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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024001970
(43)【公開日】2024-01-11
(54)【発明の名称】加熱装置
(51)【国際特許分類】
B60H 1/22 20060101AFI20231228BHJP
B60H 1/03 20060101ALI20231228BHJP
【ＦＩ】
B60H1/22 611D
B60H1/03 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022100862
(22)【出願日】2022-06-23
(71)【出願人】
【識別番号】000001845
【氏名又は名称】サンデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112689
【弁理士】
【氏名又は名称】佐原 雅史
(74)【代理人】
【識別番号】100128934
【弁理士】
【氏名又は名称】横田 一樹
(74)【代理人】
【識別番号】100166833
【弁理士】
【氏名又は名称】白石 直子
(72)【発明者】
【氏名】岡田 瑞季
【テーマコード（参考）】
3L211
【Ｆターム（参考）】
3L211AA10
3L211AA11
3L211BA02
3L211DA42
3L211DA50
3L211EA87
3L211FB05
3L211GA42
3L211GA49
3L211GA93
(57)【要約】
【課題】 加熱装置に印加される電圧範囲が広帯域であっても、ヒータ出力や目標消費電力に到達するまでの時間のばらつきを抑え、安定した動作が可能な加熱装置を提供する。
【解決手段】 加熱装置１０は、車両からの電力消費要求に応じて発熱可能な電気抵抗素子１１と、電気抵抗素子１１による消費電力を少なくとも制御可能な制御手段１３と、と備え、制御手段１３は、電気抵抗素子１１への印加電圧に応じて、所定の基準時間における前記消費電力の上昇量を調整可能である。
【選択図】図６
【解決手段】 加熱装置１０は、車両からの電力消費要求に応じて発熱可能な電気抵抗素子１１と、電気抵抗素子１１による消費電力を少なくとも制御可能な制御手段１３と、と備え、制御手段１３は、電気抵抗素子１１への印加電圧に応じて、所定の基準時間における前記消費電力の上昇量を調整可能である。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両からの電力消費要求に応じて発熱可能な電気抵抗素子と、
前記電気抵抗素子による消費電力を少なくとも制御可能な制御手段と、
を備えた加熱装置であって、
前記制御手段は、
前記電気抵抗素子への印加電圧に応じて、所定の基準時間における前記消費電力の上昇量を調整可能である、
ことを特徴とする加熱装置。
前記電気抵抗素子による消費電力を少なくとも制御可能な制御手段と、
を備えた加熱装置であって、
前記制御手段は、
前記電気抵抗素子への印加電圧に応じて、所定の基準時間における前記消費電力の上昇量を調整可能である、
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項2】
前記所定の基準時間は、前記制御手段による所定の制御周期である、
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項3】
前記電気抵抗素子を介して直列に接続された上層スイッチング素子および下層スイッチング素子を有し、
前記制御手段は、前記上層スイッチング素子及び前記下層スイッチング素子の開閉制御を実行可能であり、
前記所定の基準時間は、少なくとも前記開閉制御を含む所定の制御周期である、
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記制御手段は、前記上層スイッチング素子及び前記下層スイッチング素子の開閉制御を実行可能であり、
前記所定の基準時間は、少なくとも前記開閉制御を含む所定の制御周期である、
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項4】
前記制御手段は、前記所定の制御周期毎に、現在の制御周期における目標消費電力と前記電気抵抗素子の消費電力との差分に応じて、次回の制御周期における前記開閉制御の操作量を算出し、前記上昇量を調整する、
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項5】
前記制御手段は、前記印加電圧が閾値電圧よりも低い場合の低電圧用パラメータと、該閾値電圧よりも高い場合の高電圧用パラメータを少なくとも有し、
前記印加電圧に応じて前記低電圧用パラメータと前記高電圧用パラメータを切り替えて前記所定の制御周期毎の前記開閉制御の操作量を算出するパラメータ切り替え制御を実行可能である、
ことを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
前記印加電圧に応じて前記低電圧用パラメータと前記高電圧用パラメータを切り替えて前記所定の制御周期毎の前記開閉制御の操作量を算出するパラメータ切り替え制御を実行可能である、
ことを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項6】
前記制御手段は、
前記開閉制御において、相対的に高速に目標消費電力に到達するように前記上層スイッチング素子及び前記下層スイッチング素子を制御する高速スタート処理部と、
前記開閉制御において前記高速スタート処理部よりも低速に前記目標消費電力に到達するように前記上層スイッチング素子及び前記下層スイッチング素子を制御する低速スタート処理部と、を有し、
少なくとも前記高速スタート処理部において、前記パラメータ切り替え制御を実行可能である、
ことを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
前記開閉制御において、相対的に高速に目標消費電力に到達するように前記上層スイッチング素子及び前記下層スイッチング素子を制御する高速スタート処理部と、
前記開閉制御において前記高速スタート処理部よりも低速に前記目標消費電力に到達するように前記上層スイッチング素子及び前記下層スイッチング素子を制御する低速スタート処理部と、を有し、
少なくとも前記高速スタート処理部において、前記パラメータ切り替え制御を実行可能である、
ことを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項7】
前記制御手段は、前記電気抵抗素子に対する導通をＰＷＭ制御するようになっており、
前記制御手段は、
前記電力消費要求に対応する目標デューティ比に短時間で到達する制御を実行する高速スタート処理部と、
前記電力消費要求に対応する目標デューティ比に、前記高速スタート処理部よりも長時間で到達する制御を実行する低速スタート処理部を有し、
少なくとも前記高速スタート処理部において、前記パラメータ切り替え制御を実行可能であり、
前記高電圧用パラメータおよび前記低電圧用パラメータは、ＰＩ制御における比例ゲインおよび積分ゲインに基づく値である、
ことを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
前記制御手段は、
前記電力消費要求に対応する目標デューティ比に短時間で到達する制御を実行する高速スタート処理部と、
前記電力消費要求に対応する目標デューティ比に、前記高速スタート処理部よりも長時間で到達する制御を実行する低速スタート処理部を有し、
少なくとも前記高速スタート処理部において、前記パラメータ切り替え制御を実行可能であり、
前記高電圧用パラメータおよび前記低電圧用パラメータは、ＰＩ制御における比例ゲインおよび積分ゲインに基づく値である、
ことを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用の加熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両用の空気調和装置として、空調用熱交換器（ヒーターコア）を経由して循環する熱媒体を加熱する加熱装置（熱媒体加熱装置）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【0003】
また、特にＥＶ車やハイブリッド車において、加熱装置のヒータを、空調装置における加熱器として機能させる空調用途と、回生により発生した回生電力を消費する負荷として機能させる回生用途として使用する車両用空調システムも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【0004】
ＥＶ車やハイブリッド車等に採用される加熱装置の場合、当該加熱装置に電力を供給するための直流電源は、一般的にはその車両に搭載される蓄電装置（バッテリ）である。この場合、次世代の車両において蓄電装置の高電圧化が進むと、それに伴い加熱装置に印加される電圧範囲も広帯域に及ぶことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－５４１４５号公報
【特許文献2】特開２０１８-１１４９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、加熱装置に印加される電圧範囲が広帯域に及ぶようになると、ヒータ出力や目標消費電力に到達するまでの時間を安定させることが困難になる問題があった。
【0007】
具体的に、加熱装置への印加電圧が相対的に低電圧の帯域（例えば、１２０Ｖ～４５０Ｖ程度）の場合には、ヒータの駆動制御（オフからオンへの制御をはじめ、消費電力を上昇させる制御）において、或る一つの制御パラメータによって汎用的な制御が可能であった。
【0008】
ところが、次世代の車両において加熱装置への印加電圧が上記低電圧の帯域を超える高電圧までの広帯域（例えば、１２０Ｖ～８００Ｖ程度）となった場合に、従来の低電圧（１２０Ｖ～４５０Ｖ程度）の帯域において使用していた制御パラメータを高電圧（例えば５００Ｖ超の高電圧）の帯域において使用すると、目標とする消費電力（設定値）を挟んでヒータ出力が上下するハンチングが生じ、収束しなくなる問題がある。
【0009】
