專利名稱：一種用于新能源汽車的采暖方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車采暖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于新能源汽車的采暖方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)汽車空調(diào)采暖方案主要有余熱式和獨(dú)立式兩種，余熱式利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣或冷卻液余熱，作為空調(diào)采暖的熱源。獨(dú)立式:設(shè)立獨(dú)立的發(fā)熱源采暖，一般有電能或者燃油為能源的氣暖式、水暖式。以純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池為代表的新能源汽車，采暖時(shí)需要設(shè)立獨(dú)立的熱源，用電能來加熱空氣，送入汽車轎廂。1、圖1是以往傳統(tǒng)汽車空調(diào)的采暖方式的采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。傳統(tǒng)汽車空調(diào)的余熱式采暖，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣或冷卻液余熱，通過熱交換器加熱新鮮空氣冷氣，再送入汽車轎廂，加熱或除霜。獨(dú)立式:以電能或者燃油為獨(dú)立式發(fā)熱源的氣暖式、水暖式。再通過熱交換器加熱冷空氣，送入轎廂。2、以純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池為代表的新能源汽車，以電池為動(dòng)力源或者輔助動(dòng)力源，因?yàn)闆]有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)或者發(fā)動(dòng)機(jī)功率較小，采暖時(shí)需要設(shè)立獨(dú)立的熱源，用電能來加熱空氣，送入汽車轎廂達(dá)到采暖的目的。傳統(tǒng)汽車的余熱式方案的缺點(diǎn):熱源不穩(wěn)定，在汽車剛起步、低速，或者下坡、停車等狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱量不夠，空調(diào)暖氣就不一定夠乘客使用，使用不當(dāng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生過冷現(xiàn)象。在北方或者寒冬環(huán)境，熱負(fù)荷過大，僅靠余熱式采暖系統(tǒng)不能滿足需求；余熱式氣暖系統(tǒng)，需要很大的熱交換器，擠占了汽車內(nèi)的有限的空間，也增加了成本和重量，減少了可靠性和整車效率。由于腐蝕，高溫高壓作用，排氣管、消聲器管壁和熱交換器會(huì)逐漸漏氣，發(fā)動(dòng)機(jī)的有毒廢氣進(jìn)入車廂，對(duì)乘客的人身健康非常不利。排氣管道和熱交換器的加入，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣阻力，也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。獨(dú)立加熱方式的缺點(diǎn):燃油或電能獨(dú)立加熱方式，能解決供熱量不足和廢氣泄露缺點(diǎn)，要設(shè)置一個(gè)燃燒室或獨(dú)立的大功率加熱裝置，也額外增加了很多成本和重量。新能源汽車用電能獨(dú)立加熱方式，也需要增設(shè)加熱裝置，增加成本和空間重量。目前的電池能效比不高，純粹的電能加熱又額外消耗了電池的電能，大大降低汽車?yán)m(xù)航里程，也不是最好的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種用于新能源汽車的采暖方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提供一種用于新能源汽車的采暖方法，包括:
將電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器正常工作所產(chǎn)生的熱能通過導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖；根據(jù)控制指令，打開所述與驅(qū)動(dòng)器相連的加熱模組；將所述加熱模組產(chǎn)生的熱能通過所述導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖。其中，加熱模組串聯(lián)或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸入端，或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端。其中，控制指令為用戶直接下發(fā)或當(dāng)該車廂內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)生成。本發(fā)明另外提供一種用于新能源汽車的采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:余熱取暖單元，用于將電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器正常工作所產(chǎn)生的熱能通過導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖；增熱啟動(dòng)單元，用于根據(jù)控制指令，打開與所述驅(qū)動(dòng)器相連的加熱模組；增熱單元，用于將所述加熱模組產(chǎn)生的熱能通過所述導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖。其中，加熱模組串聯(lián)或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸入端，或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端。其中，上述增熱啟動(dòng)單元中還包括一控制指令獲取子單元，用于獲取用戶直接下發(fā)的控制指令和/或當(dāng)該車廂 內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，生成的控制指令。