CN102470725A

CN102470725A - 控制装置以及控制机动车辆的加热装置的方法

Info

Publication number: CN102470725A
Application number: CN2011800028726A
Authority: CN
Inventors: W·齐默尔曼; M·海施
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Webasto SE; Webasto Thermosysteme GmbH
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-05-23
Also published as: DE102010015076A1; US20130079982A1; WO2011141269A1

Abstract

本发明涉及机动车辆的加热装置(10)的控制装置(18)，其中，所述控制装置(18)被构造成基于机动车辆的环境温度而致动加热装置(10)，使其在第一操作模式或第二操作模式下操作。本发明还涉及具有这种控制装置(18)的加热装置(10)，以及涉及具有这种加热装置(10)和/或具有这种控制装置(18)的机动车辆。另外，本发明还涉及控制机动车辆的加热装置(10)的方法，在所述方法中，所述加热装置(10)可以基于机动车辆的环境温度而被致动，从而在第一操作模式或第二操作模式下操作。

Description

控制装置以及控制机动车辆的加热装置的方法

发明领域

本发明涉及机动车辆的加热装置的控制装置，涉及机动车辆的加热装并且还涉及具有加热装置和/或加热装置的控制装置的机动车辆。本发明还涉及控制机动车辆的加热装置的方法。

背景技术

近代机动车辆的发动机，尤其是柴油机，目前非常高效并且产生很少的废热。因此，机动车辆通常具有附加加热装置，用于当发动机产生的废热不足时加热机动车辆的内部。

其次，很多近代机动车辆具有加热装置，其用作常设的(stationary)加热系统为驾驶员和乘客提供加热方面的高水平的舒适度，即使在发动机被切断电源时。在这种情况下，常设的加热系统被用于供热，在这种情况下，热量例如通过空调系统或某一其它用于内部的加热系统提供。为此，常设的加热系统通常加热加热回路中的水，加热回路被提供用于此目的并且可以是车辆的普通加热回路的一部分或可以单独形成。然后，被加热的水被下游装置，例如空调系统，使用用于根据需要加热乘客车厢。在这种情况下，这种类型的常设的加热系统可以通过用户输入，例如借助于远程控制，被接通或切断。然而，常设的加热系统或加热装置在被接通后的操作通常基于预定的参数设置，所谓的EOL数据(“下线(End-of-Line)”数据)。这种类型的EOL数据定义加热装置，尤其是常设的加热系统，的控制参数，并且通常在常设的加热系统制成之后根据机动车辆制造商或常设的加热系统制造商的要求输入到控制装置内。即使在物理相同的常设的加热系统的情况下，不同的EOL数据设置可以产生非常不同的加热行为和常设的加热系统或加热装置的操作状态以及还可以产生不同的加热性能，具体地，这与所使用的加热功率有关。

常设的加热系统通常还被形成为使其还可以履行另外的加热功能，也就是说，不但可以在发动机切断时的常设的操作期间使用，而且还可以在发动机运行时使用。因为当发动机运行时内燃机已经供给热量，也就是说，在附加加热操作期间，与单纯的常设的加热操作相比，需要被调整的加热操作参数。例如，比常设的加热操作期间降低了很多的加热功率可以被提供。常设的加热操作模式和附加加热操作模式因此构成常设的加热系统的两个不同的操作模式，可以通过不同的EOL数据表征所述操作模式。

所述常设的加热系统或类似的或相同的加热装置尤其通常适用于电动车辆中，电动车辆通常只具有这种类型的加热装置来加热内部，因为它们没有可以提供废热来加热内部的内燃机。因此，在这种情况下，常设的加热系统或类似的加热装置起到了唯一的驾驶模式加热系统的作用。

对于在不适于现有操作条件的模式中使用的加热装置，例如常设的加热系统，来说不利的，例如，在根据预定的操作参数的操作模式中，当常设的加热系统被在负载阶段和控制间隔之间频繁地来回切换时，因为常设的加热系统的使用寿命可能被大大缩短。

本发明的目的是建议一种加热装置的控制装置，加热装置以及控制机动车辆的加热装置的方法，所述控制装置，加热装置和方法不会不必要地降低加热装置的寿命并且允许最佳地且高效地利用加热装置的不同操作模式。