また、高電圧での使用に適した別の制御パラメータを用いる場合、低電圧印加時において目標消費電力に到達するまでの時間（目標消費電力到達時間）のばらつきが多くなり、また、印加電圧によっては（例えば、低電圧の場合に）目標消費電力到達時間が非常に長くなる場合もある。特に、例えば回生電力の消費目的や寒冷時における空調（暖房）目的など、短時間で目標消費電力に到達させたい場合も多いところ、目標消費電力到達時間の遅延を防ぐとともに、印加電圧による目標消費電力到達時間のばらつきを低減することが望まれる。
【0010】
本発明は、斯かる実情に鑑み、加熱装置に印加される電圧範囲が広帯域であっても、ヒータ出力や目標消費電力に到達するまでの時間のばらつきを抑え、安定した動作が可能な加熱装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、車両からの電力消費要求に応じて発熱可能な電気抵抗素子と、前記電気抵抗素子による消費電力を少なくとも制御可能な制御手段と、を備えた加熱装置であって、前記制御手段は、前記電気抵抗素子への印加電圧に応じて、所定の基準時間における前記消費電力の上昇量を調整可能である、ことを特徴とする加熱装置にかかるものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明の加熱装置によれば、加熱装置に印加される電圧範囲が広帯域であっても、ヒータ出力や目標消費電力に到達するまでの時間のばらつきを抑え、安定した動作が可能な加熱装置を提供することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の加熱装置の構成を示す図であり、（Ａ）概要ブロック図、（Ｂ）装置の構成の概略を示す平面図、（Ｃ）装置の構成の概略を示す側面図である。
【図2】本発明の加熱装置における制御手段および駆動手段を抜き出して示す回路図である。
【図3】本発明の加熱装置を説明する機能ブロック図である。
【図4】本発明の加熱装置における電圧制御について説明する図であり、（Ａ）～（Ｄ）は、この順に沿って、低速スタート処理部において所定のプログラム処理を所定周期経た場合のデューティ比の変化を示す図、（Ｅ）は同低速スタート処理部による電気抵抗素子の出力（電力）の経時変化の一例を示す図、（Ｆ）、（Ｇ）は、この順に沿って、高速スタート処理部において所定のプログラム処理を所定周期経た場合のデューティ比の変化を示す図、（Ｈ）は同高速スタート処理部による電気抵抗素子の出力（電力）の経時変化の一例を示す図、（Ｉ）～（Ｊ）は低速スタート処理部と高速スタート処理部が重畳した際の電気抵抗素子の出力（電力）の経時変化の一例を示す図である。
【図5】本発明の加熱装置におけるヒータ制御処理の流れを示すフロー図である。
【図6】本発明の加熱装置におけるヒータ駆動制御処理の流れを示すフロー図である。
【図7】本発明の加熱装置におけるデューティ比およびデューティ操作量の算出方法を説明する概念図である。
【図8】本発明の加熱装置における目標消費電力到達時間と印加電圧の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１～図８は本発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一構成を表わす。また、各図において一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。また、各図において一部の構成について形状や寸法を適宜誇張して表現する。
【0015】
＜加熱装置の全体構成＞
図１は、本実施形態の加熱装置１０を説明する図であり、図１（Ａ）は加熱装置１０の概要を示すブロック図、同図（Ｂ）は加熱装置１０の構成の概略を示す平面図、同図（Ｃ）は加熱装置１０の構成の概略を示す側面図である。
図１は、本実施形態の加熱装置１０を説明する図であり、図１（Ａ）は加熱装置１０の概要を示すブロック図、同図（Ｂ）は加熱装置１０の構成の概略を示す平面図、同図（Ｃ）は加熱装置１０の構成の概略を示す側面図である。
【0016】
図１（Ａ）に示すように本実施形態の加熱装置１０は、例えば、車両用空調システムＳの一部を構成する。加熱装置１０は、車両用空調装置２１における空調用熱交換器（ヒーターコア）を経由して循環する熱媒体Ｈｍを加熱する熱媒体加熱装置である。本実施形態の加熱装置１０が設置される車両は例えば、ＥＶ車やハイブリッド車であり、回生装置４を有し、回生装置４が制動時に発生する回生電力が蓄電装置６に蓄電されるように構成される。蓄電装置６は、加熱装置１０に電力を供給するための直流電源となる。
【0017】
この車両空調システムにおいて、加熱装置１０は、車両用空調装置２１における車両内部の空気加熱として電力を消費する用途（空調用途）と、回生電力が蓄電装置６における蓄電量を超える場合の余剰電力を消費する用途（余剰電力消費用途）として使用される。
【0018】
つまり加熱装置１０は、車両用空調装置２１の制御に基づいて送信される、車両用空調装置２１における空気加熱としての電力の消費要求（以下「空調電力消費要求」ともいう。）と、車両の回生装置４および／または蓄電装置６の制御に基づいて送信される要求であって、回生装置４が制動時に発生する回生電力が蓄電装置６における蓄電量を超える場合の余剰電力消費としての電力の消費要求（以下「余剰電力消費要求」ともいう。）を受け付け、これらの要求に基づき、熱媒体Ｈｍを加熱する。以下、本実施形態の説明において、特に空調電力消費要求と余剰電力消費要求を区別する必要がない場合は、両者を含めて「電力消費要求」と総称する。電力消費要求は、消費する電力量に対応する情報（要求値）を少なくとも含む要求信号である。
【0019】
図１（Ａ）に示す例では、空調電力消費要求の送信元は、車両用空調装置２１の制御部（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であり、余剰電力消費要求の送信元は、例えば、回生装置４および／または蓄電装置６の監視や制御を行う例えば充電制御装置２２の制御部（ＥＣＵ）であり、これらと加熱装置１０は、有線あるいは無線の通信回線で接続される。
【0020】
車両用空調装置２１のＥＣＵ（以下、空調ＥＣＵ１）および充電制御装置２２のＥＣＵ（以下、充電ＥＣＵ２）の詳細な図示は省略するが、それぞれ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリと、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶部と、通信制御部を含んでいる。ＣＰＵ、メモリ、記憶部、および通信制御部は内部バスを介して互いに通信可能に接続されている。通信制御部は、加熱装置１０と通信回線で接続されており、電力消費要求などの情報（信号）を加熱装置１０に対して送信できるようになっている。
【0021】
図１（Ａ）～同図（Ｃ）に示すように、加熱装置１０は、例えば、電気抵抗素子１１（１１Ａ、１１Ｂ）と、電気抵抗素子１１の駆動手段１２と、制御手段（制御部）１３と、要求取得手段１４と不図示の各種センサなどを有する。電気抵抗素子１１は、車両に搭載される計算機から送信される複数の電力消費要求に応じて通電により発熱し、加熱装置１０のヒータを構成する。以下の説明や図面において「ヒータ」と記載する場合もあるが、これは電気抵抗素子１１を意味する。
【0022】
電気抵抗素子１１の駆動手段１２（ヒータ駆動手段１２）と、制御手段１３と、要求取得手段１４は電子部品として制御基板１上に配置される。制御手段１３は、演算装置（例えば、ＣＰＵ）や記憶手段（揮発性メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）や不揮発性記憶手段（ＨＤＤ、ＳＤＤ））などから構成される。制御手段１３は、記憶手段に各種プログラムを保持するとともに該プログラムまたは各種演算を実行して加熱装置１０の各部（各構成）を統括的に制御する。制御手段１３は加熱装置１０のＥＣＵであってもよい。
【0023】
要求取得手段１４は、この例では空調ＥＣＵ１および充電ＥＣＵ２と通信を行う通信手段１９を含み、空調ＥＣＵ１および充電ＥＣＵ２からの電力消費要求、その他の各種要求を受け付ける手段である。
【0024】
詳細は後述するが、図１（Ｂ）、同図（Ｃ）に示すようにヒータ駆動手段１２はスイッチング素子１２１，１２２と、そのドライバ(図１では不図示)などを含む。制御手段１３は、スイッチング素子１２１，１２２の開閉を制御することで、電気抵抗素子１１に対する導通・遮断制御を行う。
【0025】
電気抵抗素子１１および制御基板１は、ケース２に収容され、ケース２にはその内部と外部を連通させるパイプ３が設けられる。パイプ３は、流入口３Ａと流出口３Ｂを構成するように２本設けられ、その内部が熱媒体Ｈｍの流通路となる。熱媒体Ｈｍは、例えば水であるが、クーラントやオイルなどであってもよい。ケース２は、図１（Ｃ）に示すようにヒータ収容凹部２１をそれぞれに有する上側ケース２Ａおよび下側ケース２Ｂからなり、これらを合わせることで形成されるヒータ収容空間２２に、電気抵抗素子１１が収容される。
【0026】
電力供給部５は、給電端子５Ａを有し、給電端子５Ａと制御基板１は配線（不図示）により接続される。電力供給部５には蓄電装置６の電力が供給される。電力供給部５への印加電圧は例えば１００Ｖ～１０００Ｖ（好適には、例えば、１２０Ｖ～８００Ｖ）である。
【0027】
このような構成により加熱装置１０は、空調ＥＣＵ１および充電ＥＣＵ２からの電力消費要求に基づいて、蓄電装置６の電力を電気抵抗素子１１に通電し、発熱させる。これにより当該発熱量分の電力が消費される。
【0028】
図２は、加熱装置１０のヒータ駆動手段１２および制御手段１３の一例を抜き出して示す回路ブロック図である。
【0029】
ヒータ駆動手段（ヒータ駆動回路）１２は例えば、上層スイッチング素子１２１と、下層スイッチング素子１２２と、上層ドライバ１２３と、下層ドライバ１２４と、上層コンデンサ１２５と下層コンデンサ１２６などを有する。
【0030】
上層スイッチング素子１２１および下層スイッチング素子１２２はいずれも例えば電圧駆動型のトランジスタである。より詳細には、低電位側の端子に対して正のゲート電圧を印加することでｎチャネルが形成される絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、具体的には例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）である。
【0031】
