專利名稱：具有集成的溫度傳感器的電加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電加熱裝置。特別是一種用于汽車的輔助加熱器。
背景技術(shù)：
對于汽車中的使用，特別是具有最優(yōu)化消耗的柴油發(fā)動機的汽車和將來具有減少大量熱能的燃氣發(fā)動機的汽車，電輔加熱器用來加熱乘客室和發(fā)動機。當(dāng)然，這種電加熱裝置也適于用作其它的目的，例如在建筑設(shè)備領(lǐng)域中，特別是房間空調(diào)、工廠等。
將汽車的標(biāo)準加熱系統(tǒng)連接到發(fā)動機的冷卻回路，并且利用發(fā)動機排出的熱量來加熱汽車的乘客室。為此，在汽車的加熱/空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置水型熱交換器。熱交換器利用具有80℃～90℃溫度的冷卻水加熱從外部吸入的空氣。然后，將加熱的空氣提供給汽車的乘客室。
在外部溫度較低時，例如0℃，冷卻水的溫度與外部溫度相同直到發(fā)動機啟動。因此，此時乘客室無法通過冷卻水來加熱，只有在冷卻水加熱幾分鐘并且冷卻水的溫度明顯高于外部溫度之后，乘客室才能加熱。
在發(fā)動機排出的熱還不能用于加熱的這段時期，可以通過使用汽車的加熱/空調(diào)系統(tǒng)的電輔加熱器來彌補。電輔加熱器在幾秒鐘之后就已經(jīng)達到它的工作溫度，因此能加熱從中穿過的空氣流。
對于在汽車的加熱/空調(diào)系統(tǒng)中使用的這種電輔加熱器，優(yōu)選把電能轉(zhuǎn)化為熱量的PTC加熱元件。PTC加熱元件與輻射元件保持熱傳導(dǎo)連接。由PTC加熱元件產(chǎn)生的熱量經(jīng)過輻射元件釋放到穿過它們的空氣流中。
對由PTC加熱元件的層狀結(jié)構(gòu)、輻射元件和用于提供電源的接觸薄片組成的整個組件施加夾緊壓力以提高效率。由于該加緊力，改善了PTC加熱元件的電接觸和熱接觸。
電輔加熱器通常具有1,000W～2,000W范圍內(nèi)的功率消耗。以這種功率消耗，汽車的車載電子系統(tǒng)的負載達到了相當(dāng)大的程度，為了保持車載電子系統(tǒng)的負載盡可能地小，一旦冷卻水通過水型熱量轉(zhuǎn)換器提供足夠的熱量，電輔加熱器將關(guān)閉。
可用于關(guān)閉電輔加熱器開關(guān)的判據(jù)是冷卻水的溫度。當(dāng)冷卻水的溫度達到大約80℃時，通過冷卻水就可以獲得足夠的熱量，因此就可以關(guān)閉電輔加熱器。
或者可以使用時間判據(jù)來代替冷卻水溫度判據(jù)。在發(fā)動機啟動之后，從發(fā)動機啟動起一個固定的預(yù)定時間后，例如五分鐘，關(guān)閉電輔加熱器。
為了控制電輔加熱器的開/關(guān)轉(zhuǎn)換，必須將以電子信號形式的相應(yīng)信息提供給所述加熱器。為此，電加熱裝置通常通過數(shù)據(jù)總線，例如通過CAN或LIN總線，連接到汽車的車載電子系統(tǒng)上用于傳輸控制和信息信號。
因為電輔加熱器在工作狀態(tài)時消耗1,000W～2,000W的大量功率，汽車的車載電子系統(tǒng)處于相對大的負荷。為了防止電輔加熱器從車載電子系統(tǒng)中獲取比電子系統(tǒng)所能為加熱器提供的電能更多的電能，將一個相應(yīng)的信號附加地提供給該電輔加熱器。
指示可用電能的信號或者通過數(shù)據(jù)總線提供給加熱設(shè)備，或者作為一個單獨的信號。優(yōu)選地，用汽車發(fā)電機的DF信號來實現(xiàn)。表示發(fā)電機激勵電流的DF信號指示汽車發(fā)電機的利用率。依據(jù)所述信號，調(diào)節(jié)電加熱功率，以使加熱器從發(fā)電機提取的功率比發(fā)電機產(chǎn)生的功率更多的現(xiàn)象不會發(fā)生。因此，可以成功地防止因為負極電荷平衡，必須從電池提取更多能量情形。
常規(guī)類型的電輔加熱器有一個缺點，它們必須連接到外部信號線，特別是數(shù)據(jù)總線。因此承受的額外成本非常不成比例，特別是低價格類的汽車，因為在這些類型的汽車中使用各種不同形式的加熱/空調(diào)系統(tǒng)。一方面，必須可以連接便宜而簡單的系統(tǒng)，即“手動”空調(diào)系統(tǒng)，但另一方面，也可以連接具有“自動空調(diào)”的更加昂貴并且舒適的系統(tǒng)。因此，為了能夠?qū)τ诟鞣N類型的加熱/空調(diào)系統(tǒng)使用單一的輔助加熱器類型，所述加熱器類型不必要地復(fù)雜，從而導(dǎo)致便宜汽車中不必要的高成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種用于電加熱裝置運行的控制電路、一種電加熱裝置、以及一種電加熱裝置運行的方法，其中，減少了將加熱裝置耦合到外部控制信號的努力。
這由獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。