本發(fā)明應(yīng)用于新能源汽車，既避免了區(qū)別于傳統(tǒng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱式方案的缺點(diǎn)，又綜合了余熱式和獨(dú)立式兩種汽車空調(diào)采暖方案的優(yōu)點(diǎn)。1、不需要額外增加大的加熱或換熱裝置，節(jié)約了成本和體積，重量，又可以直接利用驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的耗散熱量，大大提高了整車的效率。2、利用驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的熱量耗散，通過自帶的散熱系統(tǒng)(強(qiáng)制風(fēng)冷和液冷)，沒有燃油廢氣的毒性，不傷害轎廂內(nèi)的乘客人身健康；3、在特定的汽車工況下，發(fā)熱量不能滿足需求，也可以額外的控制方式，啟動(dòng)輔助加熱模組，增加驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱量，從整體上，提高了電池的使用效率。


此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中:
式)；
式)；
圖1為傳統(tǒng)汽車空調(diào)采暖方式示意圖2為本發(fā)明一種用于新能源汽車的采暖方法的流程圖3為本發(fā)明一種用于新能源汽車的采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4為本發(fā)明的汽車空調(diào)采暖方式示意圖(電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器采取強(qiáng)制風(fēng)冷散熱方
圖5為本發(fā)明的汽車空調(diào)采暖方式示意圖(電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器采取強(qiáng)制液冷散熱方
圖6為本發(fā)明中加熱模組放置位置方案I的示意圖7為本發(fā)明中加熱模組放置位置方案2的示意圖8為本發(fā)明中加熱模組放置位置方案3的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。傳統(tǒng)的汽車空調(diào)采暖一般有2種，余熱式:利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣余熱或冷卻液熱交換；獨(dú)立式:設(shè)立獨(dú)立的發(fā)熱源采暖，以電能或者燃油為能源的氣暖式、水暖式。近幾年以來，以純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池為代表的新能源汽車逐漸發(fā)展壯大，但是此類新能源汽車用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分替代或者全部替代傳統(tǒng)汽車?yán)锏娜加桶l(fā)動(dòng)機(jī)，也帶來了汽車空調(diào)的問題，傳統(tǒng)的汽車空調(diào)余熱式采暖方案不能直接應(yīng)用在新能源汽車上。大部分采取了獨(dú)立式，用電能加熱采暖的方案，但是新能源汽車本身就存在電池過重，電能不夠用的情況，獨(dú)立式電能加熱方案，不但效率不高，且大大降低了汽車的續(xù)航里程。另一方面，新能源汽車采用的電動(dòng)機(jī)和Inverter電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作時(shí)也有一部分的能量損耗，以熱能的形式表現(xiàn)，也需要獨(dú)立的散熱系統(tǒng)，液冷或者風(fēng)冷散熱，保證其在正常的溫度下穩(wěn)定運(yùn)行。在這樣的背景下，本發(fā)明提出了一直應(yīng)用于新能源汽車空調(diào)的采暖方案，即利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的正常工作熱量來采暖，提高新能源汽車的整體效率，不需要設(shè)立獨(dú)立的電能加熱源來采暖。并在驅(qū)動(dòng)器中增加一個(gè)組件，在必要的時(shí)候，例如汽車低速或停止?fàn)顟B(tài)，空調(diào)熱量不夠時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)器的控制，增加額外的熱量來滿足乘客的需求。本發(fā)明應(yīng)用于新能源汽車，既避免了區(qū)別于傳統(tǒng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱式方案的缺點(diǎn)，又綜合了余熱式和獨(dú)立式兩種汽車空調(diào)采暖方案的優(yōu)點(diǎn)，具有很大的實(shí)用性和前景。具體通過以下方案來實(shí)現(xiàn):如圖2，為本發(fā)明一種用于新能源汽車的采暖方法的流程圖，包括:步驟201，將電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器正常工作所產(chǎn)生的熱能通過導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖；步驟202，根據(jù)控制指令，打開所述與驅(qū)動(dòng)器相連的加熱模組；其中，用戶直接下發(fā)或當(dāng)該車廂內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)生成；加熱模組串聯(lián)或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸入端，或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端。步驟203，將所述加熱模組產(chǎn)生的熱能通過所述導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖。如圖3所示，為本發(fā)明一種用于新能源汽車的采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括:余熱取暖單元301，用于將電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器正常工作所產(chǎn)生的熱能通過導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖；增熱啟動(dòng)單元302，用于根據(jù)控制指令，打開與所述驅(qū)動(dòng)器相連的加熱模組；該增熱啟動(dòng)單元中，包括一控制指令獲取子單元3021，用于獲取用戶直接下發(fā)的控制指令和/或當(dāng)該車廂內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，生成的控制指令。其中，加熱模組串聯(lián)或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸入端，或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端。增熱單元303，用于將所述加熱模組產(chǎn)生的熱能通過所述導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖。以下通過具體實(shí)施例來進(jìn)行說明:
實(shí)施例一:圖4為本發(fā)明的汽車空調(diào)采暖方式示意圖，其中電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器采取強(qiáng)制風(fēng)冷散熱方式。電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器功率不大的情況下，一般采用強(qiáng)制風(fēng)冷散熱。直接手機(jī)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器正常工作的耗散熱量:電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的散熱系統(tǒng)，進(jìn)風(fēng)口吸入新鮮冷空氣，經(jīng)過風(fēng)扇的加壓加速,吹過電動(dòng)機(jī)外殼和驅(qū)動(dòng)器的散熱片，其外表的熱量通過對(duì)流和輻射方式傳遞給流過的冷空氣，到出風(fēng)口即為中壓的熱風(fēng)。此熱風(fēng)經(jīng)過汽車空調(diào)的空氣過濾器，即可直接引入汽車空調(diào)的采暖通道。電動(dòng)機(jī)外殼和驅(qū)動(dòng)器散熱器均為金屬材質(zhì)(鐵或鋁合金)，沒有揮發(fā)性有害液體或氣體，所以其熱風(fēng)可以直接利用，不會(huì)對(duì)轎廂內(nèi)的乘客造成身體傷害。實(shí)施例二:圖5為本發(fā)明的汽車空調(diào)采暖方式示意圖，其中電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器采取強(qiáng)制液冷(水冷或油冷)散熱方式。在一些功率比較大的應(yīng)用場(chǎng)合，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的空間限制，風(fēng)冷散熱已經(jīng)不能滿足散熱的要求，會(huì)用到液冷的方式，冷卻介質(zhì)有冷卻水和油。這種應(yīng)用情況，其散熱系統(tǒng)會(huì)有一個(gè)熱轉(zhuǎn)換器，用于將流經(jīng)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的熱的導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻，再次循環(huán)使用。如圖示，在汽車一些特殊的工作情況下，如剛起步、停車，或者寒冷天氣，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的正常工作熱量不能滿足乘客空調(diào)熱風(fēng)需求時(shí)，可以利用加熱模組作為輔助熱源直接利用電池電能來增加輸出熱量，其中，加熱模組直接置于熱交換器中，對(duì)導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，然后熱轉(zhuǎn)換器將導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻，之后，從熱交換器處將導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻所散發(fā)的熱量直接收集起來，再經(jīng)過過濾凈化，送入采暖通道。其優(yōu)點(diǎn)與風(fēng)冷散熱的采暖方案優(yōu)點(diǎn)一樣，不再贅述。此2種方案既可以有效利用電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的工作余熱，提高了汽車電池整體的效率，又沒有傳統(tǒng)汽車余熱方式的缺點(diǎn)?？紤]到傳統(tǒng)余熱方案的情況，本發(fā)明也會(huì)遇到同樣情況的，區(qū)別于傳統(tǒng)的獨(dú)立式加熱系統(tǒng)。本發(fā)明在不增加較大成本、空間、重量的前提下，在驅(qū)動(dòng)器上增加一個(gè)輔助加熱的模組，利用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的IGBT模組的開關(guān)切換，可以直接讓此模組發(fā)熱，補(bǔ)充不足的熱量，滿足轎廂內(nèi)乘客的需求。輔助加熱模組組成為PTC或者功率電阻等。輔助加熱模組的位置見以下實(shí)施例:實(shí)施例三:圖6為本發(fā)明的輔助加熱模組放置位置方案I的示意圖。輔助加熱模組和切換開關(guān)Kl位于圖示位置，電池正極P到驅(qū)動(dòng)器正極輸入。模組和開關(guān)Kl也可位于N線對(duì)應(yīng)位
置，工作模式一樣。工作方式，驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)，Kl閉合，電池放電電流從P點(diǎn)通過Kl進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器，再從電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器返回電池N。輔助加熱裝置工作時(shí)，Kl打開，驅(qū)動(dòng)器不驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。加熱模組發(fā)熱，傳遞給流經(jīng)的冷空氣，并通過散熱系統(tǒng)風(fēng)扇，將熱風(fēng)送入采暖通道。驅(qū)動(dòng)器的IGBT模組的工作方式:1.UVW三個(gè)橋臂同時(shí)開通，開通方式可以連續(xù)開通，也可以PWM斬波方式開通；2.同時(shí)只開通其中I 2橋臂；3.UVW3個(gè)橋臂交替開通。
