CN102555729A

CN102555729A - 一种车用ptc水暖加热装置

Info

Publication number: CN102555729A
Application number: CN2012100671331A
Authority: CN
Inventors: 彭雄飞; 王征伟; 郑大存; 夏凡
Original assignee: SHANGHAI FENGTIAN ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI FENGTIAN ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2012-07-11

Abstract

一种车用PTC水暖加热装置，适用于纯电动、混合动力、燃料电池车辆上的特殊应用场合，其包括相互电气连接的供电模块、加热(或驱动)模块，散热模块以及通信模块，所述加热模块包括单片机、功率器件以及针对功率器件的驱动器件。所述车用PTC水暖加热装置可应用于行驶模式和驻车模式即怠速状态下，在加热过程中，电能高效率的转化为热能，通常比内燃机系统加热更加迅速；通过PTC的热量加热车内空调区内的空气流；PTC的元件可以确保即使在最坏的情况下，系统也可以安全可靠的运行，车辆能源管理系统也可以实时的最优分配车用PTC水暖加热装置的能源。

Description

一种车用PTC水暖加热装置

技术领域

本发明涉及一种汽车电子技术领域中的车用PTC水暖加热装置，尤其涉及纯电动、混合动力、燃料电池车辆上的特殊应用场合。

背景技术

由于随着全球石油资源的消费短缺，世界各国汽油价格的不断上涨，以及其他新能源的开发没有取得有效成果的前提下，电能是目前有最大发展空间的能源。如何高效安全的利用电能势在必行。因此，以电能作为主要能源的汽车得到发展。传统发动机车一直把发动机散热作为制暖热源，但电动车没有发动机，混合动力车在发动机停转时车内也需要保暖。因此，需采用一种有效的加热装置来作为电动车、混合动力、燃料电池车的制暖热源。

综上所述，一种新的用于调节车内热源的高效车用PTC水暖加热装置应运而生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：电动汽车无发动机散热作为制暖热源，而混合动力车在发动机停转时也需对车内保暖，因此，需要采取一种高效节能的加热装置来进行制暖保暖。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车用PTC水暖加热装置。通过电发热的PTC加热元件，将热量传送至冷却液中，通过散热器将热量有效应用于车内。本发明能保证车用PTC水暖加热装置安全稳定的工作，且功率变化不会由于骤增骤减而对车身系统造成干扰。电能高效率的转化为热能，并及时响应车内需求。

一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，其包括相互电气连接的供电模块、加热模块，散热模块以及通信模块，所述加热模块包括单片机、功率器件以及针对功率器件的驱动器件。

所述通信模块包括PWM通信、LIN通信；所述的PWM通信由空调控制单元输出给加热模块。

所述加热模块包括四个IGBT的驱动器来控制四个独立的IGBT的开与关，进而选择四个PTC模块的工作状态。

所述四个PTC模块功率满足2的数量级的递增，模块一有一组PTC芯片，模块二有两组PTC芯片，模块三有四组PTC芯片，模块四有八组PTC芯片。

所述车用PTC水暖加热装置的高压侧的控制回路供电由低压侧提供。

所述车用PTC水暖加热装置具有斜坡电流缓变上升特点，最新的功率请求信号每260ms更新一次。

所述车用PTC水暖加热装置还包括故障反馈功能，所述故障反馈功能，通过拉低脉宽调制控制信号直接反馈故障。

所述散热模块包括铝散热器，能够使得PTC芯片产生的热量及时散发到冷却液中。

所述脉宽调制输入信号使用占空比和频率检查。

所述占空比在接近0％-5％和95％-100％的情况时，断掉车用PTC水暖加热装置，可能是输入信号对地或者对点火电压产生短路；有效频率范围是40-300Hz，其他频率将不会启动车用PTC水暖加热装置或关掉车用PTC水暖加热装置。

本发明的有益成果：本发明与现有的车用PTC加热装置相比，具备了更为安全的系统保障，能够在温度过高的情况下自动关闭车用PTC水暖加热装置，当温度降到允许范围后再开启车用PTC水暖加热装置工作。增加了对电源安全性能的控制；通过电流逐级递增从而减少对整车系统的影响；增加了LIN通信，反馈故障诊断结果。本发明能稳定可靠地用于纯电动、混合动力、燃料电池的车辆系统中，功能更加强大，效率更高且更加经济节能。

