CN108733103A - 陶瓷芯体控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种陶瓷芯体控制系统及方法,所述系统包括:控制器,与第一驱动单元耦接,适于获取陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻‑温度特征参数;根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻‑温度特征参数和整车热功率需求,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间;根据所述需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,生成第一控制信号,并将所述第一控制信号发送至第一驱动单元;所述第一驱动单元,与所述陶瓷芯体组耦接,适于根据所述第一控制信号,驱动所述陶瓷芯体组中的对应数量的陶瓷芯体导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间。采用上述方案,可以提高汽车空调加热器的能效。
Description
技术领域
本发明涉及汽车空调技术领域,尤其涉及一种陶瓷芯体控制系统及方法。
背景技术
随着新能源汽车技术尤其是电动汽车技术的不断发展,对汽车空调的制热能效要求也越来越高,直接转换电能发热的陶瓷芯体(Positive Temperature Coefficient,PTC)在汽车空调制热技术领域应用较为广泛。
现有的汽车空调制热技术领域,多采用继电器开关对PTC进行控制。然而现有的PTC控制方法,容易造成PTC干烧或空调加热器制热量不足,整体能效利用率较低。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何提高汽车空调加热器的能效。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种陶瓷芯体控制系统,包括:控制器、第一驱动单元以及陶瓷芯体组,其中:所述控制器,与所述第一驱动单元耦接,适于获取所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数;根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数和整车热功率需求,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间;根据所述需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,生成第一控制信号,并将所述第一控制信号发送至所述第一驱动单元;所述第一驱动单元,与所述陶瓷芯体组耦接,适于根据所述第一控制信号,驱动所述陶瓷芯体组中的对应数量的陶瓷芯体导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间;所述陶瓷芯体组,包括陶瓷芯体,适于在导通时发热。
可选地,所述控制器,适于根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、电功率、所述陶瓷芯体的温度、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率,计算得出所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的最小电阻值;根据所述整车热功率需求、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、所述各陶瓷芯体的最小电阻值,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间。
可选地,所述第一驱动单元包括:第一驱动电路以及第一开关电路,其中:所述第一驱动电路,与所述控制器耦接,适于将所述第一控制信号放大,并将放大后的第一控制信号发送至所述第一开关电路;所述第一开关电路,与所述第一驱动电路耦接,适于根据所述放大后的第一控制信号,执行闭合或断开操作,以控制所述陶瓷芯体组中对应数量的陶瓷芯体的导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间。
可选地,所述第一开关电路为绝缘栅双极型晶体管。
可选地,所述陶瓷芯体控制系统,还包括:信息采集单元,与所述控制器耦接,适于采集所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的温度信息,以及以下信息中的至少一种:所述绝缘栅双极型晶体管的温度信息、所述陶瓷芯体组的目标温度信息、车厢内的温度信息、外部鼓风机风量档位信息、GPS定位信息;将采集到的信息发送至所述控制器;所述控制器,适于根据所述信息采集单元发送的采集到的信息,控制所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体导通或断开。
可选地,所述控制器,还适于根据用户输入的温度调整请求生成发热功率调整信号,并将所述发热功率调整信号发送至所述绝缘栅双极型晶体管,以调整所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率。
可选地,所述发热功率调整信号包括脉冲宽度调制信号。
