CN102416892B - 使用ptc加热器的车辆加热系统和方法 - Google Patents

使用ptc加热器的车辆加热系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用PTC加热器的车辆加热系统和方法。提供了一种使用PTC加热器的车辆加热系统，包括：输入单元，所述输入单元用于输入驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度；控制单元，所述控制单元基于通过所述输入单元输入的设定温度输出PWM控制信号以控制在所述PTC加热器中形成的左热源部分和右热源部分的各自输出；以及能量供给单元，所述能量供给单元根据从所述控制单元输出的PWM控制信号分别将能量供给至所述左热源部分和所述右热源部分。

Description

使用PTC加热器的车辆加热系统和方法
与相关申请的交叉引用
本申请基于2010年9月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2010-0093886号，并要求其优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种使用PTC加热器的车辆加热系统和方法，更具体而言，本发明涉及一种使用PTC加热器的车辆加热系统和方法，其通过向包括在电动车辆的空调系统中的电加热设备(PCT加热器)提供左/右独立功能而对左座椅侧(驾驶员座椅侧)和右座椅侧(乘客座椅侧)的温度进行调节。
背景技术
一般而言，用于车辆的空调系统包括主体、鼓风机和鼓风机箱，蒸发器、加热器等等安装在所述主体中，所述鼓风机箱安装在所述主体之内以将空气送入所述主体。
如图1中所示，主体1包括通风排放流动路径2、除霜排放流动路径4和足部排放流动路径6，所述通风排放流动路径2形成在主体的上部的一个侧面上以执行空气调节，所述除霜排放流动路径4形成在主体的上部的另一个侧面上以去除在车窗上产生的霜，所述足部排放流动路径6形成在主体的前侧面上以朝向驾驶员的足部或乘客的足部排放空气。
此外，在主体1之内提供了蒸发器14、热水加热器芯15和PTC加热器16，所述蒸发器14对从空气入口端12流过来的空气进行冷却，所述热水加热器芯15对空气进行加热，所述PTC加热器16在热水加热器芯15加热之前使用。在蒸发器14和热水加热器芯15之间安装了调节通风空气的温度的空气混合门18。
如图2中所示，空气混合门18通过调节通过热水加热器芯15和PTC加热器16的冷空气和热空气的混合率而对车厢中的温度进行调节。空气混合门包括调节驾驶员座椅侧的温度的第一空气混合门18a和调节乘客座椅侧的温度的第二空气混合门18b，第一空气混合门18a和第二空气混合门18b以左/右独立控制方式通过电动机而被各自驱动。
然而，使用发动机冷却剂的热水加热器芯15(其在相关技术中用在车辆的空调系统中)并不适用于未来的电动车辆，从而需要可替代的热源。
此外，由于在相关技术中车辆的空调系统应该单独地具有第一和第二空气混合门18a和18b以及电动机，以调节驾驶员座椅侧和乘客座椅侧的温度，所以其制造成本提高，主体1的尺寸也增大。
公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
因此，本发明的各个方面旨在解决在现有技术中存在的上述问题，同时完整地保持现有技术实现的优点。
本发明的一个方面要提供一种使用PTC加热器的车辆加热系统，通过改进PTC加热器的结构和控制方法并且将PTC加热器用作加热的主要热源，该车辆加热系统能够应用于电动车辆并且能够执行驾驶员座椅和乘客座椅的各自的温度调节而甚至无需单独的空气混合门。
在本发明的另一方面，提供了一种使用PTC加热器的车辆加热系统，包括：输入单元，所述输入单元用于输入驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度；控制单元，所述控制单元基于通过所述输入单元输入的设定温度输出PWM控制信号以控制在所述PTC加热器中形成的左热源部分和右热源部分的各自输出；以及能量供给单元，所述能量供给单元根据从所述控制单元输出的PWM控制信号分别将能量供给至所述左热源部分和所述右热源部分。
所述PTC加热器可以包括左温度感测单元和右温度感测单元，所述左温度感测单元和所述右温度感测单元分别测量从所述左热源部分和所述右热源部分排放的空气的温度；并且所述控制单元可以输出PWM控制信号，从而通过将由所述左温度感测单元和所述右温度感测单元测量的温度分别与由所述输入单元输入的设定温度进行比较而分别控制所述左热源部分和所述右热源部分的输出。
所述左温度感测单元和所述右温度感测单元可以安装为分别与所述左热源部分和所述右热源部分的空气排放表面隔开。
所述左热源部分或所述右热源部分可以包括多个PTC元件，并且所述PTC元件可以布置为使得所述PTC元件的数量朝向所述左热源部分或所述右热源部分的下部增大。