以下、説明の便宜上、上層スイッチング素子１２１を上層ＩＧＢＴ１２１，下層スイッチング素子１２２を下層ＩＧＢＴ１２２と称する。上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴ１２２は、電気抵抗素子１１を介して直列に接続する。上層ＩＧＢＴ１２１の高電位側端子（コレクタ）は、高圧電源１３１の正極に接続し、低電位側端子（エミッタ）と電気抵抗素子１１の高電位側端子が接続する。また、電気抵抗素子１１の低電位側端子と下層ＩＧＢＴ１２２の高電位側端子（コレクタ）が接続し、下層ＩＧＢＴ１２２の低電位側端子（エミッタ）は高圧電源１３１の負極に接続する。この場合の高圧電源１３１は、図１（Ｂ）に示す電力供給部５である。つまり、蓄電装置６の蓄電状態により、高圧電源１３１は、１００Ｖ～１０００Ｖ（好適には、１２０Ｖ～８００Ｖ）の広範囲（広帯域）の電圧を電気抵抗素子１１に供給する。換言すると、電気抵抗素子１１に対する印加電圧は、蓄電装置６の蓄電状態に依存して変動する。
【0032】
上層ドライバ１２３は、制御手段１３から入力されるドライバ駆動信号に基づき、上層ＩＧＢＴ１２１のゲート端子に対してゲート－エミッタ間電圧を印加する回路である。また下層ドライバ１２４は、制御手段１３から入力されるドライバ駆動信号に基づき、下層ＩＧＢＴ１２２のゲート端子に対してゲート－エミッタ間電圧を印加する回路である。
【0033】
上層ドライバ１２３の電源入力端子は、上層コンデンサ１２５を介してドライバ電源１３０に接続する。この上層コンデンサ１２５は、上層ＩＧＢＴ１２１を開状態（オン状態）にするための電荷を蓄積するブートストラップコンデンサである。下層ドライバ１２４の電源入力端子は下層コンデンサ１２６を介してドライバ電源１３０に接続する。
【0034】
制御手段１３は、ヒータ駆動手段１２の制御（ヒータ駆動制御）を実行可能である。具体的に、制御手段１３は、上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴ１２２の開（オン）／閉(オフ)の制御（開閉制御）を実行可能であり、当該開閉制御を実行することで、電気抵抗素子１１に対する導通・遮断を行い、結果として、電気抵抗素子１１による消費電力を少なくとも制御可能である。本実施形態では、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）方式により上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴ１２２に印加する電圧を制御し、上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴ１２２の開閉制御を行う。
【0035】
より詳細には、制御手段１３は、上層ドライバ１２３と下層ドライバ１２４のそれぞれのドライバ駆動信号入力端子に、タイミングを異ならせたパルス波形のドライバ駆動信号を供給する。上層ドライバ１２３は、そのドライバ駆動信号に同期して、上層ＩＧＢＴ１２１のゲートに、該上層ＩＧＢＴ１２１自身のゲート－エミッタ間電圧に高圧電源１３１の電圧を加えた電圧と同等のパルス波形の電圧を出力する。下層ドライバ１２４は、制御手段１３から供給されるドライバ駆動信号に同期して、下層ＩＧＢＴ１２２のゲートに、ドライバ電源１３０の電圧と同等のパルス波形の電圧を出力する。
【0036】
これにより、上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２のそれぞれのチャネルが所定のタイミングで開（オン）／閉（オフ）する。上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２のオンが重なる期間に電気抵抗素子１１が通電され、発熱により発熱量分の電力が消費される。
【0037】
このように制御手段１３は、車両からの電力消費要求に基づき、電気抵抗素子１１で電力を消費させ、またその消費電力を上昇させる制御が可能である。また後に詳述するが、制御手段１３は、電気抵抗素子１１への印加電圧（蓄電装置６の状態に状態に応じた１００Ｖ~１０００Ｖの電圧）に応じて、所定の基準時間における、電気抵抗素子１１の消費電力の上昇の程度（上昇量）を調整可能である。この場合の「所定の基準時間」は、例えば、制御手段１３による或る所定の制御周期であり、例えば上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２の開閉制御を含む所定の制御周期である。より具体的に、本実施形態では、ヒータ駆動手段１２により上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２の開閉制御（例えば、ＰＷＭ制御）を含むヒータ駆動制御を実行可能であり、「所定の基準時間」とは当該ヒータ駆動制御の制御周期（例えば、パルス幅変調周期を決定する周波数（例えば、５７Ｈｚ）に基づく周期）である。
【0038】
なお、ヒータ駆動手段１２は、上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２のオン／オフにより電気抵抗素子１１の駆動（通電、停止）を行う回路であればよく、図２に示す構成以外に、本実施形態の加熱装置１０として電気抵抗素子１１、上層ＩＧＢＴ１２１、下層ＩＧＢＴ１２２を正常に駆動する回路として既知の構成（例えば、ダイオードなど）を有している。
【0039】
＜加熱装置の機能＞
図３は、本実施形態の加熱装置１０の機能の一例について説明するブロック図である。既に述べたように、加熱装置１０は、少なくとも外部（車両）からの電力消費要求（空調電力消費要求および余剰電力消費要求）を受け付け、この要求に基づき、電気抵抗素子１１を通電して熱媒体Ｈｍを加熱する。
図３は、本実施形態の加熱装置１０の機能の一例について説明するブロック図である。既に述べたように、加熱装置１０は、少なくとも外部（車両）からの電力消費要求（空調電力消費要求および余剰電力消費要求）を受け付け、この要求に基づき、電気抵抗素子１１を通電して熱媒体Ｈｍを加熱する。
【0040】
この加熱装置１０は、例えば、強制遮断機能、要求取得機能、要求判定機能、スタート処理判定機能、電力制御機能などを有する。これらの機能は図１および図２に示す加熱装置１０の実体的な手段(制御基板１に設けられる電子部品（回路や素子)などのハードウェア)と、制御手段１３が有するソフトウェア（プログラム）の実行により実現される。
【0041】
図３は、上記の機能を実現する手段の観点から加熱装置１０を説明するブロック図であり、加熱装置１０は例えば、強制遮断手段２０と、要求取得手段１４と、要求判定手段１５と、スタート処理判定手段１６と、電力制御手段１７を有する。これらは例えば一または複数の制御基板１に配置される各種電子部品により実現され、制御手段１３により統括的に制御される。すなわち、これらの手段の一部または全部には、制御手段１３も含んでいる。
【0042】
＜＜強制遮断手段＞＞
強制遮断手段２０は、強制遮断機能を実現するものであり、所定の条件（強制遮断条件）に基づき（これを判定し）、当該強制遮断条件が成立している場合には電気抵抗素子１１による電力消費を強制的に禁止する手段である。強制遮断条件の成立とは、例えば、加熱装置１０に異常が生じていることであり、具体的には、例えば、（１）保護・故障センサの検知があること、または（２）過電圧センサの故障検知が完了していないこと、である。加熱装置１０は、制御基板１が電気抵抗素子１１や上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２の許容温度以上になった場合には制御基板１において故障が発生していることを検知する保護・故障センサ（不図示）を有している。「保護・故障センサの検知」とは、電気抵抗素子１１を安全に稼働できない状態を意味する。強制遮断手段２０は上記（１）、（２）の少なくともいずれかに該当する場合には強制遮断条件が成立しているとして、電力消費要求の有無によらず、電気抵抗素子１１による電力消費（ヒータ加熱）を強制的に禁止する。
強制遮断手段２０は、強制遮断機能を実現するものであり、所定の条件（強制遮断条件）に基づき（これを判定し）、当該強制遮断条件が成立している場合には電気抵抗素子１１による電力消費を強制的に禁止する手段である。強制遮断条件の成立とは、例えば、加熱装置１０に異常が生じていることであり、具体的には、例えば、（１）保護・故障センサの検知があること、または（２）過電圧センサの故障検知が完了していないこと、である。加熱装置１０は、制御基板１が電気抵抗素子１１や上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２の許容温度以上になった場合には制御基板１において故障が発生していることを検知する保護・故障センサ（不図示）を有している。「保護・故障センサの検知」とは、電気抵抗素子１１を安全に稼働できない状態を意味する。強制遮断手段２０は上記（１）、（２）の少なくともいずれかに該当する場合には強制遮断条件が成立しているとして、電力消費要求の有無によらず、電気抵抗素子１１による電力消費（ヒータ加熱）を強制的に禁止する。
【0043】
＜＜要求取得手段＞＞
要求取得手段１４は、要求取得機能を実現するものであり、この例では空調ＥＣＵ１および充電ＥＣＵ２と通信を行う通信手段１９を含み、空調ＥＣＵ１からの空調電力消費要求および充電ＥＣＵ２からの余剰電力消費要求をはじめ、その他の各種要求を受け付ける受信手段である。
要求取得手段１４は、要求取得機能を実現するものであり、この例では空調ＥＣＵ１および充電ＥＣＵ２と通信を行う通信手段１９を含み、空調ＥＣＵ１からの空調電力消費要求および充電ＥＣＵ２からの余剰電力消費要求をはじめ、その他の各種要求を受け付ける受信手段である。
【0044】
加熱装置１０は、その動作中においては所定周期（例えば、２ｍｓｅｃ）で後述するヒータ制御処理を繰り返し実行しており、要求取得手段１４は、ヒータ制御処理の１周期毎に通信手段１９の受信結果を検知して、電力消費要求を取得する。
【0045】
あるいは、制御手段１３は、例えば、所定のタイミング（割込み周期）で割込み処理（ハードウェア割込み、および／またはソフトウェア割込み、あるいは外部割込み、および／またはタイマ割込み）を実行し、割込み処理により電力消費要求を取得して所定の記憶領域に記憶する。そして要求取得手段１４は、ヒータ制御処理の１周期毎に当該記憶領域の電力消費要求を取得する構成であってもよい。
【0046】
電力消費要求（空調電力消費要求および余剰電力消費要求）は、加熱装置１０に対する制御命令であり、原則として加熱装置１０の動作中（ヒータ制御処理の実行中）は常時取得される。つまり、それぞれの実体的な電力消費の要求がない場合も「要求値がない」という要求（命令）が取得される。ここで「要求値がない」とは、例えば要求値が「最小要求閾値未満」であることをいい、最小要求閾値は、一例として２００Ｗである。なお要求値は、実際の電気抵抗素子１１の発熱量（消費電力）を示す（それぞれに対応した）情報であるが、本実施形態では、説明の便宜上、発熱量と同一の数値として説明する。