可选地,所述陶瓷芯体控制系统,还包括:第二驱动单元,设置在所述控制器与所述陶瓷芯体组之间,适于接收所述控制器发送的第二控制信号,并根据所述第二控制信号驱动所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的导通或断开,所述第二控制信号由所述控制器在检测到所述第一驱动单元出现故障时生成,所述第二控制信号中包括需要导通的陶瓷芯体的数量以及导通时间。
可选地,所述第二驱动单元包括:第二驱动电路以及第二开关电路,其中:所述第二驱动电路,与所述控制器耦接,适于将所述第二控制信号进行放大,并将放大后的第二控制信号发送至所述第二开关电路;所述第二开关电路,与所述第二驱动电路耦接,适于根据接收到的所述放大后的第二控制信号,控制所述陶瓷芯体组中的对应数量的陶瓷芯体导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间。
可选地,所述第二开关电路为绝缘栅双极型晶体管。
可选地,所述控制器,还适于对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
可选地,所述控制器,适于在初次上电时,对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
可选地,所述控制器,适于定期对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
可选地,所述陶瓷芯体控制系统,还包括:电压电流采集电路,与所述陶瓷芯体组耦接,适于对所述陶瓷芯体组中每一个陶瓷芯体的电压与电流分别进行采样,并将采样结果发送至所述控制器;所述控制器,适于根据所述采样结果,计算所述陶瓷芯体组中每一个陶瓷芯体的实际电阻值,并根据所述每一个陶瓷芯体的实际电阻值以及对应的实际温度值,对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
可选地,所述陶瓷芯体组的数目为多个。
可选地,所述陶瓷芯体组的数目为2个。
本发明实施例还提供了一种陶瓷芯体控制方法,包括:获取陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数;根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数和整车热功率需求,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间;根据所述需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,生成第一控制信号;将所述第一控制信号发送至第一驱动单元,使得所述第一驱动单元根据所述第一控制信号,驱动所述陶瓷芯体组中的对应数量的陶瓷芯体导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间。
可选地,所述计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,包括:获取所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、电功率、所述陶瓷芯体的温度、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率,并计算得出所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的最小电阻值;根据所述整车热功率需求、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、所述各陶瓷芯体的最小电阻值,计算得到需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间。
可选地,所述方法还包括:接收用户输入的温度调整请求;根据所述用户输入的温度调整请求,生成发热功率调整信号,以调整所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率。
可选地,所述发热功率调整信号为脉冲宽度调制信号。
可选地,所述方法还包括:当检测到所述第一驱动单元出现故障时,生成第二控制信号;将所述第二控制信号发送至第二驱动单元,使得所述第二驱动单元接收到所述第二控制信号后,驱动所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的导通或断开。
可选地,所述方法还包括:对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
可选地,所述对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正,包括:根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的电压和电流计算得出各陶瓷芯体的实际电阻值;根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的实际电阻值及对应的实际温度值,对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下有益效果:
由于第一控制信号是根据陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数以及整车热功率需求生成的,因此可以根据整车热功率需求控制相应数量的陶瓷芯体导通发热以及陶瓷芯体的导通时间,故可以提高陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热效率,从而可以提高汽车空调加热器的能效。
进一步,采用绝缘栅双极型晶体管作为第一开关电路,在接收到的发热功率调整信号为脉冲宽度调制信号时,通过对调整脉冲的占空比,对电压进行调整,从而降低在启动时的电流冲击,降低对于陶瓷芯体的高压击穿几率。
进一步,当控制器检测到第一驱动单元出现故障时,可以生成第二控制信号并发送至第二驱动单元,使得第二驱动单元驱动陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体进行工作。在第一驱动单元出现故障时,也能使得陶瓷芯体控制系统的正常工作,提高了陶瓷芯体控制系统的安全性。
此外,采用电压电流采集电路对陶瓷芯体组电路的电压与电流分别进行采样,控制器可以根据采样结果可以对陶瓷芯体组的电压与电流状态进行监控,使得陶瓷芯体组工作在正常的电压与电流范围内,进一步提高陶瓷芯体控制系统的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种陶瓷芯体控制系统的结构示意图;
图2是本发明实施例中的另一种陶瓷芯体控制系统的结构示意图;
图3是本发明实施例中的又一种陶瓷芯体控制系统的结构示意图;
图4是本发明实施例中的再一种陶瓷芯体控制系统的结构示意图;
图5是本发明实施例中的一种陶瓷芯体控制方法的流程图。
具体实施方式
现有技术中采用继电器开关控制PTC的工作,无法对PTC的工作功率进行精确调节,从而使得需求功率与实际的工作功率无法准确的匹配,经常出现干烧或制热量不足的情况,PTC的能效较低。
在本发明实施例中,控制器获取陶瓷芯体组中各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数,并根据整车热功率需求以及陶瓷芯体组中各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数生成第一控制信号,以对各陶瓷芯体进行控制。由于第一控制信号是根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数以及整车热功率需求生成的,因此可以根据功率需求控制相应数目的陶瓷芯体导通发热以及陶瓷芯体的导通时长,故可以提高陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热效率,从而可以提高汽车空调加热器的能效。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1,给出了本发明实施例中一种陶瓷芯体控制系统,包括:控制器11、第一驱动单元12以及陶瓷芯体组13。
在具体实施中,控制器11可以获取陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数,并可以根据所述陶瓷芯体组13中各PTC的标准的电阻-温度特征参数和整车功率热需求,计算得出陶瓷芯体组中需要导通的PTC的数量及导通时间,并根据计算得出的需要导通的PTC的数量以及导通时间,生成第一控制信号。
在实际应用中,控制器11可以根据车辆中的汽车空调设定的目标温度计算得到整车热功率需求。
在具体实施中,陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数可以存储在控制器11的存储器中,控制器11可以从自身的存储器中获取到陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数。陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数也可以存储在外接存储设备中,控制器11可以从外接存储设备中获取到陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数,并将获取到的各PTC的标准的电阻-温度特征参数保存在自身存储器中。
在实际应用中,陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数为电阻与温度的映射关系。陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数可以以标准的电阻-温度特征曲线的形式存在,可以根据各PTC的标准的电阻-温度特征曲线,得到各PTC的标准的电阻-温度特征参数。陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数也可以以标准的电阻-温度映射表的形式存在,通过查找各PTC的标准的电阻-温度映射表可以得到各PTC的标准的电阻-温度特征参数。
在具体实施中,控制器11还可以获取到陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数。陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数可以预存储在控制器11的存储器中,控制器11可以从自身的存储器中获取到陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数;陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数也可以存储在外接存储设备中,控制器11可以从外接存储设备中获取到陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数,并可以将获取到的陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数保存在自身的存储器中。