IGBT模組本身的開關(guān)、導(dǎo)通壓降發(fā)熱，也不會(huì)浪費(fèi)，也通過散熱風(fēng)道，送入采暖通道。實(shí)施例四:圖7為本發(fā)明的輔助加熱模組放置位置方案2的示意圖。輔助加熱模組與開關(guān)Kl并聯(lián)于電池的電池正負(fù)2端。工作方式與方案I 一樣。優(yōu)點(diǎn)是:驅(qū)動(dòng)器正常驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，也可以進(jìn)行輔助加熱。實(shí)施例五:圖8為本發(fā)明的輔助加熱模組放置位置方案3的示意圖。當(dāng)需要額外熱源時(shí)，驅(qū)動(dòng)器停止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，K2由常開狀態(tài)閉合，接入輔助加熱模組。IGBT的上橋Ql、Q3、Q5導(dǎo)通，將電池的電能引入模組發(fā)熱，。IGBT模組的導(dǎo)通方式，可以同時(shí)I 3個(gè)開通，也可以交替開通，可以連續(xù)開通和PWM斬波開通方式。IGBT模塊的熱量也可同樣利用。輔助加熱模組的位置也可放在驅(qū)動(dòng)器P點(diǎn)與UVW輸出之間，利用IGBT模組的Q2、Q4、Q6控制,工作方式與優(yōu)點(diǎn)與以上一樣,不再贅述。輔助加熱模組位置在驅(qū)動(dòng)器的輸出端，優(yōu)點(diǎn)是可以利用驅(qū)動(dòng)器的電流傳感器，控制IGBT模塊的開通時(shí)間，來精確控制輔助模組的發(fā)熱量。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于新能源汽車的采暖方法，其特征在于，該方法包括: 將電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器正常工作所產(chǎn)生的熱能通過導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖； 根據(jù)控制指令，打開所述與驅(qū)動(dòng)器相連的加熱模組； 將所述加熱模組產(chǎn)生的熱能通過所述導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖。
2.如權(quán)利要求1所述的用于新能源汽車的采暖方法，其特征在于: 所述加熱模組串聯(lián)或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸入端；或， 所述加熱模組并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的用于新能源汽車的采暖方法，其特征在于，所述控制指令為: 用戶直接下發(fā)或當(dāng)該車廂內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)生成。
4.一種用于新能源汽車的采暖系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 余熱取暖單元，用于將電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器正常工作所產(chǎn)生的熱能通過導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖； 增熱啟動(dòng)單元，用于根據(jù)控制指令，打開與所述驅(qū)動(dòng)器相連的加熱模組； 增熱單元，用于將所述加熱模組產(chǎn)生的熱能通過所述導(dǎo)熱通道輸入車廂內(nèi)用于取暖。
5.如權(quán)利要求4所述的用于新能源汽車的采暖系統(tǒng)，其特征在于: 所述加熱模組串聯(lián)或并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸入端；或， 所述加熱模組并聯(lián)在所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端。
6.如權(quán)利要求4所述的用于新能源汽車的采暖系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制指令獲取子單元，用于獲取用戶直接下發(fā)的控制指令和/或當(dāng)該車廂內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，生成的控制指令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于新能源汽車的采暖方法及系統(tǒng)，在利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的正常工作熱量來采暖的基礎(chǔ)上，在驅(qū)動(dòng)器中增加一個(gè)組件，在空調(diào)熱量不夠時(shí)通過驅(qū)動(dòng)器的控制，增加額外的熱量來滿足乘客的需求，通過上述方案，不需要額外增加大的加熱或換熱裝置；利用驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的熱量耗散，沒有燃油廢氣的毒性，不傷害轎廂內(nèi)的乘客人身健康；在發(fā)熱量不能滿足需求時(shí)啟動(dòng)輔助加熱模組，增加驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱量；從整體上，提高了電池的使用效率，大大優(yōu)化了空調(diào)系統(tǒng)的使用效果。
文檔編號(hào)B60H1/02GK103192680SQ20131012244
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
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