CN106166934A - 一种汽车空调控制器的ptc加热器控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统及方法，所述PTC加热器控制系统包括：PTC加热器目标温度确定模块、PTC加热器信号控制模块、PWM输出爬坡设置模块、PTC加热器开启控制模块；所述PTC加热器目标温度确定模块用于以出风口车内目标温度为基础值，叠加第一温度补偿值和第二温度补偿值，从而确定PTC加热器目标温度；所述PTC加热器信号控制模块，通过PI控制方法设定PTC加热器的PWM占空比；通过实时调整PTC加热器目标温度，最大程度的保证汽车空调系统的节能性，同时对整车高压供电系统、PTC加热器与空调箱塑料外壳都进行有效保护，保证汽车空调系统使用安全性。

Description

一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车空调控制技术领域，具体涉及一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统及方法。
背景技术
随着石油资源逐渐贫乏，环境污染日益严重，为改善资源利用和保护环境，以蓄电池为动力的电动汽车应运而生，电动汽车车内空调系统使用新兴的PTC加热器(PTC：一种陶瓷电热元件的简称)代替传统汽车的Heater core(暖气风箱)为车内提供暖气。
PTC加热器以高压电作为常供电，由PWM信号控制其发热程度，利用鼓风机鼓动空气流经PTC电热元件进行空气的强迫对流作为主要热交换方式；传统的汽车空调控制器在设计PTC加热器控制时，往往只简单考虑了用户对空调系统的设定，将PTC加热器温度或者PWM信号固定在某个值，然而，如果不能根据车内外环境温度的不同来设置PTC加热器温度或者PWM信号，而是将PTC加热器温度或者PWM信号固定在某个值，则必然会造成资源浪费；并且如果将PTC加热器温度或PWM信号固定在某个值，有可能会使PTC加热器表面温度过高，带来损坏空调箱塑料外壳的风险。
因此，需要发明一种汽车空调控制器的PTC加热器控制技术，实现对PTC加热器温度或者PWM信号的控制，达到节能、防止温度过高、保护空调箱塑料外壳的效果。
发明内容
本发明提供一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统及方法，根据当前车内制热需求，实时调整PTC加热器目标温度，最大程度的保证汽车空调系统的节能性，同时对整车高压供电系统、PTC加热器与空调箱塑料外壳都进行有效保护，保证汽车空调系统使用安全性。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
本发明一方面提供一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统，包括：
PTC加热器目标温度确定模块：用于以出风口车内目标温度为基础值，叠加第一温度补偿值和第二温度补偿值，从而确定PTC加热器目标温度；所述的第一温度补偿值是根据PTC加热器实际温度与车外温度的温差计算得到；所述的第二温度补偿值是根据鼓风机风速计算得到；
PTC加热器信号控制模块：用于以所述PTC加热器目标温度为给定量，以PTC加热器实际温度作为反馈量，以PTC加热器作为执行机构，通过PI控制方法设定PTC加热器的PWM占空比。
进一步地，设有PWM输出爬坡设置模块：用于将PWM的输出方式设置为爬坡输出方式，每0.25秒增加百分之一的PWM占空比。
又进一步地，设有PTC加热器开启控制模块：用于当鼓风机开启、检测到低压总线电压在额定范围内、PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，控制开启PTC加热器。
还进一步地，所述PTC加热器开启控制模块还包括检测低压总线电压模块，用于根据PTC加热器的规格要求，将低压总线电压控制在PTC加热器的额定电压范围内。
更进一步地，所述PTC加热器开启控制模块设有温度延滞开关，当PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，通过温度延滞开关控制开启PTC加热器。
本发明另一方面提供一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法，包括：
PTC加热器目标温度确定步骤：以出风口车内目标温度为基础值，叠加第一温度补偿值和第二温度补偿值，从而确定PTC加热器目标温度；所述的第一温度补偿值是根据PTC加热器实际温度与车外温度的温差计算得到；所述的第二温度补偿值是根据鼓风机风速计算得到；
PTC加热器信号控制步骤：以所述PTC加热器目标温度为给定量，以PTC加热器实际温度作为反馈量，以PTC加热器作为执行机构，通过PI控制方法设定PTC加热器的PWM占空比。
进一步地，包括PWM输出爬坡设置步骤：将PWM的输出方式设置为爬坡输出方式，每0.25秒增加百分之一的PWM占空比。
又进一步地，还包括PTC加热器开启控制步骤：当鼓风机开启、检测到低压总线电压在额定范围内、PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，控制开启PTC加热器。