在实际应用中,可以获取陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数,之后,根据各PTC的标准的电阻-温度特征参数对应的电压值和温度值,在相同的电压值和温度值的条件下,计算得到陶瓷芯体组13的电阻值。之后,根据该电阻值对应的温度值可以得出陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数。
可以理解的是,陶瓷芯体组13的标准的电阻-温度特征参数也可以通过多次试验测试得出。
在具体实施中,控制器11可以获取陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数、电功率、所述PTC的温度、所述陶瓷芯体组13中的各PTC的发热功率等,计算得出陶瓷芯体组13中各PTC的最小电阻值。也可以通过多次实验测试得出陶瓷芯体组13中的各PTC的最小电阻值。在得到陶瓷芯体组13中的各PTC的最小电阻值之后,可以根据所述陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数、所述各PTC的最小电阻值,得到各PTC的最大发热功率,并根据获取的整车热功率需求计算得到需要导通的PTC的数量以及导通时长。
在具体实施中,在计算得到各PTC的最小电阻值后,可以先确定各PTC工作时的电阻值区间,电阻值区间的最小值为最小电阻值与x1的乘积,电阻值区间的最大值为最小电阻值与x2的乘积,其中:1<x1<x2。
例如,x1=1.05,x2=1.10,最小电阻值为R,那么,电阻值区间的最小值为1.05R,电阻值区间的最大值为1.10R。
在同一电压下,PTC工作时的电阻值为最小电阻值时,发热功率最大。由于导通的PTC的数目是根据整车热功率需求以及各PTC的电阻-温度特征参数计算得出的,因此,控制各PTC工作时的电阻为最小电阻值或者处于电阻值区间,可以提高各PTC的发热功率,从而可以导通较少数目的PTC,即可满足整车热功率需求,从而可以提高陶瓷芯体组的能效。
在具体实施中,控制器11在计算得到陶瓷芯体组13中需要导通的PTC数目以及PTC的导通时间后,可以根据陶瓷芯体组13中需要导通的PTC数目以及导通的PTC的导通时间生成第一控制信号,用于控制陶瓷芯体组13的相应数量的PTC导通,以及导通的PTC的导通时间。之后,将生成的第一控制信号发送至第一驱动单元12,第一驱动单元12接收到控制器11发送的第一控制信号后,可以根据第一控制信号驱动陶瓷芯体组13的相应数量的PTC导通,以及PTC的导通时间。
在具体实施中,陶瓷芯体组13中的PTC的数量可以为一个,也可以为多个,陶瓷芯体组13的PTC的数量可以根据实际需要进行设置。当陶瓷芯体组13中的PTC的数量不同时,陶瓷芯体组13的发热功率不同。
由此可见,由于第一控制信号是根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数以及整车热功率需求生成的,因此可以根据整车热功率需求控制相应数量的陶瓷芯体导通以及陶瓷芯体的导通时长,故可以提高陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热效率,从而可以提高汽车空调加热器的能效。
下面对本发明上述实施例中提供的陶瓷芯体控制系统进行具体说明。
参照图2,给出了本发明实施例中另一种陶瓷芯体控制系统,其中,陶瓷芯体组13中包括n个PTC,依次为PTC1、PTC2、……、PTCn,其中,PTC1、PTC2、……、PTCn并联连接。
在具体实施中,第一驱动单元12可以包括第一驱动电路121以及第一开关电路122。第一驱动电路121设置在控制器11与第一开关电路122之间,可以将接收到的第一控制信号进行放大,并将放大后的第一控制信号发送至第一开关电路122。放大后的第一控制信号用于驱动第一开关电路122断开,或用于驱动第一开关电路122闭合。
相应地,第一开关电路122接收到放大后的第一控制信号后,可以根据放大后的第一控制信号闭合或者断开。当第一开关电路122接收到的放大后第一控制信号为闭合信号时,可以根据放大后的第一控制信号控制陶瓷芯体组13中相应数量的PTC导通以及导通时间,PTC导通后,开始发热;当第一开关电路122接收到的放大后第一控制信号为闭合信号时,可以控制陶瓷芯体组13中相应数量的PTC断开,PTC断开后,停止发热。
在本发明实施例中,第一开关电路122可以为绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor,IGBT)。IGBT可以根据第一控制信号控制陶瓷芯体组13中的其中一个PTC导通发热,也可以控制陶瓷芯体组13中的多个PTC导通发热,还可以控制陶瓷芯体组13中的全部PTC导通发热。
例如,整车热功率需求为1千瓦,控制器11根据陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数以及整车热功率需求计算得出需要导通陶瓷芯体组13中的2个PTC。则控制器11生成第一控制信号时,在第一控制信号中包括PTC的导通数量为2个。
