CN107650620A - 用于多区域车辆加热的系统 - Google Patents

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CN107650620A CN201710599284.4A CN201710599284A CN107650620A CN 107650620 A CN107650620 A CN 107650620A CN 201710599284 A CN201710599284 A CN 201710599284A CN 107650620 A CN107650620 A CN 107650620A
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蒂莫西·诺亚·布兰兹勒
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Abstract

公开了一种车辆加热系统。该系统包括配置为加热冷却剂的发动机和配置为加热冷却剂的电加热器。冷却剂供给阀配置为选择性地将冷却剂引导到发动机。该系统还包含配置为接收冷却剂的多个热交换器和至少一个热交换器控制阀。该至少一个热交换器控制阀配置为选择性地允许冷却剂流到热交换器中的一个。

Description

用于多区域车辆加热的系统
技术领域
本公开总体上涉及车辆加热系统，并且更具体地，涉及用于多区域加热控制的车辆加热系统。
背景技术
常规车辆使用来自燃烧式发动机的废热作为乘客舱的唯一的加热源。然而，电池电动车辆(HEV)可能会间歇地获得废热，因此它们可能需要额外的热源。插电式混合动力电动车辆(PHEV)可能会由于在燃烧式发动机关闭的情况下运行相当长的一段时间而进一步使该问题复杂化。本公开提供了加热乘客舱而不仅仅依靠发动机废热的系统和方法。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了一种车辆加热系统。加热系统包含配置为加热冷却剂的发动机和配置为加热冷却剂的电加热器。冷却剂供给阀配置为选择性地将冷却剂引导到发动机，以及多个热交换器配置为接收冷却剂。该系统还包含配置为选择性地允许冷却剂流到热交换器中的一个的至少一个热交换器控制阀。
根据本公开的另一方面，公开了一种混合动力车辆加热系统。该系统包括配置为加热冷却剂的发动机和配置为加热冷却剂的电加热器。冷却剂供给阀配置为响应于发动机中的冷却剂的温度而选择性地使冷却剂循环通过发动机。该系统还包含配置为接收冷却剂的多个加热器芯和配置为将冷却剂引导到加热器芯中的一个的至少一个加热器控制阀。
根据本公开的另一方面，公开了一种车辆加热系统。该系统包含配置为加热冷却剂的发动机和配置为加热冷却剂的电加热器。该系统还包含配置为接收冷却剂的多个热交换器以及与电加热器和发动机通信的控制器。控制器配置用于控制配置为选择性地将冷却剂引导到发动机的冷却剂供给阀并且控制选择性地允许冷却剂流到热交换器中的一个的至少一个热交换器控制阀。
在研究以下说明书、权利要求书和附图后，本领域技术人员将理解和领会本公开的这些和其它方面、目的和特征。
附图说明
附图中：
图1是混合动力车辆的示意图；
图2是用于多区域加热的车辆加热系统的示意图；
图3是示出多个加热回路的用于多区加热的车辆加热系统的示意图；
图4A是示出用于控制车辆的加热过程的方法的过程图；
图4B是示出用于控制加热器芯隔离阀(HCIV)的图4A的加热过程的子程序的流程图。
图4C是示出用于控制发动机温度子程序的图4A的加热过程的子程序的流程图；和
图5是示出根据本公开的用于控制车辆的电加热过程的方法的过程图。
具体实施方式
根据需要，本文公开了本发明的详细实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是可以以各种和替代形式体现的本发明的示例。这些附图不一定是详细的设计，并且一些示意图可能被夸大或最小化，以显示功能概述。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是用于教导本领域技术人员不同地应用本发明的代表性基础。
如本文所使用的，当用于两个或更多个项目的列表中时，术语“和/或”表示可以单独使用所列项目中的任何一个，或者可以使用列出的项目中的两个或多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则组合物可以单独含有A；单独含有B；单独含有C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或者A、B和C的组合。
