(57)【要約】【課題】簡易な構造で、エアヒータに対する通電制御を容易に行うことができる車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステムを提供する。【解決手段】本発明の車両用エアヒータシステム２００は、電熱式発熱体１２０を有するエアヒータ１０１と、電熱式発熱体１２０に直列に接続され、エアヒータ１０１への通電を制御する半導体スイッチ１１０とを備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電熱式発熱体を有するエアヒータと、
上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、
を備える車両用エアヒータシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用エアヒータシステムであって、
前記エアヒータへの通電制御がＰＷＭ制御である
車両用エアヒータシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用エアヒータシステムであって、
前記半導体スイッチは、前記電熱式発熱体に流れる電流を検知可能とする電流検知用端子を有する電流検知機能付き半導体スイッチである
車両用エアヒータシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用エアヒータシステムであって、
前記半導体スイッチの前記電流検知用端子を用いて検知した前記電熱式発熱体に流れる前記電流に対応する出力に基づいて、上記電熱式発熱体の抵抗値を制御する抵抗値制御手段を有する
車両用エアヒータシステム。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の車両用エアヒータシステムであって、
前記半導体スイッチの前記電流検知用端子を用いて検知した前記電熱式発熱体に流れる前記電流に対応する出力に基づいて上記電熱式発熱体の抵抗値を検知し、上記電熱式発熱体の異常を検知する異常検知手段を有する
車両用エアヒータシステム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の車両用エアヒータシステムであって、
前記エアヒータは、前記電熱式発熱体を保持する枠体を有し、
前記半導体スイッチは、上記枠体に固着されてなる
車両用エアヒータシステム。
【請求項７】
電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、
上記エアヒータの上記枠体に固着され、上記電熱式発熱体に直列に接続されて、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、
を備える車両用エアヒータユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な車両用エアヒータユニットが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。これらの車両用エアヒータユニットは、電熱式発熱体（ヒータエレメント）を備えており、例えば、内燃機関の吸気経路に設けられ、吸気を加熱するために用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開０７−２１７５０８号公報（第２図）
【特許文献２】
特開０９−２４５９３９号公報（第８（ｂ）図）
【特許文献３】
特開２０００−２５７５１８号公報（第５，６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの車両用エアヒータユニットでは、電熱式発熱体に対する通電のＯＮ−ＯＦＦ切り替えは、いずれもリレースイッチを用いて行っていた。このため、車両用エアヒータユニットを含めた車両用エアヒータシステム全体の部品点数が多くなり、さらに、これらを接続するハーネスを取り回すスペースも大きくなっていた。さらに、車両用エアヒータには１００Ａ程度の大電流を用いるため、ＯＮ−ＯＦＦ切り替えを繰り返すことによってリレー接点が溶着してしまう虞があった。
【０００５】
また、リレースイッチでは、ＯＮ−ＯＦＦ切り替えの速度が遅いうえ、例えば、１０万回程度でリレー接点の寿命が尽きてしまうので、１つの電熱式発熱体を用いて、その通電のＯＮ−ＯＦＦを短時間で切り替えて加熱温度を調整することは、耐久性及び信頼性の点から実質的に実用困難であった。このため、特許文献２及び特許文献３では、個々にＯＮ−ＯＦＦ切り替えを可能とした複数の電熱式発熱体を用いることで、吸気に対する加熱温度を調節するようにしていた。このように、リレースイッチを用いた車両用エアヒータユニットでは、電熱式発熱体への通電制御が容易でなかった。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、エアヒータに対する通電制御を容易に行うことができる車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、電熱式発熱体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータシステムである。
