CN104742692B - 用于加热车辆的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种向车辆提供热量的方法和系统。在一个示例中，经由正温度系数(PTC)加热器加热发动机冷却剂而提供热量至乘客舱和发动机。此外，热泵可以经由加热发动机冷却剂而提供热量至乘客舱。

Description

用于加热车辆的方法和系统

【技术领域】

本发明涉及用于改善车辆加热的方法和系统。该方法和系统对于纯电动推进的车辆或者可以包括在车辆运转期间可以停止以改善碳氢化合物燃料经济性的发动机的车辆尤其有用。

【背景技术】

当环境温度较低时可以经由发动机加热车辆的乘客舱。然而，一些混合动力车辆可能不需要启用发动机而运转一段时间以节省碳氢化合物燃料。对于这些车辆，可能希望提供替代方式来加热乘客舱。不起动发动机加热乘客舱的一种方式可以是经由热泵向乘客舱提供热量。热泵从环境状况(ambient conditions)提取热量来加热乘客舱。热泵在一些温度下有效，但是在一些较低的温度下它们的效率可能会降低。所以，可能希望经由不同的装置加热车辆的乘客舱。

【发明内容】

发明人在此已经认识到上述缺点并且开发了一种用于加热车辆的方法，包含：响应于环境温度小于阈值温度而经由提供电流至正温度系数(PTC)加热器来增加包括加热器芯体的冷却剂回路中冷却剂的温度；以及响应于环境温度高于阈值温度而经由从热泵传输的热量来增加冷却剂的温度。

通过使用PTC加热器和/或热泵加热冷却剂，可以提供的技术效果是在宽广范围的环境温度中加热车辆的乘客舱。此外，由于通过PTC加热器和热泵加热冷却剂，混合动力车辆或电动车辆可以共用非混合动力车辆的很多部件。例如，在混合动力和非混合动力车辆之间可以共用用于乘客舱的通风系统，因为在两种车辆中冷却剂均是传热媒介。此外，可以经由PTC加热器加热发动机使得可以减少发动机排放和燃料消耗。

根据本发明的一个实施例，再生制动模式期间电机提供电力至PTC加热器。

根据本发明的一个实施例，冷却剂流动通过加热器芯体。

根据本发明的一个实施例，PTC加热器位于将热量从热泵传输至冷却剂的热交换器处。

根据本发明的一个实施例，响应于环境温度小于阈值温度而启用PTC加热器。

根据本发明的一个实施例，车辆包括发动机，并且其中发动机没有燃烧空气和燃料。

根据本发明的一个实施例，加热器芯体位于乘客舱中。

根据本发明的一个实施例，进一步包含控制器，其控制包括存储在非瞬态存储器用于经由PTC加热器加热发动机的指令。

根据本发明的一个实施例，进一步包含存储在非瞬态存储器中用于提供热量至乘客舱的额外的可执行指令。

根据本发明的一个实施例，进一步包含存储在非瞬态存储器中用于经由PTC加热器加热乘客舱的额外的可执行指令。

根据本发明的一个实施例，进一步包含在再生制动期间提供电力至PTC加热器的电机。

本发明可以提供多个优点。特别地，该方法可以改善电动和混合动力车辆的乘客舱加热。此外，该方法可以通过车辆的动能使发动机暖机而减少燃料消耗和车辆排放。更进一步地，该方法可以通过减少加热乘客舱消耗的电池电荷而改善车辆的电动推进范围。

单独或结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。

应理解，提供上文的概述用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由遵循具体实施例的权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点的实施方式。

【附图说明】

通过单独或参考附图阅读示例实施例(指具体实施例)将更加充分理解本说明书描述的优点。

图1是车辆的示意图；

图2显示用于图1中车辆的示例车辆加热系统；

图3显示用于图1中车辆的示例车辆传动系；

图4显示用于运转加热系统的方法；以及

图5显示了根据图4中的方法运转车辆加热系统的模拟示例序列。

【具体实施方式】

本发明涉及向车辆提供热量。特别地，当发动机没有运转时可以加热车辆的冷却剂回路以加热乘客舱和/或发动机。车辆可以是图1中显示的乘用车或商用车(未显示)。车辆包括图2中显示的气候控制系统。气候控制系统可以包括的发动机，发动机是图3所示的混合动力的动力传动系统的一部分。可以基于图4中的方法向车辆提供热量。可以根据图4中的方法如图5中的运转序列显示的加热车辆。

参考图1，显示了包括发动机12、电机和电能存储装置11的车辆10。在一个示例中，可以仅经由发动机12、仅经由电机14或者通过发动机12和电机14两者推进车辆。可以经由电能存储装置11向电机提供电力。可以经由发动机12提供动力至电机14并且电机输出电能至电能存储装置11而向电能存储装置11再充电。可替代地，可以在车辆减速或下坡期间经由电机14将车辆的动能转换成电能向电能存储装置再充电。还可以经由家庭充电系统或远程充电系统(例如充电站)从固定的电网向电能存储装置11再充电。在一个示例中，电能存储装置11是电池。可替代地，电能存储装置11可以是电容器或其它存储装置。

