(57)【要約】【課題】電気ヒータのＰＷＭ制御を行いながら、電気ヒータのスイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の短絡故障と開放故障を確実に検知する。【解決手段】スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄが所定値よりも小さいときには、第２スイッチ素子機能診断信号発生部４１が、スイッチ素子機能診断信号Ａを構成する正パルス幅τ１’を、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化する際の時定数に基づいて定まる最小値τminに設定して、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄが所定値となるように、予め設定されたスイッチ素子機能診断信号Ａの最大周波数ｆmaxを低減する。また、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄが所定値以上であるときには、第２スイッチ素子機能診断信号発生部４１が、予め設定された最大周波数ｆmaxでデューティー比ｄを有するスイッチ素子機能診断信号Ａを生成する。【選択図】図９
2014012510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する電気ヒータと、
前記電気ヒータに通電を行うスイッチ素子と、
前記スイッチ素子のＯＮ・ＯＦＦ状態を規定するスイッチ素子制御信号と、前記スイッチ素子制御信号に基づいて前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動信号と、を生成するスイッチ素子制御部と、
前記スイッチ素子駆動信号によって前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動部と、
前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部の異常を診断するスイッチ素子機能診断信号を生成するスイッチ素子機能診断信号発生部と、
前記スイッチ素子が駆動された際に、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部の異常の有無を検知して、前記異常の有無と前記異常の内容とを含んだスイッチ素子機能異常検知信号を出力するスイッチ素子機能異常検知部と、を有し、
前記スイッチ素子制御部は、前記スイッチ素子機能診断信号と、前記スイッチ素子駆動信号によって前記スイッチ素子を駆動したときに得られるスイッチ素子機能異常検知信号と、に基づいて、新たなスイッチ素子制御信号を生成して、さらに、前記新たなスイッチ素子制御信号と、前記スイッチ素子機能診断信号と、に基づいて、新たなスイッチ素子駆動信号を生成することを特徴とする車両用電気ヒータ装置。
【請求項２】
前記スイッチ素子機能異常検知部は、前記スイッチ素子機能異常検知信号として、
前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が短絡故障したことを示す信号と、
前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が開放故障したことを示す信号と、
前記スイッチ素子および前記スイッチ素子駆動部が正常に動作していることを示す信号と、のうちいずれか１つの信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用電気ヒータ装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子機能異常検知信号は、前記スイッチ素子機能診断信号に基づいて得られる、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が短絡故障したことを示す信号、または、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が開放故障したことを示す信号、または、前記スイッチ素子および前記スイッチ素子駆動部が正常に動作していることを示す信号と、前記スイッチ素子機能診断信号発生部で生成されたスイッチ素子機能診断信号と、の排他的論理和を演算することによって生成されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用電気ヒータ装置。
【請求項４】
前記スイッチ素子制御部は、前記スイッチ素子機能異常検知信号を平滑化した後に反転して、新たなスイッチ素子制御信号を生成するとともに、前記新たなスイッチ素子制御信号と、前記スイッチ素子機能診断信号発生部で生成されたスイッチ素子機能診断信号と、の論理積を演算することによって、新たなスイッチ素子駆動信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の車両用電気ヒータ装置。
【請求項５】
前記スイッチ素子機能診断信号発生部は、前記スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が所定値よりも小さいときには、前記スイッチ素子機能診断信号を構成するパルス幅を、前記スイッチ素子機能異常検知信号を平滑化する際の時定数に基づいて定まる一定値にするとともに、前記スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が前記所定値となるように、予め設定された最大周波数を低減したスイッチ素子機能診断信号を生成して、前記スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が所定値以上であるときには、前記最大周波数で前記デューティー比を有するスイッチ素子機能診断信号を生成することを特徴とする請求項４に記載の車両用電気ヒータ装置。
【請求項６】
前記所定値は、前記一定値のパルス幅を有する正パルスを含む、前記最大周波数の信号として生成されたスイッチ素子機能診断信号のデューティー比であることを特徴とする請求項５に記載の車両用電気ヒータ装置。
【請求項７】
前記スイッチ素子駆動部に電源を供給する回路の途中に、前記電気ヒータの発熱部位に接するように設置されて、前記電気ヒータの異常発熱時に溶断する温度ヒューズを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用電気ヒータ装置。
【請求項８】
前記電気ヒータの上流側と下流側に、それぞれ、
前記電気ヒータに通電するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子のＯＮ・ＯＦＦ状態を規定するスイッチ素子制御信号と、前記スイッチ素子制御信号に基づいて、前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動信号を生成するスイッチ素子制御部と、
前記スイッチ素子駆動信号によって前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動部と、
前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部の異常の有無を検知して、前記スイッチ素子機能異常検知信号を出力するスイッチ素子機能異常検知部と、を有し、前記電気ヒータの上流側と下流側のうち一方で、短絡故障、または開放故障が検出されたときは、前記スイッチ素子の双方を切断することを特徴とする１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用電気ヒータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、電気自動車や燃料電池車、あるいはハイブリッド車の空調装置に用いられる車両用電気ヒータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両には、車室内の温度を調整するための空調装置（空気調和装置）が設
けられている。
【０００３】
このような空調装置には、通常、エンジン冷却水の熱を利用して空調用空気を暖めるヒータ装置が設けられている。
【０００４】
しかし、電気自動車や燃料電池車のように、駆動源としてエンジンを用いない車両にあっては、エンジン冷却水の熱を利用することができない。また、ハイブリッド車にあっては、エンジン冷却水の熱を充分に利用することが困難である。したがって、エンジン冷却水に代えてヒータで加熱した液状の熱媒体（液状熱媒体）を、上記したヒータ装置へ送って空調用空気を暖めている。
【０００５】
そのために、上記した液状熱媒体を加熱するための電気ヒータ装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７９８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした電気ヒータには、例えば、通電することによって発熱するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を用いたものや、ニクロム線を利用したシーズヒータなどが用いられる。このような電気ヒータの発熱素子に通電を行うスイッチ素子、およびスイッチ素子を駆動する駆動回路に発生する可能性がある故障の形態として、駆動回路またはスイッチ素子の一部が短絡される短絡故障と、駆動回路またはスイッチ素子の一部が切断される開放故障の２種類が想定される。そして、特許文献１に記載された発明によると、短絡故障を検知することはできるが、開放故障を検知することはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、万が一、電気ヒータの発熱素子に通電を行うスイッチ素子、またはスイッチ素子を駆動する駆動回路が短絡故障や開放故障を起こした場合であっても、それらの故障を容易かつ確実に検知して、電気ヒータに通電を行う回路を確実に遮断することができる車両用電気ヒータ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】
【０００９】
本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、発熱素子に通電を行うスイッチ素子、またはスイッチ素子を駆動する駆動回路の、短絡故障または開放故障の発生を確実に検知して、故障発生時には、電気ヒータに通電を行う回路を確実に遮断するものである。
【００１０】