还进一步地，所述PTC加热器开启控制步骤包括检测低压总线电压步骤，根据PTC加热器的规格要求，将低压总线电压控制在PTC加热器的额定电压范围内。
更进一步地，在所述PTC加热器开启控制步骤中，当PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，通过温度延滞开关控制开启PTC加热器。
本发明提供的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统及方法，通过对PTC加热器目标温度的确定模块、PTC加热器开启控制模块、PTC加热器信号控制模块、PWM输出爬坡设置模块及相应的方法步骤，克服了现有技术中将PTC加热器温度或者PWM输出信号固定在某个值所带来的资源浪费与安全隐患，最大程度的保证汽车空调系统的节能性，同时对整车高压供电系统、PTC加热器与空调箱塑料外壳都进行有效保护，保证汽车空调系统使用安全性。
附图说明
图1是本发明的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统结构示意图；
图2是本发明的PTC加热器目标温度确定模块结构示意图；
图3是本发明的第一温度补偿值和第二温度补偿值补偿关系图；
图4是本发明的PTC加热器开启控制模块、PTC加热器信号控制模块、PWM输出爬坡设置模块结构示意图；
图5是本发明的温度延滞开关工作示意图；
图6是本发明的PTC加热器目标温度确定步骤流程图；
图7是本发明的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
本发明提供一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统，如图1所示，包括：
PTC加热器目标温度确定模块，如图2所示，所述PTC加热器目标温度确定模块用于用于以出风口车内目标温度为基础值，叠加第一温度补偿值和第二温度补偿值，从而确定PTC加热器目标温度；所述出风口车内目标温度由自动内温控制模块得到，所述自动内温控制模块为现有技术；由于热空气流经汽车空调系统箱时，会存在热量损失，所以使得汽车空调出风口车内目标温度要比PTC加热器表面温度低若干度。热量的损失值受实际PTC加热器温度与车外温度的温差和鼓风机风速影响，因此确定PTC加热器目标温度时须叠加根据实际PTC加热器温度与车外温度的温差计算得到的第一温度补偿值和根据鼓风机风速计算得到的第二温度补偿值；如图3所示，第一温度补偿值和第二温度补偿值由图3中的补偿关系得到。
PTC加热器信号控制模块，如图4所示，用于以所述PTC加热器目标温度为给定量，以PTC加热器实际温度作为反馈量，以PTC加热器作为执行机构，形成一个闭环回路控制系统，通过PI控制方法设定PTC加热器的PWM占空比，控制参数相互独立，参数的选定比较简单，通过所述PWM占空比实现了PTC加热器的温度调节。
优选地，设有PWM输出爬坡设置模块，如图4所示，用于将PWM的输出方式设置为爬坡输出方式，每0.25秒增加百分之一的PWM占空比；由于PTC加热器由高压电作为常供电，当出风口车内温度远高于PTC加热器实际出风温度时，经过所述PI控制算法的比例参数P放大差值后，PTC加热器的PWM占空比有可能快速上升并给高压总线造成浪涌电流和突变电流，通过设置PWM输出爬坡设置模块，有效保护了高压总线。
优选地，如图4所示，设有PTC加热器开启控制模块，控制开启PTC加热器；由于PTC加热器能够在短时间内温度快速上升，为了保护PTC加热器和汽车空调系统箱，PTC加热器增加了开启限制条件，所述PTC加热器开启控制模块，用于当鼓风机开启、检测到低压总线电压在额定范围内、PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，控制开启PTC加热器；判断鼓风机已开启，是为了确保有空气流经PTC加热器。
优选地，所述PTC加热器开启控制模块还包括检测低压总线电压模块，用于根据PTC加热器的规格要求，将低压总线电压控制在PTC加热器的额定电压范围内。
优选地，如图5所示，所述PTC加热器开启控制模块设有温度延滞开关，当PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，通过温度延滞开关控制开启PTC加热器，从而避免当PTC加热器的表面温度在阈值上下波动时频繁开关PTC加热器。
本发明另一方面提供一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法，包括：
PTC加热器目标温度确定步骤，如图6所示，先判断车外温度传感器工作是否正常，当车外温度传感器工作正常时，以出风口车内目标温度t2为基础值叠加第一温度补偿值t3和第二温度补偿值t4确定PTC加热器目标温度Tptc，根据PTC加热器实际温度与车外温度的温差计算所述第一温度补偿值，根据鼓风机风速计算所述第二温度补偿值；当车外温度传感器工作不正常时，PTC加热器目标温度为固定值t1。
如图7所示，PTC加热器信号控制步骤，当PTC加热器温度传感器工作正常时，以所述PTC加热器目标温度为给定量，以PTC加热器实际温度作为反馈量，以PTC加热器作为执行机构，通过PI控制方法设定PTC加热器的PWM占空比P1，当PTC加热器温度传感器工作不正常时，PWM占空比设为固定值P3，。