本發(fā)明的第一個方面在于，提供了一種電加熱裝置運行的控制電路，特別是用于汽車的輔助加熱器控制電路。該加熱裝置包括PTC加熱元件和溫度傳感器，該溫度傳感器用來檢測流入加熱裝置的空氣溫度。該控制電路包括一種用于存儲預(yù)定溫度值的存儲裝置。比較器對由溫度傳感器所檢測的溫度與預(yù)先存儲的溫度閾值進行比較。激勵裝置用于根據(jù)比較器的比較結(jié)果，啟用或中斷提供給PTC加熱元件的功率。
本發(fā)明的另一個方面在于，提供一種加熱裝置，特別是用于汽車的輔助加熱器。該加熱裝置包括PTC加熱元件和檢測流入加熱裝置的空氣溫度的溫度傳感器。此外，該加熱裝置包括一種用于啟用或禁用提供給PTC加熱元件的功率的控制電路。該控制電路包含存儲裝置、比較器和激勵裝置。該存儲裝置存儲了預(yù)定的溫度閾值，該比較器對由溫度傳感器所檢測的溫度與預(yù)先存儲的溫度閾值進行比較，并且該激勵裝置用于根據(jù)比較器的比較結(jié)果，啟用或禁用提供給PTC加熱元件的功率。
本發(fā)明的又一個方面在于，提供一種電輔加熱裝置運行的方法，特別是用于汽車的輔助加熱器。該加熱設(shè)備包含PTC加熱元件和用來檢測流入加熱裝置的空氣溫度的溫度傳感器。首先，檢測流入加熱裝置的空氣的實際溫度值。接著，比較所檢測的溫度值和所存儲的固定溫度閾值。依據(jù)比較結(jié)果，啟用或禁用提供給PTC加熱元件的功率。
本發(fā)明的基本思想是檢測流入加熱器的空氣溫度。加熱裝置的加熱功率，特別是開/關(guān)轉(zhuǎn)換，是依據(jù)所檢測的流入的空氣溫度與所存儲的固定溫度值之間的差異來控制的。因而，該電輔加熱器能“自己”控制，而不需要提供例如指示冷卻水的溫度的外部信號。
因此，本發(fā)明的提出，使簡化汽車的電輔加熱器與汽車的車載電子系統(tǒng)的電連接成為可能，并且從而使輔助加熱器相對較便宜的設(shè)計成為可能。特別地，可以忽略與汽車的車載電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線的連接。依據(jù)流入加熱裝置的空氣溫度和本發(fā)明的控制邏輯，可以單獨地調(diào)節(jié)開/關(guān)轉(zhuǎn)換信息。
優(yōu)選地，當(dāng)所檢測的溫度低于所存儲的溫度值時，啟用提供給PTC加熱元件的功率。從而確保以一種簡單的方式進行控制加熱裝置只有確實需要加熱時，它才從車載電子系統(tǒng)中提取功率。不需要外部控制信號或由使用者提供信號。
優(yōu)選地，溫度閾值在5℃和15℃之間的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在8℃和10℃之間。具有這些溫度閾值時，可以確保電加熱裝置只有在汽車的乘客室內(nèi)確實需要加熱時打開。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，檢測汽車啟動，并且加熱裝置只有在汽車接通需要加熱時打開。因此，采用這種簡單的方法，可以彌補啟動期間汽車發(fā)動機排出熱量少。
根據(jù)又一個優(yōu)選實施例，檢測從發(fā)動機關(guān)閉開始所經(jīng)過的時間。從而可以找到一種簡單的方法來判斷冷卻水的剩余熱量是否足夠加熱乘客室。
根據(jù)又一個優(yōu)選實施例，永久地存儲預(yù)定的時間段。從發(fā)動機關(guān)閉到發(fā)動機啟動所經(jīng)過的時間段與預(yù)定的時間段相比較。當(dāng)所檢測的時間段低于預(yù)定的時間段時，禁止為PTC加熱元件提供功率。
用來與檢測的時間相比較的預(yù)定的時間段優(yōu)選在1～5小時范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在2～3小時范圍內(nèi)。從而可以確保以一種簡單的方式估計發(fā)動機的剩余熱量，決定是否打開電加熱裝置。
根據(jù)一個可選實施例，在與所檢測的供給空氣的溫度比較之前，加權(quán)存儲的溫度閾值。除了空氣溫度外，以一種簡單的方式由此估計其它的影響，決定是否打開加熱裝置。
優(yōu)選地，依據(jù)從發(fā)動機關(guān)閉開始所經(jīng)過的時間，升高存儲的溫度閾值，即，使升高的溫度閾值在增加的一段時間內(nèi)到達存儲的溫度閾值。因此，能夠以一種簡單的方式估計仍然存在于發(fā)動機中的剩余熱量。
依據(jù)又一個優(yōu)選的實施例，改變存儲的溫度閾值，使得所述值首先升高到一個增大的溫度閾值，并且隨著從發(fā)動機關(guān)閉開始所經(jīng)過的時間的增加，所述值降低到存儲的溫度閾值。
優(yōu)選地，在發(fā)動機關(guān)閉后的第一預(yù)定時間與發(fā)動機關(guān)閉后的第二預(yù)定時間之間的時間間隔內(nèi)，存儲的溫度閾值從一個升高的溫度閾值降低到存儲的溫度閾值。從而可以避免提供給汽車中乘客室的空氣溫度的突然變化。
在發(fā)動機關(guān)閉與發(fā)動機關(guān)閉后的第一預(yù)定時間之間的時間內(nèi)中斷提供給PTC加熱元件的功率。因此，在直至第一預(yù)定時間的這段時間內(nèi)，溫度值是獨立的，因而電輔加熱器不會打開，并且有效地避免了來源于車載電子系統(tǒng)的功率的不必要的消耗。