以下公开内容描述了可用于混合动力车辆中的加热系统。加热系统可以提供改善的乘客舒适度，同时保持车辆的高水平的操作效率。在一些实施例中，系统可以提供多区域加热系统，其可以选择性地从电加热器产生热量或利用来自燃烧式发动机的废热来加热乘客舱。系统的示例性应用可以是可以配备混合动力驱动系统的全尺寸乘客车辆(例如，运动型多用途车辆(SUV)、面包车、标准轿车等)的形式。
图1示出了混合动力车辆(HEV)10动力传动系统结构和控制系统。功率分流混合动力电动车辆10可以是并联混合动力电动车辆。所示的HEV结构仅用于示例的目的，并不旨在限制，因为本公开适用于HEV、PHEV或者任何合适的架构的其他车辆类型。如图1所示，动力传动系统结构可以包含连接到动力传动系统的两个动力源12、14。动力源可以包括组合燃烧发动机发电机子系统和电驱动系统。发动机和发电机可以包含将发电机连接到发动机的行星齿轮组。电驱动系统可以包含电动马达子系统、发电机子系统和电池子系统。电池子系统可以对应于用于发电机和马达的能量存储系统。
发电机18的充电速度可以基于发动机输出功率在电气通路和机械通路之间的分流而变化。在具有功率分流动力传动系统的车辆10中，发动机16可以要求由发动机转速控制或发电机制动扭矩产生的发电机扭矩，以通过电气和机械通路(分流模式)或者通过全-机械通路(并行模式)将其输出动力传送到动力传动系统用于前向运动。在使用第二动力源14的操作期间，电动马达20可以从电池26获得动力并且独立于发动机16提供用于正向和反向运动的推进。该操作模式可以称为“电驱动”、纯电动模式或EV模式(电模式)。
与常规动力传动系统不同，功率分流动力传动系统的操作可以集成两个动力源12、14，来无缝地工作以在不超出系统限制(例如电池限制)的情况下满足驾驶员的需求。此外，可以在优化总动力传动系统的效率和性能的同时满足需求。为了以这种方式起作用，需要两个动力源12、14之间的协调控制。如图1所示，存在可以执行用于功率分流动力传动系统的协调控制的分层车辆系统控制器(VSC)28。在正常的动力传动系统条件(没有子系统/部件故障)下，VSC 28可以解释驾驶员的需求(例如，PRND和加速或减速要求)。根据驾驶员的需求和动力传动系统的限制，VSC 28可以确定车轮扭矩指令。VSC28还可以确定每个动力源需要提供的扭矩，以便满足驾驶员的扭矩需求并且实现发动机的操作点(扭矩和速度)。
在一些实施例中，电池26可以以可充电结构(以虚线示出)来实现。可充电结构可以使用可以连接到电网或其他外部电源的插座32。以这种方式，电池26可以通过电池充电器/转换器30由外部电源充电。
如本文所述，车辆10可以以电模式(EV模式)操作。在EV模式中，电池26可以向电动马达20提供所有的动力以操作车辆10。除了节省燃料的好处之外，EV模式中的操作可以通过较低的噪音和更好的驾驶性能来增强乘坐舒适性。例如，一些驾驶性能可以包括更平滑的电动操作、较低的噪音/振动/粗糙度(NVH)以及更快的响应。EV模式中的操作也可以通过限制排放和提高燃料经济性来提供环境效益。
插电式混合动力电动车辆(PHEV)可以共享内燃机和电池电动车辆的特性。例如，PHEV可以具有仅由通过电池组26供电的电动马达20提供推进的驾驶行程。一旦电池组26荷电已经耗尽到预定水平，则可以起动发动机16。发动机16可以提供动力以推动车辆并对电池组26进行再充电。在纯电动模式下，发动机16可以不起作用。由于发动机16不活动，所以不会产生热量，因此不能利用发动机的热量来加热乘客舱。响应于乘客加热的需要，PHEV可以启动发动机16。然而，这可能会干扰纯电动操作，并可能影响燃料经济性和排放。
现在参考图2，示出了用于向用于PHEV的乘客舱提供热量的加热系统34。系统34可以提供两个源以加热用于加热车辆10的冷却剂。例如，如参考图1所讨论的，车辆系统控制器(VSC)28可以利用来自发动机36的热量来加热冷却剂，如常规ICE(内燃机)车。此外，当来自发动机36的热量不足时，VSC 28可以经由电加热器38提供热量。电加热器38可以类似于在电池电动车辆系统中使用的电加热器38，并且可以对应于高压电加热器。具有多个热源可以在正常操作条件下提供灵活性，并且在故障模式操作期间可以提供一些冗余。