すなわち、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、通電により発熱する電気ヒータと、前記電気ヒータに通電を行うスイッチ素子と、前記スイッチ素子のＯＮ・ＯＦＦ状態を規定するスイッチ素子制御信号と、前記スイッチ素子制御信号に基づいて、前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動信号を生成するスイッチ素子制御部と、前記スイッチ素子駆動信号によって前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動部と、前記スイッチ素子が駆動された際に、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部の異常を診断するスイッチ素子機能診断信号を生成するスイッチ素子機能診断信号発生部と、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部の異常の有無を検知して、前記異常の有無と前記異常の内容とを含んだスイッチ素子機能異常検知信号を出力するスイッチ素子機能異常検知部と、を有し、前記スイッチ素子制御部は、前記スイッチ素子機能診断信号と、前記スイッチ素子駆動信号によって前記スイッチ素子を駆動したときに得られるスイッチ素子機能異常検知信号と、に基づいて、新たなスイッチ素子制御信号を生成して、さらに、前記新たなスイッチ素子制御信号と、前記スイッチ素子機能診断信号と、に基づいて、新たなスイッチ素子駆動信号を生成することを特徴とする。
【００１１】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、スイッチ素子駆動信号によって、電気ヒータに通電を行うスイッチ素子を駆動したときに、スイッチ素子機能異常検知部から出力される、スイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の異常の有無と異常の内容とを含んだスイッチ素子機能異常検知信号と、スイッチ素子機能診断信号と、を比較する構成になっているため、スイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の、短絡故障または開放故障の発生を容易かつ確実に検知することができる。
また、スイッチ素子機能異常検知信号とスイッチ素子機能診断信号に基づいて生成されたスイッチ素子制御信号と、スイッチ素子機能診断信号と、に基づいて生成されたスイッチ素子駆動信号によって電気ヒータに通電を行うスイッチ素子を駆動するため、スイッチ素子の駆動と故障検知とを同時に実行することができる。
さらに、スイッチ素子制御部において、スイッチ素子機能診断信号とスイッチ素子機能異常検知信号とに基づいて、新たなスイッチ素子制御信号を生成して、さらに、新たなスイッチ素子制御信号とスイッチ素子機能診断信号に基づいて生成された、新たなスイッチ素子駆動信号を用いて、スイッチ素子駆動部がスイッチ素子を駆動するため、スイッチ素子の駆動と故障検知とを同時に継続的に行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、前記スイッチ素子機能異常検知部が、前記スイッチ素子機能異常検知信号として、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が短絡故障したことを示す信号と、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が開放故障したことを示す信号と、前記スイッチ素子および前記スイッチ素子駆動部が正常に動作していることを示す信号と、のうちいずれかの１つ信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、スイッチ素子機能異常検知部が、スイッチ素子機能異常検知信号として、電気ヒータに通電を行うスイッチ素子、およびスイッチ素子駆動部の故障の有無に対応する信号、および、短絡故障または開放故障の発生に対応する信号を出力することができるため、スイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の故障を確実に検知することができる。
【００１４】
また、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、前記スイッチ素子機能異常検知信号が、前記スイッチ素子機能診断信号に基づいて得られる、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が短絡故障したことを示す信号、または、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部が開放故障したことを示す信号、または、前記スイッチ素子および前記スイッチ素子駆動部が正常に動作していることを示す信号と、前記スイッチ素子機能診断信号発生部で生成されたスイッチ素子機能診断信号と、の排他的論理和を演算することによって生成されるものであることを特徴とする。
【００１５】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、スイッチ素子機能異常検知部が、電気ヒータに通電を行うスイッチ素子、またはスイッチ素子駆動部の故障の有無、および、短絡故障または開放故障の発生したことを、スイッチ素子機能異常検知信号と、スイッチ素子機能診断信号発生部で生成されたスイッチ素子機能診断信号と、の排他的論理和を演算することによって識別するため、簡単な論理回路によって、故障の有無と故障の種類に応じた信号を出力することができる。そして、スイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の故障をより一層確実に検知することができる。
【００１６】
また、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、前記スイッチ素子制御部が、前記スイッチ素子機能異常検知信号を平滑化した後に反転して、新たなスイッチ素子制御信号を生成するとともに、前記新たなスイッチ素子制御信号と、前記スイッチ素子機能診断信号発生部で生成されたスイッチ素子機能診断信号との論理積を演算することによって、新たなスイッチ素子駆動信号を生成することを特徴とする。
【００１７】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、電気ヒータに通電を行うスイッチ素子またはスイッチ素子駆動部に、短絡故障または開放故障が発生したときに、故障の有無と故障の内容を含むスイッチ素子機能異常検知信号を平滑化することによって、故障が発生した状態と故障が発生していない状況とを識別可能な信号を生成することができるため、平滑化された信号を反転させた新たなスイッチ素子制御信号と、スイッチ素子機能診断信号発生部で生成されたスイッチ素子機能診断信号と、の論理積を演算して新たなスイッチ素子駆動信号を生成することによって、故障発生時に電気ヒータに通電する回路を確実に遮断することができるとともに、故障が発生していないときには電気ヒータへの通電を継続することができる。
【００１８】
また、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、前記スイッチ素子機能診断信号発生部が、前記スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が所定値よりも小さいときには、前記スイッチ素子機能診断信号を構成するパルス幅を、前記スイッチ素子機能異常検知信号を平滑化する際の時定数に基づいて定まる一定値にするとともに、前記スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が前記所定値となるように、予め設定された最大周波数を低減したスイッチ素子機能診断信号を生成して、前記スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が所定値以上であるときには、前記最大周波数で前記デューティー比を有するスイッチ素子機能診断信号を生成することを特徴とする。
【００１９】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が予め設定された所定値よりも小さいときには、スイッチ素子機能診断信号発生部が、スイッチ素子機能診断信号を構成する正パルス幅を、前記スイッチ素子機能異常検知信号を平滑化する際の時定数に基づいて定まる一定値に設定して、スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が前記所定値となるように、予め設定されたスイッチ素子機能診断信号の最大周波数を低減する。したがって、スイッチ素子機能異常検知信号を平滑化した信号が、スイッチ素子機能診断信号を構成する負パルス幅の時間内で同一論理の信号レベルを維持することができ、電気ヒータに故障が発生したことを確実に検知することができるとともに、生成したスイッチ素子機能診断信号をデューティー信号として電気ヒータのＰＷＭ制御を継続することができる。また、スイッチ素子機能診断信号のデューティー比が予め設定された所定値以上であるときには、スイッチ素子機能診断信号発生部が、スイッチ素子機能診断信号の最大周波数で前記デューティー比を有するスイッチ素子機能診断信号を生成するため、電気ヒータに故障が発生したことを確実に検知することができるとともに、生成したスイッチ素子機能診断信号をデューティー信号として電気ヒータのＰＷＭ制御を継続することができる。
【００２０】
また、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、前記所定値が、前記一定値のパルス幅を有する正パルスを含む、前記最大周波数の信号として生成されたスイッチ素子機能診断信号のデューティー比であることを特徴とする。
【００２１】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、スイッチ素子機能診断信号のデューティー比の所定値を、スイッチ素子機能異常検知信号を平滑化する際の時定数に基づいて定まる一定値のパルス幅を有する正パルスを含む、予め設定された最大周波数の信号として生成したスイッチ素子機能診断信号のデューティー比としたため、スイッチ素子機能診断信号をデューティー信号として電気ヒータのＰＷＭ制御に用いる際に、スイッチ素子機能診断信号を構成する正パルス幅を一定値にする条件を確実に設定することができる。そして、スイッチ素子機能診断信号を生成する条件が確実に設定されることによって、故障検知を確実に行いながら電気ヒータのＰＷＭ制御を継続することができるスイッチ素子機能診断信号を簡便に生成することができる。
【００２２】
