(57)【要約】【課題】電気加熱装置を作動させるための制御回路と、電気加熱装置と、電気加熱装置を作動させるための方法とを提供する。【解決手段】本発明は、特に自動車の補助ヒータとしての電気加熱装置と、補助ヒータのほぼ独立した動作を可能にする電気加熱装置の制御回路とに関連する。加熱力の制御は、補助ヒータに組み込まれた温度センサと、前に制御回路に記憶されたリミット値とを介して行われる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車の補助ヒータとしての電気加熱装置（１００）を作動させるための制御回路において、該加熱装置が、ＰＴＣ発熱体（２１０）と、該加熱装置へ流入する空気の温度（θｉｎ）を検知する温度センサ（１７０）とを含み、
所定の温度閾値（θv）を記憶するための記憶手段と、
前記温度センサ（１７０）によって検知された前記温度（θｉｎ）を前記記憶された温度閾値（θv０）と比較するための比較器と、
前記比較器の比較結果に基づいて、前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力供給を実施または中断するための起動手段と、
を含む制御回路。
【請求項２】
前記検知された温度（θｉｎ）が前記温度閾値（θＶ）を下回る時に、前記起動手段が電力供給を実施する、請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
前記温度閾値（θＶ）が５℃と１５℃の間、望ましくは８℃と１０℃との間の範囲にある、請求項１に記載の制御回路。
【請求項４】
前記自動車の前記エンジンの始動および／または停止を検出するための検出手段を含む、請求項１に記載の制御回路。
【請求項５】
前記エンジンの停止から経過した時間（Ｔａｕｓ）を検知するための時間検知手段を含む、請求項４に記載の制御回路。
【請求項６】
前記記憶手段が、所定の時間（ＴＭｉｎ）を記憶し、
前記制御回路が、前記エンジンの停止から経過した時間（Ｔａｕｓ）を前記所定時間（ＴＭｉｎ）と比較するための比較器を含み、
前記検知された時間（Ｔａｕｓ）が前記所定時間（ＴＭｉｎ）を下回る時に、前記起動手段が前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力供給を停止する、
請求項５に記載の制御回路。
【請求項７】
前記記憶された時間（ＴＭｉｎ）が１〜５時間、望ましくは２時間と３時間の間の範囲にある、請求項６に記載の制御回路。
【請求項８】
前記検知された温度（θｉｎ）との比較の前に、前記記憶された温度閾値（θＶ０）に加重値を与えるための修正手段を含む、請求項１に記載の制御回路。
【請求項９】
前記エンジンの停止から経過した時間（Ｔａｕｓ）に基づいて、つまり該時間（Ｔａｕｓ）の増大とともに前記上昇温度閾値（θＶ）が前記記憶された温度閾値（θＶ０）に近づくように、前記修正手段が該記憶された温度閾値（θＶ０）を上昇させる、請求項８に記載の制御回路。
【請求項１０】
前記記憶された温度閾値（θＶ０）が最初に上昇温度閾値（θＶ１）まで上昇してから、時間（Ｔａｕｓ）の増大とともに、前記記憶された温度閾値（θＶ０）まで低下するように、前記修正手段が、該記憶された温度閾値（θＶ０）を変化させる、請求項８に記載の制御回路。
【請求項１１】
前記修正手段が、前記エンジンの停止後の第１所定時間（ＴＭｉｎ１）と該エンジンの停止後の第２所定時間（ＴＭｉｎ２）との間の時間間隔内において、所定の上昇温度閾値（θＶ１）から前記記憶された温度閾値（θＶ０）まで、該記憶された温度閾値（θＶ０）を低下させる、請求項１０に記載の制御回路。
【請求項１２】
前記起動手段が、前記エンジンの停止と、該エンジンの停止後の第１所定時間（ＴＭｉｎ１）との間に、前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力供給を中断する、請求項６に記載の制御回路。
【請求項１３】
前記ＰＴＣ発熱体（２１０）へ供給される電力量を調整するための電力制御手段を含む、請求項１に記載の制御回路。
【請求項１４】
前記電力制御手段が、前記自動車の前記回路基板上電気システムで利用可能な電力の量に基づいて前記電力量を調整する、請求項１３に記載の制御回路。
【請求項１５】
前記電力制御手段が、検知された前記回路基板上電気システム電圧のレベルに基づいて、該回路基板上電気システムから獲得される電力の量を調整する、請求項１４に記載の制御回路。
【請求項１６】
前記回路基板上電気システム電圧の所定値を下回らないように、前記電力制御手段が該回路基板上電気システムから獲得される電力の量を調整する、請求項１５に記載の制御回路。
【請求項１７】
前記回路基板上電気システム電圧の前記所定値が、検知された給気の温度（θｉｎ）、特に低温に基づいて変化する、請求項１６に記載の制御回路。
【請求項１８】
前記電力制御手段が、前記回路基板上電気システムで利用可能な電力の量を示す外部信号線へ接続可能である、請求項１４に記載の制御回路。
【請求項１９】
前記外部信号線が、前記自動車の発電機のＤＦ信号（１８０）である、請求項１８に記載の制御回路。
【請求項２０】
