CN101890926B - 车载加热系统和车载加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车载加热系统和车载加热方法，所述车载加热系统包括：发热膜，发热膜中包含发热丝，发热丝中间设置有抽头，抽头接地；控制模块，发热丝的两端分别通过控制模块连接到电源；所述控制模块根据车载电源电压分别控制发热丝的两端与电源的导通和断开。本发明提供的车载加热系统和车载加热方法，通过在不同车载电源电压的情况下，选择性的接通发热丝的一部分或全部，无需稳压装置即可以适应不同的电源系统的车辆，获得足够的加热功率，降低了加热装置的成本和体积，减小额外的功率损耗。同时能够保证不同电压下加热系统的瞬时功率相同，减小加热目标的温度波动范围。

Description

车载加热系统和车载加热方法

技术领域

本发明涉及车辆维护领域，尤其涉及一种车载加热系统和车载加热方法。

背景技术

随着高新技术的发展，车辆上设置的电子设备越来越多。车载电子设备有时需要在较低的环境温度下工作，但是有些电子设备的电子元件无法适应较低的工作环境温度，这样，就需要对这些电子元件进行加热，为其提供适宜的工作环境温度。

现在常用的加热方案是采用DC-DC对车辆电源进行稳压，使用稳压后的电源给发热器件供电，利用发热器件通电产生的焦耳热对目标加热。同时这种加热系统的控制方式则采用开环控制，即根据环境温度以确定的功率和时间进行加热。

通过对现有技术的加热方案的研究，发明人发现，为了适应不同电源系统的车辆，获得足够的加热功率，现有技术中需要使用宽输入、大功率的DC-DC实现对车载电源的稳压，但是宽输入、大功率的DC-DC成本高，体积大，也带来了额外的功率损耗。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种车载加热系统和车载加热方法，以实现在无需稳压装置的情况下适应不同的电源系统的车辆，降低加热装置的成本和体积，减小额外功耗。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种车载加热系统，用于车辆的电子元件加热，包括：

发热膜，发热膜中包含发热丝，发热丝中间设置有抽头，抽头接地；

控制模块，发热丝的两端分别通过控制模块连接到电源；

所述控制模块根据车载电源电压分别控制发热丝的两端与电源的导通和断开，以控制在不同车载电源电压下，所述加热系统的瞬时功率相同，且当车载电源电压为12V时，调节发热丝的两端与电源的导通和断开的时间比例；当车载电源电压为24V时，控制发热丝的一端与电源保持断开状态，并调节发热丝的另一端与电源的导通与断开的时间比例。

优选的，所述控制模块包括：第一MOS管和第二MOS管；

所述发热丝的一端通过第一MOS管连接到电源，另一端通过第二MOS管连接到电源；

所述第一MOS管控制所述发热丝一端与电源的导通和断开；

所述第二MOS管控制所述发热丝另一端与电源的导通和断开。

优选的，所述发热丝的一端连接到所述第一MOS管的漏极，另一端连接到所述第二MOS管的漏极；

所述第一MOS管和第二MOS管的源极连接到电源。

优选的，所述控制模块还包括：单片机；

所述单片机的第一输出端连接到所述第一MOS管的栅极，并控制所述第一MOS管的截止和导通；

所述单片机的第二输出端连接到所述第二MOS管的栅极，并控制所述第二MOS管的截止和导通。

优选的，所述车载加热系统，还包括：电压检测单元；

所述电压检测单元连接到车载电源，并检测车载电源电压；

所述单片机的第一输入端连接到所述电压检测单元，获取所述电压检测单元检测到的电压值，并根据所述电压值控制所述第一MOS管和第二MOS管的截止和导通。

优选的，所述车载加热系统，还包括：温度传感器；

所述温度传感器连接到所述单片机的第二输入端，实时检测加热目标的温度；

所述单片机获取所述温度传感器检测到的温度，并根据所述温度分别控制所述第一MOS管和第二MOS管的截止和导通。

优选的，所述车载加热系统，还包括：第一三极管和第二三极管；

所述单片机的第一输出端通过第一三极管连接到所述第一MOS管的栅极，所述第一三极管的基极连接到所述单片机的第一输出端，集电极连接到所述第一MOS管的栅极，发射极接地；

所述单片机的第二输出端通过第二三极管连接到所述第二MOS管的栅极，所述第二三极管的基极连接到所述单片机的第二输出端，集电极连接到所述第二MOS管的栅极，发射极接地。