また、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、前記スイッチ素子駆動部に電源を供給する回路の途中に、前記電気ヒータの発熱部位に接するように設置されて、前記電気ヒータの異常発熱時に溶断する温度ヒューズを備えることを特徴とする。
【００２３】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、スイッチ素子駆動部に電源を供給する回路の途中に、電気ヒータの発熱部位に接するように温度ヒューズを設置したため、電気ヒータに通電を行うスイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の、短絡故障または開放故障のみならず、電気ヒータの異常発熱による溶断を確実に検知して、電気ヒータに通電する回路を確実に遮断することができる。
【００２４】
また、本発明に係る車両用電気ヒータ装置は、前記電気ヒータの上流側と下流側に、それぞれ、前記電気ヒータに通電するスイッチ素子と、前記スイッチ素子のＯＮ・ＯＦＦ状態を規定するスイッチ素子制御信号と前記スイッチ素子制御信号に基づいて、前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動信号を生成するスイッチ素子制御部と、前記スイッチ素子駆動信号によって前記スイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動部と、前記スイッチ素子または前記スイッチ素子駆動部の異常の有無を検知して、前記スイッチ素子機能異常検知信号を出力するスイッチ素子機能異常検知部と、を有し、前記電気ヒータの上流側と下流側のうち一方で、短絡故障、または開放故障が検出されたときは、前記スイッチ素子の双方を切断することを特徴とする。
【００２５】
このように構成された車両用電気ヒータ装置によれば、電気ヒータの上流側と下流側のいずれかにおいて、電気ヒータに通電を行うスイッチ素子またはスイッチ素子駆動部に、短絡故障または開放故障が発生したときに、故障の発生を容易かつ確実に検知して、電気ヒータの上流側に通電する回路、および下流側に通電する回路を確実に遮断することができる。また、スイッチ素子の駆動と故障検知とを同時に継続的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る車両用電気ヒータ装置によれば、電気ヒータに通電を行うスイッチ素子、またはスイッチ素子駆動部に、短絡故障または開放故障が発生したときに、故障の発生を容易かつ確実に検知して電気ヒータに通電する回路を確実に遮断することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る車両用電気ヒータ装置の第１実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用電気ヒータ装置の第１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は第１実施例において、正常時にスイッチ素子駆動信号が生成される手順を示すタイムチャートである。（ｂ）は第１実施例において、異常時にスイッチ素子駆動信号が生成される手順を示すタイムチャートである。
【図４】（ａ）は第１実施例において、正常時にスイッチ素子制御信号が生成される様子を示すタイムチャートである。（ｂ）は第１実施例において、開放故障時にスイッチ素子制御信号が生成される様子を示すタイムチャートである。（ｃ）は第１実施例において、短絡故障時にスイッチ素子制御信号が生成される様子を示すタイムチャートである。
【図５】本発明に係る車両用電気ヒータ装置の第１実施例における上流側スイッチ素子機能異常検知部の回路構成の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る車両用電気ヒータ装置の第１実施例における上流側スイッチ素子制御部の回路構成の一例を示す図である。
【図７】本発明に係る車両用電気ヒータ装置の第２実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図８】スイッチ素子機能診断信号のパルス幅を設定する際の問題点について説明する図である。
【図９】本発明に係る車両用電気ヒータ装置の第３実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る車両用電気ヒータ装置の第３実施例におけるスイッチ素子機能診断信号発生部の詳細構成を説明するブロック図である。
【図１１】（ａ）は電気ヒータを駆動するＰＷＭ波形の周波数とデューティー比の関係の一例を示す図である。（ｂ）は電気ヒータを駆動するＰＷＭ波形のパルス幅とデューティー比の関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る車両用電気ヒータ装置の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明の第１の実施形態である実施例１は、本発明を、車両用電気ヒータに適用したものである。以下、本発明の実施例１を、図１〜図６を用いて説明する。
【００３０】
［システム構成の説明］
本発明を適用した車両用電気ヒータ装置１００は、図示しない車両に設置され、図１に示すように、電気ヒータ６０と、上流側電気ヒータ駆動部１４ａと、下流側電気ヒータ駆動部１４ｂと、高電圧電源２０と、バッテリ電源２２と、空調制御装置３０と、インタフェース部１０を備えている。
【００３１】
電気ヒータ６０には、通電によって発熱するＰＴＣ素子（Positive Temperature Coefficient）を用いたものや、ニクロム線を利用したシーズヒータなどが用いられる。
【００３２】
上流側電気ヒータ駆動部１４ａは、電気ヒータ６０の上流側を加熱するための制御信号を生成する。そして、下流側電気ヒータ駆動部１４ｂは、電気ヒータ６０の下流側を加熱するための制御信号を生成する。
【００３３】
このように、上流側電気ヒータ駆動部１４ａと下流側電気ヒータ駆動部１４ｂを分けて設置しているのは、２重系とすることによって、故障発生時の故障検知を確実に行うようにするためである。
【００３４】
そして、上流側電気ヒータ駆動部１４ａは、さらに、スイッチ素子駆動用電源２４と、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａ（スイッチ素子機能異常検知部）と、上流側過熱検知部４４ａと、上流側過電流検知部４６ａと、上流側過電圧検知部４７ａと、上流側信号断検知部４８ａと、上流側スイッチ素子制御部４９ａ（スイッチ素子制御部）と、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）と、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）を備えている。
【００３５】
スイッチ素子駆動用電源２４は、バッテリ電源２２から生成されて、上流側電気ヒータ駆動部１４ａの設計値に合致した所定の電圧値を有し、上流側スイッチ素子駆動部５０ａに供給されて、上流側スイッチ素子５２ａへの通電を制御する。
【００３６】
上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａは、電気ヒータ６０に通電を行う上流側スイッチ素子５２ａまたは上流側スイッチ素子駆動部５０ａに、短絡故障または開放故障が発生したことを検知する。なお、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａは、具体的には、図５に示す電子回路で構成されている。その構成と作用については後述する。
【００３７】
上流側過熱検知部４４ａは、サーミスタ等の感熱素子や温度検知用のショットキーバリアダイオード等の過熱検知用素子を用いて、回路基板の過熱を検知する。
【００３８】
上流側過電流検知部４６ａは、電流検出抵抗器（シャント抵抗）等の低抵抗の抵抗素子を用いて、上流側スイッチ素子駆動部５０ａおよび上流側スイッチ素子５２ａに流れる過電流を検知する。
【００３９】
上流側過電圧検知部４７ａは、コンパレータ等の比較器を用いて、過電圧を検知する。
【００４０】
上流側信号断検知部４８ａは、所定のスイッチ素子機能診断信号Ａが生成されているか否かを確認することによって、インタフェース部１０の回路故障を検知する。
【００４１】
上流側スイッチ素子制御部４９ａは、後述する上流側スイッチ素子駆動部５０ａの動作を制御するスイッチ素子駆動信号Ｃを生成して出力する。なお、上流側スイッチ素子制御部４９ａは、具体的には、図６に示す電子回路で構成されている。その具体的構成と作用については後述する。
【００４２】
上流側スイッチ素子駆動部５０ａは、スイッチ素子駆動信号Ｃを用いて、後述する上流側スイッチ素子５２ａへの通電を制御して、スイッチング動作を行う。
【００４３】
上流側スイッチ素子５２ａは、電気ヒータ６０への通電を制御する。スイッチ素子としては、一般に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のトランジスタが用いられる。
【００４４】
また、下流側電気ヒータ駆動部１４ｂは、さらに、下流側スイッチ素子機能異常検知部４２ｂと、下流側過熱検知部４４ｂと、下流側過電流検知部４６ｂと、下流側信号断検知部４８ｂと、下流側スイッチ素子制御部４９ｂと、下流側スイッチ素子駆動部５０ｂと、下流側スイッチ素子５２ｂを備えている。
【００４５】
なお、下流側電気ヒータ駆動部１４ｂは、上流側電気ヒータ駆動部１４ａの構成から、上流側過電圧検知部４７ａに対応する構成要素を除いた構成であるため、構成要素の詳細説明は省略する。
【００４６】
高電圧電源２０は、電気ヒータ６０に供給する、例えば１００Ｖ系から４００Ｖ系の高電圧直流電源である。
【００４７】
バッテリ電源２２は、例えば１２Ｖの直流電源であり、車両に搭載されたバッテリから供給され、上流側電気ヒータ駆動部１４ａと下流側電気ヒータ駆動部１４ｂにおいて、電気ヒータ６０を駆動する制御信号を生成するために利用される。制御信号は、一般にＴＴＬ回路やＣＭＯＳ回路によって生成されるため、バッテリ電源２２は、ＴＴＬ回路やＣＭＯＳ回路で使用される電源電圧に変換されて供給される（電源電圧の変換部の構成は周知のため図示省略）。
【００４８】
空調制御装置３０は、車両の乗員の指示や、車室内の空調環境の状態に基づいて、電気ヒータ６０の駆動状態を制御する。
【００４９】
インタフェース部１０は、さらに、外部インタフェース部３２と、スイッチ素子機能診断信号発生部４０を備えている。
【００５０】
外部インタフェース部３２は、空調制御装置３０の指令を上流側電気ヒータ駆動部１４ａと下流側電気ヒータ駆動部１４ｂに伝達する。
【００５１】