现在参考图2，显示了车辆加热系统或气候控制系统224。装置和流体通道或管道显示为实线。电连接显示为虚线。

车辆10可以包括图3中显示的传动系或用于推进车辆10和/或驱动车辆部件的另一种适当的传动系。车辆10显示为具有内燃发动机12，并且发动机可以选择性地连接至电机(未显示)。内燃发动机12可以燃烧汽油、柴油、醇、氢或组合燃料。

车辆10可以包括乘客舱220、发动机舱222和气候控制系统224。乘客舱220可以在车辆10内并且它可以容纳一个或多个乘客。气候控制系统224的一部分可以位于乘客舱220中。

发动机舱222可以设置为接近乘客舱220。一个或多个动力源(比如内燃发动机12)以及一部分气候控制系统224可以在发动机舱222内。可以经由隔板226隔离发动机舱222和乘客舱220。气候控制系统224可以循环空气和/或控制或调整在乘客舱220中循环的空气的温度。此外，可以经由气候控制系统224加热内燃发动机12以减少燃料消耗和排放。气候控制系统224可以包括冷却剂子系统230、热泵子系统232和通风子系统234。

冷却剂子系统230(也可以称为冷却剂回路)可以循环冷却剂(比如乙二醇)以冷却内燃发动机12。例如，当发动机运行或可运转时内燃发动机产生的废热可以传输至冷却剂并且随后循环至散热器231以冷却内燃发动机12。在至少一个示例中，冷却剂子系统230可以包括冷却剂泵240、中间热交换器242、集成在中间换热器242并浸在冷却剂中的电动启动正温度系数(PTC)加热器265、加热器芯体244以及可以通过管道或通道(比如硬管、软管、管道等)流体互连的旁通回路248。冷却剂子系统230包括用于将热能传输至车辆10周围的环境空气的散热器231。冷却剂子系统230还包括用于调节通过发动机12、散热器231和中间换热器242的冷却剂流的电动阀门250和251。经由控制器212选择性地运转电动阀门250和251。

冷却剂泵240可以循环冷却剂通过冷却剂子系统230。可以通过电力或非电力动力源驱动冷却剂泵240。例如，冷却剂泵240可以经由带可操作地连接至内燃发动机12或者可替代地可以通过电力驱动的马达来驱动。冷却剂泵240可以从内燃发动机12接收冷却剂并且在闭合回路中循环冷却剂。例如，当气候控制系统224处于加热模式时，如箭头指示的可以将冷却剂从冷却剂泵240引导至中间热交换器242、旁通散热器231并且随后在返回至内燃发动机12之前引导至加热器芯体244。当内燃发动机12输出较高水平的热能时，冷却剂在经由中间热交换器242和加热器芯体244返回至内燃发动机12之前可以从泵240流动至散热器231。电动阀门251引导来自泵240的冷却剂通过散热器231或绕开散热器231并且至电动阀门250。冷却剂可以基于电动阀门250的位置而流动通过或环绕发动机12。

中间热交换器242可以便于在冷却剂子系统230和热泵子系统232之间传输热能。特别地，热量可以从热泵子系统232传输至冷却剂子系统230。中间热交换器242可以是冷却剂子系统230和热泵子系统232的一部分。中间热交换器242可以具有任何适当的配置。例如，中间热交换器242可以具有便于热能从冷却剂泵子系统232传输至冷却剂子系统230且不需要混合或交换冷却剂子系统230和热泵子系统232中传热流体的板-翅、管-翅或管道-壳体配置。当气候控制系统224处于加热模式时可以经由中间热交换器242将热量从热泵子系统232传输至冷却剂。中间热交换器242包括集成的电力运转的正温度系数(PTC)加热器265。可以响应于加热舱220的请求和/或加热内燃发动机12的请求而经由控制器12启用PTC加热器。

加热器芯体244可以将热能从冷却剂传输至乘客舱220中的空气。加热器芯体244可以位于乘客舱220的通风子系统234中并且可以具有任何适当的配置。例如，在一个或多个示例中加热器芯体244可以具有板-翅或管-翅结构。

旁通回路248可以引导冷却剂使得冷却剂不被内燃发动机12加热。旁通回路控制阀250可以控制通过旁通回路248的冷却剂的流动。更具体地，当旁通回路控制阀250处于第一位置时可以允许冷却剂流动通过旁通管路252并且阻止冷却剂从内燃发动机12流动至中间热交换器242。在该位置上，第二冷却剂泵254可以循环冷却剂从中间热交换器242至加热器芯体244至旁通管路252并且回到第二冷却剂泵254而通过旁通回路248。这样，在一些运转模式中可以通过热泵子系统232经由中间热交换器242或PTC加热器265或经由中间热交换器242和PTC加热器265独立地加热冷却剂子系统230中的冷却剂。当旁通回路控制阀250处于第二位置时还可以阻止冷却剂流动通过旁通管路252。当冷却剂没有流动通过旁通管路252时第二冷却剂泵254可以循环或不循环冷却剂。

