JP7493860B2 - 電動車両、その制御システム及び電気加熱装置 - Google Patents
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Description
前記単一抵抗発熱モードにおいて、前記コントローラは、前記n個のスイッチのうちの選択された1つのスイッチのみをオンにし、それにより前記n個の抵抗発熱ユニットのうちの対応する1つの抵抗発熱ユニットを通電し、
前記全部抵抗発熱モードにおいて、前記コントローラは、全部の前記n個のスイッチをオンにし、それにより全部n個の抵抗発熱ユニットを通電し、
前記組み合わせ抵抗発熱モードにおいて、前記コントローラは、前記n個のスイッチのうちの2~n-1個をオンにするが、他の一部をオフにし、それにより前記n個の抵抗発熱ユニットの対応する一部を通電するが、他の一部を非通電にする。
前記電動車両の動力電池パックの動作を監視して管理する電池管理システムと、
前記電動車両の動力電池パックに電気的に接続される車載充電器と、
前記電動車両の動力電池パックに電気的に接続される電気加熱装置であって、該電気加熱装置は、上記の電気加熱装置であり、前記コントローラは、電動車両のコントローラ及び/又は前記電気加熱装置の専用コントローラである、電気加熱装置と、
熱伝達媒体を介して前記電気加熱装置と熱交換を行うことで、作動時に電動車両内の環境を暖房するエアコンシステムであって、前記熱伝達媒体はさらに、前記動力電池パックに対して温度制御を行うことに用いられる、エアコンシステムと、を含む。
正常な温風の運転状況において、前記動力電池パックは正常な作動状態にあり、前記電気加熱装置に電気エネルギーを提供し、該電気加熱装置は電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記エアコンシステムに加熱後の熱伝達媒体を供給し、
強充電の運転状況において、車載充電器は外部充電装置に電気的に接続され、前記電気加熱装置は前記動力電池パック及び/又は前記車載充電器からの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記エアコンシステム及び/又は動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、
低温弱充電の運転状況において、前記動力電池パックの温度が低い第1の温度閾値よりも低く、且つ前記車載充電器が外部充電装置に電気的に接続される場合、前記車載充電器は前記動力電池パックと遮断され、前記電気加熱装置は前記車載充電器からの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、前記動力電池パックの温度が高い第2の温度閾値よりも高くなった後に、前記車載充電器と前記動力電池パックを電気的に接続し、動力電池パックの充電を実現し、
常温弱充電の運転状況において、前記電気加熱装置は、前記車載充電器からの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、前記車載充電器と前記動力電池パックを電気的に接続し、動力電池パックの充電を実現し、
低温始動の運転状況において、前記動力電池パックの温度が低い第3の温度閾値よりも低く、且つ前記電動車両がパワーオンコマンドを受信する場合、前記車載充電器は前記動力電池パックと遮断され、前記電気加熱装置は前記動力電池パックに電気的に接続され、前記動力電池パックの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給することに用いられ、そして、前記動力電池パックの温度が高い第4の温度閾値よりも高くなったまで後に、前記電動車両は前記正常な温風の運転状況に入る。
該制御システムは、
前記電動車両の第1の動力電池パック及び第2の動力電池パックの動作を監視して管理する電池管理システムであって、前記第1の動力電池パックは、燃料電池パック又は充電可能な電池パックであり、前記第2の動力電池パックは充電可能な電池であり、前記第1の動力電池パックに電気的に接続される電池管理システムと、
それぞれ前記電動車両の第1の動力電池パック及び第2の動力電池パックに電気的に接続される電気加熱装置と、
熱伝達媒体を介して前記電気加熱装置と熱交換を行うことで、作動時に電動車両内の環境を暖房するエアコンシステムであって、前記熱伝達媒体はさらに、前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックに対して温度制御を行うことに用いられるエアコンシステムと、を含み、
前記電気加熱装置は、本願で提供される上記の電気加熱装置であり、前記コントローラは、電動車両のコントローラ及び/又は前記電気加熱装置の専用コントローラである。