在本发明的另一方面，提供了一种使用PTC加热器的车辆加热方法，包括以下步骤：A)输入驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度；B)将在步骤A)中输入的驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度与通过所述PTC加热器的左热源部分和右热源部分排放的空气的测量的温度进行比较；并且C)通过将在步骤A)中输入的驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度分别与通过左热源部分和右热源部分的空气的测量的温度进行比较而输出分别用于控制左热源部分和右热源部分的输出的PWM控制信号。
如果左热源部分或右热源部分的测量的温度低于驾驶员座椅或乘客座椅的设定温度，步骤C)可以输出用于升高电压的PWM控制信号，所述电压输入至左热源部分或右热源部分以升高左热源部分或右热源部分的温度。
如果左热源部分或右热源部分的测量的温度高于驾驶员座椅或乘客座椅的设定温度，步骤C)可以输出用于降低电压的PWM控制信号，所述电压输入至左热源部分或右热源部分以降低左热源部分或右热源部分的温度。
如果左热源部分或右热源部分的测量的温度等于驾驶员座椅或乘客座椅的设定温度，步骤C)可以输出用于维持电压的PWM控制信号，所述电压输入至左热源部分或右热源部分以维持左热源部分或右热源部分的温度。
根据本发明的使用PTC加热器的车辆加热系统和方法，PTC加热器的结构和控制方法得到改进，并且PTC加热器用作加热的主要热源。相应地，根据本发明的车辆加热系统和方法能够应用于电动车辆，并且能够执行驾驶员座椅和乘客座椅的各自的温度调节而甚至无需单独的空气混合门。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为详细地得以说明。
附图说明
图1是示意性地示出了相关技术中的使用PTC加热器的车辆加热系统的图。
图2是示出了相关技术中的使用PTC加热器的车辆加热系统的立体图。
图3是示出了根据本发明的使用示例性PTC加热器的车辆加热系统的图。
图4是示出了根据本发明的示例性车辆加热系统的PTC加热器的图。
图5A至图5D是示出了根据本发明的示例性车辆加热系统的PTC加热器的图。
图6是示出了根据本发明的使用PTC加热器的示例性车辆加热方法的流程图。
图中每个元件的附图标记
1：主体
2：通风排放流动路径
4：除霜排放流动路径
6：足部排放流动路径
12：空气入口端
14：蒸发器
15：热水加热器芯
16：PTC加热器
18：空气混合门
18a：第一空气混合门
18b：第二空气混合门
100：主体
110：通风排放流动路径
120：除霜排放流动路径
130：足部排放流动路径
140：空气入口端
200：蒸发器
300：PTC加热器
310：PTC加热器的主体
320：PTC元件
330：左热源部分
340：右热源部分
350：散热片
400：输入单元
500：左温度感测单元
600：右温度感测单元
700：控制单元
800：能量供给单元
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。
根据本发明的各个实施方案的使用PTC(正温度系数)加热器的车辆加热系统和方法涉及这样一种技术，其通过对PTC加热器的左热源部分和右热源部分进行单独控制而不同地调节PTC加热器的左侧和右侧的温度，从而能够分别调节排放至驾驶员座椅和乘客座椅的空气的温度。相应地，加热器单元的尺寸减小并且部件的数量减少，从而通过减轻重量而促进了制造。
如图3和图4中所示，根据本发明的各个实施方案的使用PTC加热器的车辆加热系统包括：主体100、安装在主体100中的蒸发器200、PTC加热器300、用于输入驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度的输入单元400、感测通过PTC加热器300的左侧和右侧的空气温度的左温度感测单元500和右温度感测单元600、控制单元700以及能量供给单元800，该控制单元700基于通过输入单元400输入的设定温度以及由左温度感测单元500和右温度感测单元600测量的测量温度而输出用于控制PTC加热器300的PWM控制信号，该能量供给单元800根据从控制单元700输出的PWM控制信号将能量供给至PTC加热器300。
主体100包括通风排放流动路径110、除霜排放流动路径120、足部排放流动路径130和空气入口端140，所述通风排放流动路径110形成在主体的上部的一个侧面上以执行车辆中的空气调节，所述除霜排放流动路径120形成在主体的上部的另一个侧面上以去除在车窗上产生的霜，所述足部排放流动路径130形成在主体的后侧面上以朝向驾驶员的足部或乘客的足部排放空气，所述空气入口端140形成在主体的前侧面上以使得外部空气流入。
此外，在主体100的空气入口端140中，安装了将在下文中描述的蒸发器200和PTC加热器300。已经通过空气入口端140的空气在其通过PTC加热器300时被加热，然后排放至通风排放流动路径110、除霜排放流动路径120和足部排放流动路径130中的一个或多个。
蒸发器200配置为对从外部流入的空气进行冷却，并且安装在主体100的空气入口端140上。