热泵子系统232可以传输热能至乘客舱220或者从乘客舱220传输热量并且传输至冷却剂子系统230或从冷却剂子系统230传输热量。在至少一个示例中，热泵子系统232可以配置成蒸汽压缩热泵子系统232以传输热能至乘客舱220或从乘客舱220传输热能。热泵子系统232可以包括但不限于制冷模式和加热模式的多种模式运转。在制冷模式中，热泵子系统232可以循环传热流体(可以称为制冷剂)以将热能从乘客舱220内部传输至乘客舱220外部。在加热模式中，热泵子系统232可以经由中间热交换器242将热能从制冷剂传输至冷却剂而不循环制冷剂通过乘客舱220中的热交换器。

在加热模式中，热泵子系统232可以包括泵260、第一控制阀262、第一膨胀装置264、外部热交换器266、第二控制阀268、第三控制阀270、储液器272、第二膨胀装置274、内部热交换器276和可选的内部热交换器278。可以经由一个或多个管道(比如硬管、软管等)流体连通热泵子系统232中的部件。图2中，当处于加热模式时通过箭头表示制冷剂循环路径。

泵260(也可以称为压缩机)可以压缩并循环制冷剂通过热泵子系统232。可以通过电源或非电力动力源驱动泵260。例如，泵260可以可操作地连接至内燃发动机12或通过电力驱动的马达驱动。在加热模式中，泵260可以提供较高压力的制冷剂至中间热交换器242，该热交换器从而可以将热量从较高压力的制冷剂传输至通过中间热交换器242的冷却剂以加热冷却剂子系统230中流动的冷却剂。

第一控制阀262可以沿旁通路径280设置，该旁通路径可以位于中间热交换器242和第一膨胀装置264之间。当第一控制阀262打开时旁通路径280可以允许一些制冷剂旁通第一膨胀装置264和外部热交换器266并流动至内部热交换器278(如果提供有内部热交换器278)、第二膨胀装置274和内部热交换器276。当处于加热模式时可以关闭第一控制阀262以阻止制冷剂流动通过旁通路径280至内部热交换器276。

第一膨胀装置264可以与中间热交换器242和外部热交换器266流体连通并且可以位于它们之间。可以提供第一膨胀装置264以改变制冷剂的压力。例如，第一膨胀装置264可以是通过或不通过外部控制的热膨胀阀(TXV)或者位置固定或可变的阀门。第一膨胀装置264可以减小从中间热交换器242至外部热交换器266而通过第一膨胀装置264的制冷剂的压力。所以，在加热模式中从中间热交换器242接收的较高压力的制冷剂可以较低压力并且是流体和蒸汽的混合物流出第一膨胀装置264。

外部热交换器266可以位于乘客舱220的外部。在制冷模式或空调环境中，外部热交换器266可以作为冷凝器运转并且可以将热量传输至周围的环境以将制冷剂从蒸汽冷凝成流体。在加热模式中，外部热交换器266可以作为蒸发器运转并且可以将热量从周围的环境传输至制冷剂，从而使制冷剂汽化。

第二控制阀268可以位于外部热交换器266和旁通路径280之间。第二控制阀268可以是止回阀并且它可以阻止制冷剂从旁通路径280流动至外部热交换器266。这样，当气候控制系统224处于加热模式时流出外部热交换器266的制冷剂可以引导至第三控制阀270。

第三控制阀270可以位于外部热交换器266和储液器272之间。第三控制阀270可以帮助控制流出外部热交换器266的制冷剂的流动。在加热模式中，可以打开第三控制阀270以允许制冷剂从外部热交换器266流动至储液器272。在其它模式(比如制冷模式)中可以关闭第三控制阀270并且可以打开第二膨胀装置274。

储液器272可以是用于存储任何残留液体制冷剂的存储池使得可以将蒸汽制冷剂而不是液体制冷剂提供至泵260。储液器272可以包括吸收制冷剂的少量水分的干燥剂。

第二膨胀装置274可以与外部热交换器266和内部热交换器276流体连通并且可以位于它们之间。第二膨胀装置274可以具有类似于第一膨胀装置264的结构并且可以类似于第一膨胀装置264用于改变制动剂的压力。此外，可以关闭第二膨胀装置274以阻止制冷剂的流动。更具体地，在加热模式中可以关闭第二膨胀装置274以阻止制冷剂从外部热交换器266流动至内部热交换器276。这样，关闭第二膨胀装置274可以阻止制冷剂流动通过第二控制阀268至内部热交换器278(如果提供有内部热交换器278)并通过内部热交换器276。

内部热交换器276可以液体连接至第二膨胀装置274。内部热交换器276可以位于乘客舱220内部。在制冷模式或空调环境中，内部热交换器276可以作为蒸发器运转并且可以从乘客舱220中的空气接收热量以汽化制冷剂。可以将流出内部热交换器276的制冷剂引导至储液器272。在加热模式中，由于关闭了第二膨胀装置274使得可以将制冷剂不引导至内部热交换器276。

