本发明涉及汽车的辅助电加热装置以及辅助电加热方法。 背景技术
通常，汽车的电加热装置用于加热汽车的室内空气，或者在水冷式发 动机中用于预热冷却水或加热燃料。
电加热装置可以作为PTC (Positive Thermister Coefficient:正温度系 数）加热器（Heater)而用作汽车空调装置的加热器单元的辅助装置，或 者也可以由一个或多个电加热装置构成单独独立的供暖装置。
图1是示出根据以往技术的汽车的辅助电加热装置的框图。如图l所 示，在汽车的辅助电加热装置10中，微处理器16向作为功率半导体元件 的功率晶体管11施加与预先设置在功率晶体管11上的PTC加热器17的
加热功率相对应的控制信号。
这样，功率晶体管11根据微处理器16的控制信号而向PTC加热器 17施加与PWM (Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制）信号相对应的 电流。
此时，在PTC加热器17中，通过功率晶体管11上的与PWM信号相 对应的电流而产生预定的加热功率，并由此其温度上升。
艮P，微处理器16能够通过作为功率半导体元件的功率晶体管11来进 行控制，以便在PTC加热器17中产生例如相当于1000至2000瓦（W) 的加热功率。
可是，在以往的汽车的电加热装置中存在如下问题：有时会随着诸如 车载音响、刮水器、车内照明灯、以及前照灯等的动作这样的外部环境的 变化而在PTC加热器中无法产生预定的目标功率，或者会导致过度的功率 消耗，或者由于过度的功率而汽车的辅助电加热装置或PTC加热器的温度上升，结果导致汽车的辅助电加热装置或PTC加热器损坏。

本发明的目的在于，提供一种调节PWM信号的PWM占空比以使得 PTC加热器的消耗功率达到供应电池电压的目标功率的汽车用辅助电加热 装置以及汽车用辅助电加热方法。
本发明涉及的汽车用辅助电加热装置以及汽车用辅助电加热方法计算 与PTC加热器的电流相对应的消耗功率，并调节PWM信号的PWM占空 比以使得消耗功率达到供应电池电压的目标功率。
效果
根据本发明，当由于汽车的电池消耗过大而电池电压低时，降低PTC 加热器的目标功率来减少汽车的电池的负荷，当输出足够的电池电压时， 能够以目标功率进行加热，由此能够获得不使汽车的电池超负荷工作的效 果。
此外，本发明利用PTC加热器的电流来计算在PTC加热器中消耗的 消耗功率，并控制消耗功率使其接近目标功率，因此具有能够控制PTC加 热器的精确的消耗功率的效果。
本发明包括：开关部，包括一个或多个开关单元，并根据PWM信号 进行开关操作来开关电池电压；加热器部，包括一个或多个加热器单元， 所述一个或多个加热器单元分别与所述开关单元的输出连接；电流检测 部，与所述加热器单元连接，检测流经所述加热器部的电流；控制部，在 接收到电池电压的电压信息后与基准电压进行比较，如果所述电压信息低 于所述基准电压，则将与电池电压成比例的加热功率设定为目标功率，如 果所述电压信息高于所述基准电压，则将预定的最大加热功率设定为目标 功率，以与设定的所述目标功率相对应的PWM占空比生成所述PWM信 号，并将该PWM信号施加给所述开关单元，根据所述电流检测部的检测 电流来计算实际消耗的消耗功率，然后根据计算出的所述消耗功率和所述 目标功率来控制所述PWM信号的PWM占空比。
在本发明中，所述开关单元包括一个或多个MOSFET，所述第一MOSFET至第N (N为自然数）个MOSFET的栅极端子（G)与所述控制
部连接，漏极端子（D)与电池电源部连接，以及源极端子（S)分别与所 述加热器单元连接。
另外，在本发明中，所述开关单元包括一个或多个功率晶体管，所述 第一功率晶体管至第N (N为自然数）功率晶体管的基极端子（B)与所 述控制部连接，集电极端子（C)与电池电源部连接，以及发射极端子 (E)分别与所述加热器单元连接。
另外，在本发明中，还包括通信部，该通信部接收并传送所述电池电 压的所述电压信息。
另外，在本发明中，所述通信部由RS- 232、 RS- 422、 USB (Universal Serial Bus ，通用串行总线）、IEEE1394 、以及CAN (Controller Area Network,控制器局域网）通信之中的一个构成。
另外，在本发明中，所述控制部包括接收所述电压信息的通信单元。 另外，在本发明中，当计算出的所述消耗功率大于或小于所述目标功 率时，所述控制部分别减少或增加所述PWM信号的所述PWM占空比。
另外，在本发明中，所述控制部个别向一个或多个所述开关单元施加 所述PWM信号。