スイッチ素子機能診断信号発生部４０は、後述する上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、下流側スイッチ素子駆動部５０ｂ、および上流側スイッチ素子５２ａ、下流側スイッチ素子５２ｂの故障を検知するためのスイッチ素子機能診断信号Ａを発生する。
【００５２】
そして、インタフェース部１０と上流側電気ヒータ駆動部１４ａとの間には、高電圧回路と低電圧回路の間を電気的に絶縁するために、上流側信号アイソレーション部７０が設けられて、インタフェース部１０と上流側電気ヒータ駆動部１４ａとは電気的に分離された状態になっている。なお、上流側信号アイソレーション部７０は、具体的には、高周波トランスを利用して入力部と出力部を電気的に絶縁する方法や、電気信号を光信号に変換して、入力部と出力部を電気的に絶縁する方法などによって実現される。
【００５３】
さらに、インタフェース部１０と下流側電気ヒータ駆動部１４ｂとの間には、上流側信号アイソレーション部７０と同様に、下流側信号アイソレーション部７２が設けられて、インタフェース部１０と下流側電気ヒータ駆動部１４ｂとは電気的に分離された状態になっている。
【００５４】
また、上流側電気ヒータ駆動部１４ａと下流側電気ヒータ駆動部１４ｂとの間にも、上流下流間信号アイソレーション部７４が設けられて、上流側電気ヒータ駆動部１４ａと下流側電気ヒータ駆動部１４ｂとは電気的に分離された状態になっている。
【００５５】
［回路構成の説明］
前記上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａ（スイッチ素子機能異常検知部）は、具体的には図５の回路によって構成されている。
【００５６】
この回路は、入力端子Ｉ１，入力端子Ｉ２，入力端子Ｉ３を備えている。入力端子Ｉ１には、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）の動作状態を示す電圧信号波形が入力される。そして、入力端子Ｉ２には、予め設定された所定の電圧Ｖ０が印加されている。また、入力端子Ｉ３には、スイッチ素子機能診断信号Ａが入力される。
【００５７】
入力端子Ｉ１，入力端子Ｉ２に入力された信号は、反転増幅器として動作するコンパレータ６０１に入力される。そして、コンパレータ６０１の出力段には、信号のハイレベルとローレベルを反転させるインバータ６０３が接続されて、その後、排他的論理和を演算する演算素子６０４の一方の入力端子Ｉ４に接続される。なお、コンパレータ６０１の出力にヒステリシスを持たせるため、インバータ６０３の出力段と入力端子Ｉ２とは、抵抗値Ｒ１を有する抵抗を介して接続されている。また、コンパレータ６０１には抵抗値Ｒ２を有する抵抗を介して、コンパレータ６０１の駆動用電源が接続されている。
【００５８】
演算素子６０４の他方の入力端子Ｉ５には、入力端子Ｉ３から入力されたスイッチ素子機能診断信号Ａが接続されている。そして、演算素子６０４の出力端子Ｏ３から、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄが出力される。
【００５９】
なお、下流側スイッチ素子機能異常検知部４２ｂ（スイッチ素子機能異常検知部）も、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａと同様の回路構成を有している。
【００６０】
また、前記上流側スイッチ素子制御部４９ａ（スイッチ素子制御部）は、具体的には図６の回路によって構成されている。
【００６１】
図６の回路において、入力端子Ｉ６から入力されたスイッチ素子機能異常検知信号Ｄは、まず、抵抗値Ｒ０を有する抵抗と容量Ｃ０を有するコンデンサで構成されたＣＲ回路を通過する。その後、入力端子Ｉ７において、信号レベルを反転させるインバータ７０１に入力される。そして、インバータ７０１の出力端子Ｏ７から出力された信号が、入力端子Ｉ８から、インバータ７０１の出力を安定させて、スイッチ素子制御信号Ｂを生成するフリップフロップ７０２に入力される。フリップフロップ７０２の出力端子Ｏ８からは、スイッチ素子制御信号Ｂが出力される。このスイッチ素子制御信号Ｂは、入力端子Ｉ９から、論理積を演算する演算素子７０３に入力される。そして、演算素子７０３の他方の入力端子Ｉ１０には、スイッチ素子機能診断信号Ａが入力されて、演算素子７０３において論理積が演算される。演算結果は、スイッチ素子駆動信号Ｃとして出力端子Ｏ９から出力される。
【００６２】
なお、下流側スイッチ素子制御部４９ｂ（スイッチ素子制御部）も、上流側スイッチ素子制御部４９ａ（スイッチ素子制御部）と同様の回路構成を有している。
【００６３】
［作用の説明］
次に、本発明を適用した車両用電気ヒータ装置１００における故障検知の作用について、まず、図１を用いて概要を説明する。
【００６４】
図１に示す車両用電気ヒータ装置１００は、以下に示す故障検知機能を備えている。
【００６５】
まず、上流側信号断検知部４８ａによって、インタフェース部１０の回路の異常が検知される。
【００６６】
さらに、上流側過熱検知部４４ａによって、上流側スイッチ素子駆動部５０ａおよび上流側スイッチ素子５２ａが実装された回路基板の過熱が検知される。
【００６７】
また、上流側過電流検知部４６ａによって、上流側スイッチ素子駆動部５０ａおよび上流側スイッチ素子５２ａに流れる過電流が検知される。
【００６８】
また、上流側過電圧検知部４７ａによって、上流側スイッチ素子５２ａまたは電気ヒータ６０に過電圧が印加されたことが検知される。
【００６９】
そして、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａによって、上流側スイッチ素子５２ａと上流側スイッチ素子駆動部５０ａにおける、素子または回路の一部が断線する開放故障と、素子または回路の一部が短絡する短絡故障が検知される。
【００７０】
これらの故障検知のうち、インタフェース部１０の回路の異常検知、回路基板の過熱検知、回路に流れる過電流検知と回路にかかる過電圧検知は、いずれも周知の技術である。
【００７１】
本願発明のポイントは、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａにおいて、上流側スイッチ素子５２ａと上流側スイッチ素子駆動部５０ａの開放故障と短絡故障を、ともに検知できる点にある。
【００７２】
下流側電気ヒータ駆動部１４ｂは、上流側電気ヒータ駆動部１４ａと同様の故障検知機能を備えており、それらは全く同様の作用をするため、以下の説明では、上流側電気ヒータ駆動部１４ａにおける故障検知のみを説明して、下流側電気ヒータ駆動部１４ｂの動作説明は省略する。
【００７３】
以下、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａにおいて行われる開放故障と短絡故障の検知方法について、図２のフローチャート、および図３、図４のタイムチャートを用いて説明する。
【００７４】
（ステップＳ１０）空調制御装置３０によって、車室内の空調制御が開始されると、スイッチ素子機能診断信号発生部４０において、スイッチ素子機能診断信号Ａが生成される。
【００７５】
スイッチ素子機能診断信号Ａは、ＴＴＬデバイス、またはＣＭＯＳデバイスによって生成され、図３（ａ）に示すように、正側のパルス幅である正パルス幅τ１に亘るハイレベルの信号の間に、負側のパルス幅である負パルス幅τ０に亘るローレベルを有するパルス列である。ここで、負パルス幅τ０は、このスイッチ素子機能診断信号Ａによって電気ヒータ６０を作動させても、電気ヒータ６０の動作に影響しない短い時間が設定される。このスイッチ素子機能診断信号Ａを生成する回路の具体例は図示しないが、周知の発振回路や分周回路を用いて容易に生成可能である。
【００７６】
（ステップＳ１２）上流側スイッチ素子制御部４９ａにおいて、スイッチ素子制御信号Ｂが仮生成される。
【００７７】
スイッチ素子制御信号Ｂは、後述するように、実際に上流側スイッチ素子５２ａをスイッチングしたときに出力される上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａの出力に基づいて生成されるが、図２のフローチャートの最初の動作時には、上流側スイッチ素子５２ａがスイッチングされないため、仮のスイッチ素子制御信号Ｂとして、時間によらずハイレベルが継続する信号（以下、ハイ信号と呼ぶ。）が生成される。ここで、スイッチ素子制御信号Ｂのハイレベルは、スイッチ素子を導通状態（ＯＮ）にすることを意味しており、スイッチ素子制御信号Ｂのローレベルは、スイッチ素子を非導通状態（ＯＦＦ）にすることを意味しているものとする。
【００７８】
（ステップＳ１４）上流側スイッチ素子制御部４９ａにおいて、スイッチ素子駆動信号Ｃが生成される。
【００７９】
具体的には、図３（ａ）に示すように、スイッチ素子機能診断信号Ａとスイッチ素子制御信号Ｂとの論理積を演算することによって、スイッチ素子駆動信号Ｃが生成される。図３のフローチャートの最初の動作時には、スイッチ素子制御信号Ｂはハイ信号であるため、スイッチ素子駆動信号Ｃは、スイッチ素子機能診断信号Ａと同じ信号になる。なお、ここで論理積を演算するのは、スイッチ素子制御信号Ｂにスイッチ素子機能診断信号Ａを重畳して、上流側スイッチ素子５２ａを駆動すると同時に、上流側スイッチ素子５２ａおよび上流側スイッチ素子駆動部５０ａの故障検知を行うためである。
【００８０】
このスイッチ素子駆動信号Ｃは、実際には、上流側スイッチ素子制御部４９ａ（スイッチ素子制御部）に実装された、例えば、図６に示す回路によって生成される。なお、ステップＳ１２で生成されるスイッチ素子制御信号Ｂは、図６における出力端子Ｏ８から出力される信号を表している。
【００８１】
（ステップＳ１６）ステップＳ１４で生成されたスイッチ素子駆動信号Ｃが、上流側スイッチ素子駆動部５０ａに入力されて、上流側スイッチ素子駆動部５０ａは、スイッチ素子駆動信号Ｃに従って上流側スイッチ素子５２ａへの通電を制御するスイッチング動作を行う。すると、上流側スイッチ素子５２ａがスイッチ素子駆動信号Ｃに対応してＯＮ・ＯＦＦ動作を行い（スイッチ素子駆動信号ＣがハイのときＯＮ、ローのときＯＦＦになる）、上流側スイッチ素子５２ａがＯＮになっている期間に亘って、電気ヒータ６０に高電圧電源２０から供給された電圧が印加されて、電気ヒータ６０が作動する。
【００８２】
（ステップＳ１８）電気ヒータ６０が作動している間、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａにおいて、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａにおける故障の発生の有無が検知されて、故障の有無と故障の内容を含んだスイッチ素子機能異常検知信号Ｄが生成される。そして、生成されたスイッチ素子機能異常検知信号Ｄは、上流側スイッチ素子制御部４９ａに入力される。