内部热交换器278(如果提供)可以在流动通过热泵子系统232的不同区域的制冷剂之间传输热能。内部热交换器278可以位于乘客舱220的外部。在制冷模式或空调环境中，可以将热量从外部热交换器266引导至内部热交换器276的制冷剂传输至从储液器272引导至泵260的制冷剂。在加热模式中，内部热交换器278不在该制冷剂流动路径之间传输热能，因为关闭了第二膨胀装置274，从而阻止制冷剂流动通过内部热交换器278的一部分。

通风子系统234可以循环车辆10的乘客舱220中的空气。通风系统234可以有具有壳体290、风机292和温度风门294。

壳体290可以容纳通风子系统234的部件。图2中，出于清楚说明了壳体290使得内部部件是可见的而不是隐藏的。此外，通过壳体290和内部部件的气流通过箭头277表示。壳体290可以至少部分地位于乘客舱220中。例如，壳体290或其一部分可以位于车辆10的仪表盘下面。壳体290可以具有可以接收来自车辆10外部的空气和/或来自乘客舱220的内部的空气的进气部分200。例如，进气部分200可以经由进气通道、管道或可以位于任何适当位置(比如接近前围板、轮拱或其它车身面板)的开口接收来自车辆10外部的环境空气。进气部分200还可以接收来自乘客舱220内部的空气并且循环这些空气通过通风子系统234。可以提供一个或多个门或格栅以允许或阻止空气循环。

风机292可以位于壳体290中。风机292(也可以称为风扇)可以设置在进气部分200附近并且可以配置为可以循环空气通过通风子系统234的离心风机。

温度风门294可以位于内部热交换器276和加热器芯体244之间。在显示的示例中，温度风门294位于内部热交换器276的下游和加热器芯体244的上游。温度风门294可以阻止或允许气流通过加热器芯体244以帮助控制乘客舱220中空气的温度。例如，在加热模式中温度风门294可以允许气流通过加热器芯体244使得热量可以从冷却剂传输至流过加热器芯体244的空气。随后这些热空气可以提供至气室用于分配至管道和位于乘客舱220中的口或出口。温度风门294可以在多个位置之间移动以提供具有希望温度的空气。图2中，温度风门294显示为处于引导气流通过加热器芯体244的完全加热位置。

控制器212包括图4中方法的可执行指令以运转图2中显示的系统的阀门、风扇和泵或压缩机。控制器212包括与图2中系统中的装置交互的输入201和输出202。控制器212还包括用于执行图4中方法的中央处理单元205和非瞬态存储器206。

现在参考图3，显示了车辆10的车辆传动系300的框图。可以通过发动机12驱动传动系300。可以通过包括起动机301的发动机起动系统或经由电机或传动系集成的起动机发电机(DISG)14来起动发动机12。此外，发动机12可以经由扭矩致动器(比如燃料喷射器、节气门、凸轮轴等)304产生或调节扭矩。

发动机输出扭矩可以传输至传动系分离离合器305。传动系分离离合器选择性地连接和分离传动系300。可以电动或液压致动传动系分离离合器305。传动系分离离合器305的下游侧显示为机械连接至DISG输入轴303。

DISG14可以运转为提供扭矩至传动系300或者将传动系扭矩转换成存储在电能存储装置11中的电能。DISG14的功率输出高于起动机301。此外，DISG14直接驱动传动系300或者直接被传动系300驱动。没有带、齿轮或链将DISG14连接至传动系300。相反，DISG14与传动系300以相同速率旋转。电能存储装置11可以是电池、电容器或电感器。DISG14的下游侧经由轴336机械连接至变速器308。

自动离合器308包括用于调节变速器传动比的挡位(例如挡位1-6)离合器。可以选择性地接合挡位离合器333来推进车辆10。自动变速器308的扭矩输出从而可以经由输出轴334传输至车轮316以推进车辆。输出轴334将扭矩从变速器308传输至车轮316。自动变速器308可以将输入的驱动扭矩传输至车轮316。

此外，可以通过接合车轮摩擦制动器318向车轮316施加摩擦力。在一个示例中，可以响应于驾驶员通过他的脚压制动器踏板(未显示)而接合车轮摩擦制动器318。在其它示例中，控制器212或连接至控制器212的控制器可以请求接合车轮摩擦制动器。同样，响应于驾驶员从制动器踏板释放他的脚而可以通过分离车轮摩擦制动器318减小至车轮316的摩擦力。此外，作为发动机自动停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器212向车轮316施加摩擦力。

控制器212可以配置用于从发动机12接收输入并且相应地控制发动机的扭矩输出和/或变矩器、变速器、DISG、离合器和/或制动器的运转。在一个示例中，可以通过调节火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气、控制节气门开度和/或气门正时、气门升程以及涡轮增压或机械增压发动机的增压的组合来控制发动机扭矩输出。在柴油发动机的情况下，控制器212可以通过控制燃料脉冲组合、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机扭矩输出。在所有情况下，可以根据逐缸基础(cylinder-by-cylinder basis)执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。如本领域中已知的，控制器212还可以通过调节流向和流自DISG线圈的电流来控制扭矩输出和DISG产生的电能。

