CN103085633B - 用于车辆空调系统的控制器 - Google Patents

Abstract

一种控制器用于车辆的空调系统。所述车辆包括用于车辆行驶的马达和用于发电的发动机。所述空调系统包括产生热的电加热器，和通过使用所述发动机的废热来辐射热的加热器核心。所述电加热器产生的热和所述加热器核心辐射的热中的至少一个被用于在加热操作中给车厢加热。所述控制器包括：所需量计算部分（S201），用于计算所述加热操作中的所需热量（Q）；第一控制部分（S202），用于基于所述所需热量（Q）来控制所述电加热器；加热器确定部分（S203），用于确定所述电加热器是否能产生所述所需热量（Q）；和第二控制部分（S208），用于当所述电加热器不能产生所述所需热量（Q）时，运行所述发动机以使得所述加热器核心辐射热，和（ii）当所述电加热器能产生所述所需热量（Q）时，终止用于加热所述加热器核心的所述发动机的所述运行。

Description

用于车辆空调系统的控制器

技术领域

本公开涉及用于车辆空调系统的控制器。

背景技术

近来，具有发动机和车辆行驶马达的各种混合动力车辆被提出并在实际中应用。电动车辆（串联混合动力车辆或增程式车辆）是已知的，在该电动车辆中，发动机驱动发电机为电池充电，并且该电池将电力提供给车辆行驶马达，以使得车辆行驶马达驱动车轮。在电动车辆中，发动机仅用于发电，因此由发动机产生的功率不会机械地传递到车轮。

一般来说，车厢的加热操作是通过使用发动机的废热经由发动机的冷却剂来进行的。在增程式车辆中，因为发动机仅用于发电，发动机的运行时间相对是短的。因此，发动机的废热可能不足以保证加热操作中所需的热量。（例如，专利文献1（JP9-011731A））提出，除了发动机之外，电加热器或燃烧加热器可以用作增程式车辆的热生成装置。在增程式车辆中，通过使用电加热器产生的热量和发动机的废热进行加热操作。在专利文献1中，公开了不仅发动机被用来加热冷却剂，而且燃烧器（燃烧加热器）也被用来加热冷却剂。

在专利文献1中所述的车辆中，即使车辆行驶短的距离，或即使外部气温不那么低时，燃烧加热器也要消耗燃料来保证用于加热操作所需要的热量。因此，用于加热操作的燃料消耗可能会增加。此外，因为仅用加热器来产生在任何寒冷条件下的加热操作中所需的热量，所以加热器需要有大的加热容量，使其在外部极端寒冷时可用。其结果是，加热器的成本可能变高。此外，与使用电加热器作为加热器相比，使用燃烧加热器作为加热器时，其尺寸可能会变大且成本高。

本公开的目的是提供一种用于车辆空调系统的控制器，其能够减少车辆的燃料消耗，所述车辆具有车辆行驶马达和用于发电的发动机。

发明内容

根据本公开的一个方面，使用一种用于车辆空调系统的控制器。所述车辆包括车辆行驶马达和发动机，其中所述车辆行驶马达由电池供给的电力驱动，所述发动机被运行以给所述电池充电。所述空调系统包括电加热器和加热器核心，其中所述电加热器通过从所述电池接收电力来产生热，所述加热器核心通过使用所述发动机的废热来辐射热，所述电加热器产生的热和所述加热器核心辐射的热中的至少一个被用于在加热操作中给车厢加热。所述控制器包括：所需量计算部分，被配置为计算所述加热操作中的所需热量；第一控制部分，被配置为基于所述所需热量来控制所述电加热器；加热器确定部分，被配置为确定所述电加热器是否能产生所述所需热量；和第二控制部分，被配置为（i）当所述加热器确定部分确定所述电加热器不能产生所述所需热量时，运行所述发动机以加热所述加热器核心，和（ii）当所述加热器确定部分确定所述电加热器能产生所述所需热量时，终止用于加热所述加热器核心的所述发动机的所述运行。

所述加热操作的控制依赖于所述电加热器是否是能够产生所述所需热量。当所述电加热器能够产生所述所需热量时，不执行用于加热所述加热器核心的所述发动机的运行，并且所述发动机保持在停止状态。在这种情况下，所述加热操作可以在所述发动机停止的情况下被执行，并且通过停止所述发动机，燃料消耗可以减少。当所述电加热器不能产生所述所需热量时，所述发动机被运行，以通过使用所述发动机的废热来加热所述加热器核心，并且所述车厢被所述加热器核心的热加热。因此，只在出乎意料的寒冷条件下，比如极度寒冷条件下，所述发动机才被运行。因此，燃料消耗可以减小。

所述电加热器没有被配置为在任何寒冷条件下都能单独地产生所述所需热量，并且在必要时利用所述发动机的废热。因此，所述电加热器不需要有在极度寒冷的条件下也可用的大的加热容量，并且即使当具有相对小的加热容量的相对便宜加热器被用作所述电加热器时，也可以产生所述所需热量。因此，所述电加热器的成本可以减小。

当确定所述电加热器是否能够产生所述所需热量时，可以预先确定所述电加热器的最大热量。当计算出的所需热量大于所述电加热器的最大热量时，所述电加热器可被确定为不能产生所述所需热量。

所述发动机可以通过使用冷却剂被冷却，并且可以通过使用冷却剂加热所述加热器核心。所述控制器还可以包括：冷却剂温度确定部分，被配置为确定冷却剂温度是否在预定温度范围之外，在所述预定温度范围内所述加热器核心能够加热所述车厢。当所述加热器确定部分确定所述电加热器不能产生所述所需热量时，和当所述冷却剂温度确定部分确定所述冷却剂温度在所述预定温度范围之外时，所述第二控制部分可以运行所述发动机来使所述加热器核心辐射热。