在具体实施中,控制器11还可以对陶瓷芯体组13的发热功率进行调整。控制器11可以根据接收到的用户输入的温度调整请求,生成发热功率调整信号。将生成的发热功率调整信号发送至IGBT。IGBT接收到发热功率调整信号后,可以根据发热功率调整信号对陶瓷芯体组13的发热功率进行调整,也可以对陶瓷芯体组13中的一个或多个PTC的发热功率进行调整。
当对陶瓷芯体组13的发热功率进行调整时,可以对陶瓷芯体组13的输入电流进行调整,或者输入电压进行调整,或者对需要导通的PTC的数量进行调整。
在具体实施中,发热功率调整信号可以为脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation,PWM)信号。通过对调整脉冲的占空比,对电压进行调整,从而降低在启动时的电流冲击,降低对于陶瓷芯体的高压击穿几率。
可以理解的是,在实际应用中,发热功率调整信号还可以为其他类型的信号,此处不做赘述。
在具体实施中,陶瓷芯体控制系统还可以包括信息采集单元14。信息采集单元14可以采集陶瓷芯体组13中的各PTC的温度信息,以及IGBT的温度信息、陶瓷芯体组13的目标温度信息、车厢内的温度信息、外部鼓风机风量档位信息、全球定位系统(GlobalPositioning System,GPS)的定位信息中的至少一种。信息采集单元14在采集到上述信息后,可以将采集到的信息发送至控制器11,使得控制器11在接收到信息采集单元14发送的采集到的信息后,可以根据接收到的信息,对陶瓷芯体组13中需要导通的PTC数量及导通时间进行调整。
在实际应用中,可以在PTC上安装温度传感器,以获取陶瓷芯体组13中的各PTC的温度信息。可以在车厢内安装温度传感器以获取到车厢内的温度信息。可以在车辆上安装定位装置,以获取车辆的定位信息。
通过采集各PTC的温度信息通过与PTC对应的标准的电阻-温度特征参数,获知PTC的电阻,有利于控制器控制各PTC工作在高效工作区间,并能对PTC的温度进行监控,防止因温度过高对PTC的损害。
采集车厢内的温度信息可以获知当前陶瓷芯体组的工作效果,当检测到车厢内的温度接近目标温度时,可以调整陶瓷芯体组的发热功率,从而可以节约能源。采集GPS定位信息,可以获取当前定位信息对应区域的与当前时间对应的历史平均气温情况,从而可以得知设定的热功率需求是否合理。根据采集的IGBT的温度信息,可以得知当前IGBT是否工作在合理的温度区间内,当温度过高时,可以断开IGBT,从而实现对IGBT的保护。
例如,控制器接收到信息采集单元发送的PTC的温度信息,经检测得知超过预设的安全温度阈值,控制器可以生成用于断开温度值超过预设的安全温度值的PTC的第一控制信号,并将生成的第一控制信号发送至第一驱动电路,驱动对应的PTC断开。
在具体实施中,陶瓷芯体控制系统还可以包括:电压电流采集电路,可以对陶瓷芯体组13中的每一个陶瓷芯体的电压进行采样,也可以对陶瓷芯体组13中的每一个PTC的电流进行采样,并可以将采样得到的电压值与电流值发送到控制器11。
控制器11可以根据接收到的电压值及电流值,计算与接收到的电压值及电流值所对应的陶瓷芯体组13中的各PTC的实际电阻值,根据该实际电阻值以及对应的实际温度定期对陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征曲线进行修正。
在具体实施中,在陶瓷芯体控制系统初次上电时,控制器11可以获取陶瓷芯体组13中的各PTC的实际温度,以及陶瓷芯体组13中的各PTC的电压与电流,并根据获取的各PTC的电压与电流计算得出各PTC的实际电阻值。根据各PTC的实际温度值及实际电阻值对陶瓷芯体组13中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
在具体实施中,一个陶瓷芯体组13的发热功率有限,当整车热功率需求较大时,陶瓷芯体组13的数量可以为多个。在本发明一实施例中,陶瓷芯体组13的数目为2个。在本发明另一实施例中,陶瓷芯体组13的数量为3个。
在实际应用中,每个陶瓷芯体组13中的PTC的数量可以相同,也可以不同。各陶瓷芯体组13中的PTC的数量可以根据实际需要或者具体的应用场景进行设置。
在陶瓷芯体控制系统工作过程中,可能存在第一驱动单元12故障的情况,当第一驱动单元12故障时,会影响整个陶瓷芯体控制系统的工作。
为解决上述问题,本发明实施例提供了又一种陶瓷芯体控制系统,参照图3。所述陶瓷芯体控制系统包括第二驱动单元35。第二驱动单元35设置在控制器31与陶瓷芯体组33之间。
在具体实施中,图3中的控制器31与图1中的控制器11可以相同,第一驱动单元32与第一驱动单元32相同,陶瓷芯体组33可以与陶瓷芯体组13相同,信息采集单元34可以与信息采集单元14相同。
当控制器31检测到第一驱动单元32出现故障时,控制器31可以生成第二控制信号,并将第二控制信号发送至第二驱动单元35。
在实际应用中,第一驱动单元32的故障情况可以包括以下任一种情况:第一驱动单元32出现过压、第一驱动单元32出现过流、第一驱动单元32出现过载等。
可以理解的是,在第一驱动单元32没有出现故障时,控制器31也可以按照预设的条件生成第二控制信号,并将生成的第二控制信号发送至第二驱动单元35。
例如,控制器31中预设的条件为:交替生成第一控制信号和第二控制信号,并将生成的第一控制信号发送至第一驱动单元32,将生成的第二控制信号发送至第二驱动单元35。使得第一驱动单元32和第二驱动单元35交替工作,从而可以延长第一驱动单元32及第二驱动单元35的使用寿命。