根據(jù)又一個優(yōu)選實施例，可以調(diào)整PTC加熱元件在打開狀態(tài)所提供的功率。從而可以使加熱功率以簡單的方式適應(yīng)理想溫度，例如由乘客室預(yù)定的溫度值。
優(yōu)選地，相應(yīng)于汽車的車載電子系統(tǒng)可利用的功率設(shè)置PTC加熱元件的加熱功率。因此，能夠以可靠的方式防止車載電子系統(tǒng)過載并且從汽車電池中獲取功率。
優(yōu)選通過外部信號線將汽車的車載電子系統(tǒng)的可用功率提供給控制電路。特別地，利用自動發(fā)電機的DF信號。
根據(jù)又一個優(yōu)選實施例，相應(yīng)于所提供空氣的檢測溫度設(shè)置PTC加熱元件的加熱功率。從而，能夠以簡單的方式調(diào)整適應(yīng)于各自狀態(tài)的加熱功率。
優(yōu)選地，在運行過程中只要所檢測的供給空氣的溫度比第一預(yù)定溫度低，就將PTC加熱元件的加熱功率設(shè)置到最大值。在與第一預(yù)定溫度鄰接的溫度范圍內(nèi)，逐漸地或連續(xù)地降低加熱功率。因此，可以實現(xiàn)在最大加熱功率范圍和不需要加熱功率的溫度范圍之間的過渡范圍。當(dāng)加熱功率自動切斷時，可以避免汽車乘客室內(nèi)的溫度令人不愉快地突然變化，但是當(dāng)達到第一個閾值時，功率減少，即優(yōu)選直到達到流入的空氣第二預(yù)定溫度。
優(yōu)選地，當(dāng)閾值溫度達到10℃～25℃時，特別優(yōu)選18℃～22℃，減少電輔加熱器的加熱功率。在流入的空氣的溫度范圍在50℃～90℃之間，特別優(yōu)選在75℃～85℃之間時，輔助加熱器的加熱功率達到0值。
本發(fā)明另外的有利的設(shè)計為各從屬權(quán)利要求的主題。


現(xiàn)在，將結(jié)合附圖，參照優(yōu)選實施例來解釋本發(fā)明。詳細的

如下圖1為一種具有集成控制電路的電加熱裝置的代表性設(shè)計的透視圖；圖2為設(shè)置在根據(jù)圖1的加熱裝置中的加熱元件層式結(jié)構(gòu)和輻射元件的示意圖；圖3為溫度閾值θv依據(jù)從發(fā)動機關(guān)閉開始經(jīng)過的時間Taus變化的示意曲線圖；圖4為表示由電加熱裝置提供的加熱功率P與流入加熱裝置的空氣的溫度θin的變化關(guān)系的示意曲線圖；以及圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的控制電路的代表性實施例的方塊圖。
具體實施例方式
圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的一種輔助加熱器100的可能實施例的透視圖。該輔助加熱器具有加熱寄存器110，該加熱寄存器由設(shè)置在其中的輻射元件和PTC加熱元件組成。加熱寄存器110設(shè)置在金屬或塑料外殼120內(nèi)。優(yōu)選地，組件由夾緊裝置保持，以提高PTC加熱元件的效率，也就是改進電接觸和熱接觸。
控制電路設(shè)置在與加熱寄存器110的外殼120相連接的一個外殼部分130內(nèi)?？刂齐娐窙Q定何時將功率提供給PTC加熱元件的時間以及提供多少功率。為此，控制電路具有一個正接線端140和一個接地端150?？刂齐娐犯鶕?jù)內(nèi)部控制邏輯、通過信號連接器180提供的信號和溫度傳感器170的輸出為PTC加熱元件提供功率。功率半導(dǎo)體元件用于功率轉(zhuǎn)換。將功率半導(dǎo)體元件排出的熱量提供給要通過投射到空氣流中的冷卻元件180的空氣薄層加熱的空氣流。
設(shè)置溫度傳感器170，使其位于要加熱的空氣流中。從而，溫度傳感器170能夠檢測流入的空氣溫度并且將其傳遞到控制電路。只要能保證不受加熱寄存器加熱功率的影響，溫度傳感器170也可以通過與圖1所示方式不同的方式安裝在外殼上。
優(yōu)選通過具有外部信號的信號連接器180提供控制電路，該外部信號指示汽車的車載電子系統(tǒng)中可利用的電能。因而，控制電路能夠自動設(shè)置通過連接端140，150從車載電子系統(tǒng)中提取多少能量。從而可以通過有效的方式防止車載電子系統(tǒng)的過載和汽車電池的放電。
加熱寄存器110的結(jié)構(gòu)示意性地示于圖2。PTC加熱元件210設(shè)置在各輻射元件200之間。所示兩個PTC加熱元件210與輻射元件200保持熱傳導(dǎo)連接。由PTC加熱元件210產(chǎn)生的熱量通過輻射元件200釋放到穿過輻射元件200的空氣流中。
接觸薄片220、230、240設(shè)置在PTC加熱元件210的兩側(cè)。能量通過所述接觸薄片提供給PTC加熱元件210。為此，不是所有的連接薄片220、230、240本身都必須設(shè)有電源連接端。圖2示出兩個被引出到加熱面右側(cè)的接觸薄片230、240。向外引出的兩個接觸薄片230、240可以與相反電位連接。優(yōu)選地，連接薄片220也通過導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的中間輻射元件200連接到連接薄片230的電位上。這樣，只要很少連接端就足以為PTC加熱元件提供電源。