【0047】
＜＜要求判定手段＞＞
要求判定手段１５は、要求判定機能を実現するものであり、要求取得手段１４が取得した電力消費要求に基づき、電力消費要求の実体的な有無を判定し、「電力消費要求がある」と判定された場合は、当該要求に含まれる要求値を実際の消費電力の目標値（目標消費電力Ｇ）として設定する。
要求判定手段１５は、要求判定機能を実現するものであり、要求取得手段１４が取得した電力消費要求に基づき、電力消費要求の実体的な有無を判定し、「電力消費要求がある」と判定された場合は、当該要求に含まれる要求値を実際の消費電力の目標値（目標消費電力Ｇ）として設定する。
【0048】
上記のとおり、実際の電力消費要求がない場合は、要求値が「０（Ｗ）」の電力消費要求が取得されて要求判定手段１５により「電力消費要求がない」と判定される。また、要求値が最小要求閾値未満の場合も要求判定手段１５により「電力消費要求がない」と判定される。
【0049】
また、要求取得手段１４において複数の電力消費要求（例えば、空調電力消費要求と余剰電力消費要求）が略同時に取得されてもよく、その場合は、要求判定手段１５により、複数の電力消費要求に含まれる要求値のうち最大値を実際の消費電力の目標値（目標消費電力Ｇ）に設定される。これにより、例えば大きい要求値が小さい要求値に上書きされるなどして要求値（目標消費電力Ｇ）の不足が生じることを回避できる。
【0050】
ここで、「電力消費要求がある」場合であっても、上述の強制遮断条件が成立している場合には、強制遮断手段２０により、電力消費は強制的に禁止される。つまり、本実施形態における「ヒータオフ」、すなわち電気抵抗素子１１に通電がない状態とは、「要求値が最小要求閾値未満である」ことによりヒータオフになる場合と、強制遮断条件が成立していることによりヒータオフになる場合とがある。
【0051】
＜＜スタート処理判定手段＞＞
スタート処理判定手段１６は、例えば、ヒータ駆動手段１２の一部として、スタート処理判定機能を実現するものである。具体的に、スタート処理判定手段１６は、取得した電力消費要求に応じて、電気抵抗素子１１への通電を増加（遮断状態からの場合は開始（通電されていない状態からの増加））させる場合の速さ(の程度)を判定・決定する手段である。
スタート処理判定手段１６は、例えば、ヒータ駆動手段１２の一部として、スタート処理判定機能を実現するものである。具体的に、スタート処理判定手段１６は、取得した電力消費要求に応じて、電気抵抗素子１１への通電を増加（遮断状態からの場合は開始（通電されていない状態からの増加））させる場合の速さ(の程度)を判定・決定する手段である。
【0052】
後述する電力制御手段１７（制御手段１３）は、高速スタート処理部１７１と、低速スタート処理部１７２とを有している。高速スタート処理部１７１は、電気抵抗素子１１への通電を増加させる場合に、相対的に高速に（短時間で）目標消費電力Ｇ（決定された要求値）に到達するように、上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴを開閉制御する手段である。
【0053】
また、低速スタート処理部１７２は、電気抵抗素子１１への通電を増加させる場合に、高速スタート処理部１７１よりも低速に（長時間で）目標消費電力Ｇ（決定された要求値）に到達するように、上層ＩＧＢＴ１２１子及び下層ＩＧＢＴ１２２を開閉制御する手段である。
【0054】
スタート処理判定手段１６は、所定の判定条件に基づき、取得した電力消費要求に対し、高速スタート処理部１７１と低速スタート処理部１７２のいずれで処理をするかを判定する。所定の判定条件は一例として、電力消費要求に含まれる所定のスタート処理判定フラグである。例えば、電力消費要求には、高速スタート処理を実行することを示す「高速フラグ」を設定可能とし、スタート処理判定手段１６によって高速フラグが有効（オン、設定あり、「１」など）の場合には高速スタート処理部１７１による処理を行い、高速フラグが無効（オフ、設定なし、「０」など）の場合には低速スタート処理部１７２による処理を行う。
【0055】
例えば、一般的に早期の電力消費が望まれる余剰電力消費要求の場合には高速フラグを有効とし、空調電力消費要求の場合には高速フラグを無効とする。また、空調電力消費要求であっても、高速フラグを有効としてもよい。このような構成によれば、例えば外気温が低温になるなどして早期に車内の空気を加熱したい場合に、出力電力の傾きを急峻に立ち上げることができ、車室内の温度上昇を早めることができる。
【0056】
このように高速スタート処理部１７１による制御と低速スタート処理部１７２による制御を選択可能とする（高速スタート処理部１７１による制御のみにしない）ことで、加熱装置１０に過大な負荷が係ることを防止できる。
【0057】
＜＜電力制御手段＞＞
電力制御手段１７は、例えばヒータ駆動手段１２の一部として電力制御機能を実現するものであり、上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴ１２２に印加する電圧の制御を行い、電気抵抗素子１１に対する導通を制御する手段である。電力制御手段１７は例えば、ＰＷＭ方式により電圧を制御する。つまり要求される電力に応じて、ＰＷＭ制御により、上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２のそれぞれのゲートに印加する電圧を制御し、上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２の開閉制御を行う。
電力制御手段１７は、例えばヒータ駆動手段１２の一部として電力制御機能を実現するものであり、上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴ１２２に印加する電圧の制御を行い、電気抵抗素子１１に対する導通を制御する手段である。電力制御手段１７は例えば、ＰＷＭ方式により電圧を制御する。つまり要求される電力に応じて、ＰＷＭ制御により、上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２のそれぞれのゲートに印加する電圧を制御し、上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２の開閉制御を行う。
【0058】
また、電力制御手段１７には、例えば、高速スタート処理部１７１と低速スタート処理部１７２が含まれる。電力制御手段１７は、スタート処理判定手段１６の判定結果に基づき、受け付けた電力消費要求を、高速スタート処理部１７１あるいは低速スタート処理部１７２に振り分ける。
【0059】
高速スタート処理部１７１は、電気抵抗素子１１への通電（消費電力）を増加させる場合、増加開始（ＰＷＭ制御の開始）から短時間で目標消費電力Ｇに到達するか、又は、消費電力の増加速度（の平均値）が高速となるようにＰＷＭ制御パラメータを設定し、上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴを開閉制御する。また、低速スタート処理部１７２は、電気抵抗素子１１への通電を増加させる場合に、増加開始から、高速スタート処理部１７１よりも長時間で目標消費電力Ｇに到達するか、又は、消費電力の増加速度(の平均値)が高速スタート処理部１７１よりも低速となるように、ＰＷＭ制御パラメータを設定し、上層ＩＧＢＴ１２１子及び下層ＩＧＢＴ１２２を開閉制御する。
【0060】
また、電力制御手段１７は、少なくとも高速スタート処理部１７１において、上層ＩＧＢＴ１２１子及び下層ＩＧＢＴ１２２を開閉制御する際の制御パラメータ（ＰＷＭ制御パラメータ）の切り替え手段（パラメータ切り替え手段、パラメータ切り替え機能）を有し、ＰＷＭ制御パラメータの切り替え制御を実行可能である。パラメータ切り替え手段については後述する。
【0061】
図４は、例えば、制御手段１３において或る目標消費電力Ｇに到達するまでの、低速スタート処理部１７２における制御の経時変遷と、高速スタート処理部１７１における制御の経時変遷とを概念的に比較して示す図である。図４（Ａ）～同図（Ｅ）が低速スタート処理部１７２における制御を示し、図４（Ｆ）～同図（Ｈ）が高速スタート処理部における制御を示す。また、同図（Ａ）～同図（Ｄ），同図（Ｆ）、同図（Ｇ）はそれぞれ、ヒータ駆動手段１２における１回のヒータ駆動の制御（以下、「ヒータ駆動制御」という。）を所定回数（例えば、５０回、５０周期）経たタイミングにおけるデューティ比の変遷を示している。
【0062】
ここで「１回のヒータ駆動制御」とは、目標消費電力Ｇに対応する目標デューティ比Ｄｍに到達させるためにデューティ比を１回（１段階）増加させて、ＰＷＭ制御（開閉制御）を実行し、或る消費電力を出力するまでの一連の制御をいう。つまりヒータ駆動制御の周期は、デューティ比の増加タイミングの間隔を意味する。
【0063】
同図（Ｄ）、同図（Ｇ）における「Ｇ´」は、上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２のオン時間の重なり量であり、これらの面積の合計が設定された目標消費電力Ｇ（要求値）となる。そして同図（Ｄ）における重なり量Ｇ´の面積の合計が同図（Ｅ）に示す高さであ（目標消費電力Ｇ）であり、同図（Ｇ）における重なり量Ｇ´の面積の合計が同図（Ｈ）に示す高さ（目標消費電力Ｇ）である。また図４におけるＩＧＢＴ１は上層ＩＧＢＴ１２１を示し、ＩＧＢＴ２は下層ＩＧＢＴ１２２を示す。
【0064】
図４（Ａ）～同図（Ｄ）、同図（Ｆ），同図（Ｇ）に示すように、本実施形態の電力制御手段１７は、例えばＰＷＭ制御により上層ＩＧＢＴ１２１および下層ＩＧＢＴ１２２のそれぞれのゲートに印加する電圧を制御し、それぞれの開（オン）／閉（オフ）の比率（デューティ比）を経時的に変化させ、電気抵抗素子１１への通電状態（流れる電流量）を制御する。電気抵抗素子１１に流れる電流量が変化すると、電気抵抗素子１１の発熱量が変化し、消費電力が変化する。
【0065】
図４（Ａ）～図４（Ｄ）では、低速スタート処理部１７２において、処理の開始（同図（Ａ））から、５０周期経過する毎に徐々にデューティ比が増加し（同図（Ｂ）～同図（Ｄ））、２００周期（５０周期×４）で目標デューティ比Ｄｍに到達する（同図（Ｄ））状態を示している。
【0066】