正常な温風の運転状況において、前記動力電池パックは、正常な作動状態にあり、前記電気加熱装置に電気エネルギーを提供し、該電気加熱装置は電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記エアコンシステムに加熱後の熱伝達媒体を供給し、
低温始動の運転状況において、前記動力電池パックの温度が低い第5温度閾値よりも低く、且つ前記電動車両がパワーオンコマンドを受信する場合、前記電気加熱装置は前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックからの電気エネルギーを受け、熱エネルギーに変換し、前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、そして、前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックの温度が高い第6温度閾値よりも高くなったまで後に、前記電動車両は前記正常な温風の運転状況に入る。
図2~図4は本願の異なる好ましい実施形態に係る電気加熱装置の抵抗発熱ユニットの回路構造の模式図である。
図5は電気加熱装置のパワー、電流及び電圧を示す模式図である。
図6はパワー誤差補償機能においてPWM制御モジュールから出力された制御信号の異なるデューティ比を示す模式図である。
図7A及び図7Bは交互制御モードにおけるスイッチの作動状態及び電流変化状況を示す模式図である。
図8は本願の好ましい実施形態に係る電動車両の制御システムの原理模式図である。
図9は低温弱充電運転状況における車載充電器と電気加熱装置との電気的接続関係の模式図である。
図10及び図11は図9に示される電気加熱装置の異なる分割制御方式における作動を示す模式図である。
図12は低温弱充電の運転状況においてコントローラが車載充電器及び電気発熱装置に対して電流制限の制御を行うプロセスを示す模式図である。
図13は本願に係る別の電動車両の制御システムの原理模式図である。
該単一抵抗発熱モードでは、前記コントローラは前記n個のスイッチのうちの選択された1つのスイッチのみをオンにし、それにより前記n個の抵抗発熱ユニットのうちの対応する1つの抵抗発熱ユニットを通電し、
該全部抵抗発熱モードでは、前記コントローラは全部の前記n個のスイッチをオンにし、それにより全部n個の抵抗発熱ユニットを通電し、
該組み合わせ抵抗発熱モードにおいて、前記コントローラは 前記n個のスイッチのうちの2~n-1個をオンにするが、他の一部をオフにし、それにより前記n個の抵抗発熱ユニットの対応する一部を通電するが、他の一部を非通電にする。
I計算1がI所定よりも大きいであると、前記コントローラは前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧を低く調整し、
I計算2がI所定よりも大きい且つI計算1がI所定よりも小さいであると、前記コントローラは、前記第1の抵抗発熱ユニットR1をオンにするが、第2の抵抗発熱ユニットR2を遮断し、
I計算2がI所定よりも小さいであると、前記コントローラは、前記第1の抵抗発熱ユニットR1をオンにするが、第2の抵抗発熱ユニットR2を遮断し、又は第2の抵抗発熱ユニットR2をオンにするが、前記第1の抵抗発熱ユニットR1を遮断し、又は前記第1の抵抗発熱ユニットR1及び第2の抵抗発熱ユニットR2を交互にオンにし、又は前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧を、I計算2がI所定よりも大きい且つI計算1がI所定よりも小さいという範囲を満たすように高く調整し、次に前記第1の抵抗発熱ユニットR1をオンにするが、第2の抵抗発熱ユニットR2を遮断する。
Claims (18)
- 電動車両の電気加熱装置であって、
該電気加熱装置は、
互いに独立して並列に電気的に接続されるn個の抵抗発熱ユニット(R1、R2、…、Rn)と、
それぞれ各自の抵抗発熱ユニットに直列に電気的に接続され、各自の抵抗発熱ユニットの通電又は遮電を独立して制御することに用いられるn個のスイッチ(Q1、Q2、…、Qn)と、
前記電動車両の運転状況に応じて、前記n個のスイッチのうち少なくともいずれか1つを選択的にオン又はオフにするコントローラと、を含み、その中、nは、2以上の自然数であり、
前記n個のスイッチは、いずれも電子スイッチであり、前記コントローラは、PWM制御モジュールを含み、該PWM制御モジュールは、それぞれ前記n個のスイッチに独立して電気的に接続され、前記PWM制御モジュールは、パワー誤差補償機能を有し、
1つのスイッチ及びその対応する1つの抵抗発熱ユニットに対して、
該抵抗発熱ユニットの抵抗値がその標準抵抗値の許容誤差範囲の中間区間内であると、前記PWM制御モジュールは、所定のパワーにおいて対応する標準デューティ比の制御信号を前記スイッチに出力し、