当冷却剂温度高到一定的程度，并且是在预定的温度范围内（例如，等于或高于45°C）时，可以通过使用所述加热器核心而不运行所述发动机来加热所述车厢。因此，当所述所需热量太高，以至于所述电加热器不能产生所述所需热量时，可以基于冷却剂温度，通过运行所述发动机来加热所述加热器核心。在这种情况下，可以防止所述发动机被不必要地运行，并且可以进一步地减少燃料消耗。

所述第一控制部分可被配置为基于冷却剂温度来调节所述电加热器的热产生量。

当冷却剂温度相对高，因而所述加热器核心能够加热车厢时，所述加热器核心辐射的热和所述电加热器产生的热二者可以用于所述加热操作。在这种情况下，通过利用发动机冷却剂的热，所述电加热器上的加热负载能够减小。因此，所述电加热器的电力消耗可以减小，从而可以减少能源成本。

所述车辆可以具有用于计算所述电池的剩余电池水平，并且当所计算出的剩余电池水平等于或低于预定水平时，通过运行所述发动机给所述电池充电的功能。所述控制器还可以包括加热器限制部分，所述加热器限制部分被配置为当在所述加热操作中所述电池正被充电时，限制所述电加热器的运行。

在这种情况下，当所述电池的剩余电池水平低时，所述电加热器的运行被限制。也就是说，优选对所述电池充电。因此，即使在上述的所述电加热器所产生的热基本上被用于加热车厢的配置中，剩余电池水平的减少对例如车辆行驶马达的运行的影响能够得到限制。例如，当所述电加热器的运行被限制时，可防止所述电加热器被运行，或所述电加热器的运行数量（通电数量）可被配置为小的数量。当所述电池正在被充电时，废热量（例如，冷却剂温度）由于所述发动机运行而上升。因此，当所述电池正在被充电时，可以在限制所述电加热器的运行的情况下，在加热操作中使用所述发动机的废热（加热器核心的热）。

所述第二控制部分可以总地以第一运行模式运行所述发动机，并且当所述电池被充电时，所述第二控制部分以第二运行模式运行所述发动机。所述第一运行模式在所述发动机的功率输出上低于所述第二运行模式。

在这种情况下，当所述电加热器不能产生所述所需热量时，所述发动机以第一运行模式运行。由于第一运行模式在所述发动机的功率输出上低于第二运行模式，所以在第一运行模式下的发电量（电池的充电容量）相对低。但是，可以通过使用所述发动机的废热来加热所述加热器核心，由此可以促进所述加热器核心进行所述加热操作。在第一运行模式下，所述发动机可以至少产生用于运行所述电加热器的必要电量。

当在所述加热操作中对所述电池进行充电期间所述剩余电池水平增加到等于第一阈值时，或者当在不同于所述加热操作的操作中对所述电池进行充电期间所述剩余电池水平增加到等于第二阈值时，所述第二控制部分停止所述发动机。所述第一阈值低于所述第二阈值。

在这种情况下，高于其则在对所述电池充电期间停止所述发动机的阈值在所述加热操作和在不同于所述加热操作的操作之间是不同的。在所述加热操作中设置的第一阈值低于在不同于所述加热操作的操作中设置的第二阈值。因此，在这种情况下，与不同于所述加热操作的操作（正常操作）相比，在所述加热操作中，在更低的剩余电池水平处停止对所述电池充电。因此，其中所述电加热器的运行由于优选对所述电池充电而受限的时段可以缩短，因此可以有效地加热车厢。

附图说明

通过以下的描述、所附权利要求和附图，本公开及其额外的目的、特征和优点将能得到最好理解，其中：

图1为根据本公开的示例性实施例示出了用于车辆的空调系统的示意图，所述空调系统包括用于该空调系统的控制器；

图2为根据示例性实施例示出了加热操作中用于空调系统的控制器的控制过程的流程图；

图3为根据示例性实施例示出了加热操作中用于空调系统的控制器的控制过程的一部分的流程图；

图4为根据示例性实施例示出了加热操作中电池充电状态（SOC）、CHG标志状态、冷却剂温度、PTC加热器的输出热等级和发动机的功率输出的变化的时间图；和

图5为根据本公开的修改示出了非加热操作中的SOC控制范围和加热操作中的SOC控制范围的时间图。

具体实施方式

本公开的示例性实施例将参考附图进行描述。示例性实施例中的控制器（电子控制单元：EUC）60被用于车辆（增程式电动车辆）的空调系统，所述车辆包括用作动力源的马达MG2和用于发电的发动机10。ECU 60控制马达MG2、发动机10和车厢的空调。

图1中，发动机10是使用汽油运转的火花点火式多缸发动机，发动机10包括节流阀、进气阀、排气阀、燃料喷射阀和点火装置。发动机10被连接到排气通道11，在其中的催化剂12被提供来净化废气中所含的排放物，例如CO、HC和NOx。热回收装置13在废气流动方向的催化剂12的下游被放置在排气通道11中，用于从废气中回收热能（排出的热）。具体地说，热回收器装置13通过传输废气中的热给发动机冷却剂来回收排出的热，并且排出的热被用作例如进行车厢的加热操作的热源。

