CN114502400A - 特别用于机动车辆的热管理方法及相关热管理策略和控制单元 - Google Patents

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CN114502400A CN202080069692.9A CN202080069692A CN114502400A CN 114502400 A CN114502400 A CN 114502400A CN 202080069692 A CN202080069692 A CN 202080069692A CN 114502400 A CN114502400 A CN 114502400A
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Abstract

本发明涉及一种用于电加热装置的热管理方法，该电加热装置包括配置为被供电的至少一个电阻元件子组件和用于向电阻元件供电的电路的支架，其中根据功率设定点(P_(sub)system_target_0)或温度(T_(sub)system_target_0)或电流幅度(i_(sub)system_target_0)或电阻(R_(sub)system_target_0)或者甚至控制信号(PWM_(sub)system_target_0)的占空比来控制电阻元件的供电。根据本发明，该方法包括以下步骤：记录向电阻元件供电的电路的支架的温度(T_PCB),将记录的温度(T_PCB)与至少一个预定温度阈值(T1)进行比较，并且如果记录的温度(T_PCB)大于或等于至少一个预定温度阈值(T1),则产生命令以将设定点降低预定步长。本发明还涉及相应的热管理策略和控制单元。

Description

特别用于机动车辆的热管理方法及相关热管理策略和控制 单元
技术领域
本发明涉及一种用于加热流体的电加热装置的热管理方法。尤其是电加热装置的问题，机动车辆打算装备该电加热装置。非限制性地，电加热装置可以配置成加热例如旨在流过加热装置的空气流。本发明可以同样适用于高压电加热装置和低压电加热装置。本发明还涉及在电加热装置运行期间应用的热管理策略。本发明还涉及用于实施热管理方法和/或热管理策略的至少一部分的控制单元。
本发明尤其适用于包括这种加热装置的机动车供暖和/或通风和/或空调设备。
背景技术
机动车辆通常配备有这种供暖和/或通风和/或空调设备，该设备用于调节输送到乘客车厢的空气流的气动热参数，特别是空气流的温度。为此，该设备通常包括一个或多个热处理装置，尤其是用于加热流体比如空气流的电加热装置(也称为电暖器)。
电加热装置包括电加热模块。举例来说，电加热模块可以布置成直接暴露于流过电加热装置的空气流中。
根据一种已知的解决方案，加热模块包括电阻元件，例如PTC电阻元件(PTC是正温度系数的首字母缩写)，比如PTC陶瓷，也称为PTC陶瓷电阻器。
这是元件电阻随温度变化很大的问题。更准确地说，PTC电阻元件的欧姆值增加得非常快，超过了预定的温度阈值。
电阻元件可以由机载电压源即电池供电。电连接器可以连接到位于车辆上的电压源，从而允许将所需的电力供应到电加热装置，尤其是电阻元件。此外，电阻元件由通常包括供电电路的电子控制单元控制。供电电路例如安装在印刷电路板上。
特别是在高压电加热装置的情况下，这可能是车辆的主加热装置的问题，因此其可能非常强大。
在过热的情况下，装置可能在至少一个点达到***正确操作的温度极限。PTC电阻元件用于防止过热，过热可能会引起火灾，从而保证乘客的安全。
然而，靠近电加热装置的某些部件比如供暖和/或通风和/或空调设备的塑料部件可能更敏感，尤其是在某些条件下，例如在当供暖和/或通风和/或空调设备的百叶窗有意地或由于未检测到的机械故障而关闭时的高温情况下。