【００８３】
具体的には、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａでは、上流側スイッチ素子駆動部５０ａまたは上流側スイッチ素子５２ａにおいて、短絡故障または開放故障が発生したときに、その故障を検知する。
【００８４】
ここで、まず、図４（ａ）を用いて、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、および上流側スイッチ素子５２ａが、ともに正常に機能しているときの動作を説明する。
【００８５】
上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、および上流側スイッチ素子５２ａが、ともに正常に動作しているときには、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）の動作状態を示す電圧信号波形が、適切な論理回路を介して、コンパレータ６０１の入力端子Ｉ１に、ＴＴＬデバイス、またはＣＭＯＳデバイスにおけるロー信号として入力されるものとする。なお、前記論理回路の具体的な構成は問わない。そして、このとき、インバータ６０３の出力端子からはロー信号が出力されて、この信号が演算素子６０４の一方の入力端子Ｉ４に入力される。
【００８６】
このとき、演算素子６０４の他方の入力端子Ｉ５には、入力端子Ｉ３からスイッチ素子機能診断信号Ａが入力されているため、排他的論理和を演算する演算素子６０４の出力端子Ｏ３からは、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄとしてスイッチ素子機能診断信号Ａが出力される。
【００８７】
そして、出力端子Ｏ３から出力されたスイッチ素子機能異常検知信号Ｄは、上流側スイッチ素子制御部４９ａに入力される。
【００８８】
次に、図４（ｂ）を用いて、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに開放故障が発生しているときの動作を説明する。
【００８９】
上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに開放故障が発生したときには、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）の動作状態を示す電圧信号波形が、適切な論理回路を介して、コンパレータ６０１の入力端子Ｉ１に、ＴＴＬデバイス、またはＣＭＯＳデバイスにおけるハイ信号として入力されるものとする。なお、前記論理回路の具体的な構成は問わない。そして、このとき、インバータ６０３の出力端子からはハイ信号が出力されて、この信号が演算素子６０４の一方の入力端子Ｉ４に入力される。
【００９０】
このとき、演算素子６０４の他方の入力端子Ｉ５には、入力端子Ｉ３からスイッチ素子機能診断信号Ａが入力されているため、排他的論理和を演算する演算素子６０４の出力端子Ｏ３からは、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄとしてスイッチ素子機能診断信号Ａを反転させた信号が出力される。
【００９１】
そして、出力端子Ｏ３から出力されたスイッチ素子機能異常検知信号Ｄは、上流側スイッチ素子制御部４９ａに入力される。
【００９２】
次に、図４（ｃ）を用いて、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに短絡故障が発生しているときの動作を説明する。
【００９３】
上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに短絡故障が発生したときには、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）の動作状態を示す電圧信号波形が、適切な論理回路を介して、コンパレータ６０１の入力端子Ｉ１に、スイッチ素子機能診断信号Ａとして入力されるものとする。なお、前記論理回路の具体的な構成は問わない。そして、このとき、インバータ６０３の出力端子には、スイッチ素子機能診断信号Ａが出力されて、この信号が演算素子６０４の一方の入力端子Ｉ４に入力される。
【００９４】
このとき、演算素子６０４の他方の入力端子Ｉ５には、入力端子Ｉ３からスイッチ素子機能診断信号Ａが入力されているため、排他的論理和を演算する演算素子６０４の出力端子Ｏ３からは、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄとしてロー信号が出力される。
【００９５】
そして、出力端子Ｏ３から出力されたスイッチ素子機能異常検知信号Ｄは、上流側スイッチ素子制御部４９ａに入力される。
【００９６】
なお、前記した説明の中で、ハイ、ローの信号レベルは説明の限りではなく、論理が逆になっても構わないのは勿論である。さらに、図５，図６に示した回路構成も、図示したものに限定されるものではなく、実施例１の中で説明したのと同様の論理構成を実現できるものであれば、そのいずれの構成によって実現しても構わない。
【００９７】
ステップＳ１８で生成されたスイッチ素子機能異常検知信号Ｄは、上流側スイッチ素子制御部４９ａに入力されて、図６に示す回路によって、ステップＳ２０以降の処理が行われる。
【００９８】
（ステップＳ２０）ステップＳ２０において、ステップＳ１８で生成されたスイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化する信号処理が行われる。この平滑化処理は、上流側スイッチ素子制御部４９ａに実装された、図６に示す回路の入力段に設置された、抵抗値Ｒ０を有する抵抗と、容量Ｃ０を有するコンデンサで構成されたＣＲ回路によって行われる。
【００９９】
この平滑化処理によって、平滑化信号Ｅが生成される。平滑化信号Ｅの具体例を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。
【０１００】
上流側スイッチ素子駆動部５０ａおよび上流側スイッチ素子５２ａがともに正常に動作しているときには、図４（ａ）に示すように、負パルス幅τ０のパルスによる電圧変動が平滑化されて、略ハイ信号と見なせる平滑化信号Ｅが得られる。
【０１０１】
上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに開放故障が発生したときには、図４（ｂ）に示すように、負パルス幅τ０の負パルスによる電圧変動が平滑化されて、略ロー信号と見なせる平滑化信号Ｅが得られる。
【０１０２】
上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに短絡故障が発生したときには、図４（ｃ）に示すように、平滑化信号Ｅとしてロー信号が得られる。これは、ロー信号を平滑化しても、平滑化の効果はないため、入力信号と同じ出力信号が得られるためである。
【０１０３】
なお、平滑化を行うＣＲ回路で使用する抵抗値Ｒ０と容量Ｃ０は、スイッチ素子機能診断信号発生部４０において生成されるスイッチ素子機能診断信号Ａに含まれる負パルス幅τ０によって異なるため、実験等によって適切に設定された値の素子を用いる。
【０１０４】
（ステップＳ２２）次に、ステップＳ２２において、平滑化信号Ｅをインバータ７０１に入力して、信号レベルを反転させて反転信号Ｆを生成する。このようにして生成される反転信号Ｆの例を、図４（ａ）〜（ｃ）に示す。
【０１０５】
（ステップＳ２４）次に、ステップＳ２４において、反転信号Ｆをフリップフロップ７０２のプリセット端子である入力端子Ｉ８に入力して、フリップフロップ７０２の出力端子Ｏ８から出力される信号をスイッチ素子制御信号Ｂとする。ここで、フリップフロップ７０２を通すのは、スイッチ素子制御信号Ｂを安定させるためである。このとき、フリップフロップ７０２を通すことによって、反転信号Ｆのレベルは再び反転する。
【０１０６】
そして、上流側スイッチ素子駆動部５０ａおよび上流側スイッチ素子５２ａのいずれも正常に動作しているときには、スイッチ素子制御信号Ｂとしてハイ信号が得られ、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに開放故障、または短絡故障が発生したときには、スイッチ素子制御信号Ｂとしてロー信号が得られる。
【０１０７】
（ステップＳ２６）次に、スイッチ素子制御信号Ｂがロー信号であるか否かが判定される。もし、スイッチ素子制御信号Ｂがロー信号であるとき（上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに、開放故障、または短絡故障が発生したとき）はステップＳ２８に進み、スイッチ素子制御信号Ｂがロー信号でないとき（ハイ信号であるとき）はステップＳ１４に戻る。
【０１０８】
（ステップＳ２８）上流側スイッチ素子制御部４９ａから下流側スイッチ素子制御部４９ｂに対して、電気ヒータ６０の下流側の動作を止める信号が送信される。
【０１０９】
下流側スイッチ素子制御部４９ｂは、この信号を受信して、下流側スイッチ素子駆動部５０ｂに対して、下流側スイッチ素子５２ｂの動作を停止するスイッチ素子駆動信号Ｃとしてロー信号を出力する。下流側スイッチ素子駆動部５０ｂは、このロー信号に従って下流側スイッチ素子５２ｂを駆動するが、スイッチ素子駆動信号Ｃがロー信号であるため、スイッチング動作は行われず、スイッチ素子は切断されて、電気ヒータ６０の下流側の動作は停止する。
【０１１０】
（ステップＳ１４）ステップＳ２４で生成されたスイッチ素子制御信号Ｂは、上流側スイッチ素子制御部４９ａにおいてスイッチ素子機能診断信号Ａと論理積を演算することによって合成されて、スイッチ素子駆動信号Ｃが生成される。ここで、上流側スイッチ素子駆動部５０ａおよび上流側スイッチ素子５２ａのいずれも正常に動作しているときには、スイッチ素子駆動信号Ｃとしてスイッチ素子機能診断信号Ａが得られ、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに開放故障、または短絡故障が発生したときには、スイッチ素子駆動信号Ｃとしてロー信号が得られる。
【０１１１】
（ステップＳ１６）ステップＳ１４で生成されたスイッチ素子駆動信号Ｃは、上流側スイッチ素子駆動部５０ａに供給されて、このスイッチ素子駆動信号Ｃによって上流側スイッチ素子駆動部５０ａが上流側スイッチ素子５２ａを駆動する。
【０１１２】