另外，在本发明中，所述电流检测部形成为一个，并与一个或多个加 热器单元连接。
另外，本发明包括以下步骤：在接收到电池电压的电压信息之后将其 与基准电压进行比较；如果所述电压信息低于基准电压，则将与低于所述 基准电压的电池电压成比例的加热功率设定为目标功率，如果所述电压信 息高于所述基准电压，则将预定的最大加热功率设定为目标功率；以与设 定的所述目标功率相对应的PWM占空比生成PWM信号，并将该PWM 信号施加给开关部；以及计算实际消耗的消耗功率，并根据计算出的所述 消耗功率和所述目标功率来调节所述PWM信号的PWM占空比。
另外，在本发明中，在调节所述PWM信号的PWM占空比的步骤 中，当所述计算的消耗功率大于或小于所述目标功率时，分别减少或增加 所述PWM信号的PWM占空比。另外，在本发明中，在向开关部施加的步骤中，个别向所述开关部的
一个或多个开关单元施加所述PWM占空比的所述PWM信号。
另外，在本发明中，在调节所述PWM信号的所述PWM占空比的步 骤中，根据所述电流检测部的检测电流和电池电压来计算在加热部的一个 或多个加热器单元中实际消耗的所述消耗功率。

图1是示出根据以往技术的汽车的辅助电加热装置的框图； 图2是示出根据本发明的汽车的辅助电加热装置的框图； 图3是用于说明根据本发明的汽车的辅助电加热方法的流程图； 图4a是示出根据本发明的与电池电压相对应的PTC加热器的目标功 率的图；
图4b是示出根据本发明的其他实施例的与电池电压相对应的PTC加 热器的目标功率的图；
图5是示出根据本发明的由第一功率晶体管至第三功率晶体管构成的 开关部的框图。

下面，参考附图来详细说明本发明的优选实施例。另外，在本发明的 说明中，在认为对于有关的公知结构以及功能的具体说明可能会导致本发 明的要旨不清楚的情况下，省略该具体说明。
图2是示出根据本发明的汽车的辅助电加热装置的框图。
如图2所示，汽车的电加热装置200包括通信部204、开关部206、 PTC加热器部214、电流检测部222、以及控制部224。
通信部204可以由RS - 232、 RS - 422、 USB (Universal Serial Bus, 通用串行总线）、正EE1394、以及CAN (Controller Area Network:控制 器局域网）通信等构成。通信部204接收与安装在车辆上的电池电源部 300所供应的电池电压相应的电压信息，并将该电压信息传送给控制部 224。开关部206包括作为功率半导体元件的第一 MOSFET 208、第二 MOSFET 210、以及第三MOSFET 212，第一 MOSFET 208至第三 MOSFET 212的漏极端子D与电池电源部300连接，栅极端子G与控制部 224连接，以及源极端子S与PTC加热器部214的一端连接。
另一方面，第一 MOSFET 208至第三MOSFET 212通过漏极端子D 而从电池电源部300接收电池电压，并通过栅极端子G选择性地接收控制 部224的PWM信号，从而将开关操作后的电压通过源极端子S而施加给 PTC加热器部214。
另外，如图5所示，开关部206也可以由作为功率半导体元件的第一 功率晶体管208、第二功率晶体管210、以及第三功率晶体管212构成， 第一功率晶体管208至第三功率晶体管212的集电极端子C与电池电源部 300连接，基极端子B与控制部224连接，发射极端子E与PTC加热器部 214的一端连接。
这里，图5是示出根据本发明的由第一功率晶体管至第三功率晶体管 构成的开关部的框图。
第一功率晶体管208至第三功率晶体管212通过集电极端子C而从电 池电源部300接收电池电压，并通过基极端子B选择性地接收控制部224 的PWM信号，从而将开关操作后的电压通过发射极端子E而施加给PTC 加热器部214。
另一方面，PTC加热器部214包括第一 PTC加热器单元216、第二 PTC加热器单元218、以及第三PTC加热器单元220，第一 PTC加热器单 元216至第三PTC加热器单元220的一端分别与第一 MOSFET 208 (或第 一功率晶体管）至第三MOSFET 212 (或第三功率晶体管）的源极端子S (或发射极端子E)连接，第一PTC加热器单元216至第三PTC加热器单 元220的另一端与电流检测部222连接。
此时，在第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220中通 过从开关部206选择性地提供的电压而选择性地产生消耗功率P。
