特別用于機(jī)動(dòng)車的電加熱電路的控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及對(duì)電加熱電路的控制，該電加熱電路包括多個(gè)并聯(lián)連接的加熱 元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明尤其涉及機(jī)動(dòng)車輛，在機(jī)動(dòng)車輛中，眾所周知的做法是在帶有熱機(jī)的車輛 的加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中安裝一個(gè)電加熱電路(加熱器或附加散熱器），以在車輛開始運(yùn) 行時(shí)、且在車輛本身的熱量確保此加熱之前，來確保車輛內(nèi)部的快速加熱。更具體地，該電 加熱器用來加熱車輛冷卻回路中的水。它通常包括多個(gè)并聯(lián)連接的電阻加熱元件，優(yōu)選地 為PTC(正溫度系數(shù))元件，這些電阻加熱元件須被控制以用作操作設(shè)定點(diǎn)。
[0003] 目前，帶有嵌入式電子裝置的電散熱器具有以下三種類型的操作設(shè)定點(diǎn)：
[0004] 對(duì)于帶有所謂的"邏輯"控制的散熱器，兩條設(shè)定點(diǎn)線連接到控制設(shè)備的輸入端， 這使得可通過組合邏輯來控制多達(dá)三個(gè)加熱元件以達(dá)到四個(gè)不同的功率水平(〇%，33%， 67%，100%)。這種操作可以單獨(dú)控制每個(gè)元件，而且使用的是簡(jiǎn)單控制電子裝置，在該簡(jiǎn) 單控制電子裝置中，微控制器的存在是沒有意義的。然而，這種解決方案需要至少兩條設(shè)定 點(diǎn)線。
[0005] 對(duì)于帶有所謂的PWM(脈寬調(diào)制）控制的散熱器，一條單一的設(shè)定點(diǎn)線即可調(diào)節(jié)形 式為低頻(通常為幾十或幾百赫茲的數(shù)量級(jí))PWM信號(hào)的功率設(shè)定點(diǎn)。后者包括微控制器，通 常也通過使用較功率設(shè)定點(diǎn)所使用的PWM信號(hào)頻率更低的PWM控制信號(hào)，該微控制器解譯所 接收的功率設(shè)定點(diǎn)，并按比例(或根據(jù)更復(fù)雜的規(guī)則)驅(qū)動(dòng)加熱元件。因此，在這種情況下， 不是逐個(gè)元件地進(jìn)行控制。此外，盡管更為精確，但因?yàn)樾枰幸粋€(gè)微控制器，該解決方案 成本高昂。
[0006] 最后，根據(jù)帶有PWM控制的散熱器的一種可能的變型，一些帶有總線控制的散熱器 已被開發(fā)出來，對(duì)于這些散熱器，功率設(shè)定點(diǎn)不是以PWM信號(hào)的形式、而是以由LIN、CAN或同 等類型的通信總線傳遞的數(shù)字信號(hào)的形式出現(xiàn)。此處同樣地，微控制器的存在是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提出一種能夠結(jié)合已知解決方案所提供的優(yōu)點(diǎn)、而不會(huì)呈現(xiàn)其缺 點(diǎn)的解決方案。特別地，所提出的解決方案能使控制設(shè)備基于從一個(gè)單一的設(shè)定點(diǎn)線上所 接收到的PWM設(shè)定點(diǎn)信號(hào)來控制所述加熱電路，而不需要微控制器。
[0008] 本發(fā)明通過提出一種控制電加熱電路的方法實(shí)現(xiàn)此目的，所述電加熱電路包括N 個(gè)并聯(lián)連接的加熱元件，而每個(gè)加熱元件能夠串聯(lián)連接至一個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的電子開關(guān)，該 方法包括以下步驟：
[0009] -接收形式為具有可變占空比的ΠΜ控制信號(hào)(PWM)的功率設(shè)定點(diǎn)，該可變占空比 作為功率的函數(shù)而變化；
[0010] -提取所接收P麗控制信號(hào)的平均值；
[0011] -執(zhí)行p次比較，即執(zhí)行所提取的平均值與p個(gè)不同的閾值之間的比較并生成p個(gè)比 較信號(hào)，該整數(shù)P小于或等于N，而每個(gè)比較信號(hào)用于控制與至少一個(gè)加熱元件相關(guān)聯(lián)的電 子開關(guān)切換至斷開或閉合位置。
[0012] 根據(jù)其他可能的特征：
[0013] -所述整數(shù)P等于N，如此，每個(gè)比較信號(hào)用于控制與一個(gè)單一的加熱元件相關(guān)聯(lián)的 電子開關(guān)。
[0014] -對(duì)于P次比較中的每一個(gè)比較，所生成的比較信號(hào)適用于：
[0015] -如果所提取的平均值小于所述閾值，控制相關(guān)聯(lián)的電子開關(guān)切換至斷開位置；
[0016] -否則，則控制相關(guān)聯(lián)的電子開關(guān)切換至閉合位置。
[0017] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種用于控制電加熱電路的設(shè)備，該電加熱電路包括N個(gè) 并聯(lián)連接的加熱元件，該控制設(shè)備包括：
[0018] -N個(gè)電子開關(guān)，每個(gè)電子開關(guān)能夠與N個(gè)加熱元件中的一個(gè)串聯(lián)連接；
[0019] -電子接收模塊，其適用于接收形式為具有可變占空比的PWM控制信號(hào)的功率設(shè)定 點(diǎn)，該可變占空比作為功率的函數(shù)而變化；
[0020] -用于提取所接收PWM控制信號(hào)的平均值的裝置；