附图说明

通过以下对本发明的实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、特征和优点。其中，附图为：

附图1为本发明车用PTC水暖加热装置的通讯模块原理图；

附图2为本发明车用PTC水暖加热装置的供电模块原理图；

附图3为本发明车用PTC水暖加热装置的驱动模块原理图；

附图4为本发明车用PTC水暖加热装置的流程示意图；

具体实施方式

本发明是应用在纯电动汽车、混合动力汽车或是燃料电池车中，作为车内的制暖热源。

本发明车用PTC水暖加热装置主要包括单片机、驱动芯片、功率器件等。所述加热装置以单片机为控制中心，通过传感器对车用PTC水暖加热装置的有关运行参数(如温度、电流等)进行实时监测，接收并处理空调控制系统的相关PWM信号，输出相应的功率控制信号，驱动四个加热模块工作，满足车内供暖需求。其中，文中如无特别注释，所述PTC表示车用正温度系数热敏电阻；PWM通信表示脉宽调制通信；LIN通信表示串行通信；IGBT表示绝缘栅双极型晶体管。

为实现上述功能，加热装置的通信模块如附图1所示。通信模块的U2LIN芯片接收空调控制系统输出的PWM控制信号，然后经过整形后输出给单片机，单片机通过捕获输入的PWM信号来判断当前的功率请求档位。当传感器监测到的数据(如电流、温度等)不满足正常运行范围内参数值时，意味着车用PTC水暖加热装置出现故障，单片机的RA4端口输出高电平，Q1导通，则PWM信号被拉低，占空比不在正常启动的占空比范围内，车用PTC水暖加热装置关闭，同时向整车系统反馈故障状态。

加热装置驱动模块如附图2所示。单片机根据当前的功率请求档位来决定四个驱动芯片的输出信号，进而控制四个PTC模块的工作状态。单片机对PWM输入信号使用占空比和频率检查。占空比在0％-5％或95％-100％范围时，断掉车用PTC水暖加热装置，防止输入信号对地或对点火电压短路。单片机检测PWM输入信号的有效频率范围是40-300Hz，其他频率将不会启动车用PTC水暖加热装置或关掉正在工作的车用PTC加热模块。

加热装置的高压侧控制回路供电模块如附图3所示：高压侧控制芯片的15V供电电压由低压侧的12V转换得到，这样可以保证系统安全可靠的运行。

车用PTC水暖加热装置控制策略中采用逐级递增的方式，使加热装置从启动运行到稳定运行过程中均按照相同的电流递增，即电流缓变上升，最新的功率请求信号不会实时的转化为输出功率，而是每260ms更新一次。这就意味着，功率从0％到100％要用26s的时间。这个功能应用是为了防止高压线脉冲和电流的突然变化而对整车系统产生影响。

上述优先实施的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这里定义的一般原理可以被应用于其他实施例中而不背离本发明的权利要求范围。因此，本发明并不限于这里示出的实施，而是要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims

1.一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，其包括相互电气连接的供电模块、加热(或驱动)模块，散热模块以及通信模块，所述加热模块包括单片机、功率器件以及针对功率器件的驱动器件。

2.如权利要求1所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述通信模块包括脉宽调制通信、串行通信；所述的脉宽调制通信由控制单元输出给加热模块。

3.如权利要求1所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述加热模块包括四个绝缘栅双极型晶体管的驱动器来控制四个独立的绝缘栅双极型晶体管的开与关，进而选择四个PTC模块的工作状态。

4.如权利要求3所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述四个PTC模块功率满足2的数量级的递增，模块一有一组PTC芯片，模块二有两组PTC芯片，模块三有四组PTC芯片，模块四有八组PTC芯片。

5.如权利要求4所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述控制单元根据控制信号可以选择其开与关，且在故障情况下能够反馈故障信号。

6.如权利要求1所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述车用PTC水暖加热装置的高压侧的控制回路供电由低压侧提供。

7.如权利要求1所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述车用PTC水暖加热装置斜坡电流缓变上升，最新的功率请求信号每260ms更新一次。

8.如权利要求1所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述车用PTC水暖加热装置还包括故障反馈功能，所述故障反馈功能，通过拉低脉宽调制控制信号直接反馈故障。

9.如权利要求8所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述脉宽调制输入信号使用占空比和频率进行控制。

10.如权利要求9所述的一种车用PTC水暖加热装置，其特征在于，所述占空比在接近0％-5％和95％-100％的情况时，定义为关断加热器，可能为输入信号对地或者是对点火电压的短路；有效频率范围是40-300Hz，其他频率将不会启动车用PTC水暖加热装置或关掉车用PTC水暖加热装置。