接下来将描述发动机10的冷却系统。

发动机10具有在发动机10的气缸体和气缸盖中的水套14，并且当发动机冷却剂在水套14中通过时，发动机10被冷却。冷却剂温度传感器15检测水套14中的冷却剂的温度（冷却剂温度）。水套14被连接到循环通路16，循环通路16包括冷却剂导管和冷却剂泵17，冷却剂泵17泵取冷却剂，使冷却剂在冷却剂导管中循环。冷却剂泵17是例如由发动机10的旋转动力驱动的机械泵，或者可以是电动泵。冷却剂泵17可以被操作以调整冷却剂的流量。

如图1所示，循环通路16从发动机10的出口侧（水套14）向加热器核心18延伸，并进一步穿过热回收装置13延伸到发动机10的入口侧。循环通路16在沿冷却剂流动方向的加热器核心18的上游侧分支为两个通道，并且，如图1所示，在所分支的循环通路16A中提供作为热辐射部分的散热器21。散热器风扇23与散热器21相邻地被提供，并且由直流马达（DC马达）等来驱动，从而在散热器21附近产生气流。恒温器22被提供在循环通路16的分支部分，并且通过根据流过恒温器22所在分支部分的冷却剂的温度而被操作来切换冷却剂的流动通道。当流经分支部分的冷却剂温度低时，更具体地说，当冷却剂温度低于预定的恒温运行温度时，恒温器22停止冷却剂向散热器21的流动，使得冷却剂在循环通路16中循环而不在散热器21辐射热。因此，在完成发动机10预热之前，换句话说，例如在进行发动机10预热的过程中，散热器21中的冷却剂的冷却（热辐射）受到限制。当流经循环通路16的分支部分的冷却剂的温度等于或高于预定的恒温运行温度时，恒温器22允许冷却剂流入散热器21，使冷却剂在循环通路16中循环，在散热器21辐射热。通过如此切换循环通路16，当发动机10被运行时，冷却剂能被保持适当的温度（例如，大约80°C）。

接下来将描述空调装置30。空调装置30被放置在车厢的前部，并且包括壳体31、鼓风机19、蒸发器32、加热器核心18和正温度系数加热器33（PTC加热器）。壳体31中容纳鼓风机19、蒸发器32、加热器核心18和PTC加热器33。

壳体31限定了在壳体31中的空气通道38，通过空气通道38，空气（经调节的空气）被吹入车厢，并且壳体31具有设置在壳体31中空气流动方向的最上游侧的空气导入端口（未示出），以作为通过其将空气引入到壳体31的端口。鼓风机19被布置在沿空气流动方向的空气导入端口的下游侧，并且鼓风机19是由电动马达驱动的电风扇。在示范性实施例中，鼓风机19的送风量是通过控制电动马达的旋转速度而可调的。

蒸发器32被布置在壳体31中空气流动方向的、鼓风机19的下游。蒸发器32是热交换器，在其中制冷剂与鼓风机19吹出的空气进行热交换。蒸发器32通过制冷剂管34连接到压缩机35和冷凝器36，用于提供制冷剂循环。

压缩机35抽取并压缩制冷剂，并排出压缩的制冷剂到冷凝器36。在示范性实施例中，压缩机35是电力运行的。通过流经冷凝器36的制冷剂和直流马达（DC马达）旋转驱动的风扇（未示出）吹出的空气之间进行热交换，冷凝器36冷凝从压缩机35排出的制冷剂。从冷凝器36流出的制冷剂被接收器（未示出）分离成气体制冷剂和液体制冷剂。通过膨胀阀37，分离出的液体制冷剂急剧膨胀成雾状状态，并且雾状的制冷剂被提供给蒸发器32。在蒸发器32中，雾状的制冷剂通过与流入空气通道38的空气进行热交换而被气化，使流入空气通道38的空气被冷却。

在空气流动方向的蒸发器32下游侧的空气通道分支成加热通道39和空气冷却通道41。在加热通道39中布置了加热器核心18和PTC加热器33。因此，通过从加热器核心18接收热（发动机废热）和接收PTC加热器33所产生的热，流经加热通道39的空气被加热。

PTC加热器33具有正温度系数元件（PTC元件），并被用作通过接收电力而产生热的电加热器的示例。更具体地说，PTC加热器33包括多个（例如，3个）加热器元件33a、33b和33c。加热器元件33a、33b和33c分别连接到未示出的开关SW1、SW2和SW3，这些开关可以被独立地接通/断开。因此，PTC加热器33的加热器器元件通电的数量，换句话说，PTC加热器33的加热容量是可调节的。

调节风门（damper door）42被布置在加热通道39和空气冷却通道41的入口侧，并且通过调节风门马达54来调节调节风门42的开度（风门开度）。通过对风门开度的调节，可以调节流入加热通道39的空气流量和流入空气冷却通道41的空气流量之间的比率。

在壳体31中，混合室43被设置在加热通道39和空气冷却通道41的出口侧。在混合室43中，通过加热通道39的空气与通过空气冷却通道41的空气相混合。混合室43中的空气通过空气出口吹入车厢，空气出口被设置在空气流动方向的壳体31的最下游部分。在本实施例中，空气出口包括面部空气出口44和46以及足部空气出口45，通过面部空气出口44和46，调节后的空气被吹向车厢内的乘客的上部，通过足部空气出口45，调节后的空气被吹向乘客的足部区域。流量调节门44a、45a和46a分别与空气出口44、45和46相邻地设置。通过调节流量调节门44a、45a和46a中每个的开度，通过空气出口44、45及46中每个而吹入到车厢中的空气流量可被调节。