【０００８】
本発明のエアヒータシステムは、電熱式発熱体に直列に接続された半導体スイッチを用いて、この電熱式発熱体への通電を制御する。このため、本発明のエアヒータシステムは、従来のように、エアヒータのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを行うためにリレースイッチを用いたエアヒータシステムに比して、構造が簡易になると共に信頼性及び耐久性が向上し、さらには低コストとなる。さらに、本発明のエアヒータシステムでは、半導体スイッチを用いていることから、エアヒータに対する通電制御（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御等）を容易に行うことができる。例えば、エアヒータの電熱式発熱体に直列に接続した半導体スイッチを、制御装置（例えば、ＥＣＵ）によってＯＮ−ＯＦＦさせることで、電熱式発熱体への通電制御を容易に行うことができる。また、半導体スイッチを用いることにより、リレースイッチに比して速い速度で電熱式発熱体へのＯＮ−ＯＦＦ切替えを行うことが可能となるので、電熱式発熱体に対する細かな（換言すれば、精度の良い）通電制御を実現することができる。
【０００９】
なお、半導体スイッチとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、サイリスタ等が挙げられる。また、これらの半導体スイッチの取付位置については特に限定されるものではなく、例えば、エアヒータに、半導体スイッチまたはこれを搭載した基板を固着して、両者を一体としても良い。あるいは、半導体スイッチまたはこれを搭載した基板を車両のボディ等に別途取付け、エアヒータと別体にしても良い。
【００１０】
さらに、上記の車両用エアヒータシステムであって、前記エアヒータへの通電制御がＰＷＭ制御である車両用エアヒータシステムとすると良い。
【００１１】
本発明のエアヒータシステムでは、半導体スイッチを用いてエアヒータについてＰＷＭ制御を行う。このため、本発明のエアヒータシステムでは、Ｄｕｔｙ比を調整することで、バッテリ電圧の変化を補正してエアヒータへの供給電力量を一定にすることができるなど、適切なエアヒータの温度制御、電力制御を行うことができる。特に、半導体スイッチを用いるため、ＰＷＭ制御における繰り返し周波数を、吸気管の寸法、吸気の流速、あるいはエアヒータの取付位置等に応じて適切に設定することができ、ＯＮ−ＯＦＦ切替えによる電熱式発熱体の温度の変動を抑え、加熱温度を略一定に保つことができる。
【００１２】
また、内燃機関では、運転状況に応じたヒートモードが要求されている。具体的には、まず、内燃機関を始動する際は、クランキング前に所定時間エアヒータに通電することで吸気を加熱する（以下、プリヒートともいう）。このように加熱された吸気によって内燃機関を予熱し、内燃機関の始動性を向上させることができる。さらに、内燃機関始動後は、運転状況に応じたアフターヒートを行う。アフターヒートには、アイドリング時の吸気加熱と、走行時の吸気加熱とがある。アイドリング時にはバッテリへの負担軽減のために吸気加熱を抑制すると良い。一方、走行時には内燃機関の回転数の増大に伴う吸気量の増大に対応して、吸気加熱を増大させる必要がある。
【００１３】
これに対し、本発明のエアヒータシステムでは、Ｄｕｔｙ比を調整することで、様々な内燃機関の運転状況に応じたヒートモードを実現することができる。このため、従来のように、複数の電熱式発熱体及びリレースイッチを設けて加熱調整を行う場合に比して、運転状況に応じて精度良く通電制御を行うことができると共に、部品点数が削減でき、省スペースである。
【００１４】
さらに、上記いずれかの車両用エアヒータシステムであって、前記半導体スイッチは、前記電熱式発熱体に流れる電流を検知可能とする電流検知用端子を有する電流検知機能付き半導体スイッチである車両用エアヒータシステムとすると良い。
【００１５】
一般に、エアヒータの電熱式発熱体は低抵抗であり、１２ボルト程度の電圧のバッテリから１００アンペア程度の大電流を電熱式発熱体に流して発熱させている。このため、エアヒータの電熱式発熱体を流れる電流を検知するために別途抵抗を挿入すると、電熱式発熱体にかかる電圧、電流が大きく低下する等の不具合が生じてしまう。また、別途抵抗等を挿入すると、エアヒータシステムの大型化につながってしまう。従って、従来の車両用エアヒータシステムにおいて、別途抵抗を挿入してエアヒータの電熱式発熱体を流れる電流を検知することは、現実的なものとは言い難かった。
【００１６】