前記電力制御手段が、前記検知された温度（θｉｎ）に基づいて、前記ＰＴＣ発熱体（２１０）へ供給される電力の量を調整する、請求項１３に記載の制御回路。
【請求項２１】
前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力の供給が、第１所定温度（θｉｎ１）よりも低い検知温度（θｉｎ）で実施される間に、前記電力制御手段が、該ＰＴＣ発熱体（２１０）へ利用可能な最高電力量を供給する、請求項２０に記載の制御回路。
【請求項２２】
前記検知された温度（Θｉｎ）が第２所定温度（θｉｎ２）に達するとすぐに、前記電力制御手段が前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力供給を中断する、請求項２１に記載の制御回路。
【請求項２３】
前記電力制御手段が、前記第１所定温度（θｉｎ１）と前記第２所定温度（θｉｎ２）との間の温度間隔において、前記ＰＴＣ発熱体（２１０）へ供給される電力量を最高可能加熱電力（Ｐｍａｘ）からゼロまで低下させる、請求項２２に記載の制御回路。
【請求項２４】
前記第１所定温度（θｉｎ１）が、１０℃から２５℃、望ましくは１８℃と２２℃の間の範囲にある、請求項２３に記載の制御回路。
【請求項２５】
前記第２所定温度（θｉｎ２）が、５０℃から９０℃、望ましくは７５℃と８５℃の間の範囲にある、請求項２３に記載の制御回路。
【請求項２６】
ＰＴＣ発熱体（２１０）と、加熱装置へ流入する空気の温度（θｉｎ）を検知する温度センサ（１７０）と、該ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力供給を実施または停止するための制御回路とを含み、該制御回路が請求項１から２５のいずれか一項にしたがって設計される、特に自動車の補助ヒータとしての電気加熱装置。
【請求項２７】
特に自動車の補助ヒータとしての電気加熱装置を作動させるための方法において、該加熱装置が、ＰＴＣ発熱体（２１０）と、該加熱装置へ流入する空気の温度（θｉｎ）を検知する温度センサ（１７０）とを含み、
前記加熱装置へ流入する空気の温度を前記温度センサ（１７０）によって検知する工程と、
前記温度センサ（１７０）によって検知された前記温度（θｉｎ）を前記検知された温度閾値（θＶ）と比較する工程と、
前記比較結果に基づいて、前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力供給を実施または停止する工程と、
を含む方法。
【請求項２８】
前記検知された温度（θｉｎ）が前記温度閾値（θＶ）を下回る時に前記電力供給が実施される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記温度閾値（θＶ）が、５℃と１５℃の間、望ましくは８℃と１０℃の間の範囲にある、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
さらに、
前記エンジンの停止から経過した時間（Ｔａｕｓ）を検知する工程と、
前記エンジンの停止から経過した時間（Ｔａｕｓ）を所定の時間（ＴＭｉｎ）と比較する工程と、
前記検知された時間（Ｔａｕｓ）が前記所定の時間（ＴＭｉｎ）を下回る時に前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力の供給を停止する工程と、
を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記記憶された時間（ＴＭｉｎ）が１〜５時間、望ましくは２時間と３時間の間の範囲にある、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
さらに、前記検知された温度（θｉｎ）との比較の前に、前記記憶された温度閾値（θＶ０）に加重値を加える工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記エンジンの停止から経過した時間（Ｔａｕｓ）に基づいて、つまり該時間（Ｔａｕｓ）の増大とともに前記上昇温度閾値（θＶ）が前記記憶された温度閾値（θＶ０）に近づくように、該記憶された温度閾値（θＶ０）が上昇する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記記憶された温度閾値（θＶ０）が最初に上昇温度閾値（θＶ１）まで上昇してから、時間（Ｔａｕｓ）の増大とともに該記憶された温度閾値（θＶ０）まで低下するように、該記憶された温度閾値（θＶ０）が変化する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記記憶された温度閾値（θＶ０）が、前記エンジンの停止後の第１所定時間（ＴＭｉｎ１）と該エンジンの停止後の第２所定時間（ＴＭｉｎ２）との間の時間間隔において、所定の温度閾値（θｖ１）から前記記憶された温度閾値（θＶ０）まで低下する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への前記電力供給が、前記エンジンの停止と、該エンジンの停止後の第１所定時間（ＴＭｉｎ１）との間で中断される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３７】
