控制环保车辆的加热器的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制环保车辆的加热器的系统和方法，本发明更具体涉及一种可通过应用脉宽调制(PWM)方法，更稳定地控制正温度系数(PTC)加热器，并使功率损耗降至最小的控制环保车辆的加热器的系统和方法。
【背景技术】
[0002]人们已经根据提高燃料效率和增强废气调节的需求，开发出各种类型的环保车辆，包括混合动力车、纯电动车、燃料电池车和插电式混合动力车等。
[0003]环保车辆包括存储高电压的电池，并利用存储在电池中的高电压驱动电动机以行驶。
[0004]为了向乘客提供舒适的车内环境并确保稳定的可见性，对环保车辆应用一种通过利用存储在电池中的大约250?300V或者更高的高电压来操作正温度系数(PTC)加热器以加热车内的技术。
[0005]通常，通过利用图4所示的脉宽调制(PWM)信号直接控制高电压的方法，来控制PTC加热器的热量。
[0006]为了控制PTC加热器的热量，微型计算机(未示出)根据设定的频率条件，输出图4中所示的PWM信号，打开/关闭半导体器件开关装置，比如场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，从而控制提供给PTC加热器的电池的高电压。
[0007]因此，存在半导体开关装置的反复开/关操作产生热量，从而烧毁半导体开关装置的问题。
[0008]此外，由于半导体开关装置的反复开/关操作，因此在通过调节供给PTC加热器的电压而加热PTC加热器时，提供了不必要的电压，因此产生功率损耗，从而降低利用高压电池的行驶距离。
[0009]此外，根据PWM频率的设定会产生噪声，因此存在需要使用具有设定值或更大值的频率的缺陷。
[0010]在【背景技术】部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0011]本发明提供一种控制环保车辆的加热器的系统和方法，其通过在高压输电线路中额外包括充电电路，而使提供给PTC加热器的功率稳定，并且使功率损耗最小。
[0012]根据本发明一个示例性实施例，一种用于控制环保车辆的加热器的系统包括:信号输入端，被配置成输入驾驶者的加热需求和温度设定信号；正温度系数(PTC)加热器，作为加热用热源；控制器，被配置成根据加热需求确定目标温度，确定提供给PTC加热器的功率的量，并且根据目标温度确定脉宽调制(PWM)信号的占空比；开关，根据控制器的PWM信号进行控制，以操作PTC加热器；以及充电器，在根据控制器的PWM信号接通/断开开关时，充电器被充电/放电，以保护PTC加热器。
[0013]PTC加热器和充电器可以并联连接到高压输电线路。
[0014]控制器可以根据提供给PTC加热器的功率的量，确定充电器的充电量，并且控制充电器充电。
[0015]控制器可以根据目标温度和PTC加热器的热量，以及提供给PTC加热器的功率的量，变化地设定充电器的充电量。
[0016]当根据控制器的控制信号接通开关时，可以利用提供给PTC加热器的电池的高压电源对充电器充电；当开关被断开，从而提供给PTC加热器的电池的高压电源被阻断时，充电器将充电电压提供给PTC加热器。
[0017]当开关被接通时，充电器可以阻断向PTC加热器提供过电压，以防止热量损失。
[0018]根据本发明的另一个示例性实施例，一种控制环保车辆的加热器的方法，包括以下步骤:当检测到驾驶者的加热需求时，确定PTC加热器的目标温度，并且根据目标温度计算提供给PTC加热器的功率的量；根据提供给PTC加热器的功率的量，确定PWM信号的占空比；根据提供给PTC加热器的功率的量，确定充入并联连接到PTC加热器的充电器的充电量；以及通过响应PWM信号的输出来控制开关的接通/断开，以及控制并联连接到PTC加热器的充电器的充电/放电，来操作PTC加热器。
[0019]当利用PWM信号的输出接通开关时，可以利用提供给PTC加热器的电源对充电器充电，以防止向PTC加热器提供过电压。