ここで、上流側スイッチ素子駆動部５０ａおよび上流側スイッチ素子５２ａのいずれも正常に動作しているときには、スイッチ素子機能診断信号Ａによってスイッチング動作が行われて、上流側スイッチ素子５２ａが導通して電気ヒータ６０の上流側が動作する。一方、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａに開放故障、または短絡故障が発生したときには、スイッチ素子駆動信号Ｃはロー信号であるため、スイッチング動作は行われず、上流側スイッチ素子５２ａは切断されて、電気ヒータ６０の上流側の動作は停止する。そして、以降、図２のフローチャートに記載された処理が繰り返して実行される。
【０１１３】
なお、図２のフローチャートには記載しないが、適宜、電気ヒータ６０のメインスイッチ（非図示）の状態が監視されており、メインスイッチがＯＦＦのときには、図２のフローチャートに記載した処理が終了する。
【０１１４】
以上、上流側電気ヒータ駆動部１４ａにおいて行われる故障検知の方法について説明したが、下流側電気ヒータ駆動部１４ｂにおいても、同様の故障検知が行われる。そして、下流側においても、図５，図６で説明した回路と同様の構成の回路が構成される。
【０１１５】
なお、図６の回路では、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化した後で信号レベルを反転させているが、これは、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄの信号レベルを反転させた後で平滑化を行っても、同じ結果が得られる。したがって、信号処理の手順は問わない。
【０１１６】
以上、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａにおける故障検知の流れについて説明した。なお、図２には記載しないが、実際は、その他の部位（上流側信号断検知部４８ａ、上流側過熱検知部４４ａ、上流側過電流検知部４６ａ、上流側過電圧検知部４７ａ）における故障検知も並行して実施される。そして、いずれかの部位で異常が検知されたときには、上流側スイッチ素子制御部４９ａから上流側スイッチ素子駆動部５０ａに対して、スイッチ素子駆動信号Ｃがロー信号として出力されて、さらに、上流側スイッチ素子駆動部５０ａから上流側スイッチ素子５２ａに対して、上流側スイッチ素子５２ａを切断するスイッチ素子駆動信号Ｃを出力する構成になっている。
【０１１７】
上流側スイッチ素子制御部４９ａの全回路構成は図示しないが、各々の検知部（４２ａ，４４ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ）の出力を、論理和を演算する演算素子に入力して、少なくとも１つの検知部で異常が検知されたことを検出した後で、ロー信号を生成して、このロー信号を、スイッチ素子制御信号Ｂとする構成になっている。
【実施例２】
【０１１８】
本発明の第２の実施形態である実施例２は、本発明を、車両用電気ヒータに適用したものである。特に、本実施例２は、電気ヒータの保護用として設置した温度ヒューズが、電気ヒータの異常発熱による温度上昇によって溶断したことを、実施例１で説明した故障検知の仕組みを利用して確実に検知して、電気ヒータへの電源の供給を遮断することができる点に特徴を有する。以下、本発明の実施例２を、図３、図４、および図７を用いて説明する。
【０１１９】
［システム構成の説明］
本発明を適用した車両用空調装置の機械的構成について、実施例１で説明した構成（図１）との相違点についてのみ説明する。
【０１２０】
本発明を適用した車両用電気ヒータ装置１１０は、実施例１で説明した車両用電気ヒータ装置１００の構成（図１参照）に加えて、図７に示すように、上流側スイッチ素子駆動部５０ａにスイッチ素子駆動用電源２４を供給する回路の途中に、電気ヒータ６０の発熱部位に接するように設置されて、電気ヒータ６０の異常発熱時に溶断する温度ヒューズ８０を備えている。
【０１２１】
温度ヒューズ８０は、図示は略すが、２本のリード線間に、設定温度で溶融する低融点合金からなる可溶導電体を接合し、この可溶導電体の周囲に樹脂を塗布して、これをセラミック製の絶縁ケースに挿入し、絶縁ケースの両端をエポキシ樹脂で封止した構造を有している。
【０１２２】
そして、温度ヒューズ８０は、周囲温度の上昇により融点に達して溶融した可溶導電体が、両リード線端に凝縮することによって分断される構造になっており、これによって、温度ヒューズ８０が接続された回路が遮断される。
【０１２３】
［作用の説明］
本発明を適用した車両用電気ヒータ装置１１０の作用について、実施例１で説明した内容との相違点についてのみ説明する。
【０１２４】
温度ヒューズ８０は、電気ヒータ６０の発熱を直接感知できるように、電気ヒータの表面の熱伝導のよい場所に、２本のリード線と絶縁ケースが均一に加熱されるように設置される。
【０１２５】
電気ヒータ６０自体、または電気ヒータ６０の周辺回路に異常が発生して、電気ヒータ６０が異常発熱を起こすと、電気ヒータ６０の発熱部位に接するように設置された温度ヒューズ８０が溶断して、上流側スイッチ素子駆動部５０ａにスイッチ素子駆動用電源２４を供給する回路が開放状態になる。
【０１２６】
このとき、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａから上流側スイッチ素子制御部４９ａに対して、上流側スイッチ素子駆動部５０ａに開放故障が発生したことを示すスイッチ素子機能異常検知信号Ｄが送られる。
【０１２７】
すると、実施例１で説明した信号処理によって、スイッチ素子制御信号Ｂとしてロー信号が生成されて（図４（ｂ）参照）、さらに、スイッチ素子駆動信号Ｃとしてロー信号が生成されて（図３（ｂ）参照）、上流側スイッチ素子駆動部５０ａに供給される。
【０１２８】
そして、上流側スイッチ素子駆動部５０ａから上流側スイッチ素子５２ａに対して、上流側スイッチ素子５２ａを切断するスイッチ素子駆動信号Ｃとしてロー信号を出力して、これによって電気ヒータ６０の上流側の動作を停止する。
【０１２９】
このとき、上流側スイッチ素子制御部４９ａから下流側スイッチ素子制御部４９ｂに対して、電気ヒータ６０の下流側の動作を止める信号が送信される。下流側スイッチ素子制御部４９ｂは、この信号を受信した後、下流側スイッチ素子駆動部５０ｂに対してロー信号を出力し、これによって下流側スイッチ素子５２ｂは切断されて、電気ヒータ６０の下流側の動作を停止する。
【０１３０】
このように、本実施例２の構成によると、スイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の、短絡故障または開放故障のみならず、電気ヒータ６０の異常発熱をも検出して、電気ヒータ６０の動作を停止させることができる。
【０１３１】
なお、実施例２では、電気ヒータ６０の上流側に温度ヒューズ８０を設置したが、温度ヒューズ８０は、電気ヒータ６０の下流側に設置しても、同様の装置を実現することができる。
【実施例３】
【０１３２】
本発明の第３の実施形態である実施例３は、本発明を、車両用電気ヒータに適用したものである。特に、実施例３は、実施例１，実施例２で説明したスイッチ素子機能診断信号Ａを用いて電気ヒータをＰＷＭ制御する際に、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比の範囲を拡大することによって、スイッチ素子機能診断信号Ａの使用可能範囲をより拡大するものである。
【０１３３】
実施例１，実施例２では、スイッチ素子機能診断信号Ａを構成するパルス信号のパルス幅について、スイッチ素子機能診断信号Ａによって電気ヒータ６０を作動させても、電気ヒータ６０の動作に影響しない短い時間が設定されるものとした。しかし、スイッチ素子機能診断信号Ａによって電気ヒータのＰＷＭ制御を行おうとすると、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄを幅広い範囲に亘って変化させる必要があるため、実施例１，実施例２で説明した構成では、変化させられるデューティー比ｄに限界が生じる。
【０１３４】
ここで、図８を用いて、実施例１，実施例２で説明したスイッチ素子機能診断信号Ａによって電気ヒータをＰＷＭ制御したときに、生成することが可能なＰＷＭ波形のデューティー比ｄに限界があることを具体的に説明する。
【０１３５】
図８は、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、および上流側スイッチ素子５２ａがともに正常に機能しているときに、スイッチ素子機能診断信号Ａの負パルス幅τ０を長くしたときに生成される、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄ，平滑化信号Ｅ，反転信号Ｆ，スイッチ素子制御信号Ｂの例を示す図である。
【０１３６】
図８に示すように、スイッチ素子機能診断信号Ａの周波数を一定に保ったまま、スイッチ素子機能診断信号Ａの負パルス幅τ０をより長い負パルス幅τ０’とし、同時に正パルス幅τ１をより短い正パルス幅τ１’とした場合を想定する。このとき、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄを小さくしていくと、デューティー比ｄをある値以下にしたときに、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、および上流側スイッチ素子５２ａが正常に動作しているにも関わらず、故障が発生していることを示すスイッチ素子制御信号Ｂが生成される。すなわち、図８の例では、区間Ｔ１，区間Ｔ２，区間Ｔ３において、故障が発生していることを示すスイッチ素子制御信号Ｂが出力される。
【０１３７】
これは、平滑化信号Ｅを生成する際に使用しているＣＲ回路（図６参照）の影響によって生じる現象である。すなわち、図８の平滑化信号Ｅに示すように、スイッチ素子機能診断信号Ａの負パルス幅τ０’が長くなると、ＣＲ回路の充放電に伴って発生する電圧変動が大きくなるため、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化することができない。そのため、平滑化信号Ｅをインバータ７０１（図６参照）に通したときに、ハイレベルとローレベルをともに含む反転信号Ｆが得られる。したがって、スイッチ素子制御信号Ｂもハイレベルとローレベルをともに含む信号となる。
【０１３８】
すなわち、故障が発生していないときは、スイッチ素子制御信号Ｂとしてハイレベルの信号が出力されるべきところが、ハイレベルとローレベルをともに含むスイッチ素子制御信号Ｂが出力される。そのため、図８に示すスイッチ素子機能診断信号Ａを用いた場合は、スイッチ素子またはスイッチ素子駆動部の故障検知を確実に実施することができない。
【０１３９】