該抵抗発熱ユニットの抵抗値がその標準抵抗値の許容誤差範囲の上限区間内であると、前記PWM制御モジュールは、前記所定のパワーにおいてデューティ比が前記標準デューティ比よりも大きい制御信号を前記スイッチに出力し、
該抵抗発熱ユニットの抵抗値がその標準抵抗値の許容誤差範囲の下限区間内であると、前記PWM制御モジュールは、前記所定のパワーにおいてデューティ比が前記標準デューティ比よりも小さい制御信号を前記スイッチに出力し、
前記電気加熱装置は、第1の主回路(21)及び/又は第2の主回路(22)を備え、前記第1の主回路(21)及び第2の主回路(22)は、それぞれ前記n個の抵抗発熱ユニットの両側に位置し、且つ前記n個の抵抗発熱ユニットの並列回路のすべてに直列に電気的に接続され、前記第1の主回路(21)に第1のメインスイッチ(Q 主1 )が設置され、及び/又は前記第2の主回路(22)に第2のメインスイッチ(Q 主2 )が設置され、
前記第1の主回路(21)、第2の主回路(22)及び各並列回路のうち少なくとも一方に検出点(A、B、C、D)が設置され、該検出点における電圧値及び/又は電流値を断続的又はリアルタイムに検出することに用いられる、
ことを特徴とする電動車両の電気加熱装置。 - 前記n個の抵抗発熱ユニットの標準抵抗値は、いずれも同じであり、又はいずれも異なり、又はその一部が同じであるが、他の部分が異なる、ことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の電気加熱装置。
- nは2であり、2つの抵抗発熱ユニットのうち、一方の抵抗発熱ユニットの抵抗値と他方の抵抗発熱ユニットの抵抗値との比は1~2.5である、ことを特徴とする請求項2に記載の電動車両の電気加熱装置。
- 前記検出点(A、B、C、D)は、各前記スイッチ(Q1、Q2、…、Qn)及びメインスイッチに配置される、ことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の電気加熱装置。
- 前記電気加熱装置は、単一抵抗発熱モードと、全部抵抗発熱モードと、組み合わせ抵抗発熱モードと、する作動モードを有し、
前記単一抵抗発熱モードにおいて、前記コントローラは、前記n個のスイッチのうちの選択された1つのスイッチのみをオンにし、それにより前記n個の抵抗発熱ユニットのうちの対応する1つの抵抗発熱ユニットを通電し、
前記全部抵抗発熱モードにおいて、前記コントローラは、全部の前記n個のスイッチをオンにし、それにより全部n個の抵抗発熱ユニットを通電し、
前記組み合わせ抵抗発熱モードにおいて、前記コントローラは、前記n個のスイッチのうちの2~n-1個をオンにするが、他の部分をオフにし、それにより前記n個の抵抗発熱ユニットの対応する一部を通電するが、他の部分を非通電にすることを特徴とする請求項1に記載の電動車両の電気加熱装置。 - 前記電気加熱装置が所定の加熱パワーを有する場合、オン状態にある抵抗発熱ユニットの電流値又はその総電流値を所定の電流値以下に制限するように、前記コントローラは、前記電動車両の運転状況に応じて前記作動モードを選択し、及び/又は
前記電気加熱装置が異なる加熱パワーを有し、前記電気加熱装置に対してPWM制御方式を使用する必要がないように、前記コントローラは、異なる運転状況における加熱パワーに対する異なるニーズに応じて作動モードを選択する、ことを特徴とする請求項5に記載の電動車両の電気加熱装置。 - 前記PWM制御モジュールの制御によってオンになるスイッチの作動周波数は、1Hz~100KHzである、
ことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の電気加熱装置。 - 前記PWM制御モジュールは、交互制御モードを有し、該交互制御モードにおいて、前記PWM制御モジュールは、複数の異なるスイッチを交互にオン又はオフにすることで、対応する抵抗発熱ユニットを交互に通電又は非通電にし、及び/又は
前記PWM制御モジュールが各スイッチに送信する制御信号のデューティ比は、調整可能である、ことを特徴とする請求項7に記載の電動車両の電気加熱装置。 - 前記電動車両の動力電池パック(100)の動作を監視して管理する電池管理システムと、
前記電動車両の動力電池パック(100)に電気的に接続される車載充電器(200)と、
前記電動車両の動力電池パック(100)に電気的に接続される電気加熱装置(300)と、
熱伝達媒体を介して前記電気加熱装置(300)と熱交換を行うことで、作動時に電動車両内の環境を暖房するエアコンシステム(400)であって、前記熱伝達媒体はさらに、前記動力電池パック(100)に対して温度制御を行うことに用いられるエアコンシステム(400)と、を含む電動車両の制御システムであって、