[0020]当利用PWM信号的输出断开开关时，被充入充电器中的电压被提供给PTC加热器，以便即使在高压电源被阻断的状态下，PTC加热器也保持工作。
[0021]根据本发明的示例性实施例，可以控制PWM信号的平均电压，其控制开关以加热PTC加热器，从而使其高于相关现有技术中PWM信号的平均电压，从而即使在低频率下，也能够提供相同或者更高的效果。
[0022]本发明利用低频率控制开关，使得所产生的噪声最小，从而提供稳定的开关。
[0023]本发明可以将在开关的接通操作中不必要提供给PTC加热器的电压存储在充电电路中；并在开关的断开操作中，利用保存在充电电路中的电压加热PTC加热器，从而使功率消耗最小。
【附图说明】
[0024]图1是示意性示出根据本发明示例性实施例的用于控制环保车辆的加热器的系统的图示；
[0025]图2是示意性示出根据本发明示例性实施例的用于控制环保车辆的加热器的过程的框图；
[0026]图3是示意性示出根据本发明示例性实施例的环保车辆的加热器控制PWM信号的图示；
[0027]图4是示出现有技术中的环保车辆的加热器控制PWM信号的图示。
【具体实施方式】
[0028]下面参考其中示出本发明原理的示例性实施例的附图，更详细地描述本发明。
[0029]本领域技术人员应该认识到，可以根据各种不同的方式修改说明的实施例，所有这些修改都不脱离本发明的精神或范围。
[0030]为了更清楚地说明本发明，省略与说明无关的部分，在整个说明书中，使用相同的附图标记表示相同的元件。
[0031]另外，为了便于说明，任意地示出附图中图解示出的各种结构，然而，本发明并非局限于此。
[0032]图1是示意性示出根据本发明示例性实施例的用于控制环保车辆的加热器的系统的示意图。参见图1，根据本发明的系统包括信号输入端101、控制器102、开关103、充电器104、以及正温度系数(PTC)加热器200。
[0033]信号输入端101检测由驾驶者选择的加热需求和设定温度，并将与所检测的加热需求和设定温度相关的信息提供给控制器102。
[0034]控制器102根据从信号输入端101提供的加热需求和设定温度，确定加热PTC加热器200的目标温度，根据确定的目标温度计算提供给PTC加热器200的功率的量，并确定脉宽调制(PWM)信号的占空比(% )。
[0035]控制器102可以根据依据设定温度确定的目标温度，提供给PTC加热器200的功率的量，以及从PTC加热器200散发的热的温度，可变地设置充电器104的充电量。
[0036]当确定PWM信号的占空比(％)时，控制器102利用PWM信号的输出，接通/断开开关103，并将电池的高压电源HV提供给PTC加热器200，用以PTC加热器200散发热量。
[0037]当控制器102通过输出PWM信号来控制开关103的开/关时，在开关103的接通操作中(其中电池的高压电源HV被提供给PTC加热器200)，控制器102控制充电器104的充电操作。随后在其中提供给PTC加热器200的电池的高压电源HV被阻断的断开操作中，控制器102输出被充入到充电器104中的电压，并将输出电压提供给PTC加热器200。
[0038]因此，与PWM信号的开/关无关，在PTC加热器200中可连续产生加热操作。
[0039]开关103由高压半导体开关装置构成，可以采用场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)任意之一。
[0040]当假定开关103采用FET时，高压电源HV连接源极端子S，控制器102的PWM信号连接栅极端子G，漏极端子D接地。
[0041]开关103的源极端子S和漏极端子D与充电器104和PTC加热器200并联连接。
[0042]在开关103接通时，电池的高压电源HV被电导通时，充电器104根据控制器102的控制信号充电。充电器104防止向PTC加热器200提供不必要的过电压，并持久地向PTC加热器200供给稳定的电压。
[0043]S卩，当开关103接通，电池的高压电源HV被提供给PTC加热器2