前記自動車の前記回路基板上電気システムで利用可能な電力に基づいて前記加熱力が調整される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３８】
検知された前記回路基板上電気システム電圧のレベルに基づいて前記加熱電力が調整される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記回路基板上電気システムの所定値を下回らないように、該回路基板上電気システムから獲得される電力の量が調整される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記回路基板上電気システム電圧の前記所定値が、前記検知された給気の温度（θｉｎ）、特に低温に基づいて変化する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記自動車の前記発電機の前記ＤＦ信号に基づいて前記加熱力が調整される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記ＰＴＣ発熱体（２１０）の前記加熱力が前記検知された温度（θｉｎ）に基づいて調整される、請求項２７に記載の方法。
【請求項４３】
第１所定温度（θｉｎ１）よりも低い検知温度（θｉｎ）において前記ＰＴＣ発熱体（２１０）への電力供給が実施される時に、該ＰＴＣ加熱要素（２１０）への加熱力が最高加熱力に調整される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記検知された温度（θｉｎ）が第２所定温度（θｉｎ２）に達するとすぐに、前記ＰＴＣ発熱体（２１０）の加熱力がゼロに設定される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ＰＴＣ発熱体（２１０）の加熱力が、前記第１所定温度（θｉｎ１）と前記第２所定温度（θｉｎ２）との間の温度間隔において、最高可能加熱力（Ｐｍａｘ）からゼロまで低下する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記第１所定温度（θｉｎ１）が１０℃から２５℃、望ましくは１８℃と２２℃の間の範囲にある、請求項４５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車の補助ヒータとしての電気加熱装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、特に消費量最適化ディーゼルエンジン、将来的には熱エネルギー量の減少が見られるガスエンジンを備える自動車における使用では、乗員室とエンジンを加熱するために電気補助ヒータが使用される。しかしこのような電気加熱装置は、他の目的、例えば建築設備の分野、特に工場その他の室内空調にも適している。
【０００３】
自動車の標準的な加熱システムは、エンジン冷却回路に接続され、車両の乗員室を加熱するのにエンジンの排熱を利用する。このために自動車の加熱／空調システムには水冷式の熱交換器が配置されている。熱交換器は、外部から吸引された空気を、８０℃から９０℃である冷却水の標準的な温度より上まで加熱する。加熱された空気は次に、車両の乗員室に供給される。
【０００４】
低い外気温、例えば０℃では、エンジン始動時に冷却水温度は外気温と同一である。ゆえに、乗員室は冷却水を介して加熱されないが、ほんの数分後に冷却水が加熱されるとすぐに、冷却水温度が外気温を明らかに超える。
【０００５】
エンジンの排熱がまだ加熱目的で利用可能でない時間は、自動車の加熱／空調システムに電気補助ヒータを用いることによって拡大される。電気補助ヒータは数秒後にはすでに動作温度に達しており、ゆえにヒータを流れる空気を加熱できる。
【０００６】
自動車の加熱／空調システムに使用されるこのような電気補助ヒータには、電力を熱に変換するＰＴＣ発熱体を使用することが望ましい。ＰＴＣ発熱体は、ラジエータエレメントと熱伝導連通状態にある。ＰＴＣ発熱体によって発生した熱は、ラジエータエレメントを介して、ここを流れる空気に放出される。
【０００７】
電力を供給するように作用するＰＴＣ発熱体とラジエータエレメントと接点シートとの積層構造で構成されるアセンブリ全体は、効率を高めるためのクランプ圧力を受ける。このクランプのおかげで、ＰＴＣ発熱体の電気的および熱的接触が向上するのである。
【０００８】
電気補助ヒータは一般的に、１，０００Wから２，０００Ｗの範囲の電力消費量を持つ。この電力消費量によって、車両の回路基板上ネットワークはかなりの程度の負荷を受ける。回路基板上ネットワークの負荷をできる限り少なくするため、水冷式熱交換器を介して冷却水が適切な加熱力を提供するとすぐに、補助ヒータが切断される。
【０００９】
電気補助ヒータを切断するのに使用できる可能な基準は、冷却水温度である。冷却水が約８０℃の温度に達すると、冷却水を介して充分な加熱力が得られるため、電気補助ヒータは切断される。