相应于上述车载加热系统，本发明还提供了一种应用所述车载加热系统的车载加热方法，包括：

将发热丝的一端到抽头部分作为第一加热模块，将所述抽头到所述发热丝的另一端的部分作为第二加热模块；

检测车载电源的电压；

当所述车载电源电压为24V时，控制第一加热模块与电源保持断开，调节第二加热模块与电源导通和断开的时间比；当所述车载电源电压为12V时，首先调节第一加热模块与电源导通和断开的时间比，并判断待加热目标是否达到预定温度；如果是，保持第一加热模块与电源导通和断开的时间比不变；否则，调节第二加热模块与电源导通和断开的时间比。

本发明实施例所提供的车载加热系统和车载加热方法，通过在不同车载电源电压的情况下，选择性的接通发热丝的一部分或全部，无需稳压装置即可以适应不同的电源系统的车辆，获得足够的加热功率，降低了加热装置的成本和体积，减小额外的功率损耗。同时能够保证不同电压下加热系统的瞬时功率相同，减小加热目标的温度波动范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的车载加热系统结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的车载加热系统结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的车载加热系统结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种车载加热方法流程示意图；

图5为本发明实施例五提供的另一种车载加热方法流程示意图；

图6为本发明实施例五提供的一种车载加热方法的另一种流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本实施例提供了一种车载加热系统，参见图1所示，为该系统的一种结构示意图，所述车载加热系统包括：发热器件和控制模块；

所述发热器件包括：发热膜101，发热膜中包含发热丝R1；

发热丝R1中间设置有抽头，抽头接地；控制模块包括第一控制模块102a和第二控制模块102b；发热丝R1的一端通过第一控制模块102a连接到电源，另一端通过第二控制模块102b连接到电源；

所述第一控制模块102a和第二控制模块102b根据车载电源电压分别控制发热丝R1的两端与电源的导通和断开。

具体的，所述控制模块对加热丝R1与电源的导通和截止可采用如下方式：

当车载电源电压为12V时，第一控制模块102a和第二控制模块102b同时控制发热丝的两端与电源的导通和断开，根据电子元件的工作环境温度，通过调节发热丝R1的两端与电源的导通和断开的时间比例，使发热丝R1产生焦耳热，从而实现对电子元件加热。

当车载电源电压为24V时，控制模块控制发热丝R1的一端与电源保持断开状态，另一控制模块根据电子元件的工作环境温度，通过调节发热丝R1的另一端与电源的导通和截止的时间比例，使发热丝R1产生焦耳热，从而实现对电子元件加热。

本实施例所提供的车载加热系统，通过在不同车载电源电压的情况下，选择性的接通发热丝的一部分或全部，无需稳压装置即可以适应不同的电源系统的车辆，获得足够的加热功率，降低了加热装置的成本和体积，减小额外的功率损耗。同时能够避免出现在电压过低时功率不足，在电压过高时瞬时电流过大的情况，保证不同电压下加热系统的瞬时功率相同，减小加热目标的温度波动范围。

实施例二：

参见图2所示，为本实施例提供车载加热系统的结构示意图，所述控制模块可以包括第一MOS管和第二MOS管；

所述发热丝的一端通过第一MOS管Q1连接到电源，另一端通过第二MOS管Q2连接到电源；

所述第一MOS管Q1控制所述发热丝一端与电源的导通和断开；

所述第二MOS管Q2控制所述发热丝另一端与电源的导通和断开。

其中所述发热丝和MOS管的具体连接方式可以为：

所述发热丝的一端连接到所述第一MOS管Q1的漏极，另一端连接到所述第二MOS管Q2的漏极；

所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的源极连接到电源。所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的栅极接收用于控制MOS管导通和截止的控制信号。

实施例三：

参见图3所示，为本实施例提供的车载加热系统的结构示意图，所述控制模块还包括：单片机U1；

所述单片机U1的第一输出端连接到所述第一MOS管的栅极，并控制所述第一MOS管的截止和导通；

所述单片机U1的第二输出端连接到所述第二MOS管的栅极，并控制所述第二MOS管的截止和导通。

如图3所示，所述车载加热系统，还可以包括：电压检测单元U2；

所述电压检U2测单元连接到车载电源，并检测车载电源电压；

所述单片机U1的第一输入端连接到所述电压检测单元，获取所述电压检测单元检测到的电压值，并根据所述电压值控制所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的截止和导通。

当所述车载电源电压为24V时，所述单片机控制某一个MOS管截止，调节另一个MOS管导通和截止的占空比。

当所述车载电源电压为12V时，所述单片机首先调节一个MOS管导通和截止的占空比，当仅通过调节一个MOS管导通和截止的占空比无法达到所需温度时，调节另一个MOS管导通和截止的占空比。