在具体实施中,第二驱动单元35接收到第二控制信号后,可以根据第二控制信号驱动陶瓷芯体组33中的各PTC导通或者断开。
在本发明实施例中,第二驱动单元35可以包括:第二驱动电路以及第二开关电路。第二驱动电路可以接收控制器31发送的第二控制信号,当接收到第二控制信号后,可以将第二控制信号进行放大处理,得到放大后的第二控制信号,放大后的第二控制信号可以用于闭合第二开关电路,也可以为用于断开第二开关电路。第二驱动电路将放大后的第二控制信号发送至第二开关电路。第二开关电路根据接收到的放大后的第二控制信号闭合后,可以控制陶瓷芯体组33中的一个或多个PTC导通;或第二开关电路根据接收到的放大后的第二控制信号断开后,可以控制陶瓷芯体组33中的某一个或多个PTC断开。
在本发明实施例中,第二开关电路为IGBT。
通过第二驱动单元可以对第一驱动单元进行补充和支撑,当控制器检测到第一驱动单元出现故障时可以断开第一驱动单元,并控制第二驱动单元开始工作,通过第一驱动单元和第二驱动单元的协同配合,可以实现陶瓷芯体控制系统的正常,并提高所述系统的安全性。
在具体实施中,陶瓷芯体控制系统中可以包括多组陶瓷芯体组33,各陶瓷芯体组33可以对应有第一驱动单元32、第二驱动单元35,还可以对应有信息采集单元34。
例如,陶瓷芯体控制系统中有3组陶瓷芯体组33,每个第一驱动单元或者第二驱动单元所能驱动的功率为1千瓦。当控制器31接收到的整车热功率需求为1.8千瓦时,可以控制其中1组陶瓷芯体组33中的PTC全部导通,控制一组陶瓷芯体组33中的PTC全部断开,控制另一组陶瓷芯体组33中的PTC的导通时间为T;也可以控制其中1组陶瓷芯体组33中的PTC全部导通,控制一组陶瓷芯体组33中的PTC全部断开,控制另一组陶瓷芯体组33中的部分PTC导通。从而实现每组陶瓷芯体组33工作在最佳工作状态,第一驱动单元32也相应的工作在最佳工作状态。
图4给出了本发明实施例中再一种陶瓷芯体控制系统,该陶瓷芯体控制系统为PTC双端双通路的控制系统。双端指的是陶瓷芯体组33中的各PTC可以分别受第一驱动单元32和第二驱动单元35控制;双通路指的是存在两组相互独立的陶瓷芯体组33,可以根据接收到的控制器31发送的第一控制信号或第二控制信号,控制陶瓷芯体组33中的各PTC导通或者断开。
通过对PTC双端双通路的控制系统,实现空调加热器的高效工作,降低对汽车续航里程的影响。此外,还可以稳定平衡各加热通路的冲击电流,有效控制PTC的高压击穿几率,保证零件的高可靠性。
参照图5,给出了本发明实施例中一种陶瓷芯体控制方法,结合图1~图4,下面通过具体步骤进行详细说明。
步骤S51,获取陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数。
在具体实施中陶瓷芯体组中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数可以存储在控制器的存储器中,控制器可以从自身的存储器中获取到陶瓷芯体组中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数。陶瓷芯体组中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数也可以存储在外接存储设备中,控制器可以从外接存储设备中获取到陶瓷芯体组中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数。
在实际应用中,陶瓷芯体组中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数为电阻与温度的映射关系。陶瓷芯体组中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数可以根据各PTC的标准的电阻-温度特征曲线,得到各PTC的标准的电阻-温度特征参数。陶瓷芯体组中的各PTC的标准的电阻-温度特征参数也可以以标准的电阻-温度映射表的形式存在,通过查找各PTC的标准的电阻-温度映射表可以得到各PTC的标准的电阻-温度特征参数。
步骤S52,根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数和整车热功率需求,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间。
在具体实施中,当控制器可以获取陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、电功率、所述陶瓷芯体的温度、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率等,计算得出陶瓷芯体组中各陶瓷芯体的最小电阻。之后,可以根据获取的整车热功率需求、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、所述各陶瓷芯体的最小电阻值,计算得到需要导通的陶瓷芯体的数量以及导通时间。
在实际应用中,控制器可以根据汽车空调设定的目标温度计算得到整车热功率需求。
步骤S53,根据所述需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,生成第一控制信号。
在具体实施中,控制器在计算得到陶瓷芯体组中需要导通的PTC数目以及PTC的导通时间后,可以根据陶瓷芯体组中需要导通的PTC数量以及PTC的导通时间生成第一控制信号。
步骤S54,将所述第一控制信号发送至第一驱动单元.