圖2所示的結(jié)構(gòu)僅以示意的方式示出設(shè)置原理。優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)用夾緊裝置保持，這樣，在PTC加熱元件210和連接薄片220、230和240之間具有特別平穩(wěn)的熱和電轉(zhuǎn)化。
為了使提供給輔助加熱器的電信號的數(shù)量保持盡可能地少，溫度傳感器170被集成到加熱裝置中。該溫度傳感器170測量流入電輔加熱器的空氣的溫度θin。流入輔助加熱器的空氣有從水型熱交換器離開的空氣的溫度θin。
從汽車的車載電子系統(tǒng)提供給電輔加熱器的唯一的信號是DF信號。DF信號是汽車發(fā)電機利用率的一個尺度，利用率通過DF信號的占空比表示。為了表示發(fā)電機轉(zhuǎn)子的電激勵，DF信號常常用0％～100％之間的值表示。值為0％意味著幾乎無激勵，并且因此沒有功率輸出到車載電子系統(tǒng)。與此相對照，100％意味著最大的激勵，并且因此以不變的車載電子系統(tǒng)電壓(例如14.5V)最大功率輸出到車載電子系統(tǒng)。當(dāng)從車載電子系統(tǒng)提取的功率進一步增加到100％激勵時，車載電子系統(tǒng)的電壓開始降低。優(yōu)選地，設(shè)置從車載電子系統(tǒng)提取的功率使激勵，即發(fā)電機利用率達到95％。
借助于DF信號，能夠使電輔加熱器的功率消耗適應(yīng)汽車發(fā)電機的利用率。DF信號存在于任何汽車中并且直接分接在汽車發(fā)電機上。
另一種用于調(diào)節(jié)從車載電子系統(tǒng)提取的最大功率的過程是基于車載電子系統(tǒng)的電壓的檢測與估計。通過車載電子系統(tǒng)的電壓還可以了解發(fā)電機是否能夠為車載電子系統(tǒng)提供附加的功率。這種形式的特別的優(yōu)勢在于，無需為此將外部信號提供給汽車中的電輔加熱器，這樣，輔助加熱器完全獨立于外部信號。因此，這種汽車輔助加熱器的安裝特別簡單并且便宜。
為了確定發(fā)電機的利用率，根據(jù)這種可選方案，通過輔助加熱器連續(xù)監(jiān)測車載電子系統(tǒng)的電壓。由輔助加熱器消耗的功率總是設(shè)置成使車載電子系統(tǒng)的電壓不低于預(yù)定的最小值，例如14V量級的值。
發(fā)電機控制器，即汽車的電子發(fā)電機的控制器，通過改變發(fā)電機的激勵使車載電子系統(tǒng)的電壓永久地保持一個恒定值。一旦達到最大激勵，由于不能再通過增加激勵來補償，車載電子系統(tǒng)的電壓無論如何都開始下降。當(dāng)功率被進一步地提取，車載電子系統(tǒng)的電壓下降到大約12V～12.5V之間的一個值。在該電壓，從汽車的電池內(nèi)提取附加的電能。
由于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在發(fā)電機的利用率在大約85％的范圍時，車載電子系統(tǒng)的電壓開始略微下降，可以用一種可靠的方式將輔助加熱器的斷開功率設(shè)置為預(yù)定的發(fā)電機利用率；優(yōu)選利用率在90％～100％內(nèi)，特別優(yōu)選95％。
根據(jù)汽車的制造商和種類的不同，發(fā)電機的電壓可以在外部溫度的基礎(chǔ)上變化。汽車電壓在低溫時會顯著升高。因此，與特定的利用率相應(yīng)并且不能降低的車載電子系統(tǒng)的電壓值在電輔加熱器中升高。通常，此處的電壓變化范圍在14.0V～14.5V之間。對于新電池和新型汽車，與溫度相適應(yīng)的電壓可以設(shè)置為大約在14.0V～15.5V之間?？梢酝ㄟ^改變電池的化學(xué)系統(tǒng)來實現(xiàn)。
盡管如今汽車的車載電子系統(tǒng)在12V電壓下工作，但是未來的車載電子系統(tǒng)將具有42V的電壓并且提供更高的功率。因此，為了加熱的目的而從車載電子系統(tǒng)中提取的電子功率也顯著地提高。上述電壓值因此根據(jù)車載電子系統(tǒng)的電壓的升高來設(shè)置。
電輔加熱器僅在發(fā)動機運轉(zhuǎn)的時候打開，即由發(fā)電機產(chǎn)生電能時。這避免了為加熱的目的從電池中提取電功率的現(xiàn)象。為此，加熱裝置的控制電路監(jiān)視汽車的車載電子系統(tǒng)的電壓。
借助于車載電子系統(tǒng)的電壓，特別是由車載電子系統(tǒng)的電壓突然下降，然后再逐漸升高到初始值并且更高的情況，可以識別啟動操作。
當(dāng)電池電壓在例如12.0V～12.5V之間時，車載電子系統(tǒng)的電壓值突然降低到大約6.0V直到發(fā)動機啟動。然后，車載網(wǎng)絡(luò)電壓又逐漸升高。