系统34可以允许来自发动机36或者电加热器38的冷却剂流过至少一个加热器芯48。至少一个加热器芯48可以对应于配置为将加热的空气输送到车辆10的乘客舱的热交换器。可以为VSC 28设置加热器芯隔离阀(HCIV)42以选择发动机36或电加热器38作为加热的冷却剂源。尽管参考VSC28进行了讨论，但是各种各样的控制器、电路和/或处理器可以连通以控制本文所描述的各种任务。因此，参考本文讨论的各种控制方法和系统描述的主要控件是VSC 28。然而，可以理解的是，各种控制电路可以与VSC 28连通以提供本文所讨论的各种控制和功能。
参考图1讨论的VSC 28可以基于乘客加热请求和加热系统中的各种部件的状态来确定加热模式。基于乘客加热要求，加热器芯40的期望冷却剂温度由VSC 28产生或提供给VSC 28(图1)。在操作中，加热系统34的目标可以是以最节能的方式将加热器芯40的温度维持在所需温度。以这种方式，系统34可以优化操作，使得在不牺牲车辆10的乘客的舒适度的情况下维持效率。
电加热器38可以是正温度系数(PTC)型加热器。PTC加热元件可以由具有自限温度特性的小陶瓷石构成。这些特性可以包括快速加热响应时间和自动变化功率以维持预定温度的能力。因此，PTC加热器可以被选择以用于向车辆舱室提供受控的电加热。虽然参考电加热器38具体地讨论了PTC加热器，但是在不脱离本公开的精神的情况下，可以将各种类型的加热器并入系统34。
系统34还可以包含至少一个辅助水泵43。该至少一个辅助水泵43可以配置为迫使冷却剂流过加热系统34，加热系统34可以包含多个冷却剂通路或加热回路44。加热回路可以对应于多个气候区46，其可以为车辆的各个区域提供独立的气候控制。另外，一个或多个温度传感器46可以与加热回路连接以识别加热回路的一个或多个阶段的冷却剂温度。通常，在操作期间，冷却剂流过至少一个加热器芯48，该加热器芯48允许热量从冷却剂转移到进入乘客舱的空气中。热量可以从冷却剂转移并且可以流入至少一个加热器芯48，以使用风机50将空气吹送通过加热器芯48并进入乘客舱。
系统34还可以包含配置为迫使流体流过发动机36的水泵52。水泵52可以是电动或机械驱动的。在某些模式中，水泵52也可以迫使流体通过加热系统34的部件。系统34还可以包含配置为驱散冷却剂中的热量的散热器54。冷却剂的流动通路可以响应于来自恒温器56的输入而由加热系统34控制。以这种方式，加热系统可以基于由恒温器56识别的冷却剂的温度来控制散热器54和发动机36之间的冷却剂的流量。
在一些实施例中，系统34可以包含可以用作冷却剂储存器的除气瓶58。此外，除气瓶58可以从冷却剂中除去空气，并提供压力释放。冷却系统还可以包括将发动机排气的一部分再循环回发动机气缸的排气再循环(EGR)系统60。虽然参考用于车辆10的加热系统34讨论了特定部件，但是可以使用各种部件来促进如本文所讨论的加热系统34的各种功能。因此，在不脱离本公开的精神的情况下，系统34可以被定制以适合各种应用。
在操作期间，VSC 28可以基于期望的气候来控制冷却剂的流量和温度。期望的气候可以由车辆10的乘客经由用户界面输入。在示例性实施例中，用户界面可以配置为接收车辆10中的多个气候区46的期望温度。例如，气候区46可以对应于乘客舱的前部和后部。前部可以对应于前座椅区域，而后部可以对应于后座椅区域。因此，每个气候区46可以对应于车辆的前部气候区和一个或多个附加气候区。在一些实施例中，气候区46可以对应于驾驶员侧和乘客侧、存储区域和乘客舱等
气候区46中的每个可以配置为从一个或多个加热回路44接收热量。例如，VSC 28可以控制到第一加热回路44a和第二加热回路44b中的每个的冷却剂的流量。在这种结构中，VSC 28可以通过控制到每个加热回路44的冷却剂的流量来控制第一区46a和第二区46b中的每个的气候。除了控制到每个加热区46的冷却剂的流量，VSC 28还可以控制HCIV 42以控制来自发动机36和/或电加热器38的加热的冷却剂源。
如参考图1所讨论的，在车辆10的不同操作时段期间，VSC 28可以识别发动机冷却剂是否足够热以将加热的冷却剂供应到第一加热器芯48a和第二加热器芯48b中的一个或多个。VSC 28可以经由配置为监测用于发动机36的发动机冷却剂回路70中的ECT的ECT传感器64来识别发动机冷却剂温度(ECT)。发动机冷却剂回路70在图3中示出，并且对应于当HCIV 42关闭时形成的冷却剂的冷却剂循环通路。因此，VSC 28可以配置为控制HCIV 42以将电加热回路72与发动机冷却剂回路70隔离开。这样，系统34可以独立于发动机36和对应的发动机冷却剂来选择性地将加热的冷却剂从电加热器38供应到加热器芯48。