作为发动机10的输出轴的曲轴47被连接到用作辅助电动马达的马达MG1。马达MG1是公知的同步发电马达，其用作发电机和电动马达。马达MG1从曲轴47的旋转能量中发电，并且产生的电力对电池48进行充电。当发动机10被激活时，马达MG1用作电动机。换句话说，当发动机10被激活时，马达MG1由电池48供给的电力驱动来启动曲轴47的旋转。逆变器INV1被设置在马达MG1和电池48之间。通过控制逆变器INV1，马达MG1的旋转速度可以被控制。通过插头PG，电池48可被外电源充电。通过DC-DC转换器，电池48被连接到低电压电池（例如，12V辅助电池），并且低电压电池由电池48供给的电力充电。

通过逆变器INV2，电池48被连接到车辆行驶马达MG2，并且马达MG2被用作主电动马达。马达MG2是公知的同步发电马达，其用作发电机和电动马达。通过减速驱动机49等，马达MG2被连接到驱动车轮（车辆车轮）51，从而使马达MG2产生的驱动力传递到驱动车轮51。马达MG2具有用于在车辆减速时再次发电的功能，并且再生的电力被用于对电池48充电。

空调系统还包括曲柄角传感器52、电池传感器53、内部温度传感器55、外部温度传感器56、蒸发器温度传感器57、旋转位置传感器、送风机开关和温度设定开关，其中所述曲柄角传感器52输出发动机10的每个预定曲柄角中的曲柄角信号，所述电池传感器53检测电池48的充电/放电电流，所述内部温度传感器55检测车厢中的温度Tr，所述外部温度传感器56检测外部空气温度Tam，所述蒸发器温度传感器57检测即时流出蒸发器32的已调节的空气的温度Te，所述旋转位置传感器检测马达MG1和MG2的转子的旋转位置，所述送风机开关用于开/关鼓风机19，所述温度设定开关用于设置和输入车厢的预设温度。蒸发器温度传感器57可以检测蒸发器32的热交换散热片的温度，或可以直接检测流过蒸发器32的冷却剂的温度，可替换地用于检测即时流出蒸发器32的已调节的空气的温度。

众所周知，ECU 60包括微计算机61，所述微计算机61具有中央处理单元（CPU）、只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。ECU 60执行存储在ROM中的各种控制程序来执行对发动机10的各种控制和对马达MG1和马达MG2的运行控制。实际上，马达MG1，MG2和发动机10分别由不同的电子控制单元控制，但在本实施例中这些电子控制单元被组合到ECU 60中。

在本实施例中，发动机10仅用于发电。当电池48需要被充电时，ECU60中的微计算机61激活燃料喷射阀和发动机10的点火装置，以将发动机10从停止状态切换到运行状态，从而使电池48被充电。基于用户的开关操作和从电池传感器53的检测值计算出的电池48的充电状态：SOC（剩余电池水平），ECU 60确定电池48是否需要被充电。

在增程式车辆中，发动机10仅用于发电。因此，当需要加热操作时，发动机可能处于停止状态的概率是很高的。在这种情况下，如果每次需要加热操作时，发动机10都要从停止状态切换到运行状态以使用发动机10的废热，那么发动机10的燃料消耗可能会增加，燃料效率可能会降低。与此相反，如果加热操作所需热量仅由PTC加热器33产生，则PTC加热器33可能需要有大的加热容量，以便在外面极端冷的条件下可用，因而PTC加热器33的成本可能增加。

因此，在本实施例中，加热操作的控制依赖于PTC加热器33是否能够产生车厢加热操作所需的热量。当PTC加热器33能够产生所需热量时，用于加热加热器核心18的发动机10运行不被执行，并且发动机10被保持在停止状态。当PTC加热器33不能产生所需热量时，发动机10从停止状态被切换到运行状态，并且使用PTC加热器33和加热器核心18二者所产生的热来加热车厢。

图2中示出的控制过程由ECU 60的微计算机61在预定周期内重复执行。

在图2所示的步骤S101中，微计算机61确定是否需要加热操作，以及鼓风机19是否处于送风状态，在此状态鼓风机19吹送空气。当步骤S101的确定结果为否时，换句话说，当不需要加热操作或鼓风机19不处于送风状态时，图2示出的控制过程终止。当步骤S101的确定结果为是时，换句话说，当需要加热操作或鼓风机19处于送风状态时，步骤S102的控制操作被执行。

在步骤S102中，微计算机61确定充电标志（CHG标志）是否是零（CHG标志=0）。CHG标志表示马达MG1是否正在给电池48充电。CHG标志为零表示电池48没有正被充电，CHG标志为1表示电池48正在被充电。当执行初始化控制时，CHG标志被设置为零。例如，在车辆的点火钥匙接通时，CHG标志被设置为零。

当CHG标志为零时，换句话说，当步骤S102的确定结果为是时，在步骤S103，微计算机61确定电池48的SOC是否低于预定的参照值Lo1。参照值Lo1是这样的阈值：低于此阈值则电池48开始被充电，例如参照值Lo1是20％。当SOC等于或高于参照值Lo1（SOC≥Lo1）时，步骤S104中的控制过程中被执行。在步骤S104中，通过使用发动机10的废热和PTC加热器33产生的热进行加热操作。步骤S104的控制过程（加热控制过程）将参照图3在下文描述。

在图3中示出的步骤S201中，微计算机61计算所需热量Q和在加热操作时运行的PTC加热器33的加热器元件的数量Nptc（运行的元件数量）。因此，执行步骤S201中控制操作的微计算机61的控制部分被用作所需量计算部分的示例，该所需量计算部分计算车厢加热操作所需的热量。下面描述所需热量Q和运行的元件数量Nptc的计算过程。