当满足怠速停止(idle-stop)状况时，控制器212可以通过切断至发动机的燃料和火花而发起发动机停机。然而，在一些示例中发动机可以继续旋转。相反，当满足再起动状况和/或车辆驾驶员想要启动车辆时，控制器212可以通过恢复汽缸中的燃烧而再起动发动机。可以经由DISG14或起动机301旋转发动机来起动发动机。

从而，图1-3中的系统提供了一种车辆系统，该车辆系统包含：包括浸在冷却剂中的正温度系数(PTC)加热器的冷却剂回路，冷却流动通过加热器芯体和热交换器；以及包括热交换器的热泵。该车辆系统包括加热器芯体在乘客内部。车辆系统进一步包含控制器，其控制包括存储在非瞬态存储器中用于经由PTC加热器加热发动机的指令。该车辆系统进一步包括存储在非瞬态存储器中用于提供热量至乘客舱的额外的可执行指令。该车辆系统进一步包含存储在非瞬态存储器中用于经由PTC加热器加热乘客舱的额外的可执行指令。该车辆系统进一步包含在再生制动期间提供电力至PTC加热器的电机。

现在参考图4，显示了用于加热车辆的部分和/或部件的方法的流程图。图4中的方法可以存储为图1-3的系统中的非瞬态存储器中的可执行指令。此外，图4中的方法可以提供图5中显示的运转序列。在一些示例中，可以仅在环境温度小于阈值温度时访问图4中的方法使得可以节省电能。当环境温度高于阈值温度时可以经由图2中显示的热泵将热量提供至乘客舱。额外地，可以经由PTC加热器和热泵将热量提供至乘客舱。

在402处，方法400确定电池荷电状态(SOC)是否高于(G.T.)阈值电荷。可以经由测量电池电压和/或计算进出电池的电流来确定电池SOC。如果方法400确定电池SOC高于第一阈值SOC，答案为是且方法400前进至420。否则，答案为否且方法400前进至404。

在420处，方法400确定是否请求加热车辆乘客舱。在一个示例中，可以经由驾驶员启用气候控制输入装置而作出乘客舱加热请求。在其它示例中，可以经由气候控制器作出乘客舱加热请求。如果方法400确定存在乘客舱加热请求，答案为是且方法400前进至422。否则，答案为否且方法400前进至退出。

在422处，方法400确定发动机是否运转并且燃烧空气和燃料。在一个示例中，方法400基于是否提供火花和燃料至发动机而确定发动机是否燃烧空气和燃料。如果方法400确定发动机在运转，答案为是且方法400前进至426。否则，答案为否且方法400前进至424。

在424处，方法400启用中间热交换器242中的PTC加热器以加热冷却剂子系统230中流动的冷却剂。额外地，如果发动机没有运转，阀门250调节至冷却剂流动通过通道252并且不流动通过内燃发动机的位置。然而，如果发动机在运转，阀门250调节至流出发动机的冷却剂直接通过中间热交换器242和加热器芯体244的位置。额外地，如果发动机12在燃烧空气和燃料，阀门251调节至旁通散热器231的位置以增加流至加热器芯体244的冷却剂中保持的热量。经由启用泵254将PTC加热器加热的冷却剂引导至加热器芯体244。还可以启用风扇292以使乘客舱空气通过加热器芯体244，从而经由在流动通过加热器芯体244的冷却剂和乘客舱空气之间交换的热量来加热乘客舱空气。可以反馈控制流向PTC加热器的电流以将冷却剂温度调节至希望的温度。此外，当环境温度高于阈值温度时可以通过启用压缩器260而启用热泵232使得热泵232和PTC加热器265都经由中间热交换器242提供热量至冷却剂和乘客舱。如果环境温度高于第二阈值环境温度，流向PTC加热器265的电流可以停止同时热泵232继续运转以利用热泵的效率。这样，当发动机没有运转时可以仅经由热泵、仅经由PTC加热器或者通过PTC加热器和热泵向乘客舱提供热量。经由冷却剂、热泵和/或PTC加热器加热乘客舱空气之后方法400前进至退出。

注意，将PTC加热器安装在中间热交换器242内允许PTC加热器的电压和电流保持在乘客舱220的外部。此外，PTC加热器暴露于冷却剂而不是空气允许在电动推进的车辆和不电动推进的车辆之间使用更高百分比的气候控制部件。

在426处，方法400确定发动机温度是否高于第一阈值温度。发动机温度可以是汽缸盖温度、发动机冷却剂温度或其它发动机温度。第一阈值发动机温度可以小于发动机暖机稳定的运转温度(例如90℃)。例如，第一阈值发动机温度可以是20℃。如果方法400确定发动机温度高于第一阈值温度，答案为是且方法400前进至428。否则，答案为否且方法400前进至424。