发动机冷却剂回路70可经由入口76通过发动机36并经由出口78被释放。出口78可以与旁路和散热器54流体连通。在这种结构中，恒温器56可以控制冷却剂是否流过散热器54以散热或者绕过散热器54以维持/积聚热量。恒温器56与水泵52流体连通，水泵52可将冷却剂送回到入口76。在该结构中，水泵52还可以响应于发动机温度大于从加热器芯48输出的冷却剂的温度来将冷却剂供应到一个或多个加热器芯。
电加热回路72可以经由HCIV 42与发动机冷却剂回路70选择性隔离。在该封闭结构中，冷却剂可以从HCIV 42传递到电加热器38。从电加热器38，冷却剂可以通过至少一个电回路温度计80。至少一个电回路温度计80可以对应于可以位于加热器芯48上游的第一电回路温度计80a。冷却剂可以从电加热器38通过至少一个辅助泵82和至少一个区域控制阀84，以选择性地将加热的冷却剂供应到第一加热器芯48a和/或第二加热器芯48b。因此，区域控制阀84可以对应于用于加热器芯48的热交换器冷却剂供给阀。在加热器芯48之后，冷却剂可以通过第二电回路温度计80b并返回到HCIV 42。在该结构中，VSC可以控制辅助泵82和区域控制阀84来向每个加热芯48供应加热的冷却剂以独立地加热区域46。
VSC 28可以响应于系统34的操作模式来控制电加热器38以加热冷却剂。参考图3进一步讨论各种操作模式。VSC 28可以响应于冷却剂的温度来激活电加热器。可以测量车辆10的纯电动操作期间的冷却剂的温度，并且冷却剂的温度在冷却剂通过第一电回路温度计80a和/或第二电回路温度计80b中的至少一个时传递给VSC 28。这样的冷却剂温度可以被称为加热器冷却剂温度(HCT)，其将参考图4进一步讨论。在该结构中，VSC 28可以控制系统34在纯电动操作周期期间向每个区域46供应热量。
现在参考图2和图3，VSC 28可以控制HCIV 42选择性地将发动机冷却剂回路70与电加热回路72组合，以经由组合的冷却剂回路90将加热的冷却剂供应到加热器芯48。当发动机冷却剂温度足以满足来自第一加热器芯48a和第二加热器芯48b的热量的需求时，组合的冷却剂回路90通常可被VSC 28激活。VSC 28可以经由ECT传感器64识别冷却剂温度，并将冷却剂温度与加热器芯输出要求进行比较，以识别是否激活电加热回路72或组合的加热回路90。因此，VSC 28可以选择性地利用由发动机36产生的热量或者利用由电加热器38产生的热量来加热加热器芯48。
此外，VSC 28可以基于车辆10的乘员的加热需求来选择性地控制冷却剂到每个加热器芯48的流量。例如，VSC 28可以与一个或多个加热区阀84连通，并且配置为控制加热区域阀84以选择性地将冷却剂供应到第一加热器芯48a和/或第二加热器芯48b。VSC 28可以控制第一加热区阀84a以激活经由第一加热区回路44a供应到第一加热器芯48a的加热的冷却剂。因此，VSC28可操作为响应于经由用户界面的乘客请求来选择性地激活第一加热区46a。当第一加热区阀84a启用时，VSC 28可以进一步控制第一风机50a，使得加热的空气被输送到车辆10的乘客舱中的第一区域46a。以这种方式，VSC 28可以将由发动机36和/或电加热器38加热的冷却剂供应到第一加热器芯48a以加热第一区域46a。
VSC 28还可以配置为控制第二加热区域阀84b以激活经由第二加热区回路44b供应到第二加热器芯48b的加热的冷却剂。VSC 28可操作为响应于经由用户界面的乘客请求来选择性地激活第二加热区46b。当第二加热区阀84b启用时，VSC 28可以进一步控制第二风机50b，使得加热的空气被输送到车辆10的乘客舱中的第二区域46b。以这种方式，VSC 28可以将由发动机36和/或电加热器38加热的冷却剂供应到第二加热器芯48b以加热第二区域46b。
系统34的电加热回路72和组合的加热回路90可以对应于将冷却剂输送到加热器芯48中的一个的冷却剂流动通路。第一组合加热回路90a可以由以下通路形成：冷却剂从发动机36流到HCIV42、经由第一辅助泵82a和第一加热区阀84a从HCIV 42流入第一加热器芯48a、以及经由恒温器从第一加热器芯48a返回到发动机36。第二组合加热回路90b可以通过以下通路形成：冷却剂从发动机36流到HCIV 42、经由第二辅助泵82b和第二加热区阀84b从HCIV 42流入第二加热器芯48b、以及经由恒温器56从第二加热器芯48b返回到发动机36。因此，加热系统34可以包含多个组合的加热回路90，当发动机36运行时，加热回路90可被VSC28选择性地激活。
