CN104260616A - 一种电动汽车加热系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车加热系统，包括：加热设备、高压继电器和整车控制器。其中，加热设备包括鼓风机、风暖式电加热器以及暖风开关。鼓风机的进风口设置于加热设备壳体的进风口处，鼓风机的出风口设置于风暖式电加热器处。高压继电器串联于风暖式电加热器和高压直流电源之间。整车控制器分别与暖风开关、鼓风机和高压继电器连接。整车控制器在暖风开关被按下、鼓风机处于非零档位，且当前整车用电功率未超过第一阈值的情况下，向高压继电器发送闭合命令，从而使得风暖式电加热器开始制热。本系统无需暖通管道，对鼓风机进入的冷空气直接加热，然后输送到乘员舱，加热速度快。此外，本发明还公开一种应用于上述系统的电动汽车加热方法。

Description

一种电动汽车加热系统及方法
技术领域
本发明涉及空调加热技术领域，特别是涉及一种电动汽车加热系统及方法。
背景技术
环境保护是我国，乃至全球的重要话题，其中，降低交通领域温室气体排放是解决全球气候变化的重要手段。由于电动汽车有利于节约能源和减小二氧化碳的排放量，因此，具有广阔的市场前景。
电动汽车通常采用蓄电池作为储能设备，以电动机作为驱动设备。相对于传统的燃油汽车，电动汽车无法利用发动机产生的热量满足车内制暖功能，因此需要新增加热源和制热回路，故引入电加热器，有效解决电动汽车制暖问题。
现有的水暖式电加热系统需要配备暖通管路，其结构布局复杂、加热速度较慢。其次，在水暖式电加热系统中，由专用的热管理模块控制，导致不同的车型对应的软件程序不同，因而，对于不同的车型，需要对加热系统的软件重新刷写，通用性较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车加热系统，用于改善传统水暖式电加热系统结构布局复杂、加热速度慢、通用性较低的问题。此外，还提供一种应用于该系统的电动汽车加热方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车加热系统，包括：
加热设备，所述加热设备包括设置有进风口和出风口的壳体、设置于所述壳体的进风口处的鼓风机、设置于所述壳体内部的风暖式电加热器以及设置于所述壳体上的暖风开关，所述壳体内部的空腔形成风道，其中，所述鼓风机与所述风暖式电加热器处于所述风道中；
所述鼓风机的进风口设置于所述壳体的进风口处，所述鼓风机的出风口设置于所述风暖式电加热器处，用于将所述壳体的进风口的风送至所述风暖式电加热器处；
高压继电器，所述高压继电器串联于所述风暖式电加热器和高压直流电源之间；
整车控制器，所述整车控制器分别与所述暖风开关、所述鼓风机和所述高压继电器连接，所述整车控制器在所述暖风开关被按下、所述鼓风机处于非零档位，且当前整车用电功率未超过第一阈值的情况下，向高压继电器发送闭合命令。
优选的，还包括温度传感器，
所述温度传感器设置于所述风暖式电加热器内部，其输出端与所述整车控制器连接，用于将所述风暖式电加热器内部的温度信号发送至所述整车控制器中；
所述整车控制器接收所述温度传感器的温度信号，并判断所述温度传感器的温度信号是否超过第二阈值，当所述温度传感器的温度信号超过第二阈值时，所述整车控制器向所述高压继电器发送断开命令。
优选的，还包括温控开关，
所述温控开关串联于所述风暖式电加热器的供电回路中；
当所述风暖式电加热器内部的温度低于所述温控开关的自动复位温度时，所述温控开关闭合触点；
当所述风暖式电加热器内部的温度达到所述温控开关的额定断开温度时，所述温控开关断开触点。
优选的，当所述整车控制器检测到整车高压下电信号或暖风开关断开信号或鼓风机处于零档位时，所述整车控制器还用于向所述高压继电器发送断开命令。