図４（Ｆ）、同図（Ｇ）では、高速スタート処理部１７１において、処理の開始（同図（Ｆ））から例えば、５０周で目標デューティ比Ｄｍに到達する（同図（Ｇ））状態を示している。
【0067】
すなわち、低速スタート処理部１７２では、ヒータ駆動制御の１周期あたりのデューティ比の増加量（上昇量）、即ち、時間軸で考えた場合のデューティ比の平均増加速度を、高速スタート処理部１７１よりも小さく設定すると言える。結果、同図（Ａ）～同図（Ｄ）に示すように、低速スタート処理部１７２は、高速スタート処理部１７１よりもデューティ比が少しずつ増加するように上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴをＰＷＭ制御し、電気抵抗素子１１に対する導通を制御する。これにより、電気抵抗素子１１の消費電力の平均増加速度が小さくなり（低速になり）、消費電力の増加開始（ＰＷＭ制御の開始）から、受け付けた電力消費要求の要求値（重なり量Ｇ´、目標消費電力Ｇ）に対応する目標デューティ比Ｄｍに到達するまでの時間が長時間となる。以下、この低速スタート処理部１７２における制御を「低速スタート処理」という。この場合の電気抵抗素子１１の出力（消費電力）は、同図（Ｅ）に示すように、低速スタート処理の開始ＳＳから（ＰＷＭ制御開始信号がオン（「Ｈ」）になってから）、デューティ比の変化量（上昇量）に応じてある角度（この角度は消費電力の平均増加速度を意味する）で傾斜しながら上昇し、目標消費電力Ｇに到達する。
【0068】
これに対し、高速スタート処理部１７１は、ヒータ駆動制御の１周期あたりのデューティ比の増加量（上昇量）、即ち、時間軸で考えた場合のデューティ比の平均増加速度を、低速スタート処理部１７２よりも大きく設定すると言える。結果、同図（Ｆ）、同図（Ｇ）に示すように、高速スタート処理部１７１は、低速スタート処理部１７２よりもデューティ比が大きく増加するように上層ＩＧＢＴ１２１及び下層ＩＧＢＴをＰＷＭ制御し、電気抵抗素子１１に対する導通を制御する。これにより、電気抵抗素子１１の消費電力の平均増加速度が大きくなり（高速になり）、消費電力の増加開始（ＰＷＭ制御の開始）から、受け付けた電力消費要求の要求値（重なり量Ｇ´設定された目標消費電力Ｇ）に対応する目標デューティ比Ｄｍが、上述の低速スタート処理部１７２と同じ目標デューティ比Ｄｍであると仮定した場合、これに到達するまでの時間は、低速スタート処理の場合よりも短時間となる。以下、この高速スタート処理部１７１における制御を「高速スタート処理」という。この場合の電気抵抗素子１１の出力は、同図（Ｈ）に示すように、高速スタート処理の開始時点ＦＳから（ＰＷＭ制御開始信号がオン（「Ｈ」）になってから）、デューティ比の変化量（上昇量）に応じて、低速スタート処理部１７２よりも急峻角（この角度は消費電力の平均増加速度を意味する）で上昇し、目標消費電力Ｇに到達する。
【0069】
より具体的に、高速スタート処理部１７１において、電気抵抗素子１１への通電を増加させる場合（電気抵抗素子１１をオフからオンに切り替える場合、または消費電力の要求値を増加させる場合）の、通電の増加開始から目標消費電力Ｇに到達するまでの時間（以下、「目標消費電力到達時間」という。）は、一例として、５ｓｅｃ未満、望ましくは２ｓｅｃ以下、より好適には１ｓｅｃ前後またはそれ以下、などである。
【0070】
制御手段１３は、高速スタート処理および低速スタート処理のいずれの処理であっても目標消費電力Ｇに到達した後は、引き続き順次受け付けられる電力消費要求に基づき、電気抵抗素子１１に印加する電圧をＰＷＭ制御し、電気抵抗素子１１に対する通電を制御する。このようにして電気抵抗素子１１は、発熱によって要求された電力を消費する。
【0071】
また、図４（Ｉ），同図（Ｊ）は、或る電力消費要求に基づく出力（出力の増加１）を行っている期間に目標消費電力Ｇが増加（増加２）する場合の、電気抵抗素子１１における出力（電力）の経時変化の一例を示す図である。
【0072】
図４（Ｉ）は、低速スタート処理が実行され、その開始（消費電力の増加開始）時点ＳＳからある電力消費要求（第１要求値（目標消費電力Ｇ１））に基づく出力が行われている期間中において、第１要求値よりも大きい第２要求値（目標消費電力Ｇ２）と、高速スタート処理の要求（高速フラグが例えばオン）を含む電力消費要求を受け付けた場合の例である。この場合制御手段１３は、消費電力の増加開始時点ＦＳから高速スタート処理を実行し第２要求値（目標消費電力Ｇ２）に基づく出力を行う。高速スタート処理の開始時点ＦＳにおける要求値の増加量は、第２要求値（目標消費電力Ｇ２）と第１要求値（目標消費電力Ｇ１）の差分ΔＧとなる。
【0073】
また図４（Ｊ）は、高速スタート処理が実行され、その開始（消費電力の増加開始）時点ＦＳから電力消費要求（第２要求値（目標消費電力Ｇ２））に基づく出力が行われている期間中において、第２要求値よりも大きい第１要求値（目標消費電力Ｇ１）と低速スタート処理の要求(高速フラグが例えばオフ)を含む電力消費要求を受け付けた場合の例である。この場合制御手段１３は、消費電力の増加開始時点ＳＳから低速スタート処理を実行し第１要求値（目標消費電力Ｇ１）に基づく出力を行う。低速スタート処理の開始時点ＳＳにおける要求値の増加量は、第１要求値（目標消費電力Ｇ１）と先の第２要求値（目標消費電力Ｇ２）の差分ΔＧとなる。
【0074】
ここで説明した「デューティ比の平均増加速度」は、「消費電力の増加開始（ＰＷＭ制御の開始）時点から、設定された目標消費電力Ｇに対応する目標デューティ比Ｄｍに到達してデューティ比の上昇が終了するまでの期間におけるデューティ比の増加速度の平均値」である。
【0075】
つまり、ヒータ駆動制御では所定周期（１周期または複数の周期）毎にデューティ比を徐々に上昇させて目標デューティ比Ｄｍに到達させる。ヒータ駆動制御の所定周期におけるデューティ比の増加量（デューティ比を増加させる操作量）としては、例えば或る所定量（固定値）を、１または複数回のヒータ駆動制御の周期毎に段階的に上昇させていく手法や、１または複数回のヒータ駆動制御の周期毎に当該操作量を算出する手法など様々な手法が適用できる。本実施形態では、一例として、所定の基準時間（例えば、ヒータ駆動制御の１周期）毎に、当該周期において上昇させるデューティ比の上昇量（操作量）を算出する。以下、このデューティ比の上昇量（上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２の開閉制御の操作量）を、「デューティ操作量」と称する。ヒータ駆動制御の或る周期においては、現在（それまで）のデューティ比に当該周期におけるデューティ操作量が追加されて当該周期のデューティ比が決定され、デューティ比に応じた電力が出力される。デューティ操作量の詳細は後述する。
【0076】
＜ヒータ制御処理＞
図５および図６を参照して、加熱装置１０の制御手段１３が実行する電気抵抗素子１１（ヒータ）制御処理の一例について説明する。図５は、ヒータ制御処理の流れの一例を示すフロー図であり、図６は、ヒータ駆動制御処理の流れの一例を示すフロー図である。
図５および図６を参照して、加熱装置１０の制御手段１３が実行する電気抵抗素子１１（ヒータ）制御処理の一例について説明する。図５は、ヒータ制御処理の流れの一例を示すフロー図であり、図６は、ヒータ駆動制御処理の流れの一例を示すフロー図である。
【0077】
加熱装置１０は動作の期間中、図５に示すヒータ制御処理（ステップＳ０１～ステップＳ１３）を繰り返し実行する。当該ヒータ制御処理は、例えば、（加熱装置１０の処理を統括する主プログラムから呼び出されるなどして、）所定周期（具体的には例えば約２ｍｓｅｃ周期など）で実行される。
【0078】
まず、ステップＳ０１において、例えば、強制遮断手段２０が異常検知の有無（強制遮断条件の成否）を判定する。具体的には、例えば、（１）保護・故障センサ検知があるか、および（２）過電圧センサの故障検知が未完了であるか、を判定する。強制遮断手段２０は、保護・故障センサの検知がある場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１３に進む。また、強制遮断手段２０は、過電圧センサの故障検知が未完了の場合（Ｙｅｓ）もステップＳ１３に進む。一方、強制遮断手段２０は、保護・故障センサの検知がなく、且つ、過電圧センサの故障検知が完了している場合（Ｎｏ）は、ステップＳ０３に進む。
【0079】
ステップＳ０３では、要求取得手段１４が電力消費要求を取得する。つまり、電力消費要求は、ヒータ制御処理の周期（例えば、約２ｍｓｅｃ周期）で取得される。電力消費要求にはそれぞれ、要求値が含まれる。要求値は、目標消費電力Ｇに対応する値（情報）であり、実体的な電力の消費要求が無い場合であっても、消費要求が無いことを示す情報（例えば、「０」や、最小要求閾値未満の値など）が含まれる。
【0080】
また、後述するヒータ駆動制御の実行可否を判定するための判定タイマ（各種センサの一部）やその他のセンサの値をクリアするなど、所定の初期化処理が実行される。
【0081】
なお、ステップＳ０１およびステップＳ０３は、ほぼ同時に実行されてもよいし、ステップＳ０１とステップＳ０３の順番が入れ替わってもよい。
【0082】
ステップＳ０５では、要求判定手段１５が、電力消費要求を正常に取得できているか否か、およびこれらに基づく実体的な電力消費要求の有無を判定する。要求判定手段１５は、要求値と、予め設定されている最小要求閾値（例えば、２００Ｗ）との比較を行い、要求値が最小要求閾値未満の場合には「電力消費要求がない」ものと判定し、例えば要求値「０」とみなす。要求値が最小要求閾値以上の場合には、空調ＥＣＵ１または充電ＥＣＵ２からの実体的な「電力消費要求がある」と判定する。
【0083】
本ステップＳ０５により「電力消費要求がある」と判定された場合はステップＳ０７に進み、「電力消費要求がない」と判定された場合は、ステップＳ１３に進む。
【0084】
ステップＳ０７では、例えば要求判定手段１５が、要求値（同時に複数の電力消費要求を取得している場合は最大の要求値）を目標消費電力Ｇに設定する。具体的には、要求値をＰＷＭ制御の目標消費電力パラメータとして設定する。
【0085】
ステップＳ０９では、ステップＳ１１のヒータ駆動制御を実行するか否かを判定する。具体的には、例えば、ＰＷＭ制御のキャリア周波数（パルス幅変調周期を決定する周波数）に基づく期間が経過したか否かを判定する。すなわち、ヒータ駆動制御の実行可否を判定する判定タイマ（センサ）の値を取得し、キャリア周波数（例えば、５７Ｈｚ）に基づいて予め設定されている判定期間（例えば、約１８ｍｓなど所定の期間）と判定タイマの値を比較する。判定タイマの値が判定期間より短い場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１３に進み、判定タイマ（センサ）の値を更新する。具体的にはヒータ制御処理の１周期分の時間（約２ｍｓｅｃ）をインクリメントする。