【００１０】
冷却水温度の基準の代わりに、時間基準を代用できる。電気補助ヒータは、エンジン始動後、エンジン始動から一定の所定時間間隔、例えば５分が経過するとすぐに切断される。
【００１１】
補助ヒータの接続／切断を制御するため、電気信号の形の対応情報がヒータに提供されなければならない。このため、電気加熱装置は通常、制御および情報信号を送信するため、ＣＡＮまたはＬＩＮバスといったデータバスを介して車両の回路基板上ネットワークに接続されている。
【００１２】
接続状態の電気補助ヒータは１，０００Ｗから２，０００Ｗの範囲の大量の電力を消費するので、自動車の回路基板上ネットワークは対応する強い負荷を受けている。供給できるよりも多量の電力を補助ヒータが回路基板上ネットワークから獲得することを防止するため、さらに対応信号が電気補助ヒータに供給される。
【００１３】
利用可能な電力を示す信号は、データバスを介して加熱装置へ供給されるか、独立した信号として提供される。この目的には、自動車の発電機のＤＦ信号が使用されることが望ましい。ＤＦ信号は、車両発電機の利用度を示す。この信号に基づいて、発電機によって発生するよりも多量の電力が発電機から獲得されることが決して起こらないように、電気加熱力を調整できる。こうして、負電荷バランスのためにバッテリから多量のエネルギーが獲得されるという状況をうまく回避できる。
【００１４】
従来タイプの電気補助ヒータは、外部信号線、特にデータバスに接続されなければならないという欠点を持つ。低価格クラスの車両では特に、これに伴う付加的なコストが不相応に高いが、それは、このようなタイプの車両では多様な加熱／空調システムが使用されるからである。一方では、安価で単純なシステム、つまり「手動」空調システムが接続可能でなければならないが、他方では「自動空調」を行う、より高価で快適なシステムも接続できなければならない。ゆえに、加熱／空調システムのすべての変形例に単一タイプの補助ヒータを使用できるようにするには、前記のヒータタイプは不必要に複雑であり、これにより比較的低価格な自動車に不必要に高いコストを課してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そのため、電気加熱装置を作動させるための制御回路と、電気加熱装置と、電気加熱装置を作動させるための方法とを提供することが本発明の目的であり、加熱装置を外部制御信号に結合するための労力が省かれる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的は、独立特許クレームの特徴によって達成される。
【００１７】
本発明の第一面によれば、特に自動車の補助ヒータとしての電気加熱装置を作動させるため、制御回路が設けられる。加熱装置は、ＰＴＣ発熱体と、加熱装置に流入する空気の温度を検知する温度センサとを含む。制御回路は、所定の温度値を記憶するための記憶手段を含む。比較器は、温度センサによって検知された温度を、記憶された温度閾値と比較する。起動手段は、比較器の比較結果を受けて、ＰＴＣ発熱体への電力供給を実行または中断するように作動する。
【００１８】
本発明のさらなる面によれば、特に自動車の補助ヒータとして加熱装置が設けられる。加熱装置は、ＰＴＣ発熱体と、加熱装置へ流入する空気の温度を検知する温度センサとを含む。さらに加熱装置は、ＰＴＣ発熱体への電力供給を実施または停止するための制御回路を含む。制御回路は、記憶手段と比較器と起動手段とを含む。記憶手段は所定の温度閾値を記憶し、比較器は、温度センサによって検知された温度を記憶された温度閾値と比較し、起動手段は、比較器の比較結果を受けて、ＰＴＣ発熱体への電力供給を実施または停止するように作用する。
【００１９】
本発明のさらなる面によれば、特に自動車の補助ヒータとして電気加熱装置を作動させるための方法が提供される。加熱装置は、ＰＴＣ発熱体と、加熱装置へ流入する空気の温度を検知する温度センサとを含む。最初に、加熱装置へ流入する空気の実温度値が検知される。続いて、検知された温度値が記憶された固定温度閾値と比較される。比較結果に基づいて、ＰＴＣ発熱体への電力供給が実施または停止される。
【００２０】
加熱装置へ流入する空気の温度を検知することが、本発明の基本的概念である。加熱装置の加熱力、特に接続／切断は、検知された流入空気の温度値と記憶された固定温度値との間の差に基づいて制御される。これにより電気補助ヒータは、例えば冷却水温度を示す外部信号の提供を必要とせずに、「自身」を制御できる。
【００２１】
ゆえに本発明によれば、自動車の電気補助ヒータの車両回路基板上ネットワークへの電気接続を単純にすることが可能であり、対応する低価格の補助ヒータの設計を可能にする。すなわち、自動車の回路基板上ネットワークのデータバスへの接続が省略されるのである。接続／切断に関する情報は、加熱装置へ流入する空気の温度と本発明の制御ロジックのみに基づいて調整される。
【００２２】
検知された温度が記憶された温度値を下回る時には、ＰＴＣ発熱体への電力供給が実施される。これにより、実際に加熱の必要がある場合のみに加熱装置が回路基板上ネットワークから電力を獲得することを単純な方法で確実に行うことができる。そのために、外部制御信号またはユーザにより提供される信号は必要ない。