前記電気加熱装置は、請求項1に記載された電気加熱装置であり、前記コントローラは、電動車両のコントローラ及び/又は前記電気加熱装置の専用コントローラである、ことを特徴とする電動車両の制御システム。 - 前記電動車両は、正常な温風運転状況と、強充電運転状況と、低温弱充電運転状況と、常温弱充電運転状況と、及び低温始動の運転状況のうち少なくとも1つを有し、
前記正常な温風運転状況において、前記動力電池パックは、正常な作動状態にあり、前記電気加熱装置(300)に電気エネルギーを提供し、該電気加熱装置(300)によって前記電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記エアコンシステムに加熱後の熱伝達媒体を供給し、
前記強充電運転状況において、車載充電器(200)は、外部充電装置に電気的に接続され、前記電気加熱装置は、前記動力電池パック及び/又は前記車載充電器(200)からの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記エアコンシステム及び/又は動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、
前記低温弱充電運転状況において、前記動力電池パックの温度が低い第1の温度閾値よりも低く、且つ前記車載充電器(200)が外部充電装置に電気的に接続される場合、前記車載充電器(200)は前記動力電池パックと遮断され、前記電気加熱装置は前記車載充電器(200)からの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、前記動力電池パックの温度が高い第2の温度閾値よりも高くなった後に、前記車載充電器(200)と前記動力電池パックを電気的に接続し、動力電池パックの充電を実現し、
前記常温弱充電運転状況において、前記電気加熱装置は前記車載充電器(200)からの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、前記車載充電器(200)と前記動力電池パックを電気的に接続し、動力電池パックの充電を実現し、
前記低温始動の運転状況において、前記動力電池パックの温度が低い第3の温度閾値よりも低く、且つ前記電動車両がパワーオンコマンドを受信する場合、前記車載充電器(200)は前記動力電池パックと遮断され、前記電気加熱装置は、前記動力電池パックと電気的に接続し、前記動力電池パックの電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、前記動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、前記動力電池パックの温度が高い第4の温度閾値よりも高くなった後に、前記電動車両は、前記正常な温風運転状況に入る、ことを特徴とする請求項9に記載の電動車両の制御システム。 - 前記正常な温風運転状況と、強充電運転状況及び常温弱充電運転状況のうち少なくとも一方において、前記電気加熱装置のPWM制御モジュールは、選択されたスイッチに制御信号を送信することで、前記電気加熱装置のパワーに対して連続的な調整制御を行うことを特徴とする請求項10に記載の電動車両の制御システム。
- 前記低温弱充電運転状況において、前記電気加熱装置の電流値は安定するように維持され且つ所定の電流値I所定以下であり、前記電気加熱装置のパワーの調整は、前記車載充電器(200)の出力電圧に対する調整によって実現され、PWM制御方式を使用せず、及び/又は
前記低温始動の運転状況において、前記電気加熱装置の電流値は安定するように維持され且つ所定の電流値I所定以下であり、前記電気加熱装置のパワーの調整は、前記動力電池パックの出力電圧に対する調整によって実現され、PWM制御方式を使用しない、ことを特徴とする請求項10に記載の電動車両の制御システム。 - 前記コントローラは、
前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧を検出することに用いられる電圧検出モジュールと、
前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧を調整することに用いられる電圧調整モジュールと、
前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧と選択された抵抗発熱ユニットの抵抗値との比に基づいて、前記電気加熱装置の計算電流値I計算を取得し、該計算電流値I計算と前記所定の電流値I所定との大きさを比較する判断モジュールと、を含み、
前記コントローラは、前記計算電流値I計算が前記所定の電流値I所定以上であると、該計算電流値I計算を前記所定の電流値I所定以下になるまで、前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧を低く調整させ、