（1）通过使用如下公式计算目标出口空气温度Tao。

Tao=Ktset×Tset–Kr×Tr–Kam×Tam+C，

其中，Tset是车厢的预设温度，Tr是车厢内的温度，Tam是外部空气温度，Ktset、Kr和Kam分别是针对上述温度Tset、Tr和Tam的增益，以及C为是常数。

（2）通过使用如下公式计算调节风门42的临时节气开度SW。

SW=(Tao-Te)/(Tw-Te)，

其中，Te是从蒸发器32即时流出的空气的温度，Tw是发动机10的冷却剂的温度（冷却剂温度）（即，加热器核心18的温度）。临时风门开度SW对应于流入加热通道39的空气量和流入空气冷却通道41的空气量之间的混合比率，并且临时风门开度SW是用于调节流出壳体31的空气出口的空气温度为目标出口温度Tao的必需值。当临时风门开度SW小时，使用PTC加热器33或加热器核心18加热在加热通道39中的空气的必要性是低的。

（3）调节风门42的实际风门开度SW'被计算。在本实施例中，实际风门开度SW'被控制为1或0。当临时风门开度SW高于预定值α时，实际风门开度SW'被设定为1（SW'=1）。当临时风门开度SW等于或低于预定值α时，实际风门开度SW'被设定成零（SW'=0）。基于所计算出的实际风门开度SW'，ECU 60驱动调节风门马达54。

（4）使用下列公式计算期望的出口空气温度Taob。

Taob=Te+SW'(Tw–Te)

（5）使用下列公式计算加热器的温度不足的度数Tptc。

Tptc=Tao–Taob

（6）使用下列公式计算所需热量Q和运行的元件数量Nptc。

Q=Ga×ρa×Cp×Tptc，

Nptc=Q/Kptc，

其中，Ga是空气流量，ρa是空气密度，Cp是定压比热，以及Kptc是PTC加热器33的每个加热器元件的标准热量。运行的元件数量Nptc是PTC加热器33中的加热器元件运行（通电）的数量。在本实施例中，PTC加热器33包括如上所述的三个加热器元件33a、33b、33c，运行的元件数量Nptc的上限因此为“3”。

在进行了上述对所需热量Q和运行的元件数量Nptc的计算后，微计算机61在步骤S202输出操作命令给PTC加热器33。当冷却剂温度高时，可以用冷却剂的热产生所需热量Q，而PTC加热器33的热输出等级可以减小。因此，在本实施例中，实际运行的元件数量，即PTC加热器33被命令实际产生热的加热器元件的数量，是基于冷却剂的温度确定的。具体地说，微计算机61首先基于冷却剂的温度确定停止的元件数量，即PTC加热器33停止的加热器元件的数量，然后通过从上述运行的元件数量Nptc减去停止的元件的数量，来确定PTC加热器33的实际运行的元件数量，其中上述运行的元件数量Nptc用作PTC加热器33的加热器元件的上限数量。因此，PTC加热器33的运行被控制如下。冷却剂温度越高，则确定实际运行的元件数量越小（即，从PTC加热器33输出的热量越小）。冷却剂的温度越低，则确定实际运行的元件数量越大（即，从PTC加热器33输出热量越大）。执行步骤S202的控制操作的微计算机61的控制部分被用作第一控制部分的示例，该第一控制部分基于计算出的所需热量Q来控制电加热器。

随后，在步骤S203中，微计算机61确定PTC加热器33是否能够产生所需热量Q，换句话说，微计算机61确定是否仅运行PTC加热器33就可以产生所需热量Q。因此，执行步骤S203的控制操作的微计算机61的控制部分被用作加热器确定部分的示例，该加热器确定部分确定电加热器是否能够产生所需热量Q。具体地说，微计算机61确定所需热量Q是否高于PTC加热器33的最大的热量PTC_MAX。当所需热量Q不高于最大热量PTC_MAX（Q≤PTC_MAX）时，换句话说，当PTC加热器33能够产生所需热量Q时，在步骤S204，热产生标志（HG标志）被清零，即，设置为零。然后控制过程终止。HG标志表示发动机10是否产生热，换句话说，发动机10是否处于运行状态。HG标志为零表示发动机10没有运行，而HG标志为1表示发动机10被运行以产生热。

当所需热量Q高于最大热量PTC_MAX（Q>PTC_MAX），换句话说，PTC加热器33不能产生所需热量Q时，微计算机61在步骤S205确定HG标志是否为零（HG标志=0）。当发动机10停止并且在步骤S205中HG标志为0时，在步骤S206，微计算机61确定冷却剂温度Tw是否低于第一参照温度TWL。第一参照温度TWL是较低的参照温度，高于此参照温度则冷却剂的热能量可用于进行加热操作。因此，当冷却剂温度Tw等于或高于第一参照温度TWL（Tw≥TWL）时，可以通过使用加热器核心18加热车厢。例如在本实施例中，第一参照温度TWL等于45°C。执行步骤S206的控制操作的微计算机61的控制部分被用作冷却剂温度确定部分的示例，该冷却剂温度确定部分确定冷却剂温度Tw是否处于预定的温度范围内，在此温度范围内加热器核心能够执行车厢的加热操作。