これに対し、本発明のエアヒータシステムでは、電熱式発熱体に流れる電流を検知可能とする電流検知機能付き半導体スイッチを用いている。このため、この電流検知機能付き半導体スイッチの電流検知用端子を利用して、エアヒータの電熱式発熱体を流れる電流を検知することができる。これによって、例えば、電熱式発熱体に投入する電力を制御したり、エアヒータ（電熱式発熱体）が正常に作動しているかどうかを確認することができる。
【００１７】
さらに、上記車両用エアヒータシステムであって、前記半導体スイッチの前記電流検知用端子を用いて検知した前記電熱式発熱体に流れる前記電流に対応する出力に基づいて、上記電熱式発熱体の抵抗値を制御する抵抗値制御手段を有する車両用エアヒータシステムとすると良い。
【００１８】
本発明の車両用エアヒータシステムでは、電熱式発熱体に流れる電流に対応する出力に基づいて、電熱式発熱体の抵抗値を制御する。具体的には、例えば、電熱式発熱体に流れる電流と電熱式発熱体への印加電圧（バッテリ電圧）とを検知し、これらの値から電熱式発熱体の抵抗値を算出し、この抵抗値が所定の値となるように、電熱式発熱体への供給電力を制御する。電熱式発熱体の抵抗値とその温度とは所定の対応関係を有しているので、このように、電熱式発熱体の抵抗値が所定値となるように制御することで、電熱式発熱体の温度を所定の温度に制御することができる。なお、特に、抵抗係数の大きな材質で電熱式発熱体を構成した場合に、良好にその抵抗値を制御することができる。
【００１９】
さらに、上記いずれかの車両用エアヒータシステムであって、前記半導体スイッチの前記電流検知用端子を用いて検知した前記電熱式発熱体に流れる前記電流に対応する出力に基づいて上記電熱式発熱体の抵抗値を検知することで、上記電熱式発熱体の異常を検知する異常検知手段を有する車両用エアヒータシステムとすると良い。
【００２０】
近年、環境保護のため、内燃機関から漏れた未燃ガスを吸気側に戻して燃焼させ、未燃ガスを車外に排出させないようにする技術が提案されている。また、内燃機関の熱効率を高めるため、高温となっている排気の一部を吸気側に戻す技術（ＥＧＲ）も提案されている。ところが、このように、未燃ガスや排気を吸気側に戻すようにすると、未燃ガスや排気に含まれている汚損物質がエアヒータの電熱式発熱体に付着して、電熱式発熱体の抵抗値が低下し、さらには電熱式発熱体が短絡してしまう虞がある。他方、電熱式発熱体と半導体スイッチとの間の直列回路に対して過度の電力負荷が及ぶと、上記直列回路にて断線が生じる可能性もある。
【００２１】
これに対し、本発明のエアヒータシステムでは、電熱式発熱体に流れる電流に対応する出力に基づいて、電熱式発熱体の抵抗値を検知する。例えば、電熱式発熱体に流れる電流と電熱式発熱体への印加電圧（バッテリ電圧）とを検知することで、電熱式発熱体の抵抗値を得ることができる。そして、検知された抵抗値と下限基準抵抗値（例えば、電熱式発熱体の初期抵抗値×８０％）とを比較し、下限基準抵抗値を下回った場合（電熱式発熱体の異常）には、電熱式発熱体が汚損されていると判断できる。このように、エアヒータの電熱式発熱体の汚損状況を確認することができる。さらに、下限基準抵抗値を下回った場合に警告を発する警告装置等を別途設けるようにすれば、短絡防止対策等を促すことが可能となる。また、検知された抵抗値と上限基準抵抗値（例えば、電熱式発熱体の初期抵抗値×１２０％）とを比較し、上限基準抵抗値を上回った場合には、電熱式発熱体の断線を検知することができ、運転者にエアヒータシステムの異常を警告することが可能となる。
【００２２】
さらに、上記いずれかの車両用エアヒータシステムであって、前記エアヒータは、前記電熱式発熱体を保持する枠体を有し、前記半導体スイッチは、上記枠体に固着されてなる車両用エアヒータシステムとすると良い。
【００２３】
本発明の車両用エアヒータシステムでは、半導体スイッチをエアヒータの枠体に固着している。このため、半導体スイッチの取付場所を別途設ける必要がなく、省スペースである。また、半導体スイッチを別途車両に取付ける場合に比して、組付けの作業効率が良い。
【００２４】
他の解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記エアヒータの上記枠体に固着され、上記電熱式発熱体に直列に接続されて、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータユニットである。
【００２５】
本発明の車両用エアヒータユニットは、電熱式発熱体に直列に接続され、この電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチを備えている。このため、本発明の車両用エアヒータユニットを用いることで、エアヒータの電熱式発熱体への通電制御（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御等）を容易に行うことができる。また、半導体スイッチを用いることにより、リレースイッチに比して速い速度で電熱式発熱体へのＯＮ−ＯＦＦ切替えを行うことが可能となるので、電熱式発熱体に対する細かな（換言すれば、精度の良い）通電制御を実現することができる。