前記計算電流値I計算が前記所定の電流値I所定よりも小さいであると、前記抵抗発熱ユニットを通電させる、ことを特徴とする請求項12に記載の電動車両の制御システム。 - 前記電気加熱装置は、抵抗値が大きい第1の抵抗発熱ユニット(R1)と、抵抗値が小さい第2の抵抗発熱ユニット(R2)を含み、
前記判断モジュールは、該2つの抵抗発熱ユニットに対して、それぞれ対応するI計算1及びI計算2を取得し、
I計算1がI所定よりも大きいであると、前記コントローラは、前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧を低く調整し、
I計算2がI所定よりも大きい、且つI計算1がI所定よりも小さいであると、前記コントローラは、前記第1の抵抗発熱ユニット(R1)をオンにするが、第2の抵抗発熱ユニット(R2)を遮断し、
I計算2がI所定よりも小さいであると、前記コントローラは、前記第1の抵抗発熱ユニット(R1)をオンにするが、第2の抵抗発熱ユニット(R2)を遮断し、或は、第2の抵抗発熱ユニット(R2)をオンにするが、前記第1の抵抗発熱ユニット(R1)を遮断し、或は、前記第1の抵抗発熱ユニット(R1)及び第2の抵抗発熱ユニット(R2)を交互にオンにし、或は、前記車載充電器及び/又は前記動力電池パックの出力電圧を、I計算2がI所定よりも大きい且つI計算1がI所定よりも小さいという範囲を満たすように高く調整した後に、前記第1の抵抗発熱ユニット(R1)をオンにするが、第2の抵抗発熱ユニット(R2)を遮断する、ことを特徴とする請求項13に記載の電動車両の制御システム。 - 前記電動車両の第1の動力電池パック(I)及び第2の動力電池パック(II)の動作を監視して管理する電池管理システムであって、前記第1の動力電池パック(I)が燃料電池パック又は充電可能な電池パックであり、前記第2の動力電池パック(II)が充電可能な電池であり、前記第1の動力電池パック(I)に電気的に接続される、前記電池管理システムと、
それぞれ前記電動車両の第1の動力電池パック(I)及び第2の動力電池パック(II)に電気的に接続される、電気加熱装置(300)と、
熱伝達媒体を介して前記電気加熱装置(300)と熱交換を行うことで、作動時に電動車両内の環境を暖房するエアコンシステム(400)であって、前記熱伝達媒体が前記第1の動力電池パック(I)及び/又は第2の動力電池パック(II)に対して温度制御を行うことにも用いられる、前記エアコンシステム(400)と、を含む電動車両の制御システムであって、
前記電気加熱装置は、請求項1に記載された電気加熱装置であり、前記コントローラは、電動車両のコントローラ及び/又は前記電気加熱装置の専用コントローラである、ことを特徴とする電動車両の制御システム。 - 前記電動車両は、正常な温風の運転状況及び低温始動の運転状況のうち少なくとも1つを有し、
前記正常な温風の運転状況において、前記動力電池パックは正常な作動状態にあり、前記電気加熱装置(300)に電気エネルギーを供給し、該電気加熱装置(300)により電気エネルギーを熱エネルギーに変換して、前記エアコンシステムに加熱後の熱伝達媒体を供給し、
低温始動の運転状況において、前記動力電池パックの温度が低い第5温度閾値よりも低く、且つ前記電動車両がパワーオンコマンドを受信する場合、前記電気加熱装置は、前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックからの電気エネルギーを受け取り、熱エネルギーに変換して、前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックに加熱後の熱伝達媒体を供給し、そして、前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックの温度が高い第6温度閾値よりも高くなったまで後に、前記電動車両は前記正常な温風の運転状況に入る、ことを特徴とする請求項15に記載の電動車両の制御システム。 - 前記低温始動の運転状況において、前記電気加熱装置のパワーは、該電気加熱装置に給電する前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックのパワーに応答し、且つ前記電気加熱装置のパワーは、該電気加熱装置に給電する前記第1の動力電池パック及び/又は第2の動力電池パックの出力電圧と正の相関を有し、PWM制御方式を使用しない、ことを特徴とする請求項16に記載の電動車両の制御システム。
- 電動車両であって、
前記電動車両は、請求項9に記載された電動車両の制御システムを含み、
前記電動車両は、純電動車両、燃料電池車両又はハイブリッド車両である、電動車両。
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