一种新能源汽车PTC加热控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种新能源汽车PTC加热控制系统及控制方法，包括：引入外部脉冲宽度调制信号的信号输入模块；根据脉冲宽度调制信号以及各反馈信号产生驱动信号的控制模块；受驱动信号的控制改变输出电流的开关模块；以及受开关模块的输出电流的控制产生热量以供暖的PTC加热模块。各模块上电自检，若正常则开始加热控制；控制模块根据脉冲宽度调制信号不同的占空比来调节开关模块的输出电流，进而控制PTC加热模块的输出功率以满足车内温度的不同需求。本发明专利技术可有效避免出现短时超大电流，保护了器件，并且满足了新能源汽车配件瞬间电流不能超过特定值的要求；还可有效检测各种故障并及时作出处理，避免产生进一步的危害，极大的增加了汽车和人生安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车控制领域，特别是涉及一种新能源汽车PTC加热控制系统及方法。
技术介绍
传统汽车可通过将发动机余热传输到车内，对车内温度进行加热供暖；但新能源汽车则必须依靠电能使用专用的电加热设备进行加热。目前可选择的加热器件有电热丝、电热管和PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)元件等。PTC在电热转换率、使用安全性、使用寿命等方面都比电热丝和电热管有明显的优势。但由于其自身特性以及新能源汽车的本身使用限制，为满足新能源汽车使用标准，必须对其使用过程中严格进行控制。如图1所示，PTC加热系统1一般包括控制板11和PTC加热器12两个部分，所述控制板11接收到低压侧的操作控制信号，并对高压侧的所述PTC加热器12进行控制。所述PTC加热器12的加热体为PTC陶瓷加热片的串并联组合体(例如：10*8结构，即由8组10片串联的PTC加热片进行并联)，将其通电后迅速发热升温。在居里温度点以下时，PTC加热体的阻值随温度升高反而降低；但当其达到居里温度点以后，PTC加热体的阻值随温度升高而呈阶跃性的升高。所以当PTC温度达到居里温度点以后，其工作功率会变得很小，加热体温度不会变得过高，当然安全性也大大增加。当所述控制板11检测到低压侧控制信号有效时，所述控制板11会通过驱动IGBT开关导通等，使得PTC发热体供电发热升温。所述PTC加热器12产生的热量则可通过风扇(风暖)或者水泵(水暖)将热量传输散发到车内，以实现给车内供暖的目的。现有的PTC加热系统存在以下问题：首先，PTC加热器的使用对象是新能源汽车，其所有的能量都来源于蓄电池。目前蓄电池依然是新能源汽车发展的瓶颈，所以就要求尽可能的节省能源、提高能源利用率。若使用传统的电热丝、电热管等加热，则电热转换率低下；并且它们的工作温度太高(高于很多材质的燃点)，安全隐患非常大，不满足汽车配件的安全标准。其次，由于新能源汽车的动力也来源于蓄电池，所以其对系统电源的安全和稳定性有相当高的要求。新能源汽车车厂都会对车上的电子器件有硬性要求，但由于PTC特性问题，当PTC发热体的温度没有超过居里温度点时会造成短时间的工作电流非常大，从而导致整个系统供电不稳定，甚至影响汽车的正常行驶。另外在使用IGBT控制PTC的导通关断时，若处理不当也会产生相当大的反向电流，严重影响系统供电和IGBT的使用寿命。最后，安全性是汽车配件必须要考虑的事项。PTC加热器是一个高压大功率器件，在使用过程中如果有风扇故障、系统电压不稳、汽车发生碰撞等情况，若不能及时有效的进行保护控制，则可能产生非常严重的安全事故。因此，如何提高PTC加热系统的能源利用率、安全性能，确保新能源汽车的安全、高效操作已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种新能源汽车PTC加热控制系统及方法，用于解决现有技术中PTC加热系统工作在居里温度点以下时，线路电流过大、造成供电系统不稳的问题；IGBT开关管导通关断瞬间，电流过冲导致IGBT寿命缩减、发热损坏的问题；以及当出现系统电压过高或者过低、PTC短路、PTC温度过高、车体发生碰撞等异常情况，PTC加热系统不能合理的进行处理保护的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种新能源汽车PTC加热控制系统，所述新能源汽车PTC加热控制系统至少包括：信号输入模块、控制模块、开关模块以及PTC加热模块；所述信号输入模块与所述控制模块连接，将外部脉冲宽度调制信号输入到所述控制模块中；所述控制模块与所述信号输入模块、所述开关模块及所述PTC加热模块连接，根据所述信号输入模块输入的脉冲宽度调制信号以及所述开关模块和所述PTC加热模块的反馈信号产生控制所述开关模块的驱动信号；所述开关模块与所述控制模块及所述PTC加热模块连接，受所述驱动信号的控制改变所述开关模块的输出电流；所述PTC加热模块与所述开关模块连接，受所述开关模块的输出电流的控制产生热量以满足汽车供暖的需求。优选地，所述信号输入模块还将外部唤醒信号和安全气囊信号输入到所述控制模块中。优选地，所述开关模块包括2路开关管及温度信号采集单元；2路开关管分别受一路驱动信号的控制，通过各开关管的导通和关断调节所述开关模块的输出电流的大小，进而调整所述PTC加热模块的输出功率；所述温度信号采集单元对各开关管所处环境温度进行实时采集并反馈给所述控制模块。更优选地，所述开关管为绝缘栅双极型晶体管。更优选地，所述PTC加热模块包括PTC加热体和温度开关；所述PTC加热体分为2组，2组PTC加热体交叉排列，分别由所述开关模块中的2路开关管控制，通过控制流经各开关管的电流大小来控制各组PTC加热体的温度；所述温度开关检测所述PTC加热体发出的温度，当所述PTC加热模块的温度影响所述PTC加热体的工作性能时，所述温度开关闭合并将温度开关信号反馈给所述控制模块。