优选的，还包括控制器局域网络，所述整车控制器通过所述控制器局域网络获取所述暖风开关的信号、获取所述鼓风机的档位信号以及获取整车用电功率。
一种电动汽车加热方法，应用于上述电动汽车加热系统，所述方法包括：
获取加热设备的暖风开关的信号；
获取加热设备的鼓风机的档位信号；
判断所述暖风开关的信号对应的电平是否表征所述暖风开关被按下；
当判断出所述暖风开关被按下时，判断所述鼓风机档位信号是否表征所述鼓风机处于零档位；
当判断出所述鼓风机处于非零档位时，判断当前整车用电功率是否超过第一阈值；
当整车用电功率未超过第一阈值时，向高压继电器发送闭合命令。
优选的，所述当整车用电功率未超过第一阈值时，向高压继电器发送闭合命令之后，还包括：
接收风暖式电加热器内部温度传感器的温度信号，并判断所述温度传感器的温度信号是否超过第二阈值；
当所述温度传感器的温度信号超过第二阈值时，向所述高压继电器发送断开命令。
优选的，当判断出所述鼓风机处于非零档位时，
接收风暖式电加热器内部温度传感器的温度信号，并判断所述温度传感器的温度信号是否超过第二阈值；
当所述温度传感器的温度信号未超过第二阈值时，判断当前整车用电功率是否超过第一阈值。
优选的，当检测到整车高压下电信号或所述暖风开关断开信号或所述鼓风机处于零档位时，向高压继电器发送断开命令。
优选的，通过控制器局域网络获取所述暖风开关的信号、获取所述鼓风机的档位信号以及获取整车用电功率。。
本发明所提供的电动汽车加热系统中，高压继电器串联于风暖式电加热器和高压直流电源之间，当高压继电器接受闭合命令，并吸合时，就接通高压直流电源，从而风暖式电加热器开始制热，加热鼓风机送入的风，并通过壳体的出风口进入乘员舱中。本系统无需暖通管道，对鼓风机进入的冷空气直接加热，然后输送到乘员舱，加热速度快。此外，本系统中由整车控制器控制各个部件，不需要额外增加热管理模块，也不需要更改原通讯方式，因此通用性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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为本发明提供的一种电动汽车加热系统结构图；
图2为本发明提供的另一种电动汽车加热系统结构图；
图3为本发明提供的一种电动汽车加热方法流程图；
图4为本发明提供的另一种电动汽车加热方法流程图；
图5为本发明提供的另一种电动汽车加热方法流程图。
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做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种电动汽车加热系统，用于电动汽车中乘员舱的取暖，另外本发明还提供应用于该系统的电动汽车加热方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
图1为本发明提供的一种电动汽车加热系统结构图。该系统包括：加热设备10、高压继电器20和整车控制器30。
加热设备10包括：设置有进风口和出风口的壳体、设置于壳体的进风口处的鼓风机101、设置于壳体内部的风暖式电加热器102以及设置于壳体上的暖风开关103。其中，壳体内部的空腔形成风道，鼓风机101与风暖式电加热器102处于风道中。鼓风机101的进风口设置于壳体的进风口处，鼓风机101的出风口设置于风暖式电加热器102处。
高压继电器20串联于风暖式电加热器102和高压直流电源之间。
整车控制器30分别与暖风开关103、鼓风机101和高压继电器20连接。
具体工作原理如下：
整车控制器30与暖风开关103连接，整车控制器30能够获取暖风开关103的信号。整车控制器30获取暖风开关103的信号后，判断该信号是否表征暖风开关103被按下。例如，整车控制器30获取暖风开关103产生的电平信号，并判断该电平信号是否表征暖风开关103被按下，当整车控制器30判断出暖风开关103被按下时，认为当前需要风暖式电加热器102制热，即满足了风暖式电加热器102开启的一个条件。
