ヒューズ２９が切れるので、第１電気ヒータ１５にバッテリ電圧（Ｖｂ）が印可された場合、電動圧縮機１９の使用電流Ｉｃとの瞬時最大電流値Ｉｔ（＝Ｉａ＋Ｉｃ）が、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅより大きいか否か（すなわちＩｆｕｓｅ＞Ｉｔ？）を判断しヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅが大きい場合、ステップａ８に移り、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅが大きくない場合、ステップａ７に移る。
【００３７】
ステップａ７では、出力が大きい第１電気ヒータ１５と電動圧縮機１９とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないので、第１電気ヒータ１５を制御するためのデューティ比を演算し、第２電気ヒータ１６のデューティ比を０に設定し、ステップａ５に移る。
【００３８】
ステップａ８では、出力が小さい第２電気ヒータ１６と電動圧縮機１９とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないので、第２電気ヒータ１６を制御するためのデューティ比を演算し、第１電気ヒータ１５のデューティ比を０に設定し、ステップａ５に移る。
【００３９】
ステップａ５では、ステップａ４、ステップａ７およびステップａ８にて算出されたデューティ比を各電気ヒータ用インバータ２６，２７へ出力し、本フローを終了する。これによってデューティ比が与えられた各電気ヒータ用インバータ２６，２７は、各電気ヒータ１５，１６を与えられたデューティ比でデューティ制御する。
【００４０】
このようにエアコンＥＣＵ２５は、ステップａ１およびステップａ２にて、空調負荷に基づいて電動圧縮機１９に優先して電力を供給するように制御する。またエアコンＥＣＵ２５は、ステップａ３およびステップａ６にて、電動圧縮機１９に電力を供給するときに、ヒューズ許容電流以下となるように、電力を供給する電気ヒータ１５，１６を選択する。いずれか一方の電気ヒータのみしか動作させることができない場合は、ステップａ７およびステップａ８に示すように、動作可能な電気ヒータ１５，１６のデューティ比を設定し、動作させることができない電気ヒータ１５，１６のデューティ比を０に設定し、動作不可の電気ヒータ１５，１６に電圧が印可されないように制御する。換言すると、最も電力を消費する組み合わせとなるように電気ヒータ１５，１６を選択するので、ヒューズ２９を保護しつつ、電気ヒータ１５，１６の能力を最大限に発揮させることができる。
【００４１】
次に、図３〜図５を用いて、各インバータ２６〜２８による電流制御に関して説明する。図３は、ステップａ４にて設定されるデューティ比に対応するタイミングチャートの一例である。図４は、ステップａ７にて設定されるデューティ比に対応するタイミングチャートの一例である。図５は、ステップａ８にて設定されるデューティ比に対応するタイミングチャートの一例である。図３〜図５において（１）の波形は、第１電気ヒータ１５の電流値を示し、（２）の波形は、第２電気ヒータ１６の電流値を示し、（３）の波形は、電動圧縮機１９の電流値を示し、（４）の波形は、瞬時最大電流値（合計電流値）を示す。
【００４２】
図３〜図５に示す数値は、バッテリ電圧（Ｖｂ）が３００Ｖ、第１電気ヒータ１５の抵抗値（ＲＡ）が２１．４Ωであり、出力（ＷＡ）が４２００Ｗであり、第２電気ヒータ１６の抵抗値（ＲＢ）が５０Ωであり、出力（ＷＢ）が１８００Ｗであり、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅが２１Ａの場合である。したがって第１電気ヒータ１５に電圧が印可されると、約１４Ａ（≒３００／２１．４）の電流が流れ、第２電気ヒータ１６に電圧が印可されると、６Ａ（＝３００／５０）の電流が流れる。したがって両方の電気ヒータ１５，１６に電圧が印可されると約２０Ａ（≒１４＋６）がヒューズ２９に流れるので、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅ未満となる。
【００４３】