另一種通過車載電子系統(tǒng)的電壓識別啟動操作的可能性在于直接測量電壓水平。當(dāng)發(fā)動機關(guān)閉時，發(fā)電機不輸出任何電壓，車載電子系統(tǒng)的電壓與電池(放電)電壓相當(dāng)。通常，該電壓典型地在12.0V～12.5V范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)時，車載電子系統(tǒng)的電壓升高到電池的充電電壓。通常，該電壓值在14.0V～14.5V范圍內(nèi)。
激勵電輔加熱器，直至接通點火，即發(fā)動機啟動，所測量的溫度θin低于預(yù)定值θv。這種預(yù)定值θv例如大約是10℃。直至發(fā)動機啟動，所測量的溫度θin與外部實際溫度θA相當(dāng)。
當(dāng)然，在發(fā)動機仍舊放出一些剩余熱量時，所測量的溫度θin不同于外部溫度θA，例如發(fā)動機只關(guān)閉了很短時間。在這種情況下，溫度傳感器170并不檢測外部溫度，但是周圍空氣通過熱交換器的剩余熱量加熱。
為了避免電輔加熱器不必要的打開，需要檢測從發(fā)動機最后關(guān)閉起所經(jīng)過的時間。當(dāng)探測到的時間Taus沒有超過預(yù)定的最小值TMin時，不打開輔助加熱器。
只有當(dāng)超過預(yù)定的最小值TMin時，輔助加熱器才會在下一次發(fā)動機啟動、滿足所需溫度轉(zhuǎn)換判據(jù)的條件時打開。通常，最小時間值TMin的數(shù)值在幾小時范圍之內(nèi)。
檢測的時間值Taus還可以用于改變溫度閾值θv，而不是根據(jù)從發(fā)動機最后關(guān)閉起所經(jīng)過的時間Taus停止為PTC加熱元件提供功率。如圖3所示，提供給比較裝置的溫度閾值θv根據(jù)所經(jīng)過的時間Taus變化。
在直至預(yù)定的時間TMin1的第一個時間間隔內(nèi)，仍然保持停止提供給PTC加熱元件的功率。同樣，獨立于溫度轉(zhuǎn)換判據(jù)，不激勵電輔加熱器。
在TMin1～TMin2的時間間隔內(nèi)，溫度閾值θv從值θv1逐漸下降到存儲的較低溫度閾值θv0。從發(fā)動機關(guān)閉起所經(jīng)過的時間越短，溫度閾值θv越高并且存儲的較低閾值θv0升高得越多。隨著流失時間Taus的增加，溫度閾值θv變?yōu)橹郸葀0。從發(fā)動機最后關(guān)閉起所經(jīng)過的時間一旦超過TMin2值，將采用最小溫度閾值θv0。閾值TMin2設(shè)置為使得發(fā)動機從該時間開始完全冷卻。
一旦控制電路給PTC加熱元件提供功率，提供給乘客室的空氣將因此被加熱。優(yōu)選地，根據(jù)車載電子系統(tǒng)，輔助加熱器以所允許的最大加熱功率運轉(zhuǎn)。通過控制冷、熱空氣混合的空氣閥門完成各個空間的溫度的調(diào)節(jié)。
一旦水型熱交換器輸出足夠的加熱熱量，將關(guān)閉輔助加熱器，即根據(jù)流入輔助加熱器的空氣的測量溫度。然而，隨著運轉(zhuǎn)關(guān)閉，相當(dāng)大量的加熱能量從流入乘客室的空氣中除去。在乘客室內(nèi)也能通過流入汽車內(nèi)部的空氣溫度的突然變化感覺到溫度的突然變化。
為了使溫度逐漸關(guān)閉，電輔加熱器的加熱功率根據(jù)冷卻水的溫度來關(guān)閉，例如，隨著冷卻水溫度的升高，輔助加熱器的功率逐漸地減少到0。
當(dāng)然，為了避免提供這種外部溫度信號，電輔加熱器的加熱功率還可以根據(jù)所測量的溫度θIn減少。從達到某個溫度θIn1開始，當(dāng)達到溫度θIn2時隨著流入空氣的溫度的增加，加熱功率從最大允許加熱功率PMax減少到值P＝0。
這種關(guān)系用圖解的方式示于圖4中。在輔助加熱器打開后，加熱功率PHeiz從流入的空氣達到溫度θIn時開始的PMax連續(xù)地降低到值0。從θIn2開始，輔助加熱器不再輸出加熱功率。溫度界限θIn1和θIn2的典型值為20℃和80℃。從而可以容易地實現(xiàn)不被汽車室內(nèi)的乘客感覺到的轉(zhuǎn)換，即無需任何外部控制信號。
電輔加熱器100的詳細實現(xiàn)方式以方塊圖的形式示于圖5中。
電輔加熱器包括控制電路510和加熱寄存器520。在圖5的電路設(shè)計中，在加熱寄存器520的外殼內(nèi)也設(shè)置了溫度傳感器170，該溫度傳感器170設(shè)置在空氣流到加熱寄存器的一側(cè)。將溫度傳感器170檢測的溫度值傳遞給控制電路510，并且通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器533提供給計算單元530。根據(jù)所提供的溫度值θIn，控制單元530控制電子開關(guān)540。電子開關(guān)540優(yōu)選設(shè)計為功率半導(dǎo)體，從連接端140給加熱元件210提供功率。
為了獲得通過連接端140從汽車的車載電子系統(tǒng)上獲取的功率的最大極限，控制電路通過DF信號180檢測汽車可以利用的電功率資源。通過接口裝置535將DF信號提供給計算單元530。
此外，控制電路510包括為計算單元530提供通常為5V的工作電壓的電壓控制器537。