整车控制器30与鼓风机101连接，整车控制器30能够获取鼓风机101的档位信号。整车控制器30获取鼓风机101的档位信号后，根据该档位信号判断鼓风机101是否处于非零档位，当整车控制器30判断出该鼓风机101处于非零档位时，认为鼓风机101处于开启状态，即满足了风暖式电加热器102开启的另一个条件。
此外，整车控制器30还计算当前整车用电功率情况，即判断整车用电功率是否超过第一阈值。当整车控制器30判断整车用电功率未超过第一阈值的时，认为满足了风暖式电加热器102开启的又一个条件。
当整车控制器30确定了暖风开关103被按下、鼓风机101处于非零档位，且当前整车用电功率未超过第一阈值的情况下，向高压继电器20发送闭合命令。
本系统无需暖通管道，只需将传统的加热设备的暖芯更换为风暖式电加热器芯体，其他硬件不需要改动。其次，整车控制器在判断出暖风开关被按下、鼓风机处于非零档位，且当前整车用电功率未超过第一阈值的情况下，才向高压继电器发送闭合命令，能够保证电动汽车加热系统的安全性。由于风暖式电加热器对鼓风机送出的冷空气直接加热，然后输送到乘员舱，因此加热速度快。此外，本系统中由整车控制器控制各个部件，不需要额外增加热管理模块，也不需要更改原通讯方式，因此通用性较高。
需要说明的是，本系统中没有对第一阈值的具体数值有严格的限制，该值可以根据不同的车型以及电动汽车中的蓄电池的储能情况具体设定。
实施例二
电动汽车中的蓄电池作为储能元件，其能量是有限的，尤其是电动汽车长时间，远距离工作，因此合理利用蓄电池的能量至关重要。通常情况下，风暖式电加热器的加热速度较快，当乘员舱的温度达到舒适温度时，需要风暖式电加热器停止制热，以节约蓄电池的能量。此外，考虑到风暖式电加热器由于长期工作，其温度会较高，导致寿命降低，甚至烧毁。综合上述原因，一种优选的实施方式是：在风暖式电加热器内部设置一个温度传感器。
图2为本发明提供的另一种电动汽车加热系统结构图。在图1的结构上增加了温度传感器40。由于系统内的其他部件的结构和图1相同，这里只对增加的温度传感器40的结构进行说明。
参见图2，温度传感器40设置于风暖式电加热器102的内部，其输出端与整车控制器30连接。
具体工作原理如下：
实施例一中，当高压继电器20吸合后便接通了高压直流电源，从而风暖式电加热器102开始制热。风暖式电加热器102在制热过程中，其自身温度也会不断上升，温度传感器40能够将风暖式电加热器102的温度信号发送至整车控制器30中。整车控制器30接收温度传感器40的温度信号，并判断温度传感器40的温度信号是否超过第二阈值。当温度传感器40的温度信号超过第二阈值时，整车控制器30向与其连接的高压继电器20发送断开命令，则高压直流电源被切断，风暖式电加热器102停止制热。
通过增加温度传感器使得风暖式电加热器在启动之后根据实际情况停止制热，不仅增加了自身的寿命，保证电动汽车的安全性，还能合理节约蓄电池的能量。
需要说明的是，本实施例中所说的第二阈值可以根据风暖式电加热器的参数和蓄电池的能量综合考虑，只要能够保证风暖式电加热器在正常温度下工作，又在一定程度上节约蓄电池的能量即可。
作为一种优选的实施方式，在上述风暖式电加热器的供电回路中进一步串联温控开关。
由于其他部件的工作原理与实施例一相同，这里只说明温控开关的结构和工作原理。
温控开关属于自动控制元件，是根据周围环境的温度变化在开关内部发生物理形变，从而产生特定的效应。例如，依据温控开关内部的双金属片在受热情况下产生弧度变化的原理，触动内部联动元件而产生闭合和断开的功能。
具体工作原理为：当风暖式电加热器内部的温度低于温控开关的自动复位温度时，温控开关闭合触点；当风暖式电加热器内部的温度达到温控开关的额定断开温度时，温控开关断开触点。