优选地，包括PWM输出爬坡设置步骤：将PWM的输出方式设置为爬坡输出方式，每0.25秒增加百分之一的PWM占空比。
优选地，还包括PTC加热器开启控制步骤：当鼓风机开启、检测到低压总线电压在额定范围内、PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，控制开启PTC加热器，此时PWM占空比输出为P1，否则，此时PWM占空比输出为0。
优选地，所述PTC加热器开启控制步骤包括检测低压总线电压步骤，根据PTC加热器的规格要求，将低压总线电压控制在PTC加热器的额定电压范围内。
优选地，在所述PTC加热器开启控制步骤中，当PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，通过温度延滞开关控制PTC加热器开启，从而避免当PTC加热器的表面温度在阈值上下波动时频繁开关PTC加热器。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统，其特征在于：包括：
PTC加热器目标温度确定模块：用于以出风口车内目标温度为基础值，叠加第一温度补偿值和第二温度补偿值，从而确定PTC加热器目标温度；所述的第一温度补偿值是根据PTC加热器实际温度与车外温度的温差计算得到；所述的第二温度补偿值是根据鼓风机风速计算得到；
PTC加热器信号控制模块：用于以所述PTC加热器目标温度为给定量，以PTC加热器实际温度作为反馈量，以PTC加热器作为执行机构，通过PI控制方法设定PTC加热器的PWM占空比。
2.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统，其特征在于，还包括：
PWM输出爬坡设置模块：用于将PWM的输出方式设置为爬坡输出方式，每0.25秒增加百分之一的PWM占空比。
3.如权利要求1所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统，其特征在于，还包括：
PTC加热器开启控制模块：用于当鼓风机开启、检测到低压总线电压在额定范围内、PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，控制开启PTC加热器。
4.如权利要求3所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统，其特征在于：
所述PTC加热器开启控制模块包括检测低压总线电压模块，用于根据PTC加热器的规格要求，将低压总线电压控制在PTC加热器的额定电压范围内。
5.如权利要求3所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制系统，其特征在于：所述PTC加热器开启控制模块设有温度延滞开关，当PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，通过温度延滞开关控制开启PTC加热器。
6.一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法，其特征在于：包括：
PTC加热器目标温度确定步骤：以出风口车内目标温度为基础值，叠加第一温度补偿值和第二温度补偿值，从而确定PTC加热器目标温度；所述的第一温度补偿值是根据PTC加热器实际温度与车外温度的温差计算得到；所述的第二温度补偿值是根据鼓风机风速计算得到；
PTC加热器信号控制步骤：以所述PTC加热器目标温度为给定量，以PTC加热器实际温度作为反馈量，以PTC加热器作为执行机构，通过PI控制方法设定PTC加热器的PWM占空比。
7.如权利要求6所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法，其特征在于，还包括：
PWM输出爬坡设置步骤：将PWM的输出方式设置为爬坡输出方式，每0.25秒增加百分之一的PWM占空比。
8.如权利要求6所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法，其特征在于，还包括：
PTC加热器开启控制步骤：当鼓风机开启、检测到低压总线电压在额定范围内、PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，控制开启PTC加热器。
9.如权利要求8所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法，其特征在于，还包括：
所述PTC加热器开启控制步骤包括检测低压总线电压步骤，根据PTC加热器的规格要求，将低压总线电压控制在PTC加热器的额定电压范围内。
10.如权利要求8所述的一种汽车空调控制器的PTC加热器控制方法，其特征在于：在所述PTC加热器开启控制步骤中，当PTC加热器表面温度不超过表面温度阈值时，通过温度延滞开关控制开启PTC加热器。
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