為了檢測車載電子系統(tǒng)的電壓，所述電壓通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器從接連端140直接提供給計算單元530。借助于所測量的車載電子系統(tǒng)的電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)例如對發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)的可靠檢測。
溫度傳感器170優(yōu)選安裝在電輔加熱器上，這樣它不會受輔助加熱器加熱元件加熱升溫的影響。溫度傳感器170除圖1所示的位置外，其它位置也是可以的。
控制電路510優(yōu)選與加熱寄存器520集成在外殼內(nèi)。為此，控制電路可以安裝在加熱寄存器的一個前側(cè)面。當(dāng)然，可連接地或者分離但相鄰地設(shè)置加熱寄存器520和控制電路510也是可以的。
總之，本發(fā)明涉及一種電加熱裝置，特別是一種用于汽車的輔助加熱器，以及一種用于電加熱裝置的控制電路，該控制電路允許輔助加熱器基本上獨立運行。加熱功率控制通過集成在輔助加熱器上的溫度傳感器和先前存儲在控制電路內(nèi)的極限值進行。
權(quán)利要求
1.一種用于電加熱裝置(100)，特別是用于汽車的輔助加熱器運行的控制電路，所述加熱裝置包括PTC加熱元件(210)和檢測流入加熱裝置的空氣溫度(θIn)的溫度傳感器(170)，包括用于存儲預(yù)定的溫度閾值(θv)的存儲裝置；用于比較由溫度傳感器(170)檢測的溫度(θin)和存儲的溫度閾值(θv0)的比較器；用于根據(jù)比較器的比較結(jié)果啟用或中斷提供給PTC加熱元件(210)的功率供給的激勵裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中，所述激勵裝置在檢測的溫度(θIn)低于溫度閾值(θv)時啟用功率供給。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其中，所述溫度閾值(θv)在5℃與15℃之間的范圍內(nèi)，優(yōu)選在8℃與10℃之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項所述的控制電路，其中，包括用于探測汽車發(fā)動機啟動和/或關(guān)閉的探測裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項所述的控制電路，其中，包括用于檢測從發(fā)動機關(guān)閉起所經(jīng)過的時段(Taus)的時間檢測裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制電路，其中，存儲裝置，存儲預(yù)定時段(TMin)；控制電路，包括用于比較從發(fā)動機關(guān)閉起所經(jīng)過的時段(Taus)和預(yù)定時段(TMin)的比較器；以及激勵裝置，在所檢測到的時段(Taus)低于預(yù)定時段(TMin)時禁用提供給PTC加熱元件(210)的功率供給。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制電路，其中，所述存儲的時段(TMin)在1～5小時的范圍內(nèi)，優(yōu)選2和3小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任何一項所述的控制電路，包括用于在與所檢測的溫度(θIn)比較之前加權(quán)所存儲的溫度閾值(θv0)的修正裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制電路，其中，所述修正裝置根據(jù)從發(fā)動機關(guān)閉起所經(jīng)過的時段(Taus)升高所存儲的溫度閾值(θv0)，也就是在增加的時間段(Taus)內(nèi)，升高的溫度閾值(θv)達到所存儲的溫度閾值(θv0)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的控制電路，其中，所述修正裝置改變所存儲的溫度閾值(θv0)，使得所存儲的溫度閾值(θv0)首先升高到升高的溫度閾值(θv1)，并且在增加的時間段(Taus)內(nèi)，降低到所存儲的溫度閾值(θv0)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制電路，其中，所述修正裝置在發(fā)動機關(guān)閉后的第一預(yù)定時間(TMin1)與發(fā)動機關(guān)閉后的第二預(yù)定時間(TMin2)之間的時間間隔內(nèi)，將所存儲的溫度閾值(θv0)從預(yù)定的升高的溫度閾值(θv1)降低到所存儲的溫度閾值(θv0)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6～11中任何一項所述的控制電路，其中，所述激勵裝置在發(fā)動機關(guān)閉到發(fā)動機關(guān)閉后的第一預(yù)定時間(TMin1)之間中斷提供給PTC加熱元件(210)的功率供給。