因此，控制电加热装置的温度是有利的，以避免损坏周围的部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种热管理解决方案，允许至少部分地避免现有技术的上述缺点。
为此，本发明的一个主题是一种用于电加热装置的热管理方法，该装置包括配置为被供电的至少一个电阻元件子集和电阻元件的供电电路的载体，其中电阻元件的供电根据功率设定点或温度设定点或电流设定点或电阻设定点或者甚至根据控制信号的占空比的设定点来控制。
根据本发明，所述方法包括以下步骤：记录电阻元件的供电电路的载体的温度，将记录的温度与至少一个预定温度阈值进行比较，并且如果记录的温度高于或等于所述至少一个预定温度阈值，则产生将所述设定点降低预定增量的命令。
所述方法还可以包括单独或组合实现的一个或多个以下特征：
根据一实施例，定义了预定数量的温度阈值，温度阈值的秩为n，并且从1变化到预定最大数m。
所述方法可以包括以下步骤：将所述载体的记录温度与秩n的温度阈值进行比较，并且如果记录温度高于或等于给定秩n的温度阈值并且低于更高秩n+1的温度阈值，对于从1到m-1变化的n，温度阈值的秩n越高，所述设定点的降低越明显。
根据本发明的一方面，在已经超过秩n的温度阈值之后，并且在相关的降低命令之后，所述方法包括以下步骤：记录并再次将所述载体的温度与秩n的温度阈值以及更高秩n+1的温度阈值进行比较；如果并且只要记录温度高于或等于秩n的温度阈值并且低于更高秩n+1的温度阈值，则维持由先前降低命令设置的所述降低的设定点；如果记录温度低于秩n的温度阈值，则返回到先前命令以降低所述设定点；以及如果记录温度高于或等于更高秩n+1的温度阈值，则产生命令以进一步降低所述设定点，从而加强降低。
根据一方面，所述设定点以恒定的预定增量降低。增量可以在所述设定点或最大允许设定点值的5％和30％之间，例如20％。
可替代地，所述设定点以预定的增量降低，该增量根据温度阈值而不同。
可以定义高于所述至少一个温度阈值的最大温度阈值，所述方法包括将记录温度与最大温度阈值进行比较的步骤，并且如果已经达到最大温度阈值，则所述方法包括产生命令以停止所述至少一个电阻元件子集的供电的步骤。
在所述至少一个电阻元件子集的供电已经停止之后，所述方法可以包括验证允许恢复供电的条件的至少一个步骤。
第一验证步骤可以包括以下子步骤：在停止供电之后，用最大温度阈值记录所述载体的温度，并且验证所述载体的记录温度是否低于最大温度阈值。
所述方法可以包括附加验证步骤，该步骤包括以下子步骤：记录电阻元件的供电电路的载体的温度，并将其与预定恢复温度阈值进行比较，并且如果记录温度低于预定恢复温度阈值，则产生命令以恢复所述至少一个电阻元件子集的供电。
预定恢复阈值例如低于或等于所述至少一个阈值和/或低于最大阈值。恢复阈值例如等于所述至少一个阈值，或者可替代地等于从中减去某一温度(例如10℃)的所述至少一个阈值，或者可替代地等于从中减去某一温度(例如10℃)的最大阈值。
供电可能以限制的设定点或最大允许设定点值重新开始。
本发明还涉及一种用于电加热装置的热管理策略，该装置包括配置为被供电的至少一个电阻元件子集和电阻元件的供电电路的载体，其中电阻元件的供电根据功率设定点或温度设定点或电流设定点或电阻设定点或甚至控制信号的占空比的设定点使用脉宽调制控制信号来控制。
热管理策略包括一个或多个以下控制阶段。
第一阶段是：验证电加热装置的至少一个操作参数是否满足将所述装置的用户请求的设定点限制到根据所述至少一个操作参数确定的最大可允许设定点的条件。
第二阶段是：监控电阻元件的供电电路的载体的温度，以及根据所述载体的温度来调节所请求的设定点或最大可允许设定点，如上所述。
当设定点是电功率设定点或温度设定点或电流设定点或电阻设定点时，第三阶段可以是：如果且只要控制信号的占空比超过相应的检测阈值，或者用于监控过热的至少一个参数已经达到相应的检测阈值，则以预定增量逐渐限制，否则所述设定点增加。