したがって、スイッチ素子機能診断信号Ａを用いて電気ヒータをＰＷＭ制御するときには、適切なパルス幅を有するスイッチ素子機能診断信号Ａを生成する必要がある。
【０１４０】
本発明の第３の実施形態である実施例３は、この問題を解決して、実施例１，実施例２で説明した故障検知を行いつつ、電気ヒータのＰＷＭ制御を行うものである。以下、本発明の実施例３を、図９〜図１１を用いて説明する。
【０１４１】
［システム構成の説明］
本発明を適用した車両用空調装置の機械的構成について、実施例１で説明した構成（図１参照）、および実施例２で説明した構成（図７参照）との相違点についてのみ説明する。
【０１４２】
本発明を適用した車両用電気ヒータ装置１２０は、図示しない車両に設置され、図９に示すように、電気ヒータ６０と、上流側電気ヒータ駆動部１４ａと、下流側電気ヒータ駆動部１４ｂと、高電圧電源２０と、バッテリ電源２２と、空調制御装置３０と、インタフェース部１１を備えている。
【０１４３】
実施例３の構成は、実施例１，実施例２の構成と、インタフェース部１１の構成が異なっている。すなわち、実施例３のインタフェース部１１は、図９に示すように、スイッチ素子機能診断信号発生部４０（図１，図７参照）に代わって、第２スイッチ素子機能診断信号発生部４１を備えている。
【０１４４】
図１０は、この第２スイッチ素子機能診断信号発生部４１の詳細構成を示す図である。すなわち、第２スイッチ素子機能診断信号発生部４１は、パルス幅設定部４１２と、第２スイッチ素子機能診断信号生成部４１４とからなる。
【０１４５】
パルス幅設定部４１２は、空調制御装置３０から出力された制御指示を、外部インタフェース部３２を介して入手し、電気ヒータ６０の制御を行うために必要なスイッチ素子機能診断信号Ａを構成する正パルス幅τ１’を設定する。正パルス幅τ１’の設定方法については後述する。
【０１４６】
第２スイッチ素子機能診断信号生成部４１４は、パルス幅設定部４１２で設定された正パルス幅τ１’に基づいて、必要なスイッチ素子機能診断信号Ａを生成する。このスイッチ素子機能診断信号Ａの生成方法については後述する。
【０１４７】
［スイッチ素子機能診断信号の設定方法］
次に、実施例３におけるスイッチ素子機能診断信号Ａの設定方法、すなわち、正パルス幅τ１’とデューティー比ｄの設定方法について説明する。
【０１４８】
実施例３においては、まず、ＰＷＭ信号として使用するスイッチ素子機能診断信号Ａの最大周波数ｆmaxと、スイッチ素子機能診断信号Ａの正パルス幅τ１’の最小値τminと、がそれぞれ設定される。
【０１４９】
ここで、スイッチ素子機能診断信号Ａの最大周波数ｆmaxの値は、電気ヒータ６０の制御仕様に基づいて設定される。また、スイッチ素子機能診断信号Ａの正パルス幅τ１’の最小値τminは、図６に示したＣＲ回路を構成する抵抗の抵抗値Ｒ０とコンデンサの容量Ｃ０に基づいて設定される。そして、実施例３では、具体的に、ｆmax＝２ｋＨｚ，τmin＝１００μｓに設定されるものとする。
【０１５０】
次に、スイッチ素子機能診断信号Ａの正パルス幅τ１’の最小値τminを設定する手順について、図６，図８を参照して説明する。まず、スイッチ素子機能診断信号Ａの負パルス幅τ０’に着目する。
【０１５１】
スイッチ素子機能診断信号Ａの負パルスが図６に示すＣＲ回路に印加されると、そのときにＣＲ回路に充電されていた電荷が放出されるため、図８に示す平滑化信号Ｅが得られる。このとき、ＣＲ回路の出力端の電圧は、図８の平滑化信号Ｅに示すように、ＣＲ回路を構成する抵抗の抵抗値Ｒ０とコンデンサの容量Ｃ０で定まる時定数の値に応じて、時間とともに徐々に低下する。そして、平滑化信号Ｅが、インバータ７０１（図６参照）においてハイレベルとローレベルを判定するしきい値Ｔｈを挟んで変化したときに、図８に示すように、平滑化信号Ｅをインバータ７０１に通すことによって得られる反転信号Ｆの論理レベルが反転する。
【０１５２】
ここで、図８において、スイッチ素子、および前記スイッチ素子駆動部がともに正常であるときは、反転信号Ｆは常にローレベルとなる必要がある。すなわち、ＣＲ回路の出力端の電圧は、常にハイレベルとなる必要がある。そして、スイッチ素子、および前記スイッチ素子駆動部がともに正常であるときに、反転信号Ｆを常にローレベルにすることが、実施例１で説明したように、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化するためにＣＲ回路を挿入した目的である。
【０１５３】
したがって、スイッチ素子機能診断信号Ａの正パルス幅τ１’の最小値τmin、すなわちスイッチ素子機能診断信号Ａの負パルス幅τ０’の最大値は、負パルス幅τ０’に相当する時間は、生成される平滑化信号Ｅが、負パルス幅τ０’に相当する時間に亘ってハイレベルを維持できるように設定される必要がある。すなわち、負パルス幅τ０’は、図６のＣＲ回路の時定数の値に基づいて決定される。
【０１５４】
本実施例３では、図６のＣＲ回路を構成する抵抗の抵抗値Ｒ０とコンデンサの容量Ｃ０で定まる時定数に基づいて、スイッチ素子機能診断信号Ａの正パルス幅τ１’が１００μｓ以上であるとき、すなわち、負パルス幅τ０’が４００μｓ（ｆmax＝２ｋＨｚとの設定から逆算される）よりも短いときに、平滑化信号Ｅは、負パルス幅τ０’の時間に亘って、同一論理レベル、すなわち、本実施例ではハイレベルを維持できるものと想定する。
【０１５５】
このとき、スイッチ素子機能診断信号Ａの周波数ｆを一定に保った状態で、スイッチ素子機能診断信号Ａの正パルス幅τ１’が１００μｓを下回ると、スイッチ素子機能診断信号Ａの負パルス幅τ０’がより長くなるため、先に説明したように、ＣＲ回路から出力される電圧がしきい値Ｔｈを挟んで変化することにより、負パルス幅τ０’の時間内で平滑化信号Ｅの論理レベルの反転が生じるため、スイッチ素子の故障検知を確実に実施することができなくなる。なお、抵抗の抵抗値Ｒ０とコンデンサの容量Ｃ０の値が変わると、時定数も変化するため、それに応じて、正パルス幅τ１’と負パルス幅τ０’の設定値も変更される。
【０１５６】
ここで、スイッチ素子機能診断信号Ａの正パルス幅τ１’を１００μｓとして、最大周波数ｆmax＝２ｋＨｚのスイッチ素子機能診断信号Ａを生成すると、そのデューティー比ｄは２０％となる。
【０１５７】
したがって、デューティー比ｄが２０％を下回るスイッチ素子機能診断信号Ａを生成すると、正パルス幅τ１’が１００μｓを下回ってしまう。そして、このときはスイッチ素子の故障検知を確実に実施することができなくなる。
【０１５８】
そこで、デューティー比ｄが２０％を下回るスイッチ素子機能診断信号Ａを生成するときには、図１１（ａ）の区間Ｐで示すように、正パルス幅τ１’を１００μｓに保持したまま、スイッチ素子機能診断信号Ａの周波数ｆを低減させる。
【０１５９】
すなわち、デューティー比ｄが２０％を下回るスイッチ素子機能診断信号Ａは、デューティー比ｄに対して、図１１（ａ）の区間Ｐ内に引かれた直線上の周波数ｆを有する信号として生成する。例えば、デューティー比ｄ＝１％のスイッチ素子機能診断信号Ａは、ｆ＝１００Ｈｚの信号として生成する。また、例えば、デューティー比ｄ＝２％のスイッチ素子機能診断信号Ａは、ｆ＝２００Ｈｚの信号として生成する。
【０１６０】
図１１（ａ）を、縦軸に正パルス幅τ１’をとって書き換えると、図１１（ｂ）のようになる。図１１（ｂ）に示すように、デューティー比ｄが２０％を下回る区間Ｐでは、正パルス幅τ１’が１００μｓに保持される。
【０１６１】
なお、図１１（ａ），（ｂ）の区間Ｑでは、スイッチ素子機能診断信号Ａの周波数をｆ＝２ｋＨｚに保持したままで正パルス幅τ１’を大きくして、所定のデューティー比ｄを有するスイッチ素子機能診断信号Ａを生成することができる。
【０１６２】
このようにして生成されたスイッチ素子機能診断信号Ａを用いて電気ヒータ６０を駆動することによって、電気ヒータ６０のＰＷＭ制御を確実に継続することができるとともに、デューティー比ｄに応じて異なるスイッチ素子機能診断信号Ａの波形によらずに、スイッチ素子の故障検知を行うことができる。
【０１６３】
［作用の説明］
本発明を適用した車両用電気ヒータ装置１２０の作用について、実施例１で説明した内容との相違点についてのみ説明する。
【０１６４】
空調制御装置３０から出力された電気ヒータ６０の制御指示、具体的には、ＰＷＭパルスのデューティー比ｄは、外部インタフェース部３２を経てパルス幅設定部４１２に入力される。
【０１６５】
パルス幅設定部４１２では、入力されたデューティー比ｄが２０％以上か、２０％を下回るかを判断する。
【０１６６】
パルス幅設定部４１２に入力されたデューティー比ｄが２０％以上であるときは、図１１（ｂ）の区間Ｑの情報を用いて、周波数ｆ＝２ｋＨzの下で、入力されたデューティー比ｄを実現する正パルス幅τ１’が設定される。
【０１６７】
そして、第２スイッチ素子機能診断信号生成部４１４において、正パルス幅τ１’を有する周波数ｆ＝２ｋＨｚのスイッチ素子機能診断信号Ａが生成される。
【０１６８】
一方、パルス幅設定部４１２に入力されたデューティー比ｄが２０％を下回っていたときは、正パルス幅τ１’が１００μｓに設定される。
【０１６９】
そして、第２スイッチ素子機能診断信号生成部４１４において、図１１（ａ）の区間Ｐにおいて、デューティー比ｄに応じた周波数ｆを有するスイッチ素子機能診断信号Ａが生成される。
【０１７０】
このようにして生成されたスイッチ素子機能診断信号Ａを用いて、実施例１で説明したのと同じ作用によって、電気ヒータ６０が駆動されるとともに、電気ヒータ６０を駆動する上流側スイッチ素子駆動部５０ａ、または上流側スイッチ素子５２ａの故障検知が行われる。
【０１７１】
以上、説明したように、実施例１に係る車両用電気ヒータ装置１００によれば、スイッチ素子駆動信号Ｃによって、電気ヒータ６０に通電を行う上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）を駆動したときに、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａ（スイッチ素子機能異常検知部）から出力される、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）の異常の有無と異常の内容とを含んだスイッチ素子機能異常検知信号Ｄと、スイッチ素子機能診断信号Ａと、を比較する構成になっているため、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）の、短絡故障または開放故障の発生を容易かつ確実に検知することができる。
【０１７２】