当步骤S206的确定结果为否时，换句话说，当冷却剂温度Tw等于或大于第一参照温度TWL（Tw≥TWL）时，控制过程终止。当步骤S206的确定结果为是时，换句话说，当冷却剂温度Tw低于第一参照温度TWL（Tw<TWL）时，步骤S207中的控制操作被执行。在步骤S207，HG标志被设定为1，并且发动机10随后在步骤S208以热产生模式（HG模式）运行。执行步骤S208和步骤S204的控制操作的微计算机61的控制部分被用作第二控制部分的示例，该第二控制部分（i）当电加热器不能产生所需热量Q时，运行发动机来加热加热器核心，以及（ii）当电加热器能产生所需热量Q时，终止用来加热加热器核心的发动机的运行。HG模式是意在加热操作中利用发动机10的废热的发动机10的运行模式，而且发动机10在HG模式中的功率输出低于发动机10在充电模式（CHG模式）中的功率输出。例如，在HG模式下，发动机10在发动机10的旋转速度等于2500rpm（转每分）的条件下运行，并且发动机10的节气门的开度是完全打开（即，全开节气门：WOT）。此外，在HG模式中，可用的热量为5.8千瓦，发电量为3.6千瓦。这里，发动机10的发电容量可以被设置在至少这样的水平，即，发动机10能够产生PTC加热器33运行时所消耗的电力。HG模式可以对应于第一运行模式，而CHG模式可以对应于第二运行模式。发动机10的第一运行模式在发动机10的功率输出方面低于发动机10的第二运行模式。在步骤S208的控制操作后，控制过程终止。

当HG标志在步骤S205为1时，步骤S209的控制操作被执行。在步骤S209，微计算机61确定冷却剂温度Tw是否高于第二参照温度TWH。第二参照温度TWH高于第一参照温度预定的度数。例如，在本实施例中，第二参照温度被设置为65°C。

当步骤S209的确定结果为否时，换句话说，当冷却剂温度Tw等于或低于第二参照温度TWH（Tw≤TWH）时，控制过程终止。当步骤S209的确定结果为是时，换句话说，当冷却剂温度Tw高于第二参照温度TWH（Tw>TWH）时，步骤S210的控制操作被执行。在步骤S210，HG标志被设置为0，在下一步骤S211，在HG模式下发动机的运行被停止。然后控制过程终止。

在图2中，当在步骤S103处SOC被确定为低于参照值Lo1时，CHG标志在步骤S105被设置为1。在下一步骤S106，PTC加热器33被设置为不运行，换句话说，PTC加热器被关闭。在步骤S107，发动机10在CHG模式下运行。CHG模式是发动机10的运行模式，在此模式下运行发动机10来给电池48充电，并且在CHG模式下马达MG1以比上述HG模式更高的效率产生电力。具体地说，在CHG模式下，发动机10在发动机10的旋转速度等于3500rpm并且发动机10的节气门的开度是完全打开（即，全开节气门：WOT）的条件下运行。此外，在CHG模式中，可用的热量为9.6千瓦，发电量为5.3千瓦。执行步骤S106的控制操作的微计算机61的控制部分被用作加热器限制部分的示例，当电池48正被充电时，该加热器限制部分限制PTC加热器33的运行。执行步骤S107的控制操作的微计算机61的控制部分被用作第二控制部分的示例，当电池被充电时，该第二控制部分以第二运行模式运行发动机。

在CHG标志被设置为1后，步骤S102的确定结果为否，并且步骤S108的控制操作被执行。在步骤S108，微计算机61确定电池48的SOC是否高于预定的参照值Lo2。参照值Lo2为这样的阈值，高于此阈值则停止电池48的充电，并且例如该阈值可被设置为30%。当SOC等于或低于参照值Lo2（SOC≤Lo2）时，控制过程终止。当SOC高于参照值Lo2（SOC>Lo2）时，步骤S109的控制操作被执行。在步骤S109，CHG标志被设置为零，然后在步骤S110，PTC加热器33被设置为允许运行。在步骤S111，以CHG模式的发动机10的运行停止，然后控制操作终止。

对在加热操作中PTC加热器33产生热和电池48的充电的控制将参照图4的时间图具体描述。假设在图4中示出的整个的时间段都需要进行加热操作，并且鼓风机19处于送风状态（即，送风器开关为开）。

在图4中，在时间t1，CHG标志为0，电池48的SOC等于或高于参照值Lo1。此外，因为冷却剂温度相对较低，PTC加热器33的输出热等级被设置为高等级。在本实施例中，PTC加热器33的输出热等级能够被切换为四个等级其中之一，这四个等级为高等级（HIGH）、中等级（MID）、低等级（LOW）和关闭等级（OFF），如图4所示。在时间t1，输出热等级被设置成为高等级，该高等级是上述四个等级中输出热量最高的等级。此外，PTC加热器33在时间t1不能产生所需热量Q。因此，发动机10以HG模式（发动机功率输出=PWL）运行。当冷却剂温度因为发动机10以HG模式运行而升高时，PTC加热器33的输出热等级根据冷却剂温度的升高按照高等级→中等级→低等级→关闭等级的顺序被切换。

在图4中的时间t2，冷却剂温度变为等于第二参照温度TWH，并且发动机10的运行停止。在时间t2后，冷却剂温度逐渐降低，并且PTC加热器33的输出热等级根据冷却剂温度的降低按照关闭等级→低等级→中等级→高等级的顺序被切换。在时间t3，冷却剂温度变为等于第一参照温度TWL，并且发动机10再次开始以HG模式运行。在时间t1至t4的时间段期间，CHG标志保持为0，并且电池48的SOC保持等于或高于参照值Lo1。因此，在时间t1至t4的时间段期间，根据冷却剂温度，以HG模式的发动机10的运行重复地启动和停止。