【００２６】
さらに、本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチをエアヒータの枠体に固着しているので、半導体スイッチの取付場所を別途設ける必要がなく、省スペースである。また、半導体スイッチを別途車両に取付ける場合に比して、組付けの作業効率が良い。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施形態）
本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の車両用エアヒータユニット１００を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。車両用エアヒータユニット１００は、エアヒータ１０１と、半導体スイッチ１１０と、配線基板１７０とを有している。
【００２８】
エアヒータ１０１は、電熱式発熱体１２０と、これを保持する枠体１３０と、枠体１３０に固着されて電熱式発熱体１２０に電気的に接続する第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０とを有している。
このうち、枠体１３０は、アルミニウム合金からなり、ダイキャストによって略矩形環状に成型された金属体である。この枠体１３０には、表面１３０ｄと裏面１３０ｅとの間を貫通する４つの取付孔１３１、及び内側面１３０ｂと外側面１３０ｃとの間を貫通する第１貫通孔１３２ｂ、第２貫通孔１３２ｃ、第３貫通孔１３２ｄが形成されている。さらに、枠体１３０の内側面１３０ｂには、２つの凹部１３３が対向する位置に形成されている。
【００２９】
この２つの凹部１３３には、それぞれ、長手方向に直交する断面形状が略コの字状の金属ブラケット１３５が配置されている。さらに、この金属ブラケット１３５の内側（凹部内）には、それぞれ、インシュレータ１３６が板バネ１３７を間に介して設けられている。このため、板バネ１３７が電熱式発熱体１２０の屈曲部１２１に付勢されることによって、インシュレータ１３６及び金属ブラケット１３５が枠体１３０の凹部１３３に固定されている。
【００３０】
第１接続端子１４０は、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第１貫通孔１３２ｂに挿設されている。第２接続端子１５０も、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第２貫通孔１３２ｃに挿設されている。第３接続端子１６０も、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第３貫通孔１３２ｄに挿設されている。なお、枠体１３０と第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０との絶縁を図るため、第１，第２，第３貫通孔１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ内には、それぞれ絶縁スリーブ１８５が嵌入されている。
【００３１】
電熱式発熱体１２０は、鉄−クロム合金からなる帯状の薄板を、蛇行形状に成形した発熱体である。この電熱式発熱体１２０は、円弧状に折り曲げられた複数の屈曲部１２１がインシュレータ１３６内に埋め込まれることで、電流的な絶縁を図りつつ枠体１３０に保持されている。さらに、電熱式発熱体１２０の両端部には貫通孔が形成されており、この貫通孔には第２，第３接続端子１５０，１６０が挿通している。このようにして、電熱式発熱体１２０が第２接続端子１５０と第３接続端子１６０とに電気的に接続されている。
【００３２】
図２は、半導体スイッチ１１０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。本実施形態では、半導体スイッチ１１０として、ｉｎｆｉｎｅｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｒｏｇｉｅｓ社製のＰＲＯＦＥＴ（商標名）、ＮＯ．ＢＴＳ５５０Ｐを用いた。この半導体スイッチ１１０は、ＭＯＳＦＥＴを基本構造とし、ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間を流れる電流Ｉ１に対し、所定比率（本実施形態では、１／２１０００）の電流Ｉ２が出力される構造となっている（図４参照）。
【００３３】
このような半導体スイッチ１１０は、本体部１１７と、この本体部１１７に接続する第１コネクタピン１１１〜第５コネクタピン１１５及びタブ１１６とを有している。本体部１１７は、スイッチ回路、及び自身を流れる電流を検知できる電流検出回路を有している。第３コネクタピン１１３とタブ１１６とは電気的に接続しており、両者は共に電源入力用端子である。第１，５コネクタピン１１１，１１５は、電力出力用端子である。第２コネクタピン１１２は、通電制御信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号）入力用端子である。第４コネクタピン１１４は、電流検知用端子である。