先ず、図３のタイミングチャートに関して説明する。ステップａ４では、前述したように、ステップａ３にて各電気ヒータ１５，１６と電動圧縮機１９（消費電流０Ａの場合）とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないと判断されているので、各電気ヒータ１５，１６を制御するためのデューティ比を演算する。ＤｕｔｙＡは、たとえば６０％に設定され、ＤｕｔｙＢも、たとえば６０％に設定される。そして、図３（１）および（２）に示すように、第１電気ヒータ１５のＯＮ（通電）タイミングと第２電気ヒータ１６のＯＮタイミングとを半周期分ずらしている。換言すると、第１電気ヒータ１５と第２電気ヒータ１６には、デューティ制御の位相を半周期分ずらして電力が供給される。瞬時最大電流値Ｉｔは、２０Ａであるので、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅ未満である。したがってヒューズ２９が切れることなく、制御することができる。
【００４４】
次に、図４のタイミングチャートに関して説明する。ステップａ７では、前述したように、出力が大きい第１電気ヒータ１５と電動圧縮機１９（消費電流５Ａの場合）とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないので、第１電気ヒータ１５を制御するためのデューティ比を演算し、第２電気ヒータ１６のデューティ比を０に設定する。たとえば電気ヒータに必要なヒータ出力が３６００Ｗの場合、前述の式（１）に基づいて、ＤｕｔｙＡが８６％に設定される。またＤｕｔｙＢは、０％に設定される。これによって瞬時最大電流値Ｉｔは、１９Ａ（＝１４Ａ＋５Ａ）であるので、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅ未満である。したがってヒューズ２９が切れることなく、制御することができる。
【００４５】
次に、図５のタイミングチャートに関して説明する。ステップａ８では、前述したように、出力が小さい第２電気ヒータ１６と電動圧縮機１９（消費電流１３Ａの場合）とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないので、第２電気ヒータ１６を制御するためのデューティ比を演算し、第１電気ヒータ１５のデューティ比を０に設定する。たとえば電気ヒータに必要なヒータ出力が１５５０Ｗの場合、前述の式（２）に基づいて、ＤｕｔｙＢが８６％に設定される。またＤｕｔｙＡは、０％に設定される。これによって瞬時最大電流値Ｉｔは、１９Ａ（＝６Ａ＋１３Ａ）であるので、ヒューズ許容電流Ｉｆｕｓｅ未満である。したがってヒューズ２９が切れることなく、制御することができる。
【００４６】
以上説明したように本実施の形態の車両用空調装置１では、インバータ部１８は、各電気ヒータ１５，１６を個別に制御可能であるので、２つ電気ヒータ１５，１６のうちどちらの電気ヒータに電力を供給すべきかを選択することができる。電気ヒータ１５，１６を選択することによって、選択した電気ヒータ１５，１６の合計の消費電力がわかる。したがって電動圧縮機１９を優先して動作させて、ヒューズ２９の許容電流以下となるように電気ヒータ１５，１６を選択することによって、確実にヒューズ２９の許容電流以下にすることができる。これによってヒューズ２９の許容電流以下で電気ヒータ１５，１６を用いることができるので、ヒューズ２９を保護し、熱源を確保することができる。
【００４７】
また各電気ヒータ１５，１６の消費電力は互いに異なるので、単に消費電力が少ない複数のヒータを組み合わせるよりも、組み合わせのバリエーションによって、ヒューズ２９の許容電流以下にすることができる。
【００４８】
また本実施の形態では、各電気ヒータ用インバータ２６，２７は、各電気ヒータ１５，１６に供給する電力をデューティ制御するので、電力消費を抑えつつ、高精度に各電気ヒータ１５，１６を制御することができる。また各電気ヒータ１５，１６は、作動応答性が早い、すなわち電力を供給すると温度がすぐに上昇するので、デューティ制御をしても、所定の能力を発揮させることができる。
【００４９】
また本実施の形態では、最も電力を消費する組み合わせとなるように電気ヒータ１５，１６を選択するので、ヒューズ２９を保護しつつ、電気ヒータ１５，１６の能力を最大限に発揮させることができる。これによって熱源をより多く確保することができる。
【００５０】
また本実施の形態では、各電気ヒータ１５，１６は、互いに消費電力が異なる２つの電気ヒータ１５，１６であり、第２電気ヒータ１６の消費電力は、電動圧縮機１９が最大消費電力（たとえば１３Ａ）で動作したときに、ヒューズ２９の許容電流以下であって、最も電力を消費する値に設定される。これによって電動圧縮機１９を優先させて動作させた場合、少なくとも第２電気ヒータ１６を動作させることができるので、全ての電気ヒータ１５，１６の使用不可になる状態を避けることができる。これによって使用可能な電圧を有効に利用することができる。
【００５１】