さらに、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄとスイッチ素子機能診断信号Ａに基づいて生成されたスイッチ素子制御信号Ｂと、スイッチ素子機能診断信号Ａと、に基づいて生成されたスイッチ素子駆動信号Ｃによって電気ヒータ６０に通電を行う上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）を駆動するため、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）の駆動と故障検知とを同時に実行することができる。
【０１７３】
また、上流側スイッチ素子制御部４９ａ（スイッチ素子制御部）において、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄとスイッチ素子機能診断信号Ａとに基づいて、新たなスイッチ素子制御信号Ｂを生成して、さらに、新たなスイッチ素子制御信号Ｂとスイッチ素子機能診断信号Ａに基づいて生成された、新たなスイッチ素子駆動信号Ｃを用いて、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）が上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）を駆動するため、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）の駆動と故障検知とを同時に継続的に行うことができる。
【０１７４】
また、実施例１に係る車両用電気ヒータ装置１００によれば、上流側スイッチ素子機能異常検知部４２ａ（スイッチ素子機能異常検知部）が、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄとして、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）の故障の有無、および、短絡故障または開放故障の発生に応じた信号を出力することができるため、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）の故障を確実に検知することができる。
【０１７５】
また、実施例１に係る車両用電気ヒータ装置１００によれば、スイッチ素子機能異常検知部が、電気ヒータ６０に通電を行う上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）、または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）の故障の有無、および、短絡故障または開放故障の発生したことを、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄと、スイッチ素子機能診断信号発生部４０で生成されたスイッチ素子機能診断信号Ａと、の排他的論理和を演算することによって識別するため、簡単な論理回路によって、故障の有無と故障の種類に応じた信号を出力することができる。そして、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）の故障をより一層確実に検知することができる。
【０１７６】
また、実施例１に係る車両用電気ヒータ装置１００によれば、電気ヒータ６０に通電を行う上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）に、短絡故障または開放故障が発生したときに、故障の有無と故障の内容を含むスイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化することによって、故障が発生した状態と故障が発生していない状況とを識別可能な信号を生成することができるため、平滑化された信号（平滑化信号Ｅ）を反転させた新たなスイッチ素子制御信号（反転信号Ｆ）と、スイッチ素子機能診断信号発生部４０で生成されたスイッチ素子機能診断信号Ａと、の論理積を演算して新たなスイッチ素子駆動信号Ｃを生成することによって、故障発生時に電気ヒータ６０に通電する回路を確実に遮断することができるとともに、故障が発生していないときには電気ヒータ６０への通電を継続することができる。
【０１７７】
また、実施例１に係る車両用電気ヒータ装置１００によれば、電気ヒータ６０の上流側と下流側のいずれかにおいて、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）に、短絡故障または開放故障が発生したときに、故障の発生を確実に検知して、電気ヒータ６０の上流側に通電する回路と下流側に通電する回路とを確実に遮断することができる。
【０１７８】
また、実施例２に係る車両用電気ヒータ装置１１０によれば、上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）にスイッチ素子駆動用電源２４を供給する回路の途中に、電気ヒータ６０の発熱部位に接するように温度ヒューズ８０を設置したため、上流側スイッチ素子５２ａ（スイッチ素子）または上流側スイッチ素子駆動部５０ａ（スイッチ素子駆動部）の、短絡故障または開放故障のみならず、電気ヒータ６０の異常発熱による温度ヒューズ８０の溶断を確実に検知して、電気ヒータ６０に通電する回路を確実に遮断することができる。
【０１７９】
また、実施例２に係る車両用電気ヒータ装置１１０によれば、低電圧で動作する、上流側スイッチ素子駆動部５０ａに電源を供給する回路の途中に温度ヒューズ８０を設置することによって、高電圧、高電流が発生する回路の途中に温度ヒューズ８０を設置せずに済むため、これによって、温度ヒューズ８０の溶断時に、上流側スイッチ素子駆動部５０ａに電源を供給する回路を確実に切断することができ、高電圧、高電流の直流電力で駆動される電気ヒータ６０の保護用として高い信頼性をもって使用することができる。
【０１８０】
また、実施例３に係る車両用電気ヒータ装置１００によれば、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄが予め設定された所定値よりも小さいときには、第２スイッチ素子機能診断信号発生部４１（スイッチ素子機能診断信号発生部）が、スイッチ素子機能診断信号Ａを構成する正パルス幅τ１’を、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化する際の時定数に基づいて定まる最小値τmin（一定値）に設定して、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄが所定値となるように、予め設定されたスイッチ素子機能診断信号Ａの最大周波数ｆmaxを低減する。したがって、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化した信号（平滑化信号Ｅ）が、スイッチ素子機能診断信号Ａを構成する負パルス幅τ０’の時間内で同一論理の信号レベルを維持することができ、電気ヒータ６０に故障が発生したことを確実に検知することができるとともに、生成したスイッチ素子機能診断信号Ａをデューティー信号として電気ヒータ６０のＰＷＭ制御を継続することができる。また、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄが予め設定された所定値以上であるときには、第２スイッチ素子機能診断信号発生部４１（スイッチ素子機能診断信号発生部）が、予め設定されたスイッチ素子機能診断信号Ａの最大周波数ｆmaxで前記デューティー比ｄを有するスイッチ素子機能診断信号Ａを生成するため、電気ヒータ６０に故障が発生したことを確実に検知することができるとともに、生成したスイッチ素子機能診断信号Ａをデューティー信号として電気ヒータ６０のＰＷＭ制御を継続することができる。
【０１８１】
また、実施例３に係る車両用電気ヒータ装置１００によれば、スイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄの所定値を、スイッチ素子機能異常検知信号Ｄを平滑化する際の時定数に基づいて定まる一定値の正パルス幅τ１’（パルス幅）を有する正パルスを含む、予め設定された最大周波数ｆmaxの信号として生成したスイッチ素子機能診断信号Ａのデューティー比ｄとしたため、スイッチ素子機能診断信号Ａをデューティー信号として電気ヒータ６０のＰＷＭ制御に用いる際に、スイッチ素子機能診断信号Ａを構成する正パルス幅τ１’を一定値にする条件を確実に設定することができる。そして、スイッチ素子機能診断信号Ａを生成する条件が確実に設定されることによって、故障検知を確実に行いながら電気ヒータ６０のＰＷＭ制御を継続することができるスイッチ素子機能診断信号Ａを簡便に生成することができる。
【０１８２】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【０１８３】
１２０  車両用電気ヒータ装置
１１    インタフェース部
１４ａ  上流側電気ヒータ駆動部
１４ｂ  下流側電気ヒータ駆動部
２０    高電圧電源
２２    バッテリ電源
２４    スイッチ素子駆動用電源
３０    空調制御装置
３２    外部インタフェース部
４１    第２スイッチ素子機能診断信号発生部
４２ａ  上流側スイッチ素子機能異常検知部（スイッチ素子機能異常検知部）
４４ａ  上流側過熱検知部
４６ａ  上流側過電流検知部
４７ａ  上流側過電圧検知部
４８ａ  上流側信号断検知部
４９ａ  上流側スイッチ素子制御部（スイッチ素子制御部）
４２ｂ  下流側スイッチ素子機能異常検知部（スイッチ素子機能異常検知部）
４４ｂ  下流側過熱検知部
４６ｂ  下流側過電流検知部
４８ｂ  下流側信号断検知部
４９ｂ  下流側スイッチ素子制御部（スイッチ素子制御部）
５０ａ  上流側スイッチ素子駆動部（スイッチ素子駆動部）
５２ａ  上流側スイッチ素子（スイッチ素子）
５０ｂ  下流側スイッチ素子駆動部（スイッチ素子駆動部）
５２ｂ  下流側スイッチ素子（スイッチ素子）
６０    電気ヒータ
７０    上流側信号アイソレーション部
７２    下流側信号アイソレーション部
７４    上流下流間信号アイソレーション部
【図１】
2014012510.tif 000003
【図２】
2014012510.tif 000004
【図３】
2014012510.tif 000005
【図４】
2014012510.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014012510.tif 000008
【図７】
2014012510.tif 000009
【図８】
2014012510.tif 000010
【図９】
2014012510.tif 000011
【図１０】
2014012510.tif 000012
【図１１】
2014012510.tif 000013