此目的通过独立权利要求的特征得以实现。

本发明的另外有利的改进和进展可以从从属权利要求中得到。

根据本发明提供了一种机动车辆的加热装置的控制装置，其中，所述控制装置可以基于机动车辆的环境温度而致动加热装置，使其在第一操作模式或第二操作模式下操作。因此，在致动加热装置时要考虑车辆的环境温度或外部温度。有利地，使用适当的操作参数，例如通过被提供的较低的加热功率，使其中一个操作模式与较高的环境或外部温度匹配。另一个操作模式应该被匹配以在较低的环境温度下操作。这样的结果是，例如，在较高的环境温度下，加热装置被致动以在其中由于较低的加热功率加热装置可以非常节能的方式操作的操作模式下操作。对于这两种操作模式来说提供转换操作是特别具有优势地。在这种情况下，其中，操作模式提供用于加热的负载阶段，所述负载阶段与控制间隔交替，因此可以实现相对较长的加热阶段，从而加热装置在转换操作期间在负载阶段和控制间隔之间的切换可以被避免。然而，具有相对较高加热功率的操作模式可以在较低的环境温度下被致动，从而提供足够的加热功率。在这种情况下，控制装置可以是电子控制装置的形式。具体地，控制装置可以被集成到机动车辆的控制单元例如车载计算机内例如作为软件部件。控制装置还可以是加热装置的一部分的形式。作为替代，控制装置可以被提供为单独的部件。与此无关地，将控制装置形成为使其包括回路是可能的，其中回路可以具有例如热动开关。继电开关可以被连接至热动开关。控制装置可以借助于加热装置的控制输入而致动加热装置。根据本发明的控制装置特别适于电动车辆，当然也可以用于其它车辆中。可提供控制装置，使其自身产生用于致动加热装置或者用于发送信号的致动信号，用于致动预期的操作模式，用于发送信号的致动信号被从外部提供。这种类型的信号可以例如通过车辆的车载电子系统或远程控制系统提供。对于被定义的临界温度来说是有利的。控制装置可以被设计成使其可以致动加热装置，用于在环境温度低于临界温度时在第一操作模式下操作。然而，在这种情况下，如果环境温度超过临界值，控制装置可以致动加热装置使其在第二操作模式下操作。有利地，加热装置可以独立于内燃机而被操作。具体地，加热装置可以是电动车辆的常设的加热系统或驾驶模式加热系统。特别优选地，加热装置是燃料操作的加热装置，例如，燃烧车辆燃料或燃料电池的燃烧器。加热装置也可以被电操作。可以提供控制装置使其能够基于机动车辆的环境温度和/或在长期操作期间在特殊操作模式下，例如在第一操作模式或第二操作模式下，致动加热装置。因此，在正常的加热操作中，尤其在加热装置的起始阶段之外，适当的操作模式可以被与环境温度有关地进行选择或致动。因此，在相对长的行程内，控制装置可以例如对外部温度的变化起反应并且可选地设定适当且高效的操作模式。具体地，控制装置可以被设计成与环境温度有关地致动加热装置，用于在更适合被定义的操作模式中进行长期操作，特别是用于在第一操作模式中或第二操作模式中进行操作。控制装置被设计成致动加热装置，用于在起始操作后的特殊操作模式中进行长期操作。

有利地，控制装置具有用于检测环境温度的装置。所述装置例如可以是如上所述的检测例如温度临界值是否被超过的热动开关，或温度传感器。这样，控制装置具有简单的结构并且可以独立于车辆内的现存传感器使用。这使得例如将控制装置改进至没有任何适当的环境温度传感器的机动车辆是可能的。

在本改进中，可以提供控制装置使其能够接收基于机动车辆的环境温度的信号。具体地，控制装置可以被设计成从现有的环境温度传感器或从机动车辆的车载电子系统接收这种类型的信号。因此，现有的部件也可以用作加热装置的控制装置。在这种情况下，控制装置被连接至车载电子系统的总线系统，例如CAN总线，是特别具有优势的。

在一个实施例中，在所述第一操作模式下，与在所述第二操作模式下相比，所述加热装置在不同的加热功率下操作。加热功率是加热装置操作期间的最重要参数之一。通过使用具有不同加热功率的操作模式，足够的加热功率可以被提供，而不在加热装置上设置不必要的负载。

特别优选地，所述加热装置是常设的加热系统并且所述第一操作模式是常设的加热操作模式。这种类型的模式通常已经被定义用于常设的加热系统的操作，并且因此这可以被方便地致动用于常设的加热系统的操作。