さらに本実施の形態では、第１電気ヒータ１５の消費電力は、電動圧縮機１９が停止中のときに、ヒューズ２９の許容電流以下であって、第２電気ヒータ１６と同時に電力が供給されたときに最も電力を消費する値に設定される。これによって電動圧縮機１９が停止中、すなわち空調風を冷却する必要がなく、空調風を早急に暖める必要があるときに、２つの電気ヒータ１５，１６を同時に動作させることができる。これによって２つの電気ヒータによって必要な熱源を確保することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図６を用いて説明する。第２実施形態では、第１実施形態における図２の制御フローの一部が異なり、外気温に基づいて各電気ヒータ１５，１６のデューティ比を決定する点に特徴を有する。
【００５３】
図６は、第２実施形態のエアコンＥＣＵ２５における各電気ヒータ用インバータ２６，２７のデューティ比の決定手順を示すフローチャートである。エアコンＥＣＵ２５は、図６の制御処理が実行される以前に電動圧縮機１９の動作状態を決定している。
【００５４】
ステップｂ１では、目標吹出温度および外気温などの空調負荷などに基づいて、電動圧縮機１９の目標出力（Ｗｐ）を算出し、ステップｂ２に移る。ステップｂ２では、外気温が０度以上であるかを判断し、０度以上である場合、ステップｂ５に移り、０度未満である場合、ステップｂ３に移る。
【００５５】
ステップｂ３では、外気温が０度未満であるので、各電気ヒータ１５，１６と電動圧縮機１９とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないと判断し、各電気ヒータ１５，１６を制御するためのデューティ比を演算し、ステップｂ４に移る。
【００５６】
ステップｂ５では、外気温が２０度以上であるかを判断し、２０度以上である場合、ステップｂ６に移り、２０度未満である場合、ステップｂ７に移る。
【００５７】
ステップｂ６では、外気温が２０度以上であるので、出力が小さい第２電気ヒータ１６と電動圧縮機１９とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないと判断し、第２電気ヒータ１６を制御するためのデューティ比を演算し、第１電気ヒータ１５のデューティ比を０に設定し、ステップｂ４に移る。
【００５８】
ステップｂ７では、外気温が０度以上２０度未満であるので、出力が大きい第１電気ヒータ１５と電動圧縮機１９とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがないと判断し、第１電気ヒータ１５を制御するためのデューティ比を演算し、第２電気ヒータ１６のデューティ比を０に設定し、ステップｂ４に移る。
【００５９】
ステップｂ４では、ステップｂ３、ステップｂ６およびステップｂ７にて算出されたデューティ比を各電気ヒータ用インバータ２６，２７へ出力し、本フローを終了する。これによってデューティ比が与えられた各電気ヒータ用インバータ２６，２７は、各電気ヒータ１５，１６を与えられたデューティ比でデューティ制御する。
【００６０】
このようにエアコンＥＣＵ２５は、外気温度に基づいて、デューティ比を決定する。外気温が０度未満である場合は、冷房能力が必要ないと判断されるので、電動圧縮機１９の目標出力は低いまたは０であるので、各電気ヒータ１５，１６と電動圧縮機１９とを同時に動作させても、ヒューズ２９が切れることがない。したがってステップｂ３に示すように、各電気ヒータ１５，１６のデューティ比を決定し、熱源不足を２つの電気ヒータ１５，１６で補うことができる。
【００６１】
また外気温が２０度以上の場合は、高い冷房能力が必要であるので電動圧縮機１９を優先的に動作させるために、消費電力が小さい第２電気ヒータ１６だけを動作させるように、デューティ比を決定する。これによって所望の空調能力を達成することができる。
【００６２】
また外気温が０度以上２０度未満の場合は、冷房能力と暖房能力とを適宜調整する必要があるので、電動圧縮機１９を優先的に動作させ、かつ消費電力が大きい第１電気ヒータ１５だけを動作させるように、デューティ比を決定する。これによって外気温が０度以上２０度未満という空調制御がしにくい環境でも、所望の空調能力を達成することができる。
【００６３】
次に、本実施の形態の効果を、比較例と比較して説明する。比較例として、２つの電気ヒータの出力が等しい第１ヒータおよび第２ヒータを有し、バッテリ電圧３００Ｖ、第１ヒータおよび第２ヒータの出力を３０００Ｗ（３００Ｖでの出力・抵抗値３０Ω）、ヒューズ許容電流２１Ａであった場合について説明する。
【００６４】