【００３４】
配線基板１７０は、図３に示すように、アルミナセラミックからなる基板本体部１７５と、その主面１７５ｂ上に第１導体層１７１〜第４導体層１７４とを有する。基板本体部１７５には、第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通可能な基板取付孔１７５ｃ，１７５ｄが形成されている。そして、第１導体層１７１は、貫通孔１７５ｃの周縁部を含む位置に形成されており、第１接続端子１４０を枠体１３０に取付けるとこれに接続する。第２導体層１７２は、貫通孔１７５ｄの周縁部を含む位置に形成されており、第２接続端子１５０を枠体１３０に取付けるとこれに接続する。第３，第４導体層１７３，１７４には、それぞれ、金属ピンからなる第３，第４端子１７３ｂ，１７４ｂが接続されている。この第３，第４端子１７３ｂ，１７４ｂには、それぞれ、ＥＣＵ（エンジンコンピュータユニット）２１０に接続するための導線１８２，１８４が、コネクタ端子１８３を介して接続されている（図１，図４参照）。
【００３５】
半導体スイッチ１１０は、図１に示すように、このような配線基板１７０に搭載され、この配線基板１７０を介して枠体１３０に固着される。具体的には、図３に示すように、半導体スイッチ１１０は、ハンダ接合によって、タブ１１６が第１導体層１７１と電気的に接続される。同様に、第１，５コネクタピン１１１，１１５が第２導体層１７２と、第２コネクタピン１１２が第３導体層１７３と、第４コネクタピン１１４が第４導体層１７４と電気的に接続される。このようにして半導体スイッチ１１０が搭載された配線基板１７０を、基板取付孔１７５ｃ，１７５ｄにそれぞれ第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通させ、ナット１８７によって締結することで枠体１３０に固着する。なお、本実施形態では、第３コネクタピン１１３は、いずれも導体層にも接続されていない。また、第２接続端子１５０には、ＥＣＵ２１０に接続するための導線１８１に固着されているワッシャ端子１８１ｂをも挿通させている（図１，図４参照）。
【００３６】
また、本実施形態では、半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等の防水を図るために、シリコン樹脂によって半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等をモールドしている。具体的には、樹脂（ＰＰＳ）製の箱形状で、第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通可能な取付孔１９０ｂ，１９０ｃが形成されたケーシング１９０を用意し、取付孔１９０ｂ，１９０ｃにそれぞれ第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通させて、配線基板１７０より先に枠体１３０に配置する。そして、半導体スイッチ１１０等を搭載した配線基板１７０を上記のように取付けることで、これらがケーシング１９０内に配置される。その後、このケーシング１９０内を、シリコン樹脂によって充填することで、半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等を樹脂モールドすることができる。
【００３７】
このような車両用エアヒータユニット１００は、図示しないエアクリーナと内燃機関のインテークマニホールドとを連結する吸気経路に固設され、吸気の加熱を行う。具体的には、エアヒータ１０１の電熱式発熱体１２０が吸気経路内に位置するように、枠体１３０に設けられた４つの取付孔１３１を利用して、ボルトによって吸気経路に固定される。
【００３８】
ここで、このような車両用エアヒータユニット１００とＥＣＵ２１０とを備えた、本実施形態の車両用エアヒータシステム２００の回路図を図４に示す。
車両用エアヒータシステム２００は、第１接続端子１４０が片側端子を接地した車載バッテリ２２０と電気的に接続されている。これによって、半導体スイッチ１１０のタブ１１６と車載バッテリ２２０とが電気的に接続される。さらに、半導体スイッチ１１０の第１，５コネクタピン１１１，１１５が第２接続端子１５０に接続され、電熱式発熱体１２０を介して第３接続端子１６０が接地されている。このようにすることで、車載バッテリ２２０から半導体スイッチ１１０を介して電熱式発熱体１２０に電力が供給されるので、吸気経路内を流れる気体（吸入空気）を加熱することができる。なお、図４に示すように、半導体スイッチ１１０は、車載バッテリ２２０に接続され、電熱式発熱体１２０に直列に接続されている。
【００３９】