还可以将加热装置提供为常设的加热系统并且将第二操作模式提供为附加加热操作模式。这种类型的附加加热操作模式通常提供比常设的加热操作模式低的加热功率。这在具有释放较少废热的内燃机的车辆中是特别有利地，这种类型的附加加热操作模式通常为所述车辆限定。如果车辆是电动车辆，那么加热装置是驾驶模式的加热系统可能是有利地。因此，在电动车辆的情况下，与内燃机相比，电机通常不提供任何明显的可以用于加热车辆内部的废热，用于高环境温度的操作模式可以被定义，而不是附加加热操作模式，和/或用于低环境温度的操作模式可以被定义，而不是常设的加热操作模式。然而，使用已经定义的附加加热操作模式或类似操作模式也可能是有利地，在没有内燃机的车辆例如电动车辆中，例如，如果环境温度对于低加热功率的操作来说足够高，即使发动机没有任何废热。在这种情况下，附加加热操作模式可以被认为是用于高环境温度的操作模式。

在优选实施例中，可以提供控制装置使其能够基于环境温度而致动加热装置，用于在第三操作模式或另外的操作模式中操作。因此，加热装置的致动可以更柔性的方式进行并且被进一步优化。用于相关联的环境温度范围的操作模式被有利地优化了。在这种情况下，有利地是限定适当数目的温度临界值(用于三个操作模式的两个临界值或用于三个以上操作模式的相应临界值)以建立温度范围，其中，在每种情况下操作模式可以被致动。具体地，在三个操作模式的情况下可以限定第一和第二温度临界值，第一临界值低于第二临界值。在本实施例中，控制装置被设计成当环境温度低于第一临界值时致动加热装置使其在第一操作模式下操作，并且当环境温度位于第一和第二临界值之间时在第二操作模式下操作。另外，在本示例中，控制装置可以致动加热装置，使得当环境温度高于第二临界值时其在第三操作模式下操作。

根据本发明还建议了一种机动车辆的加热装置，其具有如上所述的控制装置。加热装置可以独立于内燃机操作。具体地，对于电动车辆可以将加热装置提供为常设的加热系统或驾驶模式的加热系统。特别优选地，加热装置是燃料操作的加热装置，例如，燃烧车辆燃料或燃料电池的燃烧器。加热装置也可以被电操作。

本发明还涉及机动车辆，其具有这种类型的加热装置和/或这种类型的控制装置。具体地，可以将车辆制造成没有这种类型的加热装置，但例如通过在中央控制单元或车载电子系统中提供相应功能，致动加热装置或常设的加热系统或驾驶模式的加热系统。

根据本发明还建议了一种控制机动车辆的加热装置的方法，在所述方法中，所述加热装置被基于机动车辆的环境温度而被致动，从而在第一操作模式或第二操作模式下操作。在这里描述的方法中，具体地，上述的控制装置或上述的加热装置可以被使用。本方法可以在加热装置的长期操作期间进行和/或用于长期操作期间。