另外，当发动机36不运行时，VSC 28可以用电加热回路72来加热乘客舱的区域46。第一电加热回路72a可以由以下通路形成：冷却剂从HCIV 42经由第一辅助泵82a通过处于打开位置的第一加热区阀84a、从第一加热区阀84a进入第一加热器芯48a、以及从第一加热器芯48a返回到HCIV 42。第二电加热回路72b可以通过以下通路形成：冷却剂从HCIV 42经由第二辅助泵82b通过处于打开位置的第二加热区阀84b、从第二加热器区阀84b进入第二加热器芯48b、以及从第二加热器芯48b返回到HCIV 42。因此，加热系统34可以提供用于在发动机放热的情况下操作的多个组合的加热回路90以及提供用于在发动机36没有排出足够的热量来加热冷却剂的情况下操作的多个电加热回路72。
在一些实施例中，系统34可以包含可配置为控制本文所述的一个或多个过程的附加控制器。例如，在一些实施例中，电加热器38可以对应于高压加热器。电加热器38可以由可以与用户界面94通信的热控制器92控制。在该结构中，热控制器92可以与VSC 28通信并且配置为控制和传送经由用户界面94从车辆10的乘客接收到的加热指令。
系统34还可以包含至少一个环境空气温度计96。环境空气温度计可以与控制器92和VSC 28中的至少一个连通。环境空气温度计96可以配置为识别经由风机50吹送通过加热器芯48的空气的空气温度。在一些应用中，系统34可以包含配置为测量进入第一风机50a的空气的空气温度的第一环境空气温度计96a和配置为测量进入第二风机50b的空气的空气温度的第二环境空气温度计96b。因此，该系统可操作用于确定供应到加热器芯48的环境空气的温度以估计冷却剂的热负荷或热需求。
现在参考图4A、4B和4C，示出了示出用于系统34的示例性操作方法100的各种图。参考图4A开始，可以响应于车辆启动顺序或接收到车辆10(102)的用户界面的气候调节来初始化车辆10的气候控制或加热。响应于气候控制的初始化，VSC 28可以选择用于车辆10的气候控制的区域46。VSC 28可以响应于可以经由用户界面(104)由车辆10的乘客选择的加热设置来选择区域46。基于所要求的加热设置，VSC 28可以继续控制风机50和阀84中的每个以选择性地将热量输出到车辆10的区域46。
响应于对第一区域46a的热量的请求，VSC 28可以如下控制加热系统34：将第一风机50a激活到与所要求的热量相当的水平、停用或维持第二风机50b的空转状态、打开第一加热区阀84a、以及关闭第二加热区阀84b(106)。响应于对第二区域46b的热量的请求，VSC28可以如下控制加热系统34：将第二风机50b激活到与所要求的热量相当的水平、停用或维持第一风机50a的空转状态、关闭第一加热区阀84a、以及打开第二加热区阀84b(108)。响应于对第一区域46a和第二区域46b的热量的请求，VSC 28可以如下控制加热系统34：将第一风机50a激活到与所要求的热量相当的水平、将第二风机50b激活到与所要求的热量相当的水平、打开第一加热区阀84a、以及打开第二加热区阀84b(110)。
如参考图2和3所讨论的，系统34的VSC 28还可以控制HCIV 42和发动机36，以确保供应给加热器芯48的冷却剂的温度是否足够提供适应操作需求的加热的冷却剂。因此，VSC28可以通过激活HCIV 42的控制位置子程序来确定HCIV控制位置(112)。参考图4B进一步讨论HCIV控制子程序。另外，系统34可以选择性地激活发动机36以向加热器芯48供应加热的冷却剂。发动机控制子程序可以通过VSC 28激活以确定发动机的开/关状态(114)。参考图4C进一步讨论发动机控制子程序。
现在参考图4B，响应于向车辆10的一个或多个气候区46供应热量的加热请求，HCIV控制子程序120可以被VSC 28初始化。HCIV控制子程序120可以配置为识别由ECT传感器64测量的发动机冷却剂温度是否足以加热冷却剂以向加热器芯48供应热量。如前所述，在一些操作期间，发动机36可以是空转的。因此，HCIV 42可隔离电加热回路72，以防止发动机36冷却冷却剂。
一旦初始化，VSC 28可以应用HCIV控制子程序120以识别系统34的总风机需求量(TB)。总风机需求量(TB)可以计算为第一风机50a和第二风机50b的总风机冷却速率(122)。每个风机50的风机流量率可以近似为对应于风机50的风机设置的标量值并相加。例如，标量值可以对应于每个风机50的控制值，控制值可以从0变化到10或者以其间某中间水平的精度从低变化到高。这样的风机设置可以由系统34基于每个气候区46的环境温度AT与每个相应气候区的用户温度设置相比的温差来设定。