さらに、半導体スイッチ１１０の第２コネクタピン１１２は、導線１８２を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このようにすることで、ＥＣＵ２１０によって半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦ切り替えを制御することができる。
また、第４コネクタピン１１４は、導線１８４を介してＥＣＵ２１０に接続されている。この半導体スイッチ１１０では、電熱式発熱体１２０に流れる電流Ｉ１に対し、所定比率（本実施形態では、１／２１０００）の電流Ｉ２が、第４コネクタピン１１４から出力されるように構成されている。一方、エアヒータ１０１の第２接続端子１５０が、導線１８１を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このため、ＥＣＵ２１０において電熱式発熱体１２０にかかる電圧Ｖを検知することができ、この電圧Ｖと電流Ｉ２とを用いて電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１を算出できる。
【００４０】
そこで、車両用エアヒータシステム２００では、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるようにＰＷＭ制御を行うようにしている。電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１とその温度とは所定の対応関係を有しているので、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるようにＰＷＭ制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度に制御することができる。具体的には、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じて、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を調整することで、電熱式発熱体１２０への供給電力を調整して、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるように制御することができる。従って、車両用エアヒータシステム２００では、吸気量の多少に拘わらず、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度に制御することができる。
【００４１】
また、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を調整して、電熱式発熱体１２０の温度を多段階に調整することで、吸気温度を内燃機関の運転状況に適した温度にすることができる。このため、様々な内燃機関の運転状況に応じたヒートモードを実現することもできる。
【００４２】
ここで、車両用エアヒータシステム２００による吸気加熱について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、エンジンのキースイッチがＯＮとなり、ＥＣＵ２１０に電圧が印加されてＥＣＵ２１０が起動すると、ステップＳ１において、ＥＣＵ２１０のプログラムを初期値に設定する。具体的には、プリヒート中フラグをセットし、プリヒートカウンタＴ１＝０、アフターヒートカウンタＴ２＝０に設定する。次いで、ステップＳ２に進み、プリヒート中フラグがセットされているかどうかを確認する。
【００４３】
プリヒート中フラグがセットされている場合には、ステップＳ３に進み、プリヒート通電を開始する。なお、本実施形態では、Ｄｕｔｙ比１００％でプリヒート通電が行われる。具体的には、導線１８２を介して半導体スイッチ１１０をＯＮにし続ける。次いで、ステップＳ４に進み、プリヒート継続時間に対応するプリヒートカウンタＴ１を積算する。具体的には、後述するように、ステップＳ７において、所定のサイクルタイムが経過する毎にステップＳ２に戻るようにしているため、ステップＳ４を通過する毎にプリヒートカウンタＴ１を、１ずつインクリメントする。次いで、ステップＳ５に進み、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート終了時間に対応するプリヒート設定回数Ｔｐに達したかどうかを判定する。なお、本実施形態では、１回のサイクルタイムを０．０５秒に設定し、プリヒート設定回数Ｔｐを２００回、従ってプリヒート終了時間を１０秒に設定している。
【００４４】
ここで、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムを経過したかどうかを判定し、サイクルタイムを経過するまでこの判定を繰り返す。サイクルタイムを経過すると、再びステップＳ２に戻り、上述した動作を繰り返してプリヒートを継続する。そして、ステップＳ５において、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、プリヒート中フラグを解除する。次いで、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待ってステップＳ２に戻る。