当设定点是控制信号的占空比的设定点时，第三阶段可以是：如果且只要用于监控过热的至少一个参数超过相应的检测阈值，则以预定增量逐渐限制，否则增加所述设定点。
第四阶段是：监控所述至少一个电阻元件子集的电阻，以及如果电阻已经达到或超过预定阈值，则产生命令以在预定时间内停止电阻元件的供电。
第五阶段是：监控电阻元件的供电电路的载体的温度并且如果所述载体的温度达到最大温度阈值则产生命令以在预定时间内停止电阻元件的供电。
第四或第五阶段中的预定停止时间例如为约130秒。
关于第五阶段，最大温度阈值高于第二阶段的温度阈值。
有利地，控制阶段的应用条件从第一阶段到第五阶段被依次相继验证。
在停止130秒后，设定点可被设置为100％，或者可替代地，它可被限制为例如55％。
本发明还涉及一种用于电加热装置的控制单元，该装置包括配置为被供电的至少一个电阻元件子集和电阻元件的供电电路的载体，该控制单元配置为根据功率设定点或温度设定点或电流设定点或电阻设定点或甚至控制信号的占空比的设定点来产生控制信号。
控制单元包括用于以下的至少一个处理装置：记录电阻元件的供电电路的载体的温度，将记录温度与至少一个预定温度阈值进行比较，并且如果记录温度高于或等于所述至少一个预定温度阈值，则产生将所述设定点降低预定增量的命令。
控制单元可以包括至少一个温度传感器，例如负温度系数(NTC)的探头，用于记录电阻元件的供电电路的载体的温度。温度传感器可以安装在所述载体上。
可替代地，温度传感器可以安装在所述载体的“附近”,例如在5mm到50mm的距离处。
控制单元可以包括比较器，用于将记录温度与预定第一温度阈值进行比较。
控制单元可以包括计算机或微处理器，其配置为调节所述设定点和/或产生停止电阻元件供电的命令和/或产生停止后恢复供电的命令。
控制单元产生脉宽调制控制信号，用于控制电阻元件的供电。
电阻元件可以具有正温度系数。
根据一变型实施例，电阻元件具有负温度系数。
控制单元可以包括一个或多个处理装置，用于至少部分地实现如上定义的热管理策略的至少一个控制阶段。
附图说明
通过阅读下面的描述和附图，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，下面的描述是通过说明性和非限制性的示例给出的，其中：
图1示出了根据本发明的热管理方法的各个步骤的流程图。
图2a是根据第一示例的作为供电电路的载体达到的温度阈值的函数的电功率设定点的变化的曲线图。
图2b是根据第二示例的作为供电电路的载体达到的温度阈值的函数的电功率设定点的变化的曲线图。
图2c是根据第三示例的作为供电电路的载体达到的温度阈值的函数的电功率设定点的变化的曲线图。
图3示出了根据一种热管理策略的各种控制阶段的流程图。
图4a示出了根据图3的热管理策略的控制阶段的第一示例的热管理方法的各个步骤的流程图。
图4b示出了根据图3的热管理策略的控制阶段的第二示例的热管理方法的各个步骤的流程图。
图4c示出了根据图3的热管理策略的控制阶段的第三示例的热管理方法的各个步骤的流程图。
在这些图中，相同的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考涉及相同的实施例，或者特征仅适用于单个实施例。各种实施例的各个特征也可以被组合或互换，以便创建其他实施例。
本发明涉及采用空气流的供暖和/或通风和/或空调设备(图中未示出)的领域，机动车辆打算装备该设备以调节空气流的气动热参数，该空气流被输送到车辆乘客车厢的一个或多个区域。
本发明更具体地涉及一种机动车辆电加热装置(也称为电暖器)，这种设备特别装备有该装置。这是用于加热流体的电气装置的问题。非限制性地，这可以是用于加热空气流的装置的问题。下面参考空气流给出描述，但本发明可以应用于另一种流体。