在428处，方法400确定发动机温度是否高于第二阈值温度。该发动机温度可以是汽缸盖温度、发动机冷却剂温度或其它发动机温度。第二阈值发动机温度可以略微小于发动机暖机稳定的运转温度。例如，第二阈值发动机温度可以是65℃。如果方法400确定发动机温度高于第二阈值温度，答案为是且方法400前进至432。否则，答案为否且方法400前进至430。

在430处，方法400启用中间热交换器242中的PTC加热器以加热冷却剂子系统230中流动的冷却剂。此外，将来自发动机的热量提供至加热器芯体244。特别地，将阀门250调节至将流出发动机的冷却剂引导通过中间热交换器242和加热器芯体244并且冷却剂不流动通过通道252的位置。额外地，将阀门251调节至使流出发动机的冷却剂旁通散热器231的位置以增加流动至加热器芯体244的冷却剂中保持的热量。经由启用泵254将PTC加热器加热的冷却剂引导至加热器芯体244。从而，发动机和PTC加热器提供热量至加热器芯体244。还可以启用风扇292使乘客舱空气通过加热器芯体244，从而通过流过加热器芯体244的冷却剂和乘客舱空气之间交换的热量加热乘客舱空气。可以反馈控制流向PTC加热器电流以将冷却剂温度调节至希望的温度。在经由发动机和PTC加热器加热的冷却剂加热乘客舱空气之后方法400前进至退出。

额外地，在430处方法400可以确定环境温度是否高于阈值温度。如果是，图2中系统的热泵部分提供热量至流向加热器芯体的冷却剂同时停用PTC加热器。当环境温度高于阈值温度时热泵比PTC加热器加热冷却剂可能更高效。然而，如果环境温度低于阈值温度，启用PTC加热器并停用热泵。这样，可以经由PTC加热器或热泵子系统232加热冷却剂回路中的冷却剂。

在432处，方法400仅从发动机加热的冷却剂提供热量至乘客舱。如果停用PTC加热器则方法400停止流向PTC加热器的电流。由于发动机温度升高，发动机提供的热量足以加热乘客舱而不需要启用PTC加热器以可以节省电能。方法400还可以调节阀门251的位置使得当发动机温度处于希望的温度时冷却剂流动通过散热器231。此外，阀门250设置为允许冷却剂从阀门251流动至中间热交换器242和加热器芯体244。仅经由发动机提供冷却剂加热乘客舱之后方法400前进至退出。

在404处，方法400确定驾驶员需求扭矩是否小于(L.T.)阈值水平并且车辆是否减速。在一个示例中，可以经由加速器踏板的位置确定驾驶员需求扭矩。此外，方法400可以基于车速减小而确定车辆减速。在又一些示例中，方法400可以经由全球定位系统(GPS)或其它装置确定车辆是否下坡以及驾驶员需求扭矩是否小于阈值扭矩。如果方法400确定驾驶员需求扭矩小于阈值扭矩并且如果车辆减速或下坡，答案为是且方法400前进至406。否则，答案为否且方法400前进至420。

在406处，方法400启用再生制动并且经由传动系集成的起动机/发电机或另一种传动系电机将车辆的动能转换为电能。当启用再生制动时电机以发电机或交流发电机模式运转。再生制动期间产生的电能传输至车辆电力总线使得电能可以提供至电池、PTC加热器和其它电动运转的装置。当然，可以阶梯升高或降低电机提供的电力的电压以针对部件电压极限进行调节。启用再生制动之后方法400前进至408。

在408处，方法400将车辆的动能产生的电能引导至PTC加热器。当电池充电至高于其SOC的水平时使用车辆的动能驱动PTC加热器，在仅电机提供扭矩至车轮以推进车辆的电动推进模式中可以加热发动机和乘客舱而不减小车辆的行程范围。可以响应于冷却剂温度而改变提供至PTC加热器的电能以提供希望的发动机冷却剂温度。可以根据是否请求乘客舱加热以及当前的发动机温度而改变希望的发动机冷却剂温度。再生制动期间产生的电能开始引导至PTC加热器之后方法400前进至410。

在410处，方法400经由PTC加热器加热发动机。通过启用PTC加热器并且调节阀门250的位置使得冷却剂不流动通过旁通252而使冷却剂流动通过发动机12来加热发动机。额外地，可以调节阀门251的位置使得流出发动机12的冷却剂旁通散热器231。旁通散热器231允许在通过PTC加热器再加热冷却剂之前冷却剂中存储额外的热能。加热发动机可以减少发动机暖机时间。此外，当再起动发动机时加热发动机可以改善发动机内的燃料汽化使得使用更少燃料来再起动发动机并从而可以减少发动机排放。从而，在再生制动期间可以使用PTC加热器而不需要从电池或其它发动机存储装置汲取电能来加热发动机和乘客舱。这样运转PTC加热器可以允许保持或延长车辆的行程范围。启用PTC加热器加热发动机之后方法400前进至退出。