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12中任何一項所述的控制電路，包括用于調(diào)整提供給PTC加熱元件(210)功率的功率控制裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制電路，其中，所述功率控制裝置根據(jù)汽車的車載電子系統(tǒng)可利用的功率總量調(diào)整提供給加熱元件的功率總量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制電路，其中，所述功率控制裝置根據(jù)所檢測的車載電子系統(tǒng)的電平調(diào)整從車載電子系統(tǒng)獲取的功率總量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制電路，其中，所述功率控制裝置調(diào)整從車載電子系統(tǒng)獲取的功率總量，使得車載電子系統(tǒng)的電壓的預(yù)定值不降低。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制電路，其中，所述車載電子系統(tǒng)的電壓的預(yù)定值根據(jù)所檢測的供給空氣的溫度(θIn)變化，特別是在低溫時。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制電路，其中，所述功率控制裝置連接到指示車載電子系統(tǒng)中可用功率總量的外部信號線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制電路，其中，所述外部信號線為汽車發(fā)電機的DF信號(180)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13～19中任何一項所述的控制電路，其中，所述功率控制裝置根據(jù)所檢測的溫度(θIn)調(diào)整提供給PTC加熱元件(210)的功率總量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制電路，其中，當(dāng)在所檢測的溫度(θIn)低于第一預(yù)定溫度(θIn1)，啟用提供給PTC加熱元件(210)的功率時，功率控制裝置將最大的可用功率總量提供給PTC加熱元件(210)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制電路，其中，一旦所檢測的溫度(θIn)達到第二預(yù)定溫度(θIn2)，功率控制裝置中斷提供給PTC加熱元件(210)的功率。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的控制電路，其中，所述功率控制裝置在第一預(yù)定溫度(θIn1)與第二預(yù)定溫度(θIn2)之間的溫度間隔內(nèi)，將提供給PTC加熱元件(210)的功率總量從可能的最大加熱功率(Pmax)減小到0。
24.根據(jù)權(quán)利要求21～23中任何一項所述的控制電路，其中，所述第一預(yù)定溫度(θIn1)在10℃～25℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在18℃與22℃之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求21～24中任何一項所述的控制電路，其中，所述第二預(yù)定溫度(θIn2)在50℃～90℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在75℃與85℃之間。
26.一種電加熱裝置，特別是用于汽車的輔助加熱器，包括PTC加熱元件(210)和檢測流入加熱裝置的空氣的溫度(θIn)的溫度傳感器(170)，以及用于啟用和禁用提供給PTC加熱元件(210)功率的控制電路，其中，控制電路根據(jù)權(quán)利要求1～25中任何一項來設(shè)計。
27.一種運轉(zhuǎn)電加熱裝置，特別是用于汽車的輔助加熱器的方法，其中加熱裝置包括PTC加熱元件(210)和檢測流入加熱裝置的空氣的溫度(θIn)的溫度傳感器(170)，包括以下步驟用溫度傳感器(170)檢測流入加熱裝置的空氣的溫度；比較由溫度傳感器(170)檢測的溫度(θIn)和存儲的溫度閾值(θv)；根據(jù)比較結(jié)果啟用或禁用提供給PTC加熱元件(210)的功率。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，在檢測的溫度(θIn)低于溫度閾值(θv)時啟用功率供給。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中，所述溫度閾值(θv)在5℃與15℃之間的范圍內(nèi)，優(yōu)選在8℃與10℃之間。