在时间t4，电池48的SOC变得低于参照值Lo1，并且CHG标志被设置为1，因此发动机10开始以CHG模式运行。此外，PTC加热器33的运行（通电）停止。在时间t4后，电池48的充电优先于PTC加热器33的运行，并使用发动机10的废热进行加热操作。在时间t4后，SOC逐渐增加。当SOC在时间t5到达参照值Lo2时，以CHG模式的发动机10的运行停止。

在时间t5后，使用发动机10的废热和PTC加热器33产生的热二者来进行加热操作的控制。在此情况中，因为冷却剂温度在紧接着时间t之后足够高，所以PTC加热器33在时间t5后没有立即运行。然后，PTC加热器33在冷却剂温度降低一定程度时开始运行。随后，与在时间t1至t4的时间段期间所执行的控制类似的控制被执行。

在时间t6，与在时间t4的控制类似地，电池48的SOC变得低于参照值Lo1，并且CHG标志被设置为1，从而发动机10以CHG模式运行。此外，PTC加热器的运行被停止。

上述实施例的效果将在下文描述。

在车厢的加热操作中，当PTC加热器33能够产生所需热量Q时，通过使用PTC加热器33产生的热进行加热操作而不用运行发动机10来加热加热器核心18，直到外部空气温度变得比如低于0°C（或大约±3°C）。因此，车厢在发动机10保持在停止状态时可以被加热，而且燃料消耗在发动机10的停止状态可以减少。此外，因为在加热操作中发动机10的运行时间能被尽量缩短，所以可以减少二氧化碳排放。

当在加热操作中，PTC加热器33不能产生所需热量Q时，发动机10被切换到运行状态，从而通过使用发动机10的废热来加热车厢。因此，发动机10仅在受限条件下运行，例如，当外面极度寒冷时。因此，用于加热操作的燃料消耗能被减少。

PTC加热器33没有被设置为在任何寒冷条件下都能单独地加热车厢，并且在必要时利用发动机10的废热。因此，PTC加热器33不需要有大的加热容量以在比如外部极端寒冷条件下也可用。因此，即使使用有相对小的加热容量的便宜加热器作为PTC加热器33，也能满足车厢的加热需求。

在加热车厢时，当PTC加热器33被确定为不能产生所需热量Q时，和当冷却剂温度被确定为不在加热器核心18能够加热车厢的预定温度范围内时，发动机10被运行用来加热加热器核心18。因此能够消除发动机10的不必要的运行，并能使燃料消耗进一步减少。

作为对比，当冷却剂温度被确定为在加热器核心18能够加热车厢的预定温度范围内时，可以通过使用加热器核心18的热和PTC加热器33的热二者进行加热操作。在本实施例中，PTC加热器33的热产生量是基于上述的冷却剂温度而调节的。因此，冷却剂热量能被有效地使用，并且在加热操作中，PTC加热器33上的加热负载能被降低。因此，PTC加热器33的电力消耗能被减少。

在车厢的加热操作中，当电池48被充电时，PTC加热器的运行是受到限制的。具体地说，当电池48的SOC低于预定的参照值Lo1时，PTC加热器33被设置为不被运行（例如，关闭），其中参照值Lo1为这样的阈值，低于此阈值则电池48开始被充电。因此，即使当基本通过PTC加热器33所产生的热来进行车厢的加热时，由于电池48的SOC的降低而对依靠马达产生的电力行驶的车辆运行的影响能够得到限制。

当PTC加热器33不能产生所需热量Q时，换句话说，当发动机10以HG模式运行时，发动机功率输出被设置为低于电池48被充电的状态下的功率输出。在发动机10以HG模式运行的情况下，加热器核心18可被发动机10的废热加热，因而能促进使用加热器核心18的热进行车厢的加热操作，而发电量（电池充电容量）相对于电池48被充电的状态下的发电量要小。

虽然已经结合本公开的示例性实施例并参考附图对本公开进行了完整的描述，但需要注意的是本发明并不仅限于该示例性实施例，并且下文描述的各种改变和修改对本领域的技术人员而言将变得显而易见。

在上文描述的实施例中，在CHG标志为0并且电池48的SOC等于或高于参照温度Lo1的车厢加热操作期间（例如，图4中从时间t1到t4的时间段期间），发动机10的运行在冷却剂温度变得等于第二参照温度TWH的时间（例如，图4中的时间t2）停止。可替换地，当冷却剂温度变得等于第二参照温度TWH时，发动机10可以继续以发动机10空转的方式运行。当冷却剂温度变得等于第二参照温度TWH时，发动机10的废热不需要很高。因此，发动机10可以被设置为燃料消耗相对小的运行状态。

在上文所述实施例中，当发动机10以CHG模式运行时（例如，图4中从时间t4到t5的时间段），PTC加热器33被关闭。可替换地，PTC加热器33的热产生量，即PTC加热器33的电力消耗量在发动机10以CHG模式运行期间可以被限定为预定的小的量。

在上文所述实施例中，当微计算机61在图3所示的步骤S202输出操作命令给PTC加热器33时，PTC加热器33中实际运行的元件数量通过从运行的元件数量Nptc减去停止的元件数量进行调节，其中所述Nptc用作PTC加热器33的加热元件的上限数量，所述停止的元件数量是根据冷却剂温度确定的。可替换地，微计算机16可以通过保持实际运行数量为步骤S201计算的运行的元件数量Nptc来运行PTC加热器33，而不根据冷却剂温度调节实际的运行数量。

电池48充电时SOC的控制范围（从下限到上限的范围）可能在进行加热操作和没有进行加热操作的两种情况下是不同的。例如，当进行加热操作时，SOC的控制范围可以被设置为低于进行非加热操作情况下的控制范围。在这种情况下，PTC加热器33在加热操作中比在非加热操作中能够被更有效地使用。