从而，图4提供了一种加热车辆的方法，包含：响应于环境温度小于阈值温度而通过提供电流至正温度系数(PTC)加热器来增加包括加热器芯体的冷却剂回路中的冷却剂的温度；以及响应于环境温度高于阈值温度而通过从热泵传输的热量来增加冷却剂的温度。该方法包括其中PTC位于热交换器处。

在一些示例中，方法进一步包含当PTC加热器运转时不运转热泵。该方法包括其中经由热交换器传输从热泵传输的热量。该方法进一步包含经由发动机加热冷却剂。该方法进一步包含响应于发动机温度高于阈值温度而停用PTC加热器。该方法进一步包括其中热泵是蒸汽压缩热泵。

图4还提供了一种加热车辆的方法，包含：响应于加热乘客舱的请求并且当没有以再生制动模式运转时而经由PTC加热器传输热量至冷却剂加热乘客舱而不加热发动机；以及响应于进入再生制动模式而经由PTC加热器加热发动机。该方法进一步包含响应于退出再生制动模式而停止加热发动机。该方法包括其中在再生制动模式期间电机提供电力至PTC加热器。该方法包括其中冷却剂流动通过加热器芯体。

在一些示例中，该方法包括其中PTC加热器位于将热量从热泵传输至冷却剂的热交换器处。该方法包括其中响应于环境温度小于阈值温度而启用PTC加热器。该方法包括其中车辆包括发动机，并且其中发动机没有燃烧空气和燃料。

现在参考图5，显示了用于运转车辆加热系统的示例模拟序列。垂直标记T0-T10显示该运转序列期间的相关时间。

从图5顶部起的第一幅图是发动机温度相对于时间的图。X轴代表时间并且时间在该图的左侧开始并且朝X轴箭头方向增加。Y轴代表发动机温度(例如发动机冷却剂温度、汽缸盖温度或其它发动机温度)并且发动机温度朝Y轴箭头方向增加。

从图5顶部起的第二幅图是PTC加热器状态相对于时间的图。X轴代表时间并且时间在该图的左侧开始并且朝X轴箭头方向增加。Y轴代表PTC加热器状态。当PTC加热器状态处于较低水平时PTC加热器关闭。当PTC加热器状态处于较高水平时PTC开启。

从图5顶部起的第三幅图是乘客舱加热请求相对于时间的图。X轴代表时间并且时间在该图的左侧开始并且朝X轴箭头方向增加。Y轴代表乘客舱加热请求状态。当乘客加热请求状态处于较低水平时断定不存在乘客加热请求。当乘客加热请求状态处于较高水平时断定存在乘客加热请求。

从图5顶部起的第四幅图是再生制动状态相对于时间的图。X轴代表时间并且时间在该图的左侧开始并且朝X轴箭头方向增加。Y轴代表再生制动状态。当再生制动状态轨迹处于较低水平时再生制动状态为关闭。当再生制动状态处于较高水平时再生制动为启用。

从图5顶部起的第五幅图是电池荷电状态(SOC)相对于时间的图。X轴代表时间并且时间在该图的左侧开始并且朝X轴箭头方向增加。Y轴代表电池SOC并且电池SOC朝Y轴箭头方向增加。水平线502代表较低电池SOC的阈值水平。

从图5顶部起的第六幅图是驾驶员扭矩需求相对于时间的图。X轴代表时间并且时间在该图的左侧开始并且朝X轴箭头方向增加。Y轴代表驾驶员扭矩需求并且驾驶员扭矩需求朝Y轴箭头方向增加。

从图5顶部起的第七幅图是发动机运转状态相对于时间的图。X轴代表时间并且时间在该图的左侧开始并且朝X轴箭头方向增加。Y轴代表发动机运转状态。当发动机运转状态轨迹处于较低水平时发动机关闭并且没有运转。当发动机运转状态处于较高水平时发动机开启。

在时间T0处，发动机没有运转并且发动机温度处于较低水平。没有启用PTC加热器并且没有请求乘客舱加热。电池SOC处于较高水平并且没有启用再生制动(例如通过电机以发电机模式运转的方式而提供传动系负扭矩的制动)。驾驶员需求扭矩也处于较低水平。这些状况可以指示车辆已经泊车并且启用以行驶的时候。

在时间T1处，发动机保持关闭并且驾驶员请求乘客舱加热。响应于乘客舱加热的请求而启用PTC加热器。经由车辆电池驱动PTC加热器。电池荷电状态处于较高水平并且随着启用PTC加热器而开始减少。经由驾驶员增加驾驶员需求扭矩请求并且响应于该驾驶员需求扭矩电机提供扭矩至车轮。发动机没有运转。这些状况可以指示具有充电电池的混合动力车辆的运转。发动机温度没有增加，因为通过PTC加热器加热的冷却剂旁通绕开发动机并引导至加热器芯体。

在时间T2处，驾驶员取消乘客舱加热请求并且响应于没有乘客舱加热请求PTC加热器关闭。发动机温度保持处于较低水平，因为没有启用发动机。电池SOC继续下降并且响应于驾驶员请求额外的扭矩用于推进车辆驾驶员需求扭矩增加。车辆没有进入再生制动模式。