外気温度が０度以上２０度未満の場合、必要なヒータ出力が３６００Ｗ、電動圧縮機１９の消費電力を５Ａのとき、比較例では第１ヒータおよび第２ヒータのデューティ比を６０％として出力する必要がある。これによって瞬時最大電流値Ｉｔは２５Ａ（＝５Ａ＋２×１０Ａ）となってしまい、ヒューズ許容電流を超えてしまう。このような場合は、ヒューズ２９を保護するために、各ヒータのデューティ比を５０％とし、瞬時最大電流値Ｉｔを１５Ａ（＝５Ａ＋１０Ａ）にする。これによってヒューズ２９は保護されるが、ヒータ出力が３０００Ｗとなり、必要な３６００Ｗを出力することができず、必要な熱源を確保することができないので、快適性が損なわれる。
【００６５】
これに対して本実施の形態では、外気温度が０度以上２０度未満の場合（必要なヒータ出力が３６００Ｗおよび電動圧縮機１９の消費電力が５Ａの場合）、ステップｂ７に示すように、第１電気ヒータ１５のデューティ比を８６％で駆動し、第２電気ヒータ１６はデューティ比０％（ＯＦＦ）にすることで、３６００Ｗを得ることができる。また図４（４）に示すように、瞬時最大電流値Ｉｔは１９Ａとなり、ヒューズ許容電流値２１Ａ以下とすることが可能となる。このようにして、本実施の形態では、ヒューズ２９の保護し、熱源を確保することができる。
【００６６】
また本実施の形態では、外気温度に基づいて判断しているので、ヒューズ２９の保護の安全性を向上するために、前述のステップａ３と同じステップを、ステップｂ２とステップｂ３との間にいれて、ヒューズ２９の保護を確実にした後、ステップｂ３にて各電気ヒータ１５，１６のデューティ比を決定してもよい。これによって外気温度に基づいて制御する場合であっても、ヒューズ２９の保護をさらに確実にすることができる。
【００６７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００６８】
前述の第１実施形態では、電気ヒータは２つだけであったが、２つに限ることはなく、３つ以上であってもよい。また電気ヒータが３つ以上である場合、少なくとも２つの消費電力が互いに異なればよく、全ての電気ヒータの消費電力が互いに異なる必要はない。
【００６９】
また前述の第１実施形態では、各電気ヒータ１５，１６をデューティ制御しているが、デューティ制御に限ることはなく、デューティ比に依存することなく通電状態と非通電状態を単に切り替えるように制御してもよい。
【００７０】
また前述の第１実施形態では、電動圧縮機１９に優先して電力を供給しているが、電動圧縮機１９に限らず、他に優先すべき電気負荷がある場合、それらに優先させて電力を供給し、残余の電力によって複数の電気ヒータを制御してもよい。
【００７１】
また第１実施形態では、各電気ヒータ１５，１６としてシーズヒータを使用したが、本発明では電気によって発熱するヒータであればよく、たとえばＰＴＣヒータ素子を利用したＰＴＣヒータでもよい。
【００７２】
また第１実施形態では、各電気ヒータ１５，１６にて温水を加熱し、その温水の熱を利用してヒータコア１３により空調風を加熱する例を示したが、各電気ヒータ１５，１６、を、ヒータ回路３中ではなく、空調ケース６内においてヒータコア１３に近接する位置に配置し、ヒータコア１３による空調風の加熱量が不足する際に各電気ヒータ１５，１６、にて空調風を直接加熱してもよい。
【００７３】
また前述の第２実施形態では、外気温に基づいてデューティ比を決定しているが、デューティ比を決定するのは外気温に限ることはなく、他の必要熱量に関連する因子、たとえば目標吹き出し温度およびエアミックス開度ドアに基づいて、デューティ比を決定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施形態の車両用空調装置１の全体構成を示す模式図である。
【図２】デューティ比の決定手順を示すフローチャートである。
【図３】ステップａ４にて設定されるデューティ比に対応するタイミングチャートの一例である。
【図４】ステップａ７にて設定されるデューティ比に対応するタイミングチャートの一例である。
【図５】ステップａ８にて設定されるデューティ比に対応するタイミングチャートの一例である。
【図６】第２実施形態のエアコンＥＣＵ２５におけるデューティ比の決定手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１…車両用空調装置
５…制御装置（制御手段）
１３…ヒータコア
１５…第１電気ヒータ（ヒータ）
１６…第２電気ヒータ（ヒータ）
１７…バッテリ（電源）
１８…インバータ部
１９…電動圧縮機
２５…エアコンＥＣＵ
２６…第１電気ヒータ用インバータ
２７…第２電気ヒータ用インバータ
２８…電動圧縮機用インバータ
２９…ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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