30.根據(jù)權(quán)利要求28～29中任何一項所述的方法，其中，還包括步驟檢測從發(fā)動機關(guān)閉起所經(jīng)過的時段(Taus)；比較從發(fā)動機關(guān)閉起所經(jīng)過的時段(Taus)和預(yù)定時段(Tmin)；和在所檢測到的時段(Taus)低于預(yù)定時段(TMin)時禁用提供給PTC加熱元件(210)的功率供給。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述存儲的時段(TMin)在1～5小時的范圍內(nèi)，優(yōu)選2和3小時。
32.根據(jù)權(quán)利要求27～29中任何一項所述的方法，還包括在與所檢測的溫度(θIn)比較之前加權(quán)所存儲的溫度閾值(θv0)的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，根據(jù)從發(fā)動機關(guān)閉起所經(jīng)過的時段(Taus)升高所存儲的溫度閾值(θv0)，也就是在增加的時間段(Taus)內(nèi)，使升高的溫度閾值(θv)達到所存儲的溫度閾值(θv0)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的方法，其中，改變所存儲的溫度閾值(θv0)，使得所存儲的溫度閾值(θv0)首先升高到升高的溫度閾值(θv1)，并且在增加的時間段(Taus)內(nèi)，降低到所存儲的溫度閾值(θv0)。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，在發(fā)動機關(guān)閉后的第一預(yù)定時間(TMin1)與發(fā)動機關(guān)閉后的第二預(yù)定時間(TMin2)之間的時間間隔內(nèi)，所存儲的溫度閾值(θv0)從預(yù)定的升高的溫度閾值(θv1)降低到所存儲的溫度閾值(θv0)。
36.根據(jù)權(quán)利要求27～35中任何一項所述的方法，其中，在發(fā)動機關(guān)閉到發(fā)動機關(guān)閉后的第一預(yù)定時間(TMin1)之間中斷提供給PTC加熱元件(210)的功率。
37.根據(jù)權(quán)利要求27～36中任何一項所述的方法，其中，根據(jù)汽車的車載電子系統(tǒng)可利用的功率調(diào)整加熱功率。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，根據(jù)所檢測的車載電子系統(tǒng)的電壓電平調(diào)整加熱功率。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，調(diào)整從車載電子系統(tǒng)獲取的功率總量，使得車載電子系統(tǒng)的電壓的預(yù)定值不降低。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，車載電子系統(tǒng)的電壓的預(yù)定值根據(jù)所檢測的供給空氣的溫度(θIn)變化，特別是在低溫時。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，根據(jù)汽車發(fā)電機的DF信號調(diào)整加熱功率。
42.根據(jù)權(quán)利要求27～41中任何一項所述的方法，其中，根據(jù)所檢測的溫度(θIn)調(diào)整PTC加熱元件(210)的加熱功率。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，當(dāng)在所檢測的溫度(θIn)低于第一預(yù)定溫度(θIn1)，啟用提供給PTC加熱元件(210)的功率時，將PTC加熱元件(210)的加熱功率調(diào)整到最大加熱功率。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，一旦所檢測的溫度(θIn)達到第二預(yù)定溫度(θIn2)，將PTC加熱元件(210)的加熱功率設(shè)置為0。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44的方法，其中，所述PTC加熱元件(210)的加熱功率在所述第一預(yù)定溫度(θIn1)與所述第二預(yù)定溫度(θIn2)之間的溫度間隔內(nèi)，從可能的最大加熱功率(Pmax)減小到0。
46.根據(jù)權(quán)利要求43～45中任何一項所述的方法，其中，所述第一預(yù)定溫度(θIn1)在10℃～25℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在18℃與22℃之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電加熱裝置，特別是一種用于汽車的輔助加熱器，以及一種用于電加熱裝置的控制電路，該控制電路允許輔助加熱器基本上獨立運行。通過集成在輔助加熱器上的溫度傳感器和先前存儲在控制電路內(nèi)的極限值進行加熱功率控制。
文檔編號B60H1/08GK1600589SQ200410029429
公開日2005年3月30日 申請日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者京特·烏爾 申請人:凱特姆兩合公司