电流检测部222的一端与PTC加热器部214的第一 PTC加热器单元 216至第三PTC加热器单元220连接，另一端与控制部224连接，从而检测在第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220的至少一个以 上的加热器单元中流动的电流。
这样的电流检测部222也可以由电阻（Shunt)构成，并检测与电阻上 产生的电压相对应的电流。
另一方面，控制部224 —旦从通信部204接收到与电池电源部300供 应的电池电压相对应的电压信息，则进行电压信息是否大于基准电压 (Px)的比较判断，当进行比较判断的结果是电压信息小于基准电压 (Px)时，将与电池电压相对应的加热功率（Py)设定为目标功率 (Py)，计算与其相当的PWM占空比，并向开关部206施加具有所算出 的PWM占空比的PWM信号，当进行比较判断的结果是电压信息大于基 准电压（Px)时，将与电池电压相对应的最大加热功率（Pmax)设定为目 标功率（Pmax)，计算与其相当的PWM占空比，并向开关部206施加具 有所算出的PWM占空比的PWM信号。
这里，控制部224的PWM信号选择性地施加在一个或多个第一 MOSFET 208 (或第一功率晶体管）至第三MOSFET 212 (或第三功率晶 体管）的栅极端子G (或基极端子B)。
另外，控制部224从电流检测部222接收在第一 PTC加热器单元216 至第三PTC加热器单元220中的一个或多个加热器单元中流动的电流的反 馈，根据供应电池电压或检测电流来计算第一 PTC加热器单元216至第三 PTC加热器单元220中的一个或多个加热器单元的消耗功率（P)，然后 进行消耗功率（P)是否等于与供应电池电压相对应的目标功率（加热功 率（Py)或最大加热功率（Pmax))的比较判断，当进行比较判断的结果 是消耗功率（P)与目标功率（加热功率（Py)或最大加热功率 (Pmax))不相等时，进行消耗功率（P)是否大于目标功率（加热功率 (Py)或最大加热功率（Pmax))的比较判断，当进行比较判断的结果是 消耗功率（P)小于目标功率（加热功率（Py)或最大加热功率 (Pmax))时，向开关部206选择性地施加增加了 PWM占空比的PWM 信号，以使消耗功率（P)达到目标功率（加热功率（Py)或最大加热功 率（Pmax))，当进行比较判断的结果是消耗功率（P)大于目标功率(加热功率（Py)或最大加热功率（Pmax))时，向开关部206选择性地 施加减少了 PWM占空比的PWM信号，以使消耗功率（P)变为目标功率 (加热功率（py)或最大加热功率（Pmax))。
这里，如图4a和图4b所示，控制部224优选包括存储基准电压 (Px)和目标功率的存储单元（没有图示），其中目标功率包括针对小于 基准电压（Px)的电池电压而比例设定的加热功率（Px = ax + b) (a、 b 是自然数，x是变量）、以及针对大于基准电压（Px)的电池电压而设定 的最大加热功率（Pmax)。
艮口，优选根据由汽车的电池电源部300供应的电池电压而将目标功率 预先设定在存储单元中。
这里，图4a是示出根据本发明的与电池电压相对应的PTC加热器的 目标功率的曲线图，图4b是示出根据本发明的其他实施例的与电池电压 相对应的PTC加热器的目标功率的曲线图。
图3是用于说明根据本发明的汽车的辅助电加热方法的流程图。 如图3所示，在汽车的辅助电加热装置200中，电池电源部300随着 接通（On)汽车电源而向开关部206的第一MOSFET 208 (或第一功率晶 体管）至第三MOSFET 212 (或第三功率晶体管）的漏极端子D (或集电 极端子C)供应电池电压，并向通信部204传送与所供应的电池电压相对 应的电压信息。
这里，开关部206包括第一 MOSFET 208、第二 MOSFET 210、以及 第三MOSFET 212 (或者第一功率晶体管、第二功率晶体管、以及第三功 率晶体管），第一 MOSFET 208 (或第一功率晶体管）至第三MOSFET 212 (或第三功率晶体管）的漏极端子D (或集电极端子C)与电池电源部 300连接，栅极端子G (或基极端子B)与控制部224连接，源极端子S (或发射极端子E)与PTC加热器部214的一端连接。
此时，通信部204接收由电池电源部300供应的电池电压的电压信息 并将该电压信息传送给控制部224。
这里，通信部204可以由RS - 232、 RS - 422、 USB (Universal Serial Bus,通用串行总线）、IEEE1394、以及CAN (Controller Area Network:控制器局域网）通信等构成。