PTC加热器300配置为对通过蒸发器200的空气进行加热，并且用电运行。PTC加热器300安装在主体100的内部，从而根据从能量供给单元800施加的电流量产生具有不同温度的温暖空气。
也就是说，在PTC加热器300中，如果施加较大的电流量，加热设备的温度就会升高并且产生高温热空气；而如果施加较小的电流量，温度就会相对降低并且产生低温热空气。
如图4中所示，PTC加热器300包括PTC加热器300的主体310以及左热源部分330和右热源部分340，左热源部分330和右热源部分340设置在PTC加热器300的主体310的左侧和右侧并且包括从顶部到底部布置的多个PTC元件320。用于散热的散热片350设置在左热源部分330和右热源部分340之间。
也就是说，如果不同的电流施加至PTC加热器300的左热源部分330和右热源部分340，左热源部分330和右热源部分340产生具有不同温度的热空气，从而使得供给至驾驶员座椅和乘客座椅的热空气能够独立地调节。
在这里，设置在左热源部分330和右热源部分340中的PTC元件320布置为使得PTC元件的数量朝向左右热源部分的下部增大。也就是说，通过将较大数量的PTC元件320布置在左热源部分330和右热源部分340的下部，能够升高供给至驾驶员足部和乘客足部的热空气的温度。
另一方面，形成在PTC加热器300中的左热源部分330和右热源部分340可以左右布置，如图5A中所示；或者可以上下布置，如图5B中所示。此外，左热源部分330和右热源部分340可以在上下左右方向分为四个部分，如图5C中所示；或者可以以两行的形式分为两个部分，如图5D中所示。
输入单元400接收使用者的设定温度的输入，用于设定形成在PTC加热器300中的左热源部分330和右热源部分340的温度。也就是说，输入单元400接收驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度。
控制单元700根据使用者通过输入单元400输入的设定温度产生PWM(脉冲宽度调制)控制信号，并且将产生的PWM控制信号输出至能量供给单元800以控制用于驱动PTC加热器300的左热源部分330和右热源部分340的电压。
也就是说，根据通过输入单元400输入的设定温度，控制单元700通过分别控制供给至左热源部分330和右热源部分340的电压而独立地控制左热源部分330和右热源部分340。
另一方面，术语“PWM”是用于根据调制信号的大小改变脉冲宽度的脉冲调制类型。如果控制信号的幅度较大，脉冲宽度变宽；而如果控制信号的幅度较小，脉冲宽度变窄。由于脉冲的位置或幅度没有改变，能够通过改变脉冲宽度而调节施加至PTC加热器300的电流量。相应地，与电压控制类型比较，能够获得相对较高的能量效率。通过将PWM控制信号输出至能量供给单元800，PTC加热器300的温度能够产生变化。
在这里，PTC加热器300具有左温度感测单元500和右温度感测单元600，用于测量从左热源部分330和右热源部分340排放的空气的温度。
左温度感测单元500和右温度感测单元600分别安装为与左热源部分330和右热源部分340的空气排放表面隔开预定的距离。
相应地，控制单元700通过将由左温度感测单元500和右温度感测单元600测量的温度分别与由输入单元400输入的设定温度进行比较而控制左热源部分330和右热源部分340的输出。
当PWM控制信号从控制单元700输入的时候，能量供给单元800将能量供给至左热源部分330和右热源部分340。
参考图6描述根据本发明的各个实施方案的使用PTC加热器的车辆加热方法。
首先，当施加车辆的能量时，感测由各个传感器测量的温度和设定温度(步骤S10)。使用者输入用于设定驾驶员座椅和乘客座椅的温度的设定温度(步骤S20)。通过PTC加热器300的左热源部分330和右热源部分340排放的空气的温度通过左温度感测单元500和右温度感测单元600测量(步骤S30)。
然后，通过将由使用者通过输入单元400输入的设定温度与通过左温度感测单元500和右温度感测单元600测量的温度进行比较，用于控制PTC加热器300的左热源部分330和右热源部分340的PWM控制信号输出至能量供给单元800。
左热源部分的控制
如果由安置在左热源部分330中的左温度感测单元500测量的温度低于驾驶员座椅的设定温度(步骤S40)，那么用于升高输入至PTC加热器300的左热源部分330的电压的PWM控制信号与测量的温度和设定温度之间的差值成比例而输出至能量供给单元800(步骤S50)。相应地，能量供给单元800将相应的能量供给至左热源部分330，左热源部分330升高排放的空气的温度(步骤S60)。
在这里，如果从左温度感测单元500测量的温度等于驾驶员座椅的设定温度(步骤S80)，那么电流PWM控制值被维持(步骤S90)，从而PTC加热器300的左热源部分330的温度得以维持而无任何变化(步骤S100)。
另一方面，如果从左温度感测单元500测量的温度高于驾驶员座椅的设定温度，那么用于降低输入至PTC加热器300的左热源部分330的电压的PWM控制信号与测量的温度和设定温度之间的差值成比例而输出至能量供给单元800(步骤S110)。相应地，能量供给单元800将相应的能量供给至左热源部分330，左热源部分330降低排放的空气的温度(步骤S120)。