具体地，控制装置可以检测环境温度。

可以提供将被接收的基于机动车辆的环境温度的信号。

在一个实施例中，在所述第一操作模式下，与在所述第二操作模式下相比，所述加热装置可以在不同的加热功率下操作。

特别优选地，第一操作模式是常设的加热操作模式。

第二操作模式还可以是附加加热操作模式。

在一个实施例中，提供加热装置使其被致动从而在第一、第二或第三操作模式下操作。如上所述，三个以上的操作模式可以被提供用于基于环境温度而进行致动。

上述作为控制装置的描述的一部分的优势在于以相应方式应用于所述加热装置，机动车辆以及方法。

作为此描述的一部分，提供加热装置的操作模式以限定用于加热装置的一个或多个参数范围。在这种情况下，不同操作模式之间关于至少一个操作参数的区别被指出了。操作模式的重要参数是加热装置被操作的加热功率。具体地，另外的参数可以是在操作模式内负载阶段或控制间隔被启动的切换温度。操作模式可以通过一个或多个加热操作参数限定。例如，这种类型的参数可以是一个或多个加热功率值以及切换临界值。例如，切换临界值可以定义将被加热的介质的温度，在此温度上加热装置将被执行特殊的致动。例如，切换临界值可以定义加热装置的特殊的加热功率将被致动的介质温度和/或加热装置将被接通或切断的温度。操作参数还可以包括一个或多个目标温度。通过所描述的与环境温度有关的适当操作模式例如第一操作模式或第二操作模式下的致动，加热装置根据环境温度致动的情况因此可以简单的方式实现。在这种情况下，例如，不必须在加热装置的控制数据设置中定义复杂的温度关系。具体地，已经定义的操作模式可以继续使用而不用修改。对于操作参数来说，明确目标温度和/或实际的介质温度和/或将被引入的加热功率之间的函数关系是可行的。尤其有利地，控制装置能够基于用于长期操作和/或长期操作期间的机动车辆的环境温度致动加热装置，从而在第一操作模式或第二操作模式下操作。在长期操作期间，加热装置可以根据控制装置提供用于加热介质的被致动的加热功率。长期操作被与起始操作区别开来，在起始操作中，例如，加热火焰被产生和/或加热装置在可以提供预期的用于长期操作的加热功率之前必须被调整至适当的操作温度。长期操作可以在起始操作之后进行，在起始操作中，加热功率被调整至操作温度。具体地，参数可以被包含在所谓的EOL数据设置中。在这种情况下，EOL数据设置可以包含用于一个或多个操作模式的参数。用于描述操作模式的多个数据设置也可以被提供。一般地，操作参数，具体地加热功率，在操作模式中可以随着时间而变化，例如，在预定的参数范围内。在这种情况下，优选地，一个或多个操作参数基于环境温度而变化。操作模式可以包含连续的加热操作。转换操作也可以被提供，其中负载阶段或部分负载或全额负载下的加热阶段被其中加热装置不承受负载作用的加热间隔或控制间隔打断。因此，其中加热装置被完全切断长时间段的状态不是此描述的含义中的操作模式。有利地，操作模式被设计成在每种情况下在特殊的环境温度范围下操作。用于在特殊的操作模式下操作的加热装置的致动意于实现特殊操作模式的选择，以保证对于特殊的环境温度来说可能的最佳操作。在这种情况下，对于此致动来说不必须陪伴着加热装置被接通。相反，加热装置可以基于独立于操作模式的选择的信号而被接通。然而，还可以使用于操作模式中的操作的致动与加热装置的接通相关联，例如，通过控制装置响应于特殊控制输入或将接通信号传导至特殊控制输入，从而实现操作模式的选择。此外，通过根据所选择的操作模式的详细的操作参数所建议的控制装置，例如，通过与控制装置分离并且与加热装置相关联的控制单元，在致动或选择操作模式之后，加热装置可以独立于其它的信号或致动操作而被控制。然而，还可以提供控制装置使其被设计成根据所致动的操作模式的操作参数而控制加热装置。优选地，加热装置用于加热介质，来自所述介质的热量被提供例如用于下游内部加热系统，如上面关于常设的加热系统所描述的。

附图说明

下面参考附图利用优选的示例型实施例通过示例解释本发明，其中：

图1示出了常设的加热系统的示意图；以及

图2示出了用于控制常设的加热装置的方法的示意流程图。

具体实施方式

图1示意性示出了加热装置的局部视图，在本示例中为常设的加热系统10。常设的加热系统10被设计成至少在两个操作模式下操作。在这种情况下，第一操作模式构成常设的加热操作，其具有建立例如加热功率、加热持续时间、接通和切断条件的相关联的EOL数据设置。第二操作模式构成附加加热操作模式，其同样由相关联的EOL数据限定。附加加热操作例如为常设的加热系统10在不同于常设的加热操作期间的操作参数下操作作准备。加热装置的上述操作可以是长期操作，其在起始操作开始之后进行，在起始操作中加热系统被调整至操作温度。

常设的加热系统10还具有两个控制输入12和14。如果常设的加热系统10由控制输入12引导，这导致常设的加热系统10在常设的加热操作模式下操作。因此，输入12被称为常设的加热输入。相比之下，常设的加热系统10借助于控制输入14的致动将导致常设的加热系统10在附加加热操作模式下操作。因此，输入14被称为附加加热输入。常设的加热系统10被连接至致动线16。信号可以经由致动线16借助于控制输入12、14中的一个被发送至常设的加热系统10，所述信号将所述常设的加热系统切换至对应的操作模式。通过控制线16施加的致动信号或起始信号可以例如通过远程控制装置、定时器或类似的已知措施而被触发。控制装置18在常设的加热系统10的控制输入12和14的上游连接。在这里所示的示例中，控制装置18包括继电器电路(relay circuit)20和热动开关22。继电器电路20被形成为其可以将致动线16连接至常设的加热输入12或连接至附加加热输入14。继电器电路20的切换位置由在所述继电器电路上游连接的热动开关22确定。继电器20被方便地设置成使常设的加热输入12在所述继电器的标准位置致动。此外，继电器电路20还被接地以处于所定义的电势。热动开关22意于自身与环境温度直接起反应或具有环境温度传感器，也就是说用于检测环境温度或用于接收表示机动车辆环境温度的信号。这种类型的信号可以例如通过车载电子系统经由CAN总线(未示出)提供。基于环境温度的信号借助于热动开关22被供给至继电器20。具体地，如果环境温度低于特殊的临界值T_G，与环境温度等于或高于临界值T_G相比，热动开关22将产生不同的信号。在此信号的基础上，继电器电路20将致动线16切换至常设的加热输入12或附加加热输入14。如果环境温度高于或等于临界值T_G，则存在适中的温度，在这些温度下常设的加热系统可以进行不必要的剧烈且频繁的加热。在这种情况下，继电器20从热动开关22接收信号并且进行切换，使加热输入14被致动。其次，控制装置18被形成使得常设的加热系统12在低于临界温度T_G的温度下被致动。在这种情况下，较低的环境温度便于在常设的加热操作模式下操作常设的加热系统。临界温度T_G在约10℃方便地建立。也可以准备使信号只对于高于或低于临界温度T_G的一个温度范围而被发送至继电器20。例如，准备好只在环境温度高于临界温度T_G时产生使用于切换继电器20的信号。如果环境温度低于临界温度T_G，则继电器20保持于标准位置，其中常设的加热系统12可以被致动。不用说所提供的标准模式也可以是附加加热操作模式。在这种情况下，热动开关22有利地产生用于在环境温度低于临界值T_G时切换继电器20的信号。