【００４５】
すると、ステップＳ２では、プリヒート中フラグがセットされていない（ＮＯ）と判断されるので、プリヒート期間を終了し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、導線１８１を通じて、車載バッテリ２２０の電圧（電熱式発熱体１２０の印加電圧）Ｖを検知する。さらに、ステップＳ９では、導線１８４を通じて電流Ｉ２の電流を検知する。これにより、電熱式発熱体１２０を流れる電流Ｉ１の大きさが判る。次いで、ステップＳＡにおいて、ステップＳ８，Ｓ９で得られた電圧Ｖと電流Ｉ１との値から、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１を算出する。
【００４６】
次いで、ステップＳＢに進み、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１（本実施形態では、電熱式発熱体１２０の初期抵抗値Ｒｃ×８０％の値）と上限基準抵抗値ＴＨ２（本実施形態では、電熱式発熱体１２０の初期抵抗値Ｒｃ×１２０％の値）との間の値であるか否かを判定する。抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１より小さい場合、あるいは上限基準抵抗値ＴＨ２より大きい場合には、ステップＳＣに進み、エラー出力をする。このとき、ＥＣＵ２１０に接続された警告装置２３０（図４参照）によって、運転者にエアヒータシステム２００の異常を警告する（例えば、運転席の警告ランプを点灯させる）ことができる。その後、ステップＳＨに進み、アフターヒートを終了する。
【００４７】
抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１と上限基準抵抗値ＴＨ２との間にある場合には、ステップＳＤに進み、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値Ｒｂとなるように、アフターヒートにおけるＤｕｔｙ比を算出する。具体的には、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、アフターヒートにおける所定の電熱式発熱体１２０の温度に対応する抵抗値Ｒｂとなるように、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じた半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を算出する。このようにして算出されたＤｕｔｙ比を用いて電熱式発熱体１２０への供給電力の制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度にすることができる。
【００４８】
次いで、ステップＳＥに進み、算出されたＤｕｔｙ比を用いてアフターヒートの通電を行う。具体的には、Ｄｕｔｙ比で決まる時間割合で、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦを繰り返す。次いで、ステップＳＦに進み、アフターヒートカウンタＴ２を積算する。具体的には、プリヒートカウンタＴ１と同様に、ステップＳＥを通過する毎に、アフターヒートカウンタＴ２をインクリメントする。次いで、ステップＳＧに進み、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート終了時間に対応するアフターヒート設定回数Ｔａに達したかどうかを判定する。なお、本実施形態では、アフターヒート設定回数Ｔａを１２０００回に、従って、アフターヒート終了時間を６００秒に設定している。
【００４９】
ここで、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待って、再びステップＳ２に戻る。かくして、上述した動作を繰り返してアフターヒートを継続する。そして、ステップＳＧにおいて、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＨに進み、アフターヒートを終了する。本実施形態では、このようにして、プリヒート及びアフターヒート（ＰＷＭ制御による電熱式発熱体１２０の抵抗値制御）が行われる。
【００５０】
ところで、近年、環境保護のため、内燃機関から漏れた未燃ガスを吸気側に戻して燃焼させ、未燃ガスを車外に排出させないようにする技術が提案されている。また、内燃機関の熱効率を高めるため、高温となっている排気の一部を吸気側に戻す技術（ＥＧＲ）も提案されている。ところが、このように、未燃ガスや排気を吸気側に戻すようにすると、未燃ガスや排気に含まれている汚損物質がエアヒータ１０１の電熱式発熱体１２０に付着して、電熱式発熱体１２０の抵抗値が低下し、さらには電熱式発熱体１２０が短絡してしまう虞がある。