【００２３】
温度閾値は、望ましくは５℃と１５℃の間、特に望ましくは８℃と１０℃の間の範囲にある。このような温度値では、実際に自動車の乗員室で加熱の必要性がある場合のみ、電気加熱装置が接続される。
【００２４】
好適な実施例によれば、自動車の始動が検知され、自動車が始動した時に加熱の必要性がある場合のみ加熱装置が接続される。ゆえに、始動中の車両エンジンの排熱を少量にすることを単純な方法で実現できる。
【００２５】
さらに好適な実施例によれば、エンジンの停止から経過した時間が検知される。これにより、冷却水の残留熱が乗員室を加熱するのに充分であるかどうかを単純な方法で知ることができる。
【００２６】
さらに好適な実施例によれば、所定の時間が永続的に記憶される。エンジンの始動時には、エンジンの停止から経過した時間が所定の時間と比較される。検知された時間が所定の値を下回る時には、ＰＴＣ発熱体への電力の供給が阻止される。
【００２７】
検知された時間と比較される所定の時間は、望ましくは１〜５時間の範囲、特に望ましくは２〜３時間の範囲にある。これにより、電気加熱装置が接続されるかどうかについての決定の際に、エンジンの残留熱を確実に考慮に入れることが容易となる。
【００２８】
代替実施例によれば、給気の検知温度との比較の前に、記憶された温度閾値が評価される。空気温度に加えて、加熱装置が接続されるべきかどうかについて、他の影響を容易に考慮に入れることができる。
【００２９】
望ましくは、記憶される温度閾値は、エンジンの停止から経過した時間に基づいて、つまり、時間の増大とともに、上昇する温度閾値が記憶された温度閾値に近づくように上昇する。ゆえに、エンジンにまだ存在している残留熱を単純な方法で考慮に入れられるのである。
【００３０】
さらに好適な実施例によれば、エンジンの停止から経過した時間が増大するにつれて、最初に上昇温度閾値まで上昇してから記憶される温度閾値まで低下するように、記憶される温度閾値が変化する。
【００３１】
望ましくは、エンジン停止後の第１所定時間とエンジン停止後の第２所定時間との間の時間間隔において、記憶される温度閾値が上昇温度閾値から記憶温度閾値まで低下する。車両の乗員室へ供給される空気の突然の温度変化が、これによって回避される。
【００３２】
ＰＴＣ発熱体への電力供給は、エンジンの停止と、エンジン停止後の第１所定時間との間、中断される。ゆえに、第１所定時間までの時間内の温度値と関係なく、電気補助ヒータは接続されず、回路基板上ネットワークからの電気エネルギーの不要な消費が効率的に回避される。
【００３３】
さらに好適な実施例によれば、接続状態でＰＴＣ発熱体によって供給されるエネルギーを調整することができる。これにより、例えば乗員室によって予め決められる所望の温度に加熱力を容易に適応させられる。
【００３４】
望ましくは、自動車の回路基板上ネットワークで利用可能な電気エネルギーに応じて、ＰＴＣ発熱体の加熱力が設定される。回路基板上ネットワークが過負荷となり、車両バッテリからエネルギーが獲得されることが、信頼できる方法で阻止される。
【００３５】
自動車の回路基板上ネットワークで利用可能な電力量は、外部信号線を介して制御回路へ供給されることが望ましい。すなわち、自動車発電機のＤＦ信号がそのために使用されるのである。
【００３６】
さらに好適な実施例によれば、ＰＴＣ発熱体の加熱力は、給気の検知温度に応じて設定される。その結果、それぞれの状況に適応した加熱力が容易に調整される。
【００３７】
望ましくは、検知された給気温度が第１所定温度よりも低い限り、ＰＴＣ発熱体の加熱力は動作中に最大値に設定される。その隣の温度範囲では、加熱力が段階的にまたは連続的に低下する。ゆえに、最大加熱力範囲と、加熱力が必要とされない温度範囲との間の移行範囲が実現するのである。加熱力が自動的に切断されるが、第１閾値に達した時、つまり望ましくは流入空気の第２所定温度に達するまで加熱力が低下すると、車両の乗員室における望ましくない突然の温度変化をこれによって回避できる。
【００３８】
望ましくは、１０℃と２５℃の間、特に望ましくは１８℃と２２℃の間の閾値温度に達すると、電気補助ヒータの加熱力が低下する。５０℃から９０℃、望ましくは７５℃から８５℃の流入空気の温度範囲内では、補助ヒータの加熱力がゼロ値に達する。
【００３９】
本発明のさらに好都合な設計は、サブクレームの主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は、本発明による補助ヒータ１００の可能な一実施例の斜視図である。補助ヒータは、ラジエータエレメントとここに配置されたＰＴＣ発熱体とで構成される加熱レジスタ１１０を有する。加熱レジスタ１１０は、金属またはプラスチックのハウジング１２０の中に配置されている。部品は、ＰＴＣ発熱体の効率を高めるために、すなわち熱的および電気的な接触を向上させることにより、クランプばめによって保持されることが望ましい。
【００４１】