右热源部分的控制
如果由安置在右热源部分340中的右温度感测单元600测量的温度低于乘客座椅的设定温度(步骤S130)，那么用于升高输入至PTC加热器300的右热源部分340的电压的PWM控制信号与测量的温度和设定温度之间的差值成比例而输出至能量供给单元800(步骤S50)。相应地，能量供给单元800将相应的能量供给至右热源部分340，右热源部分340升高排放的空气的温度(步骤S60)。
另一方面，如果由右温度感测单元600测量的温度高于乘客座椅的设定温度，那么用于降低输入至PTC加热器300的右热源部分340的电压的PWM控制信号与测量的温度和设定温度之间的差值成比例而输出至能量供给单元800(步骤S110)。相应地，能量供给单元800将相应的能量供给至右热源部分340，右热源部分340降低排放的空气的温度(步骤S120)。
在这里，如果从右温度感测单元600测量的温度等于乘客座椅的设定温度(步骤S80)，那么电流PWM控制值被维持(步骤S90)，从而PTC加热器300的右热源部分340的温度得以维持而无任何变化(步骤S100)。
当PTC加热器关闭时
接着，判断用于关闭PTC加热器300的信号是否输入(步骤S70)。如果关闭信号未输入，那么过程返回至步骤S10以控制PTC加热器300的左热源部分330和右热源部分340的温度；如果关闭信号输入，那么PTC加热器300停止运行。
根据本发明的各个实施方案的使用PTC加热器的车辆加热方法，通过将PTC加热器300的左热源部分330和右热源部分340控制为独立运行，能够独立地调节供给至驾驶员座椅和乘客座椅的热空气。
为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”或“下”、“前”或“后”、“内”等用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们不旨在穷举或限制本发明至公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (8)

1.一种使用PTC加热器的车辆加热系统，包括：
输入单元，所述输入单元用于输入驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度；
控制单元，所述控制单元基于通过所述输入单元输入的设定温度输出PWM控制信号以控制在所述PTC加热器中形成的左热源部分和右热源部分的各自输出；以及
能量供给单元，所述能量供给单元根据从所述控制单元输出的PWM控制信号分别将能量供给至所述左热源部分和所述右热源部分。
2.根据权利要求1所示的使用PTC加热器的车辆加热系统，其中所述PTC加热器包括左温度感测单元和右温度感测单元，所述左温度感测单元和所述右温度感测单元分别测量从所述左热源部分和所述右热源部分排放的空气的温度；并且
所述控制单元输出PWM控制信号，从而通过将由所述左温度感测单元和所述右温度感测单元测量的温度分别与由所述输入单元输入的设定温度进行比较而分别控制所述左热源部分和所述右热源部分的输出。
3.根据权利要求2所示的使用PTC加热器的车辆加热系统，其中所述左温度感测单元和所述右温度感测单元安装为分别与所述左热源部分和所述右热源部分的空气排放表面隔开。
4.根据权利要求1所示的使用PTC加热器的车辆加热系统，其中所述左热源部分或所述右热源部分包括多个PTC元件，并且
所述PTC元件布置为使得所述PTC元件的数量朝向所述左热源部分或所述右热源部分的下部增大。
5.一种使用PTC加热器的车辆加热方法，包括以下步骤：
A)输入驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度；
B)将在步骤A)中输入的驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度与通过所述PTC加热器的左热源部分和右热源部分排放的空气的测量的温度进行比较；并且
C)通过将在步骤A)中输入的驾驶员座椅和乘客座椅的设定温度分别与通过左热源部分和右热源部分的空气的测量的温度进行比较而输出分别用于控制左热源部分和右热源部分的输出的PWM控制信号。
6.根据权利要求5所述的使用PTC加热器的车辆加热方法，其中如果左热源部分或右热源部分的测量的温度低于驾驶员座椅或乘客座椅的设定温度，步骤C)输出用于升高电压的PWM控制信号，所述电压输入至左热源部分或右热源部分以升高左热源部分或右热源部分的温度。
7.根据权利要求5所述的使用PTC加热器的车辆加热方法，其中如果左热源部分或右热源部分的测量的温度高于驾驶员座椅或乘客座椅的设定温度，步骤C)输出用于降低电压的PWM控制信号，所述电压输入至左热源部分或右热源部分以降低左热源部分或右热源部分的温度。
8.根据权利要求5所述的使用PTC加热器的车辆加热方法，其中如果左热源部分或右热源部分的测量的温度等于驾驶员座椅或乘客座椅的设定温度，步骤C)输出用于维持电压的PWM控制信号，所述电压输入至左热源部分或右热源部分以维持左热源部分或右热源部分的温度。
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