在具体实施中,第一驱动单元接收到第一控制信号后,可以根据第一控制信号中的需要导通的PTC的数量以及导通时间,驱动陶瓷芯体组中对应数量的PTC导通,并控制导通的PTC的导通时间。当PTC导通后,开始发热。第一驱动单元还可以根据第一控制信号,驱动陶瓷芯体组中的PTC断开,PTC断开后停止工作。
在具体实施中,控制器可以接收用户输入的温度调整请求,并根据所述用户输入的温度调整请求,生成发热功率调整信号;也可以接收整车发热功率变化信息,根据整车发热功率变化信息,生成发热功率调整信号。
控制器生成发热功率调整信号后,可以根据生成的发热功率调整信号调整陶瓷芯体组中一个或多个PTC的发热功率,也可以根据生成的发热功率调整信号调整陶瓷芯体组中需要导通的PTC的数量以及导通时间,还可以对陶瓷芯体组的发热功率进行调整。
在具体实施中,发热功率调整信号可以为PWM信号。通过对调整脉冲的占空比,对电压进行调整,从而降低在启动时的电流冲击,降低对于陶瓷芯体的高压击穿几率。
可以理解的是,在实际应用中,发热功率调整信号还可以为其他类型的信号,此处不做赘述。
在具体实施中,在初次上电时,可以获取陶瓷芯体组中的各PTC的实际温度,以及陶瓷芯体组中的各PTC的实际电压与电流,并可以根据获取到的实际电压与电流计算得到陶瓷芯体组中各PTC的实际电阻。根据得到陶瓷芯体组中的各PTC的实际温度以及实际电阻,对陶瓷芯体组中各PTC的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (23)
1.一种陶瓷芯体控制系统,其特征在于,包括:控制器、第一驱动单元以及陶瓷芯体组,其中:
所述控制器,与所述第一驱动单元耦接,适于获取所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数;根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数和整车热功率需求,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间;根据所述需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,生成第一控制信号,并将所述第一控制信号发送至所述第一驱动单元;
所述第一驱动单元,与所述陶瓷芯体组耦接,适于根据所述第一控制信号,驱动所述陶瓷芯体组中的对应数量的陶瓷芯体导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间;
所述陶瓷芯体组,包括陶瓷芯体,适于在导通时发热。
2.根据权利要求1所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述控制器,适于根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、电功率、所述陶瓷芯体的温度、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率,计算得出所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的最小电阻值;根据所述整车热功率需求、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、所述各陶瓷芯体的最小电阻值,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间。
3.根据权利要求1所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述第一驱动单元包括:第一驱动电路以及第一开关电路,其中:
所述第一驱动电路,与所述控制器耦接,适于将所述第一控制信号放大,
并将放大后的第一控制信号发送至所述第一开关电路;
所述第一开关电路,与所述第一驱动电路耦接,适于根据所述放大后的第一控制信号,执行闭合或断开操作,以控制所述陶瓷芯体组中对应数量的陶瓷芯体的导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间。
4.根据权利要求3所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述第一开关电路为绝缘栅双极型晶体管。
5.根据权利要求4所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,还包括:信息采集单元,与所述控制器耦接,适于采集所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的温度信息,以及以下信息中的至少一种:所述绝缘栅双极型晶体管的温度信息、所述陶瓷芯体组的目标温度信息、车厢内的温度信息、外部鼓风机风量档位信息、GPS定位信息;将采集到的信息发送至所述控制器;
所述控制器,适于根据所述信息采集单元发送的采集到的信息,控制所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体导通或断开。
6.根据权利要求4所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述控制器,还适于根据用户输入的温度调整请求生成发热功率调整信号,并将所述发热功率调整信号发送至所述绝缘栅双极型晶体管,以调整所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率。
7.根据权利要求6所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述发热功率调整信号包括脉冲宽度调制信号。
8.根据权利要求1所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,还包括:第二驱动单元,设置在所述控制器与所述陶瓷芯体组之间,适于接收所述控制器发送的第二控制信号,并根据所述第二控制信号驱动所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的导通或断开,所述第二控制信号由所述控制器在检测到所述第一驱动单元出现故障时生成,所述第二控制信号中包括需要导通的陶瓷芯体的数量以及导通时间。