优选地，所述控制模块还包括过流保护电路，所述过流保护电路接收所述开关模块的电流反馈信号，并将所述电流反馈信号与一参考信号比较，当所述电流反馈信号大于所述参考信号时减小所述开关模块的输出电流以实现过流保护。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供上述新能源汽车PTC加热控制系统的控制方法，所述新能源汽车PTC加热控制方法至少包括：信号输入模块、控制模块、开关模块以及PTC加热模块上电自检，若全部正常则开始加热控制，反之，发出警报；所述控制模块接收外部脉冲宽度调制信号，并根据所述脉冲宽度调制信号不同的占空比来调节所述开关模块的输出电流，进而控制所述PTC加热模块的输出功率以满足车内温度的不同需求。优选地，在所述信号输入模块、所述控制模块、所述开关模块以及所述PTC加热模块上电自检的同时，所述控制模块还对安全气囊信号进行检测，以确保安全气囊处于关闭状态。优选地，将所述PTC加热模块中的PTC加热体分为2组，通过所述开关模块中的2路开关管分别控制；首先导通一路开关管，使得一组PTC加热体全功率发热，通过对所述开关模块反馈的电流反馈信号进行检测判断所述PTC加热模块的温度，直至所述PTC加热模块的温度不小于居里温度点，则根据所述脉冲宽度调制信号来调节所述开关模块的输出电流，为汽车提供需要的热量。优选地，所述控制模块实时对所述安全气囊信号进行监测，若所述安全气囊处于打开状态则所述PTC加热模块停止发热。优选地，所述控制模块实时对所述开关模块的温度反馈信号进行监测，若所述开关模块的温度影响所述开关模块中各器件的正常工作则对所述开关模块进行过温保护。优选地，所述控制模块实时对所述电流反馈信号进行监测，若所述电流反馈信号超出设定的参考信号则对所述开关模块进行限流。优选地，所述控制模块实时对所述PTC加热模块的温度反馈信号进行监测，若所述PTC加热模块的温度影响所述PTC加热模块中各器件的正常工作则对所述PTC加热模块进行过
温保护。如上所述，本专利技术的新能源汽车PTC加热控制系统及方法，具有以下有益效果：本专利技术的新能源汽车PTC加热控制系统及方法采取2路开关管分别控制2路PTC加热体，并通过检测反馈电流判断PTC加热体是否达到居里温度点，可以有效的避免出现短时间的超大电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源汽车PTC加热控制系统，其特征在于，所述新能源汽车PTC加热控制系统至少包括：信号输入模块、控制模块、开关模块以及PTC加热模块；所述信号输入模块与所述控制模块连接，将外部脉冲宽度调制信号输入到所述控制模块中；所述控制模块与所述信号输入模块、所述开关模块及所述PTC加热模块连接，根据所述信号输入模块输入的脉冲宽度调制信号以及所述开关模块和所述PTC加热模块的反馈信号产生控制所述开关模块的驱动信号；所述开关模块与所述控制模块及所述PTC加热模块连接，受所述驱动信号的控制改变所述开关模块的输出电流；所述PTC加热模块与所述开关模块连接，受所述开关模块的输出电流的控制产生热量以满足汽车供暖的需求。

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车PTC加热控制系统，其特征在于，所述新能源汽车PTC加热控制系统至少包括：信号输入模块、控制模块、开关模块以及PTC加热模块；所述信号输入模块与所述控制模块连接，将外部脉冲宽度调制信号输入到所述控制模块中；所述控制模块与所述信号输入模块、所述开关模块及所述PTC加热模块连接，根据所述信号输入模块输入的脉冲宽度调制信号以及所述开关模块和所述PTC加热模块的反馈信号产生控制所述开关模块的驱动信号；所述开关模块与所述控制模块及所述PTC加热模块连接，受所述驱动信号的控制改变所述开关模块的输出电流；所述PTC加热模块与所述开关模块连接，受所述开关模块的输出电流的控制产生热量以满足汽车供暖的需求。2.根据权利要求1所述的新能源汽车PTC加热控制系统，其特征在于：所述信号输入模块还将外部唤醒信号和安全气囊信号输入到所述控制模块中。3.根据权利要求1所述的新能源汽车PTC加热控制系统，其特征在于：所述开关模块包括2路开关管及温度信号采集单元；2路开关管分别受一路驱动信号的控制，通过各开关管的导通和关断调节所述开关模块的输出电流的大小，进而调整所述PTC加热模块的输出功率；所述温度信号采集单元对各开关管所处环境温度进行实时采集并反馈给所述控制模块。4.根据权利要求3所述的新能源汽车PTC加热控制系统，其特征在于：所述开关管为绝缘栅双极型晶体管。5.根据权利要求3所述的新能源汽车PTC加热控制系统，其特征在于：所述PTC加热模块包括PTC加热体和温度开关；所述PTC加热体分为2组，2组PTC加热体交叉排列，分别由所述开关模块中的2路开关管控制，通过控制流经各开关管的电流大小来控制各组PTC加热体的温度；所述温度开关检测所述PTC加热体发出的温度，当所述PTC加热模块的温度影响所述PTC加热体的工作性能时，所述温度开关闭合并将温度开关信号反馈给所述控制模块。6.根据权利要求1所述的新能源汽车PTC加热控制系统，其特征在于：所述控制模块还包括过流保护电路，所述过流保护电路接收所述开关模块的电流反馈信号，并将所述电流反馈信号与一参考信号比较，当所述电流反馈信号大于所述参考信号时减小所述开关模块的输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩伟，邵庞，尹盟，
申请(专利权)人：上海英恒电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31