【0086】
ステップＳ０９において、取得した判定タイマの値が判定期間を超えた場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１においてヒータ駆動制御処理（図６参照）を実行する。またヒータ駆動制御処理と並行してステップＳ１３に進む。この場合のステップＳ１３では、判定タイマ（センサ）の値をクリアするとともに、他のセンサ値（例えば、ヒータ駆動制御処理における出力（消費電力値など）がある場合にはセンサ値を更新する。本実施形態では、ヒータ駆動制御処理の１回の制御周期は例えば、キャリア周波数に基づく期間（例えば、約１８ｍｓｅｃ）であり、ヒータ制御処理の１周期（約２ｍｓｅｃ）よりも長い。ヒータ制御処理は、ヒータ駆動制御処理の実行中であってもその出力を待機することなく、ステップＳ０１～Ｓ１３（電力消費要求の取得や判定タイマのインクリメントなど）は所定周期（約２ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。
【0087】
＜ヒータ駆動制御処理＞
図６を参照してヒータ駆動制御処理について説明する。ヒータ制御処理（図５）のステップＳ０９において、取得した判定タイマの値が判定期間よりを超えた場合（Ｙｅｓ）は、当該ヒータ駆動制御処理が実行される。ヒータ駆動制御処理の１周期は、図６に示すステップＳ１１１からステップＳ１２５までの期間であり、具体的には例えば、キャリア周波数に基づく期間（例えば、約１８ｍｓｅｃ）である。
図６を参照してヒータ駆動制御処理について説明する。ヒータ制御処理（図５）のステップＳ０９において、取得した判定タイマの値が判定期間よりを超えた場合（Ｙｅｓ）は、当該ヒータ駆動制御処理が実行される。ヒータ駆動制御処理の１周期は、図６に示すステップＳ１１１からステップＳ１２５までの期間であり、具体的には例えば、キャリア周波数に基づく期間（例えば、約１８ｍｓｅｃ）である。
【0088】
ステップＳ１１１では、スタート処理判定手段１６が所定の判定条件に基づき、取得した電力消費要求に対し、高速スタート処理部１７１／低速スタート処理部１７２のいずれで処理をするかを判定する。
【0089】
要求判定手段１５により受け付けられた電力消費要求の高速フラグが「オン」の場合（Ｙｅｓ）は、高速スタート処理部１７１で処理を行うと判定し、ステップＳ１１３に進む。また、要求判定手段１５により受け付けられた電力消費要求の高速フラグが「オフ」の場合（Ｎｏ）は、低速スタート処理部１７２で処理を行うと判定し、ステップＳ１２１に進む。
【0090】
ステップＳ１１３では、高速スタート処理部１７１において、デューティ操作量の算出パラメータを決定するパラメータ切り替え制御を実行する。デューティ操作量の算出パラメータはＰＷＭ制御パラメータの一部である。
【0091】
ここで本実施形態におけるデューティ操作量の算出パラメータとしては、例えば、高速スタート処理における高速高電圧用パラメータ、高速スタート処理における高速低電圧用パラメータと、低速スタート処理における低速パラメータの少なくとも３種のパラメータがある。
【0092】
高速高電圧用パラメータは、高速スタート処理において、その時の電気抵抗素子１１の印加電圧が、閾値電圧を超える高電圧である場合に設定されるデューティ操作量の算出パラメータである。この場合の閾値電圧は例えば、２００Ｖ～６００Ｖの範囲のいずれか、好適には、２５０Ｖ～５００Ｖのいずれかの電圧に設定される。
【0093】
高速低電圧用パラメータは、高速スタート処理において、その時の電気抵抗素子１１の印加電圧が、閾値電圧以下の低電圧である場合に設定されるデューティ操作量の算出パラメータである。以下、高速高電圧用パラメータおよび高速低電圧用パラメータはいずれも、高速スタート処理におけるパラメータであるので、単に、高電圧用パラメータおよび低電圧用パラメータと称する。
【0094】
低速パラメータは、低速スタート処理を実行する場合に設定されるデューティ操作量の算出パラメータである。
【0095】
すなわち、ステップＳ１１３では、その時点の電気抵抗素子１１の印加電圧（図２に示す高圧電源１３１の電圧）を取得し、その印加電圧が閾値電圧を超える場合（Ｙｅｓ）には、デューティ操作量の算出パラメータとして高電圧用パラメータを設定し（ステップＳ１１５）、電気抵抗素子１１の印加電圧が閾値電以下の場合（Ｎｏ）には、デューティ操作量の算出パラメータとして低電圧用パラメータを設定する（ステップＳ１１７）。この制御がパラメータ切り替え制御である。
【0096】
ステップＳ１１５またはステップＳ１１７に続くステップＳ１１９では、ヒータ駆動制御の現在の制御周期において設定するデューティ比を決定（算出）する。以下ヒータ駆動制御の一周期を「ヒータ駆動制御周期」と称して説明する。現在のヒータ駆動制御周期におけるデューティ比は、前回のヒータ駆動制御周期において設定（実行）されたデューティ比に、消費電力を増加させるために前回のヒータ駆動制御周期から増加（上昇）させるデューティ比の増加量（デューティ操作量）を加算して決定される。
【0097】
そしてこのデューティ操作量は、前回のヒータ駆動制御周期において（次回分として）算出されている値を用いる。
【0098】
つまりステップＳ１１９では、現在（今回）のヒータ駆動制御周期で設定されるデューティ比と、次回のヒータ駆動制御周期で用いられるデューティ操作量を算出、決定する。
【0099】
次回のヒータ駆動制御周期で用いられるデューティ操作量は、具体的には、現在（今回）のヒータ駆動制御周期において設定されている目標消費電力と、現在（今回）のヒータ駆動制御周期における消費電力との差分（以下、この差分を「電力差分」という。）に応じて算出される。算出されたデューティ操作量は各種センサ値としてヒータ制御処理（図５）のセンサ値更新処理（ステップＳ１３）において更新され、次回のヒータ駆動制御周期において取得・参照される。
【0100】
現在のヒータ駆動制御周期において設定されている目標消費電力は、ステップＳ１１９の実行段階で設定されている目標消費電力Ｇの値である。また、現在のヒータ駆動制御周期における消費電力は、現在のヒータ駆動制御周期において出力される（実際に出力された、あるいは出力が予定されている）電気抵抗素子１１の電力量（発熱量）である。電気抵抗素子１１は１回のＰＷＭ制御において、設定された或るデューティ比に応じて電力が消費される。つまり現在のヒータ駆動制御周期において設定されているデューティ比に応じて実際に消費された電力、あるいは、設定されているデューティ比に応じて現在のヒータ駆動制御周期で消費が予定されている電力が、現在のヒータ駆動制御周期における消費電力である。
【0101】
このように本実施形態では、ヒータ駆動制御周期毎（約１８ｍｓの周期毎）に、現在のヒータ駆動制御周期における電力差分（目標消費電力Ｇと消費電力の差分）に応じて、次回のヒータ駆動制御周期におけるデューティ操作量を算出するフィードバック制御を行う。詳細には、このフィードバック制御は例えば、ＰＩ制御であり、電力差分に比例ゲインおよび積分ゲインを適用して（電力差分をＰＩ制御によって補正して）次回周期のデューティ操作量を算出する。つまり、本実施形態におけるデューティ操作量の算出パラメータ（ステップＳ１１５で設定される高電圧用パラメータおよびステップＳ１１７で設定される低電圧用パラメータ）はいずれも、ＰＩ制御における比例ゲインに基づく値（以下これを「Ｐ値」という）と、積分ゲインに基づく値（以下これを「Ｉ値」という）によって（これらを含んで）設定される。高電圧用パラメータおよび低電圧用パラメータを設定する具体的な手法としては、例えば、まず所望の値が得られる（近づく）ようにＰ値を適宜設定する。このとき本実施形態では一例として、高電圧用パラメータのＰ値は、低電圧用パラメータのＰ値より大きい値を採用する。高電圧用パラメータのＩ値は、高電圧用パラメータのＰ値に応じた適宜の値が設定され、低電圧用パラメータのＩ値は、低電圧用パラメータのＰ値に応じた適宜の値が設定される。
【0102】
なお、デューティ操作量には上限値（操作量上限値）が設定されている。すなわち、ステップＳ１１９において、高電圧用パラメータあるいは低電圧用パラメータにより算出されたデューティ操作量が高速スタート処理における操作量上限値を超える場合は、操作量上限値をその周期において算出されたデューティ操作量とする。一例として、高速スタート処理部１７１におけるデューティ操作量の上限値は例えば２０％である。
【0103】
そして、ステップＳ１２５において、ステップＳ１１９において設定されたデューティ比によってＰＷＭ制御が実行される。ステップ１２５では、電力制御手段１７（高速スタート処理部１７１）が、設定されたＰＷＭ制御パラメータ（高電圧用パラメータ）に基づき、ＰＷＭ制御開始信号のオン（「Ｈ」）を契機として電気抵抗素子１１に印加する電圧のＰＷＭ制御を開始し、電気抵抗素子１１に対する通電を制御する。このようにしてヒータ駆動制御周期毎に、電力差分に応じて（次回の）デューティ操作量が算出され、ヒータ駆動制御周期毎に、消費電力の上昇量が調整される。
【0104】
ひいては、ヒータ駆動制御周期毎にデューティ比が上昇し、電気抵抗素子１１は、発熱によって要求された電力を消費し、最終的に高速に目標消費電力Ｇに到達する。
【0105】
ステップＳ１１１において低速スタート処理部１７２で処理を行うと判定した場合、ステップＳ１２１では、低速スタート処理部１７２において、デューティ操作量の算出パラメータとして低速パラメータを設定する。低速パラメータは例えば１種のパラメータであるが、高速高電圧用パラメータおよび高速低電圧用パラメータと同様に、ＰＩ制御におけるＰ値およびＩ値に基づいて（これらを含んで）設定される値である（値は異なる）。
【0106】
ステップＳ１２３は、ステップＳ１１９と同様の処理を行う。すなわち、現在のヒータ駆動制御周期において設定されている目標消費電力と、現在のヒータ駆動制御周期における消費電力との差分（電力差分）に応じて、ヒータ駆動制御の次回の制御周期におけるデューティ操作量を算出するとともに、現在のヒータ駆動制御周期におけるデューティ比を算出（決定）する。
【0107】