此时，控制部224从通信部204接收与电池电源部300所供应的电池 电压相对应的电压信息（S301),进行电压信息是否大于基准电压（Px) 的比较判断（S302)。
这里，如上述的图4a和图4b所示，控制部224优选包括存储基准电 压（Px)和目标功率的存储单元（没有图示），其中目标功率包括针对小 于基准电压（Px)的电池电压而比例设定的加热功率（Px = ax + b) (a、 b是自然数，x是变量）、以及针对大于基准电压（Px)的电池电压而设 定的最大加热功率（Pmax)。
艮P，优选在存储单元（没有图示）中预先设定基准电压（Px)以及与 电池电压相应的目标功率。
如果在上述步骤（S302)中进行比较判断的结果是电压信息比基准电 压（Px)、例如27 [ V ]或13.5 [ V ]的基准电压（Px)小，则控制部224 将与电压信息（例如，23.5 [V]或11.75 [V])相当的PTC加热器部214 的加热功率（Py)(例如，500 [W])设定为目标功率（Py) (S303)。
然后，控制部224计算与目标功率（Py)以及供应电池电压相对应的 PWM信号的PWM占空比（S304)，并向一个或多个第一 MOSFET 208 (或第一功率晶体管）至第三MOSFET 212 (或第三功率晶体管）的栅极 端子G (或基极端子B)选择性地施加具有PWM占空比的PWM信号 (S305)。
这里，开关部206的第一 MOSFET 208 (或第一功率晶体管）至第三 MOSFET 212 (或第三功率晶体管）依照控制部224的具有所算出的PWM 占空比的PWM信号而进行开关操作，从而通过源极端子S (或发射极端 子E)向第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220中的一个或 多个加热器单元供应电压。
此时，在第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220中的 一个或多个加热器单元中通过从开关部206供应的电压而产生消耗功率 (P)。
这里，第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220的一端分别与第一 MOSFET 208 (或第一功率晶体管）至第三MOSFET 212 (或 第三功率晶体管）的源极端子S (或发射极端子E)连接，第一 PTC加热 器单元216至第三PTC加热器单元220的另一端与电流检测部222连接。
此时，电流检测部222检测在第一 PTC加热器单元216至第三PTC 加热器单元220中的一个或多个加热器单元中流动的电流。
之后，控制部224通过电流检测部222而接收第一 PTC加热器单元 216至第三PTC加热器单元220中的一个或多个加热器单元中的电流的反 馈（feedback) (S306)，并基于检测电流和供应电池电压来计算第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220中的一个或多个加热器单 元的消耗功率（P) (S307)。
然后，控制部224进行所算出的PTC加热器部214的消耗功率（P) 是否等于与电压信息、例如23.5 [V]或11.75 [V]的电压信息相对应的加 热功率（Py)的目标功率（Py)(例如，500W)的比较判断（S308)。
如果在上述步骤（S308)中进行比较判断的结果，消耗功率（P)是 目标功率（例如，500 [W])，则控制部224执行上述的步骤（S305)。
如果在上述步骤（S308)中进行比较判断的结果，消耗功率（P)不 是目标功率（Py)，则控制部224进行消耗功率（P)是否大于目标功率 (Py)的比较判断（S309)。
如果在上述步骤（S309)中进行比较判断的结果，消耗功率（P)大 于目标功率（py)，则控制部224减少PWM信号的PWM占空比，以使 消耗功率（P)变为与第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元 220中的一个或多个加热器单元相当的目标功率（Py)(例如，500 [W] ) (S310)。
然后，控制部224执行上述的步骤（S305)。
并且，如果在上述步骤（S309)中进行比较判断的结果，消耗功率 (P)小于目标电力（Py)，则控制部224增加PWM信号的PWM占空 比，以使消耗功率（P)变为与第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热 器单元220中的一个或多个加热器单元相当的目标功率（Py)(例如， 500 [W] ) (S311)。然后，控制部224执行上述的步骤（S305)。