9.根据权利要求8所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述第二驱动单元包括:第二驱动电路以及第二开关电路,其中:
所述第二驱动电路,与所述控制器耦接,适于将所述第二控制信号进行放大,并将放大后的第二控制信号发送至所述第二开关电路;
所述第二开关电路,与所述第二驱动电路耦接,适于根据接收到的所述放大后的第二控制信号,控制所述陶瓷芯体组中的对应数量的陶瓷芯体导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间。
10.根据权利要求9所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述第二开关电路为绝缘栅双极型晶体管。
11.根据权利要求1所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述控制器,还适于对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
12.根据权利要求11所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述控制器,适于在初次上电时,对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
13.根据权利要求11所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述控制器,适于定期对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
14.根据权利要求12或13所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,还包括:电压电流采集电路,与所述陶瓷芯体组耦接,适于对所述陶瓷芯体组中每一个陶瓷芯体的电压与电流分别进行采样,并将采样结果发送至所述控制器;
所述控制器,适于根据所述采样结果,计算所述陶瓷芯体组中每一个陶瓷芯体的实际电阻值,并根据所述每一个陶瓷芯体的实际电阻值以及对应的实际温度值,对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
15.根据权利要求1所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述陶瓷芯体组的数目为多个。
16.根据权利要求15所述的陶瓷芯体控制系统,其特征在于,所述陶瓷芯体组的数目为2个。
17.一种陶瓷芯体控制方法,其特征在于,包括:
获取陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数;
根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数和整车热功率需求,计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间;
根据所述需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,生成第一控制信号;
将所述第一控制信号发送至第一驱动单元,使得所述第一驱动单元根据所述第一控制信号,驱动所述陶瓷芯体组中的对应数量的陶瓷芯体导通或断开,以及导通的陶瓷芯体的导通时间。
18.根据权利要求17所述的陶瓷芯体控制方法,其特征在于,所述计算所述陶瓷芯体组中需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间,包括:
获取所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、电功率、所述陶瓷芯体的温度、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率,
并计算得出所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的最小电阻值;
根据所述整车热功率需求、所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数、所述各陶瓷芯体的最小电阻值,计算得到需要导通的陶瓷芯体的数量及导通时间。
19.根据权利要求17所述的陶瓷芯体控制方法,其特征在于,还包括:
接收用户输入的温度调整请求;
根据所述用户输入的温度调整请求,生成发热功率调整信号,以调整所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的发热功率。
20.根据权利要求19所述的陶瓷芯体控制方法,其特征在于,所述发热功率调整信号为脉冲宽度调制信号。
21.根据权利要求17所述的陶瓷芯体控制方法,其特征在于,还包括:
当检测到所述第一驱动单元出现故障时,生成第二控制信号;
将所述第二控制信号发送至第二驱动单元,使得所述第二驱动单元接收到所述第二控制信号后,驱动所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的导通或断开。
22.根据权利要求17所述的陶瓷芯体控制方法,其特征在于,还包括:对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
23.根据权利要求22所述的陶瓷芯体控制方法,其特征在于,所述对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正,包括:
根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的电压和电流计算得出各陶瓷芯体的实际电阻值;
根据所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的实际电阻值及对应的实际温度值,对所述陶瓷芯体组中的各陶瓷芯体的标准的电阻-温度特征参数进行修正。
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