控制子程序可以继续确定车辆10的乘客舱或每个区域46的环境温度。环境温度AT可以由步骤124中的VSC 28基于来自车辆10的乘客舱中的至少一个温度计96的温度信号来识别。因此，VSC 28可操作用于在步骤126中确定总风机需求TB和环境温度AT以推断或计算从加热器芯48输出的冷却剂的冷却剂输出温度(HCOut)。
冷却剂输出温度(HCOut)可以确定为加热器冷却剂温度(HCT)与每个气候区46的加热器芯48的热需求之间的差。加热器冷却剂温度(HCT)可以是由VSC28识别为来自第一电回路温度计80a的温度信号。等式1示出了冷却剂输出温度(HCOut)的方程式，即加热器冷却剂温度(HCT)与气候区的热需求之间的差值。
HCOut＝HCT–funct(AT,TB) (等式1)
因此，基于等式1，VSC 28可以将冷却剂输出温度(HCOut)计算为加热器冷却剂温度(HCT)与环境温度和总风机需求TB的函数之间的差。基于冷却剂输出温度(HCOut)，系统34可以控制HCIV 42的指令。
在一些实施例中，VSC 28可以包含第二电回路温度计80b。在这种系统中，VSC 28可以从第二电回路温度计80b的第二冷却剂温度测量冷却剂输出温度(HCOut)。如先前参考图2和图3所讨论的，加热器冷却剂温度HCT可以在HCT通过第一电回路温度计80a和/或第二电回路温度计80b时被测量并传送到VSC 28。因此，HCIV控制子程序可以为各种车辆提供灵活的控制解决方案。
在计算出冷却剂输出温度(HCOut)的情况下，VSC 28可以将冷却剂输出温度(HCOut)与发动机冷却剂温度ECT(128)进行比较。如参考图2和图3所讨论的，发动机冷却剂温度ECT可以从ECT传感器64传送到VSC 28。如果发动机冷却剂温度ECT大于冷却剂输出温度(HCOut)，则VSC 28可以控制HCIV 42以激活加热回路44以将加热的冷却剂供应到加热器芯48(130)。如果发动机冷却剂温度ECT不大于冷却剂输出温度(HCOut)，则VSC 28可以控制HCIV 42以激活纯电动加热回路72，使得电加热器38向加热器芯48供应热量(132)。因此，当发动机冷却剂温度足够时，系统34可以通过利用发动机36的热量来补充或供应系统34的热量来提供有效的操作。
现在参考图4C，VSC 28可以配置为根据系统34的热需求来激活发动机气候控制子程序140。根据系统34的加热器芯48的加热需求量HD，VSC28可以激活发动机36以补充由电加热器38提供的热量。在一些实施例中，如果加热器芯48的加热需求量(HD)超过最大电热供应阈值(EMax)，则可能需要由发动机36产生的热量来加热车辆10。
在步骤142中，该方法可以确定系统34的总风机需求量(TB)。总风机需求量(TB)可以计算为第一风机50a和第二风机50b的总风机冷却速率(122)。如参考图4B所讨论的，每个风机50的风机流量率可以近似为对应于风机50的风机设置的标量值并相加。发动机气候控制子程序140可以继续确定车辆10的乘客舱或每个区域46的环境温度(144)。基于来自车辆10的乘客舱中的至少一个温度计96的温度信号，在步骤144中可以通过VSC 28来识别环境温度(AT)。因此，VSC 28可操作用于确定总风机需求量TB和环境温度AT以估计系统34的加热需求量(HD)。
根据环境温度AT和总风机需求量(TB)来计算加热需求量(HD)(146)。加热需求量(HD)可以类似于在步骤126中应用的每个气候区46的加热器芯48的热需求量。在步骤126和146中，函数可以不同，因为每个函数可以被不同地加权或包括不同的常数以调节相应控制方案的操作行为。因此，基于加热需求量，系统34可以选择性地激活发动机36以辅助电加热器38供应热量以满足加热需求量(HD)。
为了确定是否需要发动机36的操作来供应热量以满足加热需求量(HD)，子程序140可以将加热需求量(HD)与最大电热供应阈值(EMax)进行比较(148)。如果HD小于EMax，则发动机36可以被停用，因为电加热器38具有足够的功率来提供加热需求量(HD)(150)。如果HD不小于EMax，则子程序140可以继续到步骤152来将加热器冷却剂温度(HCT)与加热器冷却剂温度目标(HCT目标)进行比较。如果HCT大于HCT目标，发动机36可以被停用，因为不需要来自发动机36的热量来加热冷却剂。如果HCT不大于HCT目标，则发动机36可以由系统34激活以向冷却剂供应热量以满足加热需求量(HD)(154)。