在时间T3处，保持没有主张乘客舱加热请求并且响应于较低的驾驶员需求扭矩以及车辆减速(未显示)车辆进入再生制动模式。响应于车辆进入再生制动模式而启用PTC加热器并且电池SOC处于较高水平。发动机温度随着热量从PTC加热器传输至发动机而开始增加。发动机保持停止并且电池SOC随着电力提供至PTC加热器和车辆电池而开始增加。

在时间T4处，驾驶员需求扭矩增加并且响应于驾驶员需求扭矩增加车辆退出再生制动模式。响应于退出再生制动模式而停用PTC加热器使得可以节省电力用于推进车辆。保持没有主张乘客舱加热请求并且电池SOC开始减小。发动机继续处于停止状态并且发动机温度保持处于中等水平。

在时间T5处，驾驶员通过主张乘客舱加热请求而请求乘客舱加热。响应于乘客舱加热请求而启用PTC加热器并且经由热冷却剂将热量提供至乘客舱。电池SOC继续减小并且驾驶员需求扭矩保持处于中等水平。发动机保持处于停止状态。

在时间T6处，电池SOC减小至小于较低阈值502的水平。响应于较低的电池SOC而起动并启用发动机。当发动机暖机时驾驶员需求扭矩保持稳定并且PTC加热器继续加热冷却剂和乘客舱。车辆没有处于再生制动模式并且保持主张乘客舱加热请求。响应于发动机起动并且发动机冷却剂温度增加而停用PTC加热器。

时间T7处，取消乘客舱加热请求。PTC加热器保持处于关闭状态并且发动机温度继续增加。电池SOC保持处于较低水平并且响应于驾驶员应用加速器踏板驾驶员需求扭矩增加。车辆没有处于再生制动模式并且发动机在燃烧空气和燃料混合物。

时间T8处，响应于较低的驾驶员需求扭矩和车辆减速车辆进入再生制动模式。没有启用PTC加热器，因为发动机在运转并且发动机温度处于较高水平。电池SOC随着电力从再生制动提供至电池而增加。保持没有主张乘客舱加热请求。

时间T9处，响应于驾驶员需求扭矩增加车辆退出再生制动模式。此后立刻停用发动机并且电机提供推进车辆的动力。在时间T9处还响应于驾驶员的加热请求而主张乘客舱加热请求。没有启用PTC加热器，因为发动机温度较高并且热量可以从发动机冷却剂传输至乘客舱。电池SOC处于较高水平。

在时间T10处，发动机温度已经减小并且响应于较低的发动机温度以及乘客舱加热请求而启用PTC加热器。车辆没有处于再生制动模式并且电池SOC继续减小。驾驶员扭矩需求根据驾驶员的扭矩请求变化。发动机没有燃烧空气和燃料混合物。

本领域内的普通技术人员所理解的，图4中描述的方法代表任意数量处理策略中的一者或多者，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所描述的多个步骤或功能可以描述的序列、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，由于便于说明和描述，处理顺序并非达到本文描述的目标、特征和优点所必需的，而提供用于说明和描述的方便。即使没有明确地描述，本领域内的普通技术人员可理解取决于使用的特定策略可以反复执行一个或多个描述的步骤或功能。

总而言之，本领域技术人员阅读本说明书之后，可想到多种替代和变型而不背离描述的实质和范围。例如，可用天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运转的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可使用本发明来优化。

Claims (9)

1.一种用于加热车辆的方法，包含：

响应于发动机温度小于第一阈值温度而经由提供电流至正温度系数加热器即PTC加热器来增加包括加热器芯体和所述PTC加热器的冷却剂回路中冷却剂的温度，其中所述加热器芯体位于乘客舱中；

将具有增加的温度的所述冷却剂从所述PTC加热器经由冷却剂管道提供至所述加热器芯体；

响应于所述发动机温度大于第二阈值温度而将冷却剂从所述发动机提供至所述加热器芯体；以及

响应于环境温度高于阈值环境温度而经由从热泵传输的热量增加所述冷却剂的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述PTC加热器集成在所述热泵的热交换器中，并且进一步包含通过所述热泵经由所述热交换器和所述PTC加热器提供热量至所述冷却剂。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包含当运转所述PTC加热器时不运转所述热泵。

4.根据权利要求1所述的方法，其中经由热交换器传输从所述热泵传输的热量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机正在燃烧空气和燃料，并且进一步包含经由发动机加热所述冷却剂。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包含响应于所述发动机的温度高于所述第二阈值温度而停用所述PTC加热器。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述热泵是蒸汽压缩热泵。

8.一种用于加热车辆的方法，包含：

响应于加热乘客舱的请求并且当没有以再生制动模式运转时，

当发动机温度小于第一阈值温度时经由PTC加热器加热乘客舱；

当所述发动机温度大于第二阈值温度时经由发动机加热所述乘客舱；以及

响应于进入所述再生制动模式而经由所述PTC加热器加热所述发动机。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包含响应于退出所述再生制动模式而停止加热所述发动机。