加熱レジスタ１１０のハウジング１２０に横方向に隣接するハウジング部１３０には、制御回路が配置されている。制御回路は、ＰＴＣ発熱体へ電力が供給される時とその量とを決定する。このため制御回路は、プラス端子１４０と接地端子１５０とを有する。制御回路は、内部制御ロジックと、信号コネクタ１８０を介して提供される信号と、温度センサ１７０の出力とに基づいて、ＰＴＣ発熱体に電力を供給する。電力の切換えには、パワー半導体部品が使用される。このパワー半導体部品の排熱は気流に供給され、気流に突出する冷却エレメント１８０のエアフラグを介して気流は加熱される。
【００４２】
温度センサ１７０は、加熱される空気の気流内に位置するように配置されている。その結果、温度センサ１７０は、流入空気の温度を検知して、これを制御回路へ送る。温度センサ１７０は、加熱レジスタの加熱力に影響を受けないことが保証される限り、図１に図示されたものと異なる方法でハウジングに取り付けられてもよい。
【００４３】
車両の回路基板上ネットワークで利用可能な電力を示す外部信号が、信号コネクタ１８０を介して制御回路に提供されることが望ましい。結果として、制御回路が端子１４０，１５０を介して回路基板上ネットワークからどれだけの出力を獲得するかを自動的に設定できる。これにより、回路基板上ネットワークの過負荷と車両バッテリの放電を効率的な方法で防止できる。
【００４４】
加熱レジスタ１１０の構造が、図２に概略図示されている。ラジエータエレメント２００の間には、ＰＴＣ発熱体２１０が配置されている。二つのＰＴＣ発熱体２１０が、ラジエータエレメント２００との熱伝導連通状態で図示されている。ＰＴＣ発熱体２１０によって発生した熱は、ラジエータエレメント２００を介してラジエータエレメント２００を流れる空気に放出される。
【００４５】
ＰＴＣ発熱体２１０の両側には、接点シート２２０，２３０，２４０が配置されている。電力は、この接点シートを介してＰＴＣ発熱体２１０へ供給される。このため、接点シート２２０，２３０，２４０のすべてが電力端子を備えなければならないわけではない。図２には、加熱面から右側へ案内された２枚の接点シート２３０，２４０が図示されている。外側へ案内された２枚の接点シート２３０，２４０は、反対の電位に接続される。導電構造の中間ラジエータエレメント２２０を介して、接点シート２２０が接点シート２３０の電位にも接続されることが望ましい。このようにして、ＰＴＣ発熱体への電力供給にはわずかな端子で充分である。
【００４６】
図２に図示された構造には、構成の原理が概略的に示されているに過ぎない。ＰＴＣ発熱体２１０と接点シート２２０，２３０，２４０との間に特にスムーズな熱的および電気的移行が見られるように、構造はクランプばめによって保持される。
【００４７】
補助ヒータに提供される電気信号の数をできる限り少なくするため、温度センサ１７０は加熱装置に組み込まれている。温度センサ１７０は、電気補助ヒータへ流入する空気の温度θｉｎを測定する。補助ヒータへ流入する空気は、水冷式の熱交換器から流出する空気の温度θｉｎを持つ。
【００４８】
自動車の回路基板上ネットワークから電気補助ヒータに提供される唯一の信号は、ＤＦ信号である。ＤＦ信号は、車両発電機の利用度を示すものであり、利用度は、ＤＦ信号のデューティ比によって示される。発電機ロータの電気的励磁を示すためには、ＤＦ信号は０％〜１００％の範囲内の値で示されることが多い。０％の値は、励磁がほぼ見られず、そのため回路基板上ネットワークへの出力がないことを意味する。対照的に１００％は、最大励磁を意味し、回路基板上ネットワーク電圧が変化せずに（例えば１４．５Ｖ）回路基板上ネットワークへの出力が最大であることを意味する。１００％励磁において、回路基板上ネットワークから獲得される電力がさらに増大する時には、回路基板上ネットワーク電圧が低下し始める。回路基板上ネットワークから獲得される電力は、９５％の励磁つまり発電機の利用が達成されるように設定されることが望ましい。
【００４９】
ＤＦ信号により、電気補助ヒータの出力消費を車両発電機の利用度に適応させることが可能である。ＤＦ信号はいかなる自動車にも存在し、車両発電機に直接接続できる。
【００５０】
回路基板上ネットワークから獲得される最大電力を調整するための代替手順は、回路基板上ネットワークの電圧の検出と評価に基づく。発電機が回路基板上ネットワークへ補助電力を供給できるかどうかも、回路基板上ネットワーク電圧を介して行われる。この目的のために自動車の電気補助ヒータには外部信号が何も供給されないため、補助ヒータが外部信号から完全に独立していることは、この変形例の特別な長所である。その結果、自動車へのこのような補助ヒータの取り付けは、特に単純かつ安価である。
【００５１】
発電機の利用を判断するため、この代替例による補助ヒータによって回路基板上ネットワーク電圧が連続的に監視される。補助ヒータによる電力消費は常に、回路基板上ネットワーク電圧が所定の最低値、例えば１４Ｖ程度の値を下回らないように設定される。
【００５２】