由于温控开关串联在风暖式电加热器的供电回路中，当风暖式电加热器内部的温度达到额定断开温度时，其断开触点可以起到保护风暖式电加热的作用，同时节约蓄电池的能量。如果与温度传感器同时工作，还能起到双重保护的作用。
实施例三
在特定情况下，需要风暖式电加热器停止制热，例如暖风开关被关闭、整车需要下电、鼓风机处于零档位。因此，整车控制器需要实时获取上述信号，并及时采取相应的控制命令。
具体工作原理为：
整车控制器向高压继电器发送闭合命令，风暖式电加热器开始制热后，整车控制器对整车高压下电信号、暖风开关断开信号以及鼓风机档位信号进行检测，当检测到整车高压下电信号或暖风开关断开信号或鼓风机处于零档位时，向高压继电器发送断开命令。
本实施例中，整车控制器通过对整车高压下电信号、暖风开关断开信号以及鼓风机档位信号的检测，一旦存在上述信号中的一种，则向高压继电器发送断开命令，使电动汽车加热系统更加安全，便于控制。
作为一种优选的实施方式，实施例一至实施例三中，电动汽车加热系统还包括控制器局域网络，其中，整车控制器通过控制器局域网络获取暖风开关的信号、获取鼓风机的档位信号以及获取整车用电功率。
通过采用控制器局域网络的方式，且由于风暖式电加热器不发送信号，因此，对于不同的电动汽车，不需要更改车辆上的相关零件的结构和通讯方式。
实施例四
图3为本发明提供的一种电动汽车加热方法流程图。该方法应用于上述电动汽车加热系统中，包括以下步骤：
S10：获取加热设备的暖风开关的信号；
整车控制器与电动汽车中的加热设备的暖风开关连接，能够获取暖风开关的信号。
S11：获取加热设备的鼓风机的档位信号；
整车控制器与电动汽车中的加热设备的鼓风机连接，能够获取鼓风机的档位信号。
S12：判断暖风开关的信号对应的电平是否表征暖风开关被按下；
整车控制器判断暖风开关的信号对应的电平是否表征暖风开关被按下。例如，当暖风开关被按下时，其信号显示为高电平；当暖风开关未被按下时，其信号显示为低电平。当整车控制器获取暖风开关的信号为高电平时，整车控制器认为此时暖风开关被按下，满足风暖式电加热器开启的一个条件。
S13：当判断出暖风开关被按下时，判断鼓风机档位信号是否表征鼓风机处于零档位；
当整车控制器判断出暖风开关被按下时，则判断鼓风机档位信号是否表征鼓风机处于零档位。例如，当鼓风机处于不同档位时，其档位信号为不同电平的电信号，整车控制器根据鼓风机的档位信号就可以确定鼓风机的档位。当整车控制器获取到的鼓风机的档位信号为鼓风机处于非零档位所对应的电信号时，整车控制器认为此时鼓风机开启，满足风暖式电加热器开启的另一个条件。
S14：当判断出鼓风机处于非零档位时，判断当前整车用电功率是否超过第一阈值；
因为电动汽车中的蓄电池的能量是有限的，且功率也是有限制的，功率过高将导致整车负荷较大。因此，当整车控制器经过步骤S12和S13，确定了暖风开关被按下，且鼓风机开启，进一步判断当前整车用电功率是否超过第一阈值。只有在整车用电功率允许的情况下，整车控制器才能执行其他的动作。
S15：当整车用电功率未超过第一阈值时，向高压继电器发送闭合命令。
在确定出整车用电功率未超过第一阈值的情况下，整车控制器认为满足了风暖式电加热器开启的又一个条件，则向高压继电器发送闭合命令。当高压继电器接收了闭合命令后，接通高压直流电源，则风暖式电加热器有了完整的供电回路，使得风暖式电加热器能够加热周围的空气，起到制热的作用。
本实施例涉及的电动汽车加热方法由整车控制器控制各个部件，不需要额外增加热管理模块，也不需要更改通讯方式，因此通用性较高。在本方法中，整车控制器对暖风开关的信号、鼓风机的档位信号以及当前整车用电功率一一判断，只有在上述三个条件(暖风开关被按下、鼓风机处于非零档位，且当前整车用电功率未超过第一阈值)都满足的情况下，才向高压继电器发送闭合命令，能够保证电动汽车的安全性。此外，由于风暖式电加热器对鼓风机送出的冷空气直接加热，然后输送到乘员舱，因此加热速度快。