因此，当致动信号经由致动线16输入时，常设的加热装置的操作模式被基于环境温度而设置。不用说控制装置18也可以不同形式形成。具体地，不必须使用如图所示的热动开关和继电器。而是，控制装置18也可以通过软件或硬件并且与接收环境温度信号的控制器相关联地形成。常设的加热系统的操作模式可以例如通过软件基于环境温度信号而被致动。也不必须使用常设的加热操作模式和附加加热操作模式作为操作模式，即使这些模式可以非常方便的方式使用。而是，任何适当的操作模式可以被致动。也可以准备多余一个的基于环境温度被致动的操作模式。在这种情况下，多个临界温度可以被限定。

图2示意性示出了控制常设的加热系统的方法，所述常设的加热系统例如是如图1中所示的常设的加热系统10。机动车辆的环境温度T在步骤S10中确定。在步骤S20中进行检查以确定此被测量的环境温度T是否高于温度临界值T_G。如果不高于，执行步骤S30。否则，本方法将进行步骤S40。在步骤S30中，常设的加热系统被致动用于在第一操作模式下操作，其优选匹配相对较低的环境温度。所述第一操作模式可以是例如如上面所述的常设的加热操作模式。在步骤S40中，常设的加热系统被致动用于在第二操作模式下操作。此操作模式优选匹配相对较高的环境温度并且可以例如是附加加热操作模式。本方法可以优选在长期操作中进行和/或用于长期操作，具体地与加热系统的起始操作无关。

上面的描述中、附图中以及权利要求中公开的本发明的特征可以是单独和以任何可能的组合实现本发明所必须的。

参考标记列表

10常设的加热系统

12控制输入

14控制输入

16致动线

18控制装置

20继电器电路

22热动开关

T_G临界温度

Claims

1.一种机动车辆的加热装置(10)的控制装置(18)，其中，所述控制装置(18)被构造成基于机动车辆的环境温度而致动加热装置(10)，使其在第一操作模式或第二操作模式下操作。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述控制装置(18)具有用于检测环境温度的装置(22)。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述控制装置(18)被构造成接收基于机动车辆的环境温度的信号。

4.根据权利要求1至3中任一所述的控制装置，其中，在所述第一操作模式下，与在所述第二操作模式下相比，所述加热装置(10)在不同的加热功率下操作。

5.根据权利要求1至4中任一所述的控制装置，其中，所述加热装置(10)是常设的加热系统并且所述第一操作模式是常设的加热操作模式。

6.根据权利要求1至5中任一所述的控制装置，其中，所述加热装置(10)是常设的加热系统并且所述第二操作模式是附加加热操作模式。

7.根据权利要求1至6中任一所述的控制装置，其中，所述控制装置(18)被构造成致动加热装置(10)，用于在第三操作模式或另外的操作模式下操作。

8.一种机动车辆的加热装置(10)，其具有根据权利要求1至7中任一所述的控制装置(18)。

9.一种机动车辆，其具有根据权利要求8所述的加热装置(10)和/或根据权利要求1至7中任一所述的控制装置(18)。

10.一种控制机动车辆的加热装置(10)的方法，在所述方法中，所述加热装置(10)可以基于机动车辆的环境温度而被致动，从而在第一操作模式或第二操作模式下操作。