発電機制御装置、つまり自動車の発電機の制御装置は、発電機の励磁を変化させることにより回路基板上ネットワーク電圧を一定の値に永続的に維持する。最大励磁に達するとすぐに、励磁を増大させることによって回路基板上ネットワーク電圧を補うことがもはやできないため、この電圧が低下し始める。電力がさらに使用される時には、回路基板上ネットワーク電圧は約１２Ｖから１２．５Ｖの値に低下する。この電圧では、補助電力は自動車のバッテリから獲得される。
【００５３】
実際、約８５％の範囲の発電機の利用度においてすでに、回路基板上ネットワーク電圧は若干低下し始めることが分かっているので、補助ヒータの電力の獲得は信頼性のある方法で、発電機の所定の利用度に設定することができ、利用度は望ましくは９０％から１００％の範囲、特に望ましくは９５％程度である。
【００５４】
製造者と車両のタイプにより、発電機電圧は外気温に基づいて変化する。車両電圧は、低い温度で特に上昇する。したがって、特定の利用度に対応しており、それを下回ってはならない回路基板上ネットワークの電圧値が、電気補助ヒータで上昇する。一般的に、ここでの電圧は１４．０Ｖと１４．５Ｖの間の範囲で変化する。新しいバッテリと車両タイプでは、約１４．０Ｖと１５．５Ｖの間の温度に応じて充電電圧を設定できる。これは、バッテリの化学的システムを変えることによって可能となる。
【００５５】
現在、自動車の回路基板上ネットワークは１２Ｖの電圧で作動するが、将来の回路基板上ネットワークは４２Ｖの電圧を持ち、はるかに高い電力を提供する。その結果、加熱目的で回路基板上ネットワークから獲得される電力をかなり上昇させることができる。したがって上記電圧は、回路基板上ネットワーク電圧の上昇に応じて設定される。
【００５６】
電気補助ヒータは、エンジンが回転中、つまり発電機によって電力が発生されている時のみ、接続される。これによって、加熱の目的で電力がバッテリから獲得されるという状況を回避する。このため、加熱装置の制御回路は、自動車の回路基板上ネットワーク電圧を監視する。
【００５７】
回路基板上ネットワーク電圧が突然低下してから再び初期値まで徐々にそしてさらに高く上昇することなどにより、回路基板上ネットワーク電圧によって始動動作が認識できる。
【００５８】
例えば、１２．０と１２．５Ｖの間のバッテリ電圧では、エンジン始動時に回路基板上ネットワーク電圧が６．０Ｖ程度の値まで突然低下する。続いて、回路基板上ネットワーク電圧が再び徐々に上昇する。
【００５９】
回路基板上ネットワーク電圧を介して始動動作を認識する別の可能性は、電圧レベルを直接評価することにある。エンジンが停止すると、発電機はいかなる出力も行わず、回路基板上ネットワーク電圧はバッテリ（放電）電圧に対応する。この電圧は一般的に１２．０と１２．５Ｖの間の範囲にある。エンジンが作動中には、回路基板上ネットワーク電圧がバッテリ充電電圧まで上昇する。この電圧は一般的に１４．０と１４．５Ｖの間の範囲にある。
【００６０】
電気補助ヒータは、点火装置の始動時に、つまりエンジンの始動時に、測定温度θｉｎが所定値θVを下回っている時に起動する。このような所定値θVは、例えば１０℃程度である。エンジン始動時には、測定温度θｉｎは実際の外気温θＡに対応する。
【００６１】
しかし、エンジンにいくらか残留熱が見られる時には、例えば直前に切断されたために、測定温度θｉｎは、外気温度θＡと異なる。このような場合には、温度センサ１７０は外気温でなく、熱交換器の残留熱を介して加熱された大気を検知する。
【００６２】
電気補助ヒータの不要な接続を回避するため、エンジンの最終停止から経過した時間が検知される。検出された時間Ｔａｕｓが所定の最低値ＴＭｉｎを超えない時には、補助ヒータは接続されない。
【００６３】
必要とされる温度のオン切換え基準が満たされたことを条件として、次のエンジン始動とともに補助ヒータが接続されるのは、所定の最低値ＴＭｉｎを超えた時のみである。最低時間値Ｔｍｉｎの一般的な数値は、数時間の範囲内である。
【００６４】
エンジンの最終停止から経過した時間Ｔａｕｓを受けたＰＴＣ発熱体への電力供給を実行不能にする代わりに、温度閾値θvを変えるために検知時間値Ｔａｕｓも使用できる。図３に見られるように、比較手段に提供される温度閾値θvは、経過した時間Ｔａｕｓに応じて変化する。
【００６５】
所定時間Ｔｍｉｎ１までの第１時間間隔内では、ＰＴＣ発熱体への電力供給は停止されたままである。やはり温度オン切換え基準と関係なく、電気補助ヒータが起動しない。
【００６６】
時間間隔Ｔｍｉｎ１からＴｍｉｎ２の間には、温度閾値θvが値θv１から記憶された低温閾値θv０まで徐々に低下する。エンジンの最終停止から経過した時間が短くなるにつれて、温度閾値θvは高くなり、記憶された低い閾値θv０がさらに上昇する。経過時間Ｔａｕｓの増大とともに、温度閾値θvは値θv０へ移行する。エンジンの最終停止から経過した時間が値ＴＭｉｎ２を超えるとすぐに、最低温度値θv０が使用される。閾値ＴＭｉｎ２は、この時間から先にはエンジンが完全に冷却されるように設定される。
【００６７】
制御回路がＰＴＣ発熱体へ電力を供給するとすぐに、乗員室に供給される空気がこれに応じて加熱される。回路基板上ネットワークにより可能である最大加熱力で補助ヒータが作動することが望ましい。個別の室温調整は、暖気と冷気とを混合するための空気バルブ制御を介して実行される。
【００６８】