如参考图4所讨论的，参考HCIV 42和发动机36对加热器芯48提供热量的操作来讨论系统34的示例性实施例。现在参考图5，讨论了用于电加热器38的控制程序170，其示出了用电加热器38来控制多个气候区46的温度的方法。参考图3讨论的热控制器92可以配置为控制电加热器38，并且还可以与VSC 28通信以集成本文描述的各种系统和方法的控制。
一旦初始化，控制程序170可以确定是否要求用于车辆10的热量(172)。如果不要求热量，则热控制器92可以保持在步骤172，直到要求热量。如果要求热量，则VSC 28和热控制器92可以确定在第一区域46a中是否要求热量(174)。响应于对于第一区域46a的热量的请求，热控制器92可以如下控制加热系统34：将第一风机50a激活到与所要求的热量相当的水平、停用或维持第二风机的空闲状态50b、打开第一加热区阀84a、以及关闭第二加热区阀84b(176)。如果不是仅在第一区域46a中要求热量，则控制程序170可以确定在第二区域46b(178)中是否需要热量。
响应于对于第二区域46b的热量的请求，VSC 28和热控制器92可以如下控制加热系统34：将第二风机50b激活到与所请求的热量相当的水平、停用或维持第一风机50a的空闲状态、关闭第一加热区阀84a、以及打开第二加热区阀84b(180)。如果不仅仅在第一区域46a或第二区域46b中的一个中要求热量，则程序170可以继续加热第一区域46a和第二区域46b。响应于对于第一区域46a和第二区域46b的热量的请求，VSC 28和热控制器92可以如下控制加热系统34：将第一风机50a激活到与所要求的热量相当的水平、激活第二风机50b达到与所要求的热量相当的水平、打开第一加热区阀84a、以及打开第二加热区阀84b(182)。
在识别正在操作的区46之后，控制程序170可以确定系统34的总风机需求量(TB)。总风机需求量(TB)可以计算为第一风机50a和第二风机50b的总风机冷却速率(184)。如参考图4B所讨论的，每个风机50的风机流量率可以近似为对应于风机50的风机设置的标量值并相加。发动机气候控制子程序140可以继续确定车辆10的乘客舱或每个区域46的环境温度。在步骤144中，环境温度(AT)可以基于来自车辆10的乘客舱中的至少一个温度计96的温度信号通过加热器控制器92识别。
基于总风机需求量(TB)和环境温度(AT)，热控制器92可以确定冷却剂输出温度(HCOut)。冷却剂输出温度(HCOut)可以确定为加热器冷却剂温度(HCT)与每个气候区46的加热器芯48的热需求量之间的差。加热器冷却剂温度(HCT)可以由热控制器92和/或VSC 28根据来自第一电回路温度计80a的温度信号来识别。因此，基于等式1，VSC 28可以将冷却剂输出温度(HCOut)计算为加热器冷却剂温度(HCT)与环境温度和总风机需求量TB的函数之间的差。
程序170还可以识别加热器冷却剂温度(HCT)中的控制误差(188)。控制误差可以计算为冷却剂温度目标(HCT目标)和加热器冷却剂温度(HCT)之间的差。以这种方式，程序170可以将加热器冷却剂温度(HCT)的响应与电加热器38的各种设置和输入进行比较。基于冷却剂输出温度(HCOut)和控制误差的计算，VSC 28和热控制器92可以控制对电加热器38的输入，以确保操作加热器以精确地加热车辆10的乘客舱(190)。
此外，电加热器38的控制程序可以识别车辆10的操作模式(例如，纯电动模式、燃烧混合模式等)以控制电加热器38。例如，如果电池26电量减低，则VSC 28可以控制发动机36激活以辅助车辆10的推进。在这种情况下，发动机冷却剂温度(ECT)可能会加热到一个水平，使得其可以用于加热冷却剂，这是由于发动机冷却剂温度(ECT)大于冷却剂输出温度(HCOut)。因此，本文讨论的各种程序和方法(例如，120、140、170等)可以提供控制系统34的综合操作指令。
系统34还可以包括冷引擎锁定(CELO)特征。CELO特征可以禁止风机50的操作，直到冷却剂达到一定的阈值。系统34可以请求引擎36被打开以辅助加热冷却剂。一旦冷却剂已经达到一定的阈值，则可以增加风机50的风扇速度，以允许加热的空气流入乘客舱。
为了描述和定义本发明的教导的目的，应注意的是，术语“大体上”和“近似”在本文中用于表示可归因于任何定量比较、值、测量或其他表示的固有程度的不确定性。术语“大体上”和“近似”在本文中也用于表示在不导致所讨论的主题的基本功能的改变的情况下定量表示可以从所述参考变化的程度。