特别地，这可能是高压辐射器或者电加热装置的问题。表述“高电压”和“高-电压”定义例如高于90V或120V的电压。作为变体，这可能是低电压辐射器的问题。
电加热装置配置成将例如从车辆汲取的电能转换成热能，该热能被传递给流经供暖和/或通风和/或空调设备的空气流。
电加热装置可以包括预定数量的加热模块。这些加热模块可以布置成直接暴露于流经电加热装置的空气流中。
更准确地，每个加热模块可以包括电阻元件。因此，电加热装置包括配置为由电压源供电的多个电阻元件。
电阻元件可以是正温度系数(PTC)的电阻元件。电阻元件例如采用PTC陶瓷的形式，例如被称为PTC陶瓷电阻器的PTC陶瓷。作为变型，这可能是负温度系数(NTC)电阻元件的问题。
电加热装置通常还包括用于控制加热模块的电子控制单元。这种控制单元包括一个或多个电子和/或电气部件。控制单元尤其包括用于向电阻元件供电的供电电路(未示出)。供电电路例如安装在电路载体上，例如印刷电路板(或者使用众所周知的缩写的PCB)。
举例来说，供电电路包括晶体管(未示出)，每个允许或不允许电流通过预定数量的加热模块。
电阻元件旨在由例如车辆的电源(未示出)供电，比如电池。电阻元件的供电由脉宽调制(或使用众所周知的缩写PWM)控制。
控制单元配置成产生脉宽调制控制信号，用于控制电阻元件的供电，特别是至少一个电阻元件子集的供电。电阻元件的不同子集可以由脉宽调制独立控制。电阻元件特别是形成子***的至少一个电阻元件子集可以根据设定点而被供电。
根据一优选实施例，设定点是电功率设定点P_(sub)system_target_0(图1)。加热装置以闭环模式控制。作为变型，电阻元件可以根据温度设定点T_(sub)system_target_0而被供电。可以设想具有恒定电压电流设定点i_(sub)system_target_0或可选电阻设定点R_(sub)system_target_0的替代方案。
可替代地，该方法可以开环模式控制。电阻元件特别是形成子***的至少一个电阻元件子集可以根据脉宽调制设定点而被供电，该设定点在下面被指定为PWM设定点。括号中写有前缀“sub”,表示设定值与电阻元件子集或所有电阻元件有关。
括号中写有前缀“sub”,表示设定值与电阻元件子集或所有电阻元件有关。
热管理方法
图1示意性地示出了用于检测电加热装置过热并防止电加热装置达到临界温度的热管理方法的步骤。
在该方法开始时，根据初始设定点控制电阻元件，该初始设定点对应于从控制电阻元件的控制单元接收的设定点和最大允许设定点之间的最小值。举例来说，对于功率设定点，初始功率设定点P_(sub)system_target_0或最大允许功率设定点例如等于最大功率的80％。
通常，热管理需要监控供电电路的载体的温度T_PCB。
热管理方法包括记录电阻元件的供电电路的载体的温度T_PCB的预备步骤E1。载体的温度T_PCB例如由温度传感器记录，比如负温度系数的热探头。
在步骤E2，可以将载体的记录温度T_PCB与至少一个预定温度阈值Tn例如至少一个第一阈值T1进行比较。
特别地，也参考图2a至2c，定义了预定数量温度阈值Tn。温度阈值Tn的秩n从1变化到预定的最大数m。作为非限制性示例，可以定义四个或五个温度阈值。最大阈值Tm可以在115℃和130℃之间，例如约120℃
如果载体的记录温度T_PCB低于第一阈值T1，则可以重复该方法，特别是可以重复测量和比较步骤E1至E2。
如果载体的记录温度T_PCB达到或超过与之比较的温度阈值T1，则该方法可以包括步骤E3：验证载体的记录温度T_PCB是否已经达到将不被超过的最大温度阈值Tm。
如果没有达到该最大温度阈值Tm，则产生降低设定点的命令(步骤E4)。