なお、低速スタート処理においてもデューティ操作量には上限値（操作量上限値）が設定されている。すなわち、ステップＳ１２３において、低速パラメータにより算出されたデューティ操作量が低速スタート処理における操作量上限値を超える場合は、操作量上限値をその周期において算出されたデューティ操作量とする。一例として、低速スタート処理部１７２におけるデューティ操作量の上限値は例えば０．２％、望ましくは０．１５％（好適には０．１２％など）である。
【0108】
そして、ステップＳ１２５において、ステップＳ１２３において設定されたデューティ比によってＰＷＭ制御が実行される。ステップ１２５では、電力制御手段１７（低速スタート処理部１７２）が、設定されたＰＷＭ制御パラメータ（低速パラメータ）に基づき、ＰＷＭ制御開始信号のオン（「Ｈ」）を契機として電気抵抗素子１１に印加する電圧のＰＷＭ制御を開始し、電気抵抗素子１１に対する通電を制御する。このようにしてヒータ駆動制御周期毎に、電力差分に応じてデューティ比が上昇し、電気抵抗素子１１は、発熱によって要求された電力を消費し、最終的に高速スタート処理部１７１よりも低速に目標消費電力Ｇに到達する。
【0109】
出力された電力（消費電力）や、算出されたデューティ操作量などは各種センサ値としてヒータ制御処理（図５）のセンサ値更新処理（ステップＳ１３）において更新され、次回のヒータ駆動制御周期で参照される。
【0110】
ヒータ駆動制御処理では、ＰＷＭ制御の１周期（パルス幅変調周期、例えば約１８ｍｓｅｃ）で次回制御周期におけるデューティ操作量を算出する。つまり、上位のヒータ制御処理の８周期毎に１回のＰＷＭ制御を実行し、ヒータ駆動制御周期毎にデューティ操作量およびデューティ比を算出する。
【0111】
＜デューティ比、およびデューティ操作量の算出方法＞
図７を参照して、ヒータ駆動制御周期毎のデューティ比、およびデューティ操作量の算出方法について詳細に説明する。同図は、デューティ比、およびデューティ操作量の算出方法の一例を説明するための概念図である。
図７を参照して、ヒータ駆動制御周期毎のデューティ比、およびデューティ操作量の算出方法について詳細に説明する。同図は、デューティ比、およびデューティ操作量の算出方法の一例を説明するための概念図である。
【0112】
図７においてヒータ駆動制御周期の各周期を列方向に、各周期における処理を行方向に示している。１列目（（１）～（４））が、ヒータ駆動制御処理（ヒータの出力を増加（オフからオンも含む））の開始後１周期目の処理であり、２列目（（５）～（１０））がヒータ駆動制御処理開始後ｎ－１周期目の処理、３列目（（１１）～（１４））がヒータ駆動制御処理開始後ｎ周期目の処理、４列目（（１５）～（１８））がヒータ駆動制御処理開始後ｎ＋１周期目の処理、である。以下、図７の説明においてはヒータ駆動制御周期を単に「周期」と称する場合がある。
【0113】
また、１行目（（１）、（５）、（１１）、（１５））が当該（現在）ヒータ駆動制御周期のデューティ比[％]を算出するステップであり、２行目（（２）、（６）、（１２）、（１６））が当該周期のデューティ比で操作した場合のヒータ出力（消費電力Ｑ[Ｗ]）を取得するステップであり、３行目（（３）、（７）、（１３）、（１７））が、当該周期における目標消費電力Ｇと当該周期の消費電力Ｑとの差分（電力差分Ｙ[Ｗ]）を算出するステップであり、４行目（（４）、（８）、（１４）、（１８））が次回周期におけるデューティ操作量[％]を算出するステップである。
【0114】
ここで、「ヒータ駆動制御周期毎のデューティ比」とは、目標消費電力Ｇの最大値（例えば、１０ｋｗ）を出力する目標デューティ比を１００％とした場合の、ヒータ駆動制御周期毎のデューティ比の割合である。また、「目標消費電力Ｇを出力する目標デューティ比」とは、上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２のオン状態の重なり量が例えば、９４%～９６％となる場合である。
【0115】
まず、ヒータ駆動制御処理の開始後１周期目では、当該周期（今回）のデューティ比（Ｄｕｔｙ比１）は、当該周期のデューティ操作量（Ｄｕｔｙ操作量１）に等しく、これを例えば、高速スタート処理部１７１における上限値（例えば、２０％）に設定する（１）。
【0116】
そして、Ｄｕｔｙ比１（２０％）となるように上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２を操作した結果としての当該周期（今回）の消費電力Ｑ１を取得し（２）、当該周期（今回）の電力差分Ｙ１を算出する（３）。電力差分Ｙ１は、目標消費電力Ｇと今回消費電力Ｑ１の差分である。
【0117】
そして、次回周期（２周期目）におけるデューティ操作量（Ｄｕｔｙ操作量２）を算出する（４）。このととき、次回周期におけるデューティ操作量は、今回周期におけるデューティ比からの変化量であり、今回の電力差分Ｙ（Ｙ１）を、ＰＩ制御により補正することで算出される。このＰＩ制御における比例ゲイン（Ｐ値）、及び積分ゲイン（Ｉ値）は、高電圧用パラメータ、低電圧用パラメータ、および低速パラメータのいずれかとして設定された値である。
【0118】
つまり例えば、Ｄｕｔｙ操作量２は、Ｐ値、Ｉ値をパラメータとする電力差分Ｙ１の関数として、以下の（式１）により算出される。
Ｄｕｔｙ操作量２＝Ｙ１（Ｐ，Ｉ） （式１）
Ｄｕｔｙ操作量２＝Ｙ１（Ｐ，Ｉ） （式１）
【0119】
２周期目のデューティ比は、１周期目のデューティ比（Ｄｕｔｙ比１）とＤｕｔｙ操作量２の合計値となる。
【0120】
この処理を繰り返し、ヒータ駆動制御処理の開始後ｎ－１周期目では、当該周期（今回）のデューティ比（Ｄｕｔｙ比ｎ－１）を、その前回の周期のデューティ比（Ｄｕｔｙ比ｎ－２）と、その前回の周期において（式１）により算出したＤｕｔｙ操作量ｎ－１（前回の電力差分Ｙｎ－２に基づくデューティ操作量）と、を用いて、以下の（式２）により算出する（５）。
Ｄｕｔｙ比ｎ－１＝Ｄｕｔｙ比ｎ－２＋Ｄｕｔｙ操作量ｎ－１ （式２）
Ｄｕｔｙ比ｎ－１＝Ｄｕｔｙ比ｎ－２＋Ｄｕｔｙ操作量ｎ－１ （式２）
【0121】
そして、Ｄｕｔｙ比ｎ－１となるように上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２を操作した結果としての当該周期（今回）の消費電力Ｑｎ－１を取得し（６）、当該周期（今回）の電力差分Ｙｎ－１を算出する（６）。電力差分Ｙｎ－１は、目標消費電力Ｇと今回消費電力Ｑｎ－１の差分である。
【0122】
そして、電力差分Ｙｎ－１をＰＩ制御により補正し、次回周期（ｎ周期目）におけるデューティ操作量（Ｄｕｔｙ操作量ｎ）を（式１）と同様に算出する（８）。Ｄｕｔｙ操作量ｎは、Ｐ値、Ｉ値をパラメータとする電力差分Ｙｎ－１の関数として、以下の（式３）により算出される。
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＝Ｙｎ－１（Ｐ，Ｉ） （式３）
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＝Ｙｎ－１（Ｐ，Ｉ） （式３）
【0123】
なお、Ｄｕｔｙ操作量ｎの算出に際し、当該周期（今回）の電力差分Ｙｎ－１に加え、前回周期における電力差分Ｙｎ－２を用いてもよい。具体的には、以下の（式４）により、前回周期における電力差分Ｙｎ－２を算出する（９）。
前回電力差分Ｙｎ－２＝前回目標電力Ｇ－前回消費電力Ｑｎ－２ （式４）
前回電力差分Ｙｎ－２＝前回目標電力Ｇ－前回消費電力Ｑｎ－２ （式４）
【0124】
そして、Ｄｕｔｙ操作量ｎを、（式３）に替えて、Ｐ値、Ｉ値をパラメータとする電力差分Ｙｎ－１およびＰ値をパラメータとする前回電力差分Ｙｎ－２の関数として、以下の（式５）により算出する（１０）。
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＝Ｙｎ－１（Ｐ，Ｉ）＋Ｙｎ－２（Ｐ） （式５）
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＝Ｙｎ－１（Ｐ，Ｉ）＋Ｙｎ－２（Ｐ） （式５）
【0125】
【0126】
例えば、ノイズの影響が大きい、あるいは、目標消費電力Ｇと消費電力Ｑの乖離が大きいような場合には、前回周期における電力差分（Ｙｎ－２）も参照する（式５）により次回周期におけるデューティ操作量を算出すると望ましい。また、前回周期より以前の（前々回周期における電力差分Ｙｎ－３など）過去の複数の電力差分を参照してもよい。
【0127】
ヒータ駆動制御処理の開始後ｎ周期目では、当該周期（今回）のデューティ比（Ｄｕｔｙ比ｎ）を、その前回周期のデューティ比（Ｄｕｔｙ比ｎ－１）と、その前回周期において（式３）により算出したＤｕｔｙ操作量ｎ（前回の電力差分Ｙｎ－１に基づくデューティ操作量）と、を用いて、以下の（式６）により算出する（１１）。
Ｄｕｔｙ比ｎ＝Ｄｕｔｙ比ｎ－１＋Ｄｕｔｙ操作量ｎ （式６）
Ｄｕｔｙ比ｎ＝Ｄｕｔｙ比ｎ－１＋Ｄｕｔｙ操作量ｎ （式６）
【0128】
そして、Ｄｕｔｙ比ｎとなるように上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２を操作した結果としての当該周期（今回）の消費電力Ｑｎを取得し（１２）、当該周期（今回）の電力差分Ｙｎを算出する（１３）。電力差分Ｙｎは、目標消費電力Ｇと今回消費電力Ｑｎの差分である。
【0129】
そして、電力差分ＹｎをＰＩ制御により補正し、次回周期（ｎ＋１周期目）におけるデューティ操作量（Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋１）を（式１）と同様に算出する（１４）。Ｄｕｔｙ操作量ｎは、Ｐ値、Ｉ値をパラメータとする電力差分Ｙｎの関数として、以下の（式７）により算出する。
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋１＝Ｙｎ（Ｐ，Ｉ） （式７）
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋１＝Ｙｎ（Ｐ，Ｉ） （式７）
【0130】
同様に、ヒータ駆動制御処理の開始後ｎ＋１周期目では、当該周期（今回）のデューティ比（Ｄｕｔｙ比ｎ＋１）を、その前回周期のデューティ比（Ｄｕｔｙ比ｎ）と、その前回周期において（式７）により算出したＤｕｔｙ操作量ｎ＋１（前回の電力差分Ｙｎに基づくデューティ操作量）と、を用いて、以下の（式８）により算出する（１５）。
Ｄｕｔｙ比ｎ＋１＝Ｄｕｔｙ比ｎ＋Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋１ （式８）
Ｄｕｔｙ比ｎ＋１＝Ｄｕｔｙ比ｎ＋Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋１ （式８）
【0131】
そして、Ｄｕｔｙ比ｎ＋１となるように上層ＩＧＢＴ１２１と下層ＩＧＢＴ１２２を操作した結果としての当該周期（今回）の消費電力Ｑｎ＋１を取得し（１６）、当該周期（今回）の電力差分Ｙｎ＋１を算出する（１７）。電力差分Ｙｎ＋１は、目標消費電力Ｇと今回消費電力Ｑｎ＋１の差分である。
【0132】
そして、電力差分Ｙｎ＋１をＰＩ制御により補正し、次回周期（ｎ＋２周期目）におけるデューティ操作量（Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋２）を（式１）と同様に算出する（１８）。Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋２は、Ｐ値、Ｉ値をパラメータとする電力差分Ｙｎ＋１の関数として、以下の（式９）により算出される。
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋２＝Ｙｎ＋１（Ｐ，Ｉ） （式９）
Ｄｕｔｙ操作量ｎ＋２＝Ｙｎ＋１（Ｐ，Ｉ） （式９）
【0133】
以下目標消費電力Ｇに到達するまでこれらの処理を繰り返す。なお、図７の説明においては各周期の目標消費電力Ｇとしたが、目標消費電力Ｇの値は、各周期において一定値とは限らず、変動する場合もある。
【0134】
図８は、特に高速スタート処理部１７１における、電気抵抗素子１１の印加電圧と、目標消費電力Ｇに到達するまでの時間との関係を示すグラフである。図８（Ａ）がある範囲の印加電圧（１２０Ｖから８２０Ｖまで）について、全範囲を高電圧用パラメータ、低電圧用パラメータのそれぞれで制御した場合の、印加電圧と目標消費電力到達時間の関係を示すグラフである。また、図８（Ｂ）は、ある範囲の印加電圧（１２０Ｖから８２０Ｖまで）について、本実施形態のパラメータ切り替え制御を行った場合の、印加電圧と目標消費電力到達時間の関係を示すグラフである。またいずれも、横軸が電気抵抗素子１１の印加電圧であり、縦軸が目標消費電力到達時間である。
【0135】
図８（Ａ）において、実線が、印加電圧の全範囲（１２０Ｖから８２０Ｖまで）を高電圧用パラメータで制御した結果であり、破線が印加電圧の全範囲（１２０Ｖから４２０Ｖまで）を低電圧用パラメータで制御した結果である。なお、低電圧用パラメータの場合、４２０Ｖを超える電圧の範囲では収束せず、測定不可となっている。
【0136】
このように、印加電圧の全範囲を高電圧用パラメータで制御すると、印加電圧が例えば４００Ｖ以下の場合に目標消費電力到達時間が１０００ｍｓｅｃ～８０００ｍｓｅｄと長時間となり、そのばらつきも大きくなる。
【0137】
また、印加電圧の全範囲を低電圧用パラメータで制御すると、印加電圧が例えば４００Ｖを超えると収束しなくなる。
【0138】
本実施形態のパラメータ切り替え制御では、閾値電圧を例えば２００Ｖ～５００Ｖの範囲のいずれかの電圧に設定し、閾値電圧より印加電圧が低ければ低電圧用パラメータを用い、閾値電圧を超える印加電圧の場合には高電圧用パラメータをＰＷＭ制御パラメータ（デューティ操作量の算出パラメータ）に設定する。その結果、図８（Ｂ）に示すように、変動する印加電圧の略全帯域（例えば２００Ｖ～８００Ｖ）において、高速スタート処理の場合の目標消費電力到達時間を、概ね１ｓｅｃに収めることができる。また例えば、印加電圧が１２０Ｖの場合であっても目標消費電力到達時間を２２００ｍｓｅｃ程度にできるなど、印加電圧の全帯域に渡って目標消費電力到達時間のばらつきを抑制できる。
【0139】
なお、高電圧用パラメータおよび低電圧用パラメータは、変動する印加電圧の全帯域において、高速スタート処理の場合の目標消費電力到達時間が、概ね１ｓｅｃ前後に収まるようなＰ値（およびＰ値に応じたＩ値）が適宜選択される。
【0140】
このように、本実施形態では、ヒータ駆動制御周期毎に、目標消費電力と、当該周期における消費電力の差分（電力差分）を算出し、当該電力差分をＰＩ制御により補正することで、次回のヒータ駆動制御周期におけるデューティ操作量を算出する。このようにすることで効率的に目標消費電力Ｇに到達させることができる。また、目標消費電力Ｇに到達までのデューティ比の操作回数が減るため、特に高速スタート処理部１７１においては、早期に目標消費電力Ｇに到達させることが可能となる。
【0141】
また、デューティ操作量を算出するパラメータ（ＰＷＭ制御パラメータ）を、ＰＩ制御における比例ゲイン（および積分ゲイン）に基づく値とし、少なくとも高速スタート処理部１７１において、電気抵抗素子１１への印加電圧に応じて低電圧用パラメータと高電圧用パラメータを切り替えて、所定の制御周期（ヒータ駆動制御周期）毎のデューティ操作量を算出するパラメータ切り替え制御を実行する。
【0142】
これにより、電気抵抗素子１１の印加電圧が広帯域に及ぶ場合であっても、全帯域において、高速スタート処理の場合の目標消費電力到達時間を、例えば５ｓｅｃ未満（望ましくは２ｓｅｃ以内、より好適には１ｓｅｃ前後）に収めることができるとともに、目標消費電力到達時間のばらつきを抑制できる。
【0143】
なお、図示及び詳細な説明は省略したが、低速スタート処理部１７２においても、低速高電圧用パラメータと低速低電圧用パラメータを切り替えるパラメータ切り替え制御を実行してもよい。
【0144】
以上、本実施形態の加熱装置１０の一例について説明したが、図３において説明した要求取得手段１４と、要求判定手段１５と、スタート処理判定手段１６と、電力制御手段１７は一例であり、上述の加熱装置１０の要求取得機能、要求判定機能、スタート処理判定機能、電力制御機能を少なくとも実現可能な構成であればよい。例えば、これらのうち複数の手段（例えば、要求取得手段１４と要求判定手段１５や、スタート処理判定手段１６と電力制御手段１７など）が一の手段で構成されていてもよいし、一の手段（例えば、スタート処理判定手段１６や、電力制御手段１７など）が複数の手段に分割される構成などであってもよい。
【0145】
また、これらの手段のうちハードウェアの一部または全部がソフトウェアで構成されていてもよいし、その逆であってもよい。また、これらの手段は一の制御基板１上の電子部品等で実現される構成に限らず、複数の制御基板に設けられた電子部品等で構成されるものであってもよい。
【0146】
また、電力制御手段１７における電圧制御がＰＷＭ制御である場合を例示したが、これに限らず、例えば、パルスのオン（またはオフ時間）を一定にしてオフ時間（またはオン時間）を変化させて制御する、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation：パルス周波数変調）方式であってもよい。
【0147】
また、上記の実施形態では、電力消費要求の送信元は、加熱装置１０の外部装置となる空調ＥＣＵ１、充電ＥＣＵ２である場合を例示した。しかしこれに限らず、余剰電力消費要求の送信元および／または空調電力消費要求の送信元は、加熱装置１０に含まれる手段であってもよい。
【0148】
例えば、加熱装置１０は、外部装置となる車両用空調装置からの情報を取得し、加熱装置１０内部の要求送信手段において空調電力消費要求を生成し、加熱装置１０の要求取得手段１４に送信する構成であってもよい。同様に、加熱装置１０は、外部装置となる車両制御部からの情報を取得し、加熱装置１０内部の要求送信手段において余剰電力消費要求を生成し、加熱装置１０の要求取得手段１４に送信する構成であってもよい。
【0149】
また、第１電力消費要求の送信元は車両用空調装置の制御部（空調ＥＣＵ１）に限らず、他の装置の制御部（ＥＣＵ）であってもよいし、第２電力消費要求の送信元は車両制御部（充電ＥＣＵ２）に限らず他の装置の制御部（ＥＣＵ）であってもよい。
【0150】
また、上層スイッチング素子１２１および下層スイッチング素子１２２は、ＩＧＢＴに限らず、他の電圧駆動型のトランジスタであってもよい。例えば、電界効果トランジスタであってもよく、具体的には、エンハンスメント型のｎチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ：metal-oxide-semiconductor field-effect transistor））であってもよい。
【0151】
また、電力制御手段１７における電圧制御は、例えば、加熱装置１０の使用開始時等に、両ＰＷＭ制御とＰＦＭ制御を適宜選択し設定するようにしてもよいし、加熱装置１０の動作中に両者を切り替えられる（都度選択）できるようにしてもよい。また、他の方式の電圧制御であってもよい。
【0152】
尚、本発明の加熱装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0153】
本発明の加熱装置１０は、車両の補機の分野に利用できる。
【符号の説明】
【0154】
１ 制御基板
２ ケース
２Ａ 上側ケース
２Ｂ 下側ケース
３ パイプ
３Ａ 流入口
３Ｂ 流出口
４ 回生装置
５ 電力供給部
５Ａ 給電端子
６ 蓄電装置
１０ 加熱装置
１１ 電気抵抗素子
１２ ヒータ駆動手段（ヒータ駆動回路）
１３ 制御手段（制御部）
１４ 要求取得手段
１５ 要求判定手段
１６ スタート処理判定手段
１７ 電力制御手段
１９ 通信手段
２０ 強制遮断手段
２１ 車両用空調装置
１２１ 上層スイッチング素子
１２２ 下層スイッチング素子
１２３ 上層ドライバ
１２４ 下層ドライバ
１２５ 上層コンデンサ
１２６ 下層コンデンサ
１３０ ドライバ電源
１３１ 高圧電源
１７１ 高速スタート処理部
１７２ 低速スタート処理部
Ｄｍ 目標デューティ比
２ ケース
２Ａ 上側ケース
２Ｂ 下側ケース
３ パイプ
３Ａ 流入口
３Ｂ 流出口
４ 回生装置
５ 電力供給部
５Ａ 給電端子
６ 蓄電装置
１０ 加熱装置
１１ 電気抵抗素子
１２ ヒータ駆動手段（ヒータ駆動回路）
１３ 制御手段（制御部）
１４ 要求取得手段
１５ 要求判定手段
１６ スタート処理判定手段
１７ 電力制御手段
１９ 通信手段
２０ 強制遮断手段
２１ 車両用空調装置
１２１ 上層スイッチング素子
１２２ 下層スイッチング素子
１２３ 上層ドライバ
１２４ 下層ドライバ
１２５ 上層コンデンサ
１２６ 下層コンデンサ
１３０ ドライバ電源
１３１ 高圧電源
１７１ 高速スタート処理部
１７２ 低速スタート処理部
Ｄｍ 目標デューティ比
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】