应当理解的是，在不脱离本发明的概念的情况下，可以对上述结构进行变化和修改，并且还应当理解的是，这些概念旨在被所附权利要求覆盖，除非这些权利要求以他们的语言明确声明的相反的情况。

Claims (20)

1.一种车辆加热系统，包含：
配置为加热冷却剂的发动机；
配置为加热所述冷却剂的电加热器；
配置为选择性地将所述冷却剂引导到所述发动机的冷却剂供给阀；
配置为接收所述冷却剂的多个热交换器；和
配置为选择性地允许所述冷却剂流到所述热交换器中的一个的至少一个热交换器控制阀。
2.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述至少一个热交换器控制阀配置为利用由所述热交换器中的每个发散的热量来加热多个气候区。
3.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述至少一个热交换器控制阀进一步配置为允许所述冷却剂流到多个气候区中的一个。
4.根据权利要求1所述的加热系统，进一步包含配置为选择性地将所述冷却剂泵送到所述多个热交换器中的至少一个的辅助泵。
5.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述至少一个热交换器控制阀对应于第一热交换器控制阀和第二热交换器控制阀。
6.根据权利要求5所述的加热系统，其中所述第一热交换器控制阀配置为选择性地使所述冷却剂能够输送到第一气候区，以及所述第二热交换器控制阀配置为选择性地使所述冷却剂能够输送到第二气候区。
7.根据权利要求6所述的加热系统，其中所述第一气候区对应于所述车辆的前部座椅部分，以及所述第二气候区对应于所述车辆的后部座椅部分。
8.一种混合动力车辆加热系统，包含：
配置为加热冷却剂的发动机；
配置为加热所述冷却剂的电加热器；
冷却剂供给阀，所述冷却剂供给阀配置为响应于所述发动机中的所述冷却剂的温度而选择性地使所述冷却剂循环通过所述发动机；
配置为接收所述冷却剂的多个加热器芯；和
配置为将所述冷却剂引导到所述加热器芯中的一个的至少一个加热器控制阀。
9.根据权利要求8所述的系统，进一步包含配置为识别所述发动机中的所述冷却剂的所述温度的发动机冷却剂温度传感器。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个加热器控制阀配置为将所述冷却剂引导到所述车辆的气候区。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述至少一个加热器控制阀配置为选择性地将所述冷却剂引导到所述多个加热器芯中的选定的加热器芯。
12.根据权利要求8所述的系统，其中所述多个加热器芯对应于配置为加热第一气候区的第一热交换器和配置为加热第二气候区的第二热交换器。
13.根据权利要求12所述的系统，进一步包含配置为将所述冷却剂输送到选定的加热器芯的至少一个辅助泵。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述至少一个辅助泵对应于配置为将所述冷却剂供应到所述第一热交换器的第一辅助泵和配置为将所述冷却剂供应到所述第二热交换器的第二辅助泵。
15.一种车辆加热系统，包含：
配置为加热冷却剂的发动机；
配置为加热所述冷却剂的电加热器；
配置为接收所述冷却剂的多个热交换器；和
与所述电加热器和所述发动机通信的控制器，并且所述控制器配置为：
控制配置为选择性地将所述冷却剂引导到所述发动机的冷却剂供给阀；和
控制用于选择性地允许所述冷却剂流到所述热交换器中的一个的至少一个热交换器控制阀。
16.根据权利要求15所述的系统，进一步包含与所述控制器通信的配置为测量发动机冷却剂温度的发动机冷却剂温度传感器。
17.根据权利要求16所述的系统，进一步包含配置为将热量从所述热交换器传递到所述车辆的乘客舱的多个风机。
18.根据权利要求17所述的系统，进一步包含配置为识别热交换器输入冷却剂温度的电冷却剂温度传感器。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制器进一步配置为：
基于所述输入冷却剂温度和所述风机的至少一个速度控制设置来确定热交换器输出温度。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器进一步配置为：
控制所述冷却剂供给阀以响应于所述发动机冷却剂温度超过所述热交换器输出温度来将所述冷却剂引导到所述发动机。
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