【００５１】
これに対し、車両用エアヒータシステム２００では、ステップＳＢにおいて、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１と上限基準抵抗値ＴＨ２との間の値であるか否かを判定し、抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１より小さい場合、あるいは上限基準抵抗値ＴＨ２より大きい場合には、ステップＳＣにおいて、エラー出力をするようにしている。このため、ＥＣＵ２１０に接続された警告装置２３０（図４参照）によって、運転者にエアヒータシステム２００の異常（電熱式発熱体１２０の短絡等）を警告する（例えば、運転席の警告ランプを点灯させる）ことができる。
【００５２】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００５３】
例えば、実施形態では、ステップＳ５において、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達した場合（プリヒート終了時間が経過した場合）に、プリヒートを終了してアフターヒートに移行するようにした。しかし、ヒートモード切り替え方法は、このような手法に限定されるものではなく、例えば、プリヒートにおいて、アフターヒートと同様にバッテリ２２０の電圧Ｖと電流Ｉ２とを検知して電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１を算出し、この抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値に達した場合（すなわち、電熱式発熱体１２０が所定の温度に達した場合）に、次のヒートモード（実施形態ではアフターヒート）に切り替えるようにしても良い。あるいは、バッテリ２２０の電圧Ｖと電流Ｉ２とから電熱式発熱体１２０に投入した積算電力量を算出し、この積算電力量が所定値に達した場合に、次のヒートモードに切り替えるようにしても良い。プリヒート段階では、電熱式発熱体１２０の温度と積算電力量との間に対応関係があるからである。
【００５４】
また、実施形態では、半導体スイッチ１１０として、電熱式発熱体１２０に流す電流を検知できる第４コネクタピン１１４（電流検知用端子）を有している半導体スイッチを用いた。しかし、このような半導体スイッチに限定されるものではなく、電熱式発熱体１２０に流す電流をＯＮ−ＯＦＦできるスイッチとして機能するものであればいずれのものでも良く、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、サイリスタ等を用いるようにしても良い。さらに、電流検知用端子を有しない半導体スイッチを用いた場合には、電流Ｉ２、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒを検知することができない。そこで、この場合には、バッテリ２２０の電圧（電熱式発熱体１２０の印加電圧）Ｖに基づいて、Ｄｕｔｙ比を決めるようにすると良い。
【００５５】
また、実施形態では、半導体スイッチ１１０をエアヒータ１０１の枠体１３０に固着するようにした。しかし、半導体スイッチの取付位置はいずれの場所でも良く、例えば、車両のボディに別途取付けたり、ＥＣＵ２１０に内蔵するようにしても良い。
また、実施形態では、配線基板１７０を介して半導体スイッチ１１０を枠体１３０に固着したが、半導体スイッチを枠体１３０に直接固着するようにしても良い。
また、実施形態では、アルミナセラミックからなる配線基板１７０を用いたが、配線基板の材質はアルミナセラミックに限定されるものではない。例えば、表面に絶縁層を有する金属製の配線基板を用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００の半導体スイッチ１１０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００の半導体スイッチ１１０の電気的接続を説明する説明図である。
【図４】実施形態にかかる車両用エアヒータシステム２００の回路図である。
【図５】実施形態にかかるプリヒート及びアフターヒートの流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  車両用エアヒータユニット
１０１  エアヒータ
１１０  半導体スイッチ
１１４  第４コネクタピン（電流検知用端子）
１２０  電熱式発熱体
１３０  枠体
２００  車両用エアヒータシステム
【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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