具体地说，如图5所示，用于电池48充电的SOC的阈值范围可以是变化调整的。在图5中，非加热操作在时间t11前进行。在进行非加热操作的时间段（非加热时间段），值Th1和值Th2分别设置为SOC的上限和下限。在非加热时间段，当SOC降低到等于值Th2时，微计算机61可以通过运行发动机10启动对电池48的充电。在非加热时间段，当SOC增加到等于值Th1时，微计算机61可以通过停止发动机10来停止对电池48的充电。在图5中，在时间t11后进行加热操作。在进行加热操作的时间段（加热时间段），值Th3和值Th4分别设置为SOC的上限和下限。在加热时间段，当SOC降低到等于值Th4时，微计算机61可以通过运行发动机10启动对电池48的充电。在加热时间段，当SOC增加到等于值Th3时，微计算机61可以通过停止发动机10来停止对电池48的充电。这里，值Th3低于值Th1（Th3<Th1），且值Th4低于值Th2（Th4<Th2）。因此，在车厢的加热操作中，PTC加热器33优先于保持电池48的SOC控制范围为高而被有效地使用。因此，因为优选地给电池48充电而使PTC加热器33的运行受到限制的时间段能够缩短，并且能有效地执行车厢的加热操作。这里，值Th3可以与第一阈值相对应，值Th1可以与第二阈值相对应。第一阈值低于第二阈值。在非加热时间段当SOC增加到等于值Th1时，或在加热时间段当SOC增加到等于值Th3时，使发动机10停止的微计算机61的控制部分被用作第二控制部分的示例，当在加热操作中对电池进行充电期间剩余电池水平（SOC）增加到等于第一阈值（Th3）时，或当在不同于该加热操作的操作中对电池进行充电期间剩余电池水平（SOC）增加到等于第二阈值（Th1）时，该第二控制部分停止发动机。

在上述的实施例中，PTC加热器33被用作电加热器的示例，但电加热器不仅限于PTC加热器33。通过电池48的电力供给而产生热的设备都可以用作为电加热器。例如，电阻加热器和感应加热器可以用作电加热器。

另外的优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，本公开更广泛的内容不限于示出和描述的具体的细节、代表性的装置和说明性的实施例。

Claims (5)

1.一种用于车辆空调系统的控制器，所述车辆包括车辆行驶马达和发动机，其中所述车辆行驶马达由电池供给的电力驱动，所述发动机被运行以给所述电池充电，所述空调系统包括电加热器和加热器核心，其中所述电加热器通过从所述电池接收电力来产生热，所述加热器核心通过使用所述发动机的废热来辐射热，所述电加热器产生的热和所述加热器核心辐射的热中的至少一个被用于在加热操作中给车厢加热，所述车辆具有用于计算所述电池的剩余电池水平(SOC)，并且通过运行所述发动机给所述电池充电的功能，所述控制器包括：

所需量计算部分(S201)，被配置为计算所述加热操作中的所需热量(Q)；

第一控制部分(S202)，被配置为基于所述所需热量(Q)来控制所述电加热器；

加热器确定部分(S203)，被配置为确定所述电加热器是否能产生所述所需热量(Q)；

第二控制部分，被配置为(i)当所述加热器确定部分(S203)确定所述电加热器不能产生所述所需热量(Q)时，运行所述发动机以加热所述加热器核心，和(ii)当所述加热器确定部分(S203)确定所述电加热器能产生所述所需热量(Q)时，终止用于加热所述加热器核心的所述发动机的所述运行；

加热器限制部分(S106)，被配置为当在所述加热操作中所述电池正被充电时，限制所述电加热器的运行，其中

所述第二控制部分被配置为当所计算的剩余电池水平(SOC)等于或低于下限(Th2、Th4)时通过运行发动机对所述电池充电，并且当所计算的剩余电池水平(SOC)等于或高于上限(Th1、Th3)时通过停止发动机来停止对所述电池的充电，

所述电池充电的所述下限(Th2、Th4)在所述加热操作中比在不同于所述加热操作的非加热操作中的低，并且

所述电池充电的所述上限(Th1、Th3)在所述加热操作中比在所述非加热操作中的低。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述发动机通过使用冷却剂而被冷却，并且所述加热器核心通过使用所述冷却剂而被加热，所述控制器还包括：

冷却剂温度确定部分(S206)，被配置为确定冷却剂温度是否在预定温度范围之外，在所述预定温度范围内所述加热器核心能够加热所述车厢，其中

当所述加热器确定部分(S203)确定所述电加热器不能产生所述所需热量(Q)时，和当所述冷却剂温度确定部分(S206)确定所述冷却剂温度在所述预定温度范围之外时，所述第二控制部分运行所述发动机来加热所述加热器核心。

3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述第一控制部分(S202)被配置为基于所述冷却剂温度来调节所述电加热器的热产生量。

4.根据权利要求1所述的控制器，其中

所述第二控制部分总地以第一运行模式运行所述发动机，

当所述电池被充电时，所述第二控制部分以第二运行模式运行所述发动机，其中

所述第一运行模式在所述发动机的功率输出上低于所述第二运行模式。

5.根据权利要求1所述的控制器，其中

所述第二控制部分被配置为：当在所述加热操作中对所述电池进行充电期间所述剩余电池水平(SOC)增加到等于第一阈值(Th3)时，或者当在不同于所述加热操作的操作中对所述电池进行充电期间所述剩余电池水平(SOC)增加到等于第二阈值(Th1)时，停止所述发动机，并且

所述第一阈值(Th3)低于所述第二阈值(Th1)。