需要说明的是，在具体实施中，整车控制器判断顺序可以按照其他顺序，只要3个条件同时满足即可向高压继电器发送闭合命令。
实施例五
电动汽车中的蓄电池作为储能元件，其能量是有限的，尤其是电动汽车长时间，远距离工作，因此合理利用蓄电池的能量至关重要。通常情况下，风暖式电加热器的加热速度较快，当乘员舱的温度达到舒适温度时，需要风暖式电加热器停止制热，以节约蓄电池的能量。此外，考虑到风暖式电加热器由于长期工作，其温度会较高，导致寿命降低，甚至烧毁。
图4为本发明提供的另一种电动汽车加热方法的流程图。在实施例四的基础上，步骤S15之后还包括：
S40：接收风暖式电加热器内部温度传感器的温度信号；
S41：判断温度传感器的温度信号是否超过第二阈值；
S42：当温度传感器的温度信号超过第二阈值时，向高压继电器发送断开命令。
当整车控制器向高压继电器发送闭合命令后，高压继电器吸合，接通高压直流电源，风暖式电加热器开始制热。整车控制器能够通过温度传感器的温度信号判断该信号是否超过第二阈值，如果该信号超过第二阈值，则表明风暖式电加热器内部的温度已经过高，需要停止加热。因此，整车控制器在判断出温度传感器的温度信号超过第二阈值的情况下，向高压继电器发送断开命令。
图5为本发明提供的另一种电动汽车加热方法流程图。在具体实施中，如风暖式电加热器停止制热后，短时间内，暖风开关再次被按下，此时，可能风暖式电加热器内部的温度还过高，不宜启动，因此，作为另一种优选的实施方式，在实施例四的基础上，步骤S13之后还包括：
S40：接收风暖式电加热器内部温度传感器的温度信号，
S41：判断温度传感器的温度信号是否超过第二阈值；
S14：当温度传感器的温度信号未超过第二阈值时，判断当前整车用电功率是否超过第一阈值。
考虑到风暖式电加热器的温度过高，会影响其寿命，因此整车控制器接收风暖式电加热器内部温度传感器的温度信号，并判断该信号是否超过第二阈值；如果该信号未超过第二阈值，则整车控制器继续判断当前整车用电功率是否超过第一阈值。如果该信号超过第二阈值，那么整车控制器认为本次执行过程结束，因而不会向高压继电器发送闭合命令。
需要说明的是，本优选实施方式描述的步骤可以在步骤S13之后，但并不局限于这一种形式，只要在整车控制器向高压继电器发送闭合命令之前即可。
本实施例所描述的两个优选实施方式能够进一步保护电动汽车加热系统的安全性，延长风暖式电加热器的寿命。
实施例六
在具体实施中，在步骤S15之后还包括：当检测到整车高压下电信号或暖风开关断开信号或鼓风机处于零档位时，向高压继电器发送断开命令。
因为在特定情况下，需要风暖式电加热器停止制热，例如暖风开关被关闭、整车需要下电或鼓风机处于零档位。因此，整车控制器需要实时获取上述信号，并及时采取相应的控制命令。
本实施例中，整车控制器通过对整车高压下电信号、暖风开关断开信号以及鼓风机档位信号的检测，一旦存在上述信号中的一种，则向高压继电器发送断开命令，使电动汽车加热系统更加安全，便于控制。
作为一种优选的实施方式，实施例四至实施例六中，电动汽车加热方法还包括整车控制器通过控制器局域网络获取暖风开关的信号、获取鼓风机的档位信号以及获取当前整车用电功率。
该方法采用国际通用的通讯方式，通用性高。
以上对本发明所提供的电动汽车加热系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车加热系统，其特征在于，包括：
加热设备，所述加热设备包括设置有进风口和出风口的壳体、设置于所述壳体的进风口处的鼓风机、设置于所述壳体内部的风暖式电加热器以及设置于所述壳体上的暖风开关，所述壳体内部的空腔形成风道，其中，所述鼓风机与所述风暖式电加热器处于所述风道中；