此外，现有技术的车载加热系统中，一般采用开环控制的方式，即根据当前的环境温度，以确定的加热功率和加热时间，对车载设备的电子元件进行加热。这种方案，容易受到环境的影响，使被加热的车载设备的电子元件等最终保持的温度和理想的温度之间存在较大的误差。

为此，本实施例还提供了一种可以根据加热目标的温度实时调整加热功率和时间的车载加热系统，如图3所示，该系统还可以包括：温度传感器U3；

所述温度传感器U3连接到所述单片机U1的第二输入端，实时检测加热目标的温度；

所述单片机获取所述温度传感器检测到的温度，并根据所述温度分别控制所述第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的截止和导通。

当被加热目标温度大于预设的阀值，或被加热目标的温度上升速率大于预设的阀值时，单片机控制MOS管减小导通和截止的占空比；当被加热目标温度小于预设的阀值，且被加热目标的温度上升速率小于预设的阀值时，单片机控制MOS管增大导通和截止的占空比；当被加热目标温度大于预设的阀值时，单片机控制MOS管保持导通和截止的占空比不变。

如图3所示的车载加热系统，还可以包括：第一三极管Q3和第二三极管Q4；

所述单片机U1的第一输出端通过第一三极管Q3连接到所述第一MOS管Q1的栅极，所述第一三极管Q3的基极连接到所述单片机U1的第一输出端，集电极连接到所述第一MOS管的栅极，发射极接地；

所述单片机U1的第二输出端通过第二三极管Q4连接到所述第二MOS管Q2的栅极，所述第二三极管Q4的基极连接到所述单片机U1的第二输出端，集电极连接到所述第二MOS管的栅极，发射极接地。

本发明上述实施例所提供的车载加热系统可以适应不同的电源系统的车辆，获得足够的加热功率，在不同电压或温度的情况下，选择性的接通发热丝的一部分或全部，保证不同电压下加热系统的瞬时功率相同，减小加热目标的温度波动范围。同时该系统中的装置成本低，体积小，也减少了额外的功率损耗。

实施例四：

现有技术的车载加热方案中，为了适应不同电源系统的车辆，需要先对车辆电源进行稳压后才能供给加热装置使用，为此，相应于上述实施例提供的车载加热系统，本发明还提供了一种车载加热方法，以实现直接利用车载电源对车载设备的电子元件进行加热，参见图4的流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤S401，提供第一加热模块和第二加热模块；

步骤S402，检测车载电源的电压；

步骤S403a，当所述车载电源电压为24V时，控制第一加热模块与电源断开，调节另一加热模块与电源导通和断开的时间比；

步骤S403b，当所述车载电源电压为12V时，调节第一加热模块与电源导通和断开的时间比，并执行步骤S404；在此过程中，可保持第二加热模块与电源处于断开状态；

步骤S404，判断待加热目标是否达到预定温度；如果是，则执行步骤S405，否则，执行步骤S406；

步骤S405，保持调节第一加热模块与电源导通和断开的时间比不变；在此过程中可以保持第二加热模块与电源处于断开状态；

步骤S406，调节第二加热模块与电源导通和断开的时间比。

对于本实施例提供的车载加热方法而言，由于其基本相应于实施例一、二和三中提供的车载加热系统，所以相关之处参见系统实施例的说明即可，例如所述第一加热模块可以为所述发热丝的一部分，所述第二加热模块可以为所述发热丝的另一部分。在此不再赘述。

实施例五：

现有技术的车载加热方案中，一般采用开环控制的方式，即根据当前的环境温度，以确定的加热功率和加热时间，对车载设备的电子元件进行加热。这种方案，容易受到环境的影响，使被加热的车载设备的电子元件等最终保持的温度和理想的温度之间存在较大的误差。

为此，相应于上述实施例提供的车载加热系统，本发明还提供了一种车载加热方法，参见图5的流程示意图，包括以下步骤：

步骤S501，实时检测待加热目标的温度；

步骤S502，判断待加热目标的温度与预设的阀值的大小关系；当目标温度大于预设的阀值时，执行步骤S503a;当待加热目标的温度小于预设的阀值时，执行步骤S503b;当待加热目标的温度等于预设的阀值时，执行步骤S503c；

步骤S503a：减小加热模块与电源导通的时间比；

步骤S503b：增大加热模块与电源导通的时间比；

步骤S503c：保持加热模块与电源导通的时间比不变；

此外，为了保证待加热的电子元件的安全性，在加热过程中，需要控制其温度的上升速率，因此在当待加热目标的温度小于预设的阀值时，参见图6所示，在步骤S503b之前，还可以包括：

步骤S504：判断待加热目标的温度上升速率是否大于设定值，如果是，执行步骤S503a，否则，执行步骤S503b;