水冷式の熱交換器が充分な加熱のための熱を出力するとすぐに、補助ヒータへ流入する空気の測定温度に基づいて補助ヒータが切断される。しかし、切断動作により、乗員室へ流入する空気からかなりの量の加熱エネルギーが獲得される。車両内部へ流入する空気の突然の温度変化により、乗員室にも突然の温度変化が見られる。
【００６９】
温度を徐々に低下させるため、例えば冷却水温度に基づいて電気補助ヒータの加熱力が低下する。冷却水温度の上昇とともに、補助ヒータの加熱力は徐々にゼロまで低下する。
【００７０】
しかし、このような外気温信号の提供を回避するため、測定温度θｉｎに基づいて電気補助ヒータの加熱力も低下する。或る温度θｉｎ１に達した時から、加熱力は最高可能加熱力ＰＭａｘから低下し、温度θｉｎ２に達した時に流入空気の温度上昇はＰ＝０の値となる。
【００７１】
この関係は、図４に概略図示されている。補助ヒータが接続された後、加熱力ＰＨｅｉｚは、流入空気の温度θｉｎに達した時から、Ｐｍａｘの値からゼロの値まで連続的に低下する。値θｉｎ２から先は、補助ヒータによってもはや加熱力は出力されない。温度リミットθｉｎ１とθｉｎ２の一般的な値は、２０℃と８０℃である。こうして、外部制御信号なしで、自動車の乗員室内の乗員が感じない移行を容易に達成できる。
【００７２】
電気補助ヒータ１００の詳細な具体例が、図５にブロック線図の形で示されている。
電気補助ヒータは、制御回路５１０と加熱レジスタ５２０とを含む。図５の回路設計では、加熱レジスタ５２０のハウジングには、空気が加熱レジスタへ流入する側に配置された温度センサ１７０も設けられている。温度センサ１７０によって検知された値は、制御回路５１０へ送られ、アナログ／デジタルコンバータ５３３を介して計算ユニット５３０へ提供される。提供された温度値θｉｎに基づいて、制御ユニット５３０は電子スイッチ５４０を制御する。パワー半導体として設計されることが望ましい電子スイッチ５４０は、端子１４０から発熱体２１０へ電力を供給する。
【００７３】
端子１４０を介して車両の回路基板上ネットワークから獲得された電力を最大限に制限するため、制御回路は、自動車で利用可能な電力源を、ＤＦ信号１８０を介して検知する。ＤＦ信号は、インタフェース手段５３５を介して計算ユニット５３０へ提供される。
【００７４】
制御回路５１０はさらに、通常は５Ｖの量の動作電圧を計算ユニット５３０に供給する電圧制御装置５３７を含む。
【００７５】
回路基板上ネットワークの電圧を検知するため、端子１４０からアナログ／デジタルコンバータを介して計算ユニット５３０へ電圧が直接に供給される。回路基板上ネットワークの測定電圧によって、エンジンの始動動作を、信頼性をもって検知することが例えば可能である。
【００７６】
温度センサ１７０は、補助ヒータの発熱体の加熱によって影響を受けないように、電気補助ヒータに取り付けられることが望ましい。温度センサ１７０については、図１に示された位置のほかにも多くの位置が可能である。
【００７７】
制御回路５１０は、ハウジング内の加熱レジスタ５２０に組み込まれることが望ましい。このため制御回路は、加熱レジスタの前面に固定される。しかし、着脱自在または分離していても隣接する、加熱レジスタ５２０と制御回路５１０との構成も可能である。
【００７８】
要約すると、本発明は、特に自動車の補助ヒータとしての電気加熱装置と、補助ヒータのほぼ独立した動作を可能にする電気加熱装置のための制御回路とに関連する。加熱力の制御は、補助ヒータに組み込まれた温度センサと、前に制御回路に記憶されたリミット値とを介して行われる。
【００７９】
本発明について、添付図面とともに解釈される好適な実施例を参照して以下に説明する。図面には詳細が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】制御回路が組み込まれた電気加熱装置の設計例を示す斜視図である。
【図２】図１による加熱装置に配置される発熱体とラジエータエレメントによる積層構造を示す概略図である。
【図３】エンジンの停止から経過した時間Ｔａｕｓに基づいた、温度閾値θvの変化を示す概略図である。
【図４】電気加熱装置により供給される加熱力Ｐと、加熱装置へ流入する空気の温度θｉｎとの影響を示す概略図である。
【図５】本発明による制御回路の実施例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００８１】
２１０  ＰＴＣ発熱体
５３５  インタフェース
５３７  電圧制御装置
５４０  電子スイッチ
【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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【外国語明細書】
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【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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