[0021] -P個(gè)比較器，其適用于比較所提取的平均值與P個(gè)不同的閾值并生成P個(gè)比較信 號(hào)，該整數(shù)P小于或等于N，而每個(gè)比較信號(hào)用于控制與至少一個(gè)加熱元件相關(guān)聯(lián)的電子開 關(guān)切換至斷開或閉合位置。
[0022] 有利地，所述控制設(shè)備可以進(jìn)一步包括用于生成所述P個(gè)閾值的裝置。這些裝置包 括例如帶有P+1個(gè)串聯(lián)電阻的分壓橋，在基準(zhǔn)電壓之下，分壓橋的兩個(gè)電阻之間的每一個(gè)連 接點(diǎn)都會(huì)在兩個(gè)相繼的連接點(diǎn)之間產(chǎn)生一個(gè)不斷增加的閾值。
[0023] 優(yōu)選地，該設(shè)備的每一個(gè)比較器適用于提供一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)其本身適 用于：
[0024] -如果所提取的平均值小于所述閾值，則控制相關(guān)聯(lián)的電子開關(guān)切換至斷開位置；
[0025] -否則，則控制相關(guān)聯(lián)的電子開關(guān)切換至閉合位置。
【附圖說明】
[0026] 參照附圖，通過對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述，將能更好地理解本發(fā)明，且本發(fā)明 的其他目的、細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清晰明了，而本發(fā)明的具體實(shí)施例，其純粹作 為說明性而非限制性的例子而被給出，其中：
[0027] -圖1以簡(jiǎn)化框圖的形式描述了根據(jù)本發(fā)明的示例性控制設(shè)備；
[0028]-圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的所述控制設(shè)備所執(zhí)行的步驟；
[0029] -圖3給出了包含在圖1所示控制設(shè)備中的用于生成基準(zhǔn)直流(DC)電壓的子組件的 實(shí)施例；
[0030] -圖4給出了包含在圖1所示控制設(shè)備中的另一子組件的實(shí)施例例。
[0031] 在不同的附圖中，共同的元件具有相同的參考標(biāo)號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 圖1簡(jiǎn)化地描述了設(shè)備1基于從一個(gè)單一的設(shè)定點(diǎn)線上所接收的、形式為PWM信號(hào) 的功率設(shè)定點(diǎn)來控制加熱電路2的示例性實(shí)施例。作為一個(gè)非限制性示例，此處所述加熱電 路2包含三個(gè)并聯(lián)連接的加熱電阻21、22、23，這些加熱電阻優(yōu)選地為PTC電阻。按照慣例，所 述控制設(shè)備1包括三個(gè)電子開關(guān)Τι、T2和T3,例如三個(gè)MOS功率晶體管，每個(gè)電子開關(guān)能夠與 所述三個(gè)加熱電阻21、22、23中的一個(gè)串聯(lián)串接，并根據(jù)其閉合或斷開狀態(tài)允許或阻止電流 通過這些電阻。
[0033] 所述PWM信號(hào)是具有恒定周期Τ的周期性信號(hào)，此恒定周期Τ對(duì)應(yīng)于量級(jí)為幾十赫 茲的頻率。在周期Τ內(nèi)，所述ΠΜ信號(hào)在高低水平之間交替。這種交替的特性能夠通知設(shè)備1 要被應(yīng)用的功率設(shè)定點(diǎn)。
[0034] 在某些情況下，所述PWM信號(hào)可由用作開路發(fā)射極(相應(yīng)的源）的雙極或M0S晶體管 的輸出端傳遞。
[0035] 作為變型，所述PWM信號(hào)由一對(duì)推挽式安裝的晶體管的輸出端傳遞。
[0036] 從本發(fā)明的角度來看，這兩種生成所述PWM信號(hào)的方法是等同的。特別地，在這兩 種情況下，所需操作功率借助于PWM信號(hào)的占空比來傳達(dá)，而該占空比定義為在所述PWM信 號(hào)的周期內(nèi)高態(tài)的維持時(shí)間。在某些情況下，按照慣例設(shè)置，所需操作功率借助于PWM信號(hào) 的負(fù)占空比來傳達(dá)，而該負(fù)占空比定義為在所述PWM信號(hào)的周期內(nèi)低態(tài)的維持時(shí)間。
[0037] 在下文的說明中，以非限制性的方式，已假定所述PWM信號(hào)來源于開路集電極或開 路漏極晶體管，且所需功率通過負(fù)占空比傳達(dá)。在這種情況下，負(fù)占空比越高，所需功率越 大。例如，對(duì)于負(fù)占空比在5 %至95 %之間的變化，對(duì)應(yīng)的最大加熱功率將在100 %至0 %之 間變化，而當(dāng)所有的加熱電阻21-23同時(shí)運(yùn)行時(shí)可獲得該最大加熱功率。
[0038] 參照?qǐng)D1和圖2,所述PWM信號(hào)首先在步驟100由控制設(shè)備1在形成電子接收模塊10 的連接器處接收。鑒于此PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)于帶有開路集電極或漏極的雙極或M0S晶體管的輸出 端，上拉回路的上拉電阻11通常用于將PWM信號(hào)上拉至基準(zhǔn)電壓，例如5伏。在所述上拉電阻 11下方，示意性地說明了所述PWM信號(hào)的外觀。
[0039]根據(jù)本發(fā)明，設(shè)備1隨后將所接收的PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)準(zhǔn)恒定信號(hào)，該準(zhǔn)恒定信 號(hào)的值基本上與Ρ麗信號(hào)的占空比（在負(fù)的例子中）成正比。要做到這一點(diǎn)，在提取步驟110 中，所述設(shè)備1將提取所接收PWM控制信號(hào)的平均值PWM。這可通過利用作為提取裝置12的 低通RC濾波