所述鼓风机的进风口设置于所述壳体的进风口处，所述鼓风机的出风口设置于所述风暖式电加热器处，用于将所述壳体的进风口的风送至所述风暖式电加热器处；
高压继电器，所述高压继电器串联于所述风暖式电加热器和高压直流电源之间；
整车控制器，所述整车控制器分别与所述暖风开关、所述鼓风机和所述高压继电器连接，所述整车控制器在所述暖风开关被按下、所述鼓风机处于非零档位，且当前整车用电功率未超过第一阈值的情况下，向高压继电器发送闭合命令。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括温度传感器，
所述温度传感器设置于所述风暖式电加热器内部，其输出端与所述整车控制器连接，用于将所述风暖式电加热器内部的温度信号发送至所述整车控制器中；
所述整车控制器接收所述温度传感器的温度信号，并判断所述温度传感器的温度信号是否超过第二阈值，当所述温度传感器的温度信号超过第二阈值时，所述整车控制器向所述高压继电器发送断开命令。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括温控开关，
所述温控开关串联于所述风暖式电加热器的供电回路中；
当所述风暖式电加热器内部的温度低于所述温控开关的自动复位温度时，所述温控开关闭合触点；
当所述风暖式电加热器内部的温度达到所述温控开关的额定断开温度时，所述温控开关断开触点。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述整车控制器检测到整车高压下电信号或暖风开关断开信号或鼓风机处于零档位时，所述整车控制器还用于向所述高压继电器发送断开命令。
5.如权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，还包括控制器局域网络，所述整车控制器通过所述控制器局域网络获取所述暖风开关的信号、获取所述鼓风机的档位信号以及获取整车用电功率。
6.一种电动汽车加热方法，应用于权利要求1所述的电动汽车加热系统，其特征在于，所述方法包括：
获取加热设备的暖风开关的信号；
获取加热设备的鼓风机的档位信号；
判断所述暖风开关的信号对应的电平是否表征所述暖风开关被按下；
当判断出所述暖风开关被按下时，判断所述鼓风机档位信号是否表征所述鼓风机处于零档位；
当判断出所述鼓风机处于非零档位时，判断当前整车用电功率是否超过第一阈值；
当整车用电功率未超过第一阈值时，向高压继电器发送闭合命令。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当整车用电功率未超过第一阈值时，向高压继电器发送闭合命令之后，还包括：
接收风暖式电加热器内部温度传感器的温度信号，并判断所述温度传感器的温度信号是否超过第二阈值；
当所述温度传感器的温度信号超过第二阈值时，向所述高压继电器发送断开命令。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当判断出所述鼓风机处于非零档位时，还包括：
接收风暖式电加热器内部温度传感器的温度信号，并判断所述温度传感器的温度信号是否超过第二阈值；
当所述温度传感器的温度信号未超过第二阈值时，判断当前整车用电功率是否超过第一阈值。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
当检测到整车高压下电信号或所述暖风开关断开信号或所述鼓风机处于零档位时，向高压继电器发送断开命令。
10.如权利要求6至9任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
通过控制器局域网络获取所述暖风开关的信号、获取所述鼓风机的档位信号以及获取整车用电功率。
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