而且，如果在上述步骤（S302)中进行比较判断的结果，电压信息比 基准电压（Py)、例如27[V]或13.5[V]的基准电压（Py)大，则控制 部224将与大于基准电压（Py)的电压信息（Py)(例如，29 [ V ]或15 [V ])相应的PTC加热器部214的最大加热功率（Pmax)(例如，1000 [W])设定为目标功率（Pmax) (S312)。
然后，控制部224计算与目标功率（Pmax)以及供应电池电压相对应 的PWM信号的PWM占空比（S304)，并向一个或多个第一 MOSFET 208 (或第一功率晶体管）至第三MOSFET 212 (或第三功率晶体管）的 栅极端子G (或基极端子B)选择性地施加具有PWM占空比的PWM信 号（S305)。
这里，开关部206的第一 MOSFET 208 (或第一功率晶体管）至第三 MOSFET 212 (或第三功率晶体管）依照控制部224的具有所算出的PWM 占空比的PWM信号而进行开关操作，从而通过源极端子S (或发射极端 子E)而向第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220中的一个 或多个加热器单元供应电压。
此时，在第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220中的 一个或多个加热器单元中通过从开关部206供应的电压而产生消耗功率 (P)。
然后，电流检测部222检测在第一 PTC加热器单元216至第三PTC 加热器单元220中的一个或多个加热器单元中流动的电流。
之后，控制部224通过电流检测部222而接收第一 PTC加热器单元 216至第三PTC加热器单元220中的一个或多个加热器单元中的电流的反 馈（feedback) (S306)，并基于检测电流和供应电池电压来计算第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元220中的一个或多个加热器单 元的消耗功率（P) (S307)。
然后，控制部224进行所算出的PTC加热器部214的消耗功率（P) 是否等于与电压信息、例如29 [ V ]或15 [ V ]的电压信息相对应的加热功 率（Pmax )的目标功率（Pmax )(例如，1000W )的比较判断(S308)。
如果在上述步骤（S308)中进行比较判断的结果，消耗功率（P)是 目标功率（Pmax)(例如，1000 [ W])，则控制部224执行上述的步骤 (S305)。
如果在上述步骤（S308)中进行比较判断的结果，消耗功率（P)不 是目标功率（Pmax)，则控制部224进行消耗功率（P)是否大于目标功 率（Pmax)的比较判断（S309)。
如果在上述步骤（S309)中进行比较判断的结果，消耗功率（P)大 于目标功率（Pmax)，则控制部224减少PWM信号的PWM占空比，以 使消耗功率（P)变为与第一 PTC加热器单元216至第三PTC加热器单元 220中的一个或多个加热器单元相当的目标功率（Pmax)(例如，1000 [W] ) (S310)。
然后，控制部224执行上述的步骤（S305)。
另外，如果在上述步骤（S309)中进行比较判断的结果是消耗功率 (P)小于目标功率（Pmax)，则控制部224增加PWM信号的PWM占 空比，以使消耗功率（P)变为与第一PTC加热器单元216至第三PTC加 热器单元220中的一个或多个加热器单元相当的目标功率（Pmax)(例 如，1000 [W] ) (S311)。
然后，控制部224执行上述的步骤（S305)。
如上所述，根据本发明的汽车的辅助电加热方法，当由于汽车的电池 消耗过大而电池的电压低时，降低PTC加热器的目标功率，以减少汽车的 电池的负荷，当输出足够的电池电压时，能够以目标功率进行加热，因此 可获得不使汽车的电池超负荷工作的效果。而且，由于利用PTC加热器的 电流来计算在PTC加热器中消耗的消耗功率，并控制消耗功率使其接近目 标功率，因此具有能够控制PTC加热器的精确的消耗功率的效果。
以上说明只不过是例示性地说明了本发明的技术构思，只要是在本发 明所属的技术领域中具有公知常识的技术人员就能在不脱离本发明的实质 特性的范围内进行多种修改和变形。因此，本发明中公开的实施例是用来 说明本发明的技术构思而不是用来限定本发明的技术构思的，本发明的技术构思的范围并不被这些实施例所限定。本发明的保护范围应由权利要求 书来解释，并应当解释为与其同等范围内的所有技术构思都应包含在本发 明的权利范围内。