对于本实施例提供的车载加热方法而言，由于其基本相应于实施例一、二和三中提供的车载加热系统，所以相关之处参见系统实施例的说明即可，在此不再赘述。

本实施例提供的车载加热方法采用了闭环控制的加热方案，相比较与现有技术中的根据环境温度以确定的功率和时间进行加热的开环控制的加热方案，本实施例提供的方案可以根据加热目标的温度和温度上升速率，动态的调整加热功率和加热时间，减小了被加热的车载设备的电子元件等最终保持的温度和理想的温度之间的误差，同时防止了因温度上升过快影响电子元件的安全性。

本发明实施例所提供的车载加热系统，通过在不同车载电源电压的情况下，选择性的接通发热丝的一部分或全部，无需稳压装置即可以适应不同的电源系统的车辆，获得足够的加热功率，降低了加热装置的成本和体积，减小额外的功率损耗。同时能够避免出现在电压过低时功率不足，在电压过高时瞬时电流过大的情况，保证不同电压下加热系统的瞬时功率相同，减小加热目标的温度波动范围。

对于本发明的方法实施例而言，由于其基本相应于系统实施例，所以相关之处参见系统实施例的部分说明即可。以上所述仅是本发明的具体实施方式，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。需要说明的是本发明实施例并不对本发明构成任何限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种车载加热系统，用于车辆的电子元件加热，其特征在于，包括：

发热膜，发热膜中包含发热丝，发热丝中间设置有抽头，抽头接地；

控制模块，发热丝的两端分别通过控制模块连接到电源；

所述控制模块根据车载电源电压分别控制发热丝的两端与电源的导通和断开，以控制在不同车载电源电压下，所述加热系统的瞬时功率相同，且当车载电源电压为12V时，调节发热丝的两端与电源的导通和断开的时间比例；当车载电源电压为24V时，控制发热丝的一端与电源保持断开状态，并调节发热丝的另一端与电源的导通与断开的时间比例。

2.根据权利要求1所述的车载加热系统，其特征在于，所述控制模块包括第一MOS管和第二MOS管；

所述发热丝的一端通过第一MOS管连接到电源，另一端通过第二MOS管连接到电源；

所述第一MOS管控制所述发热丝一端与电源的导通和断开；

所述第二MOS管控制所述发热丝另一端与电源的导通和断开。

3.根据权利要求2所述的车载加热系统，其特征在于：

所述发热丝的一端连接到所述第一MOS管的漏极，另一端连接到所述第二MOS管的漏极；

所述第一MOS管和第二MOS管的源极连接到电源。

4.根据权利要求2所述的车载加热系统，其特征在于，所述控制模块还包括：单片机；

所述单片机的第一输出端连接到所述第一MOS管的栅极，并控制所述第一MOS管的截止和导通；

所述单片机的第二输出端连接到所述第二MOS管的栅极，并控制所述第二MOS管的截止和导通。

5.根据权利要求4所述的车载加热系统，其特征在于，还包括：电压检测单元；

所述电压检测单元连接到车载电源，并检测车载电源电压；

所述单片机的第一输入端连接到所述电压检测单元，获取所述电压检测单元检测到的电压值，并根据所述电压值控制所述第一MOS管和第二MOS管的截止和导通。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的车载加热系统，其特征在于，还包括：温度传感器；

所述温度传感器连接到所述单片机的第二输入端，实时检测加热目标的温度；

所述单片机获取所述温度传感器检测到的温度，并根据所述温度分别控制所述第一MOS管和第二MOS管的截止和导通。

7.根据权利要求4所述的车载加热系统，其特征在于，还包括：第一三极管和第二三极管；

所述单片机的第一输出端通过第一三极管连接到所述第一MOS管的栅极，所述第一三极管的基极连接到所述单片机的第一输出端，集电极连接到所述第一MOS管的栅极，发射极接地；

所述单片机的第二输出端通过第二三极管连接到所述第二MOS管的栅极，所述第二三极管的基极连接到所述单片机的第二输出端，集电极连接到所述第二MOS管的栅极，发射极接地。

8.一种应用权利要求1的车载加热系统的车载加热方法，其特征在于，包括：

将发热丝的一端到抽头部分作为第一加热模块，将所述抽头到所述发热丝的另一端的部分作为第二加热模块；

检测车载电源的电压；

当所述车载电源电压为24V时，控制第一加热模块与电源保持断开，调节第二加热模块与电源导通和断开的时间比；当所述车载电源电压为12V时，首先调节第一加热模块与电源导通和断开的时间比，并判断待加热目标是否达到预定温度；如果是，保持第一加热模块与电源导通和断开的时间比不变；否则，调节第二加热模块与电源导通和断开的时间比。

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