然后，通过在接下来的迭代中再次记录载体的温度T_PCB，并且通过将该温度T_PCB与第一温度阈值T1进行比较，特别是与各种温度阈值Tn进行比较，可以重复该方法。如果记录温度T_PCB低于第一温度阈值T1，则该方法返回到之前的设定点命令。
如果并且只要载体的记录温度T_PCB处于或超过秩n的温度阈值Tn，即如果并且只要记录温度T_PCB高于或等于秩n的温度阈值Tn，例如T1或T2，同时分别低于更高秩n+1的温度阈值Tn+1，例如T2或T3，对于从1到m-1变化的n，温度阈值Tn的秩n越高，设定点降低得越多。
直到达到最大温度阈值Tm，每次载体的记录温度T_PCB达到或甚至超过更高的温度阈值Tn+1时，设定点降低更大的量。
直到达到最大温度阈值Tm，对于达到的每个温度阈值Tn，设定点可以降低预定增量。因此，设定点逐步降低。在不同的温度阈值之间增量可以恒定。可替代地，在不同的温度阈值Tn之间，设定点降低的增量可以变化。
为了安全起见，如果载体的记录温度T_PCB达到或者甚至超过最大温度阈值Tm，则可以产生停止电阻元件的供电的命令(步骤E5)。
为了说明实施该方法的示例，在图2a中示意性地示出了载体的温度T_PCB随设定点和不同温度阈值T1至T5变化的曲线图。该图是针对最大允许功率设定点P_(sub)system_target_0的以百分数的功率设定点绘制的；然而，该示例可应用于其他设定点。
因此，参考图1和2a，在步骤E1中记录载体的温度T_PCB，并且随后在步骤E2中将其与温度阈值T1至T5进行比较。第一温度阈值T1例如约为95℃。该第一温度阈值T1低于最大温度阈值Tm，其对应于图2a的示例中的T5且例如约为120℃。第一温度阈值T1放置成离最大温度阈值Tm足够远，以允许***在达到最大温度阈值Tm之前预见过热并应用冷却。
如果载体的记录温度T_PCB低于第一温度阈值T1，则设定点不降低，并且载体的温度T_PCB保持被监控(步骤E1-E2)。
一旦载体的记录温度T_PCB达到或超过温度阈值T1至T4中的一个，即它变得高于或等于该温度阈值T1、T2、T3、T4，将可能在步骤E4中产生降低设定点的命令。
如果已经达到第一温度阈值T1，则在步骤E4中，设定点(在该示例中为功率设定点)从P0改变到P1(P1<P0)，即改变预定增量。该增量例如可以是设定点或最大允许设定点P_(sub)system_target_0的值的百分比，例如在5％和30％之间，尤其是20％。
在命令降低设定点的步骤E4之后，保持监控载体的温度T_PCB的变化，并且重复该方法。
在第二次迭代中，在步骤E1中再次记录载体的温度T_PCB，并在步骤E2中将其与第一温度阈值T1以及其他温度阈值T2至T5进行比较。
如果载体的记录温度T_PCB低于预定第一温度阈值T1，则该方法返回到之前的设定点命令。
相反，如果并且只要载体的温度T_PCB高于或等于第一预定温度阈值T1并且低于第二预定温度阈值T2，则保持降低设定点的先前命令，在该示例中至P1。在前一次迭代中被降低的设定点不再被限制，即再次被降低。
如果达到第二预定温度阈值T2，第二阈值T2高于第一温度阈值T1并且低于最大阈值Tm，即如果载体的记录温度T_PCB高于或等于第二温度阈值T2，则在步骤E4中，可以产生进一步降低设定点的命令，即比仅超过第一阈值T1的情况下降低更多，以便加强设定点的降低，在该示例中为功率设定点，其传递至P2(P2<P1)。
在命令降低设定点的步骤E4之后，载体的温度T_PCB的变化保持被监控，并且重复该方法，如上所述。在步骤E1中再次记录载体的温度T_PCB，并与温度阈值Tn进行比较。
如果载体的温度T_PCB达到第三温度阈值T3，则在步骤E4中，产生进一步降低设定点的命令，即比超过前面阈值T1和T2的情况下降低更多，以便进一步加强设定点的降低，在该示例中为功率设定点，其传递至P3(P3<P2)。依此类推：如果在步骤E2，载体的温度T_PCB达到预定第四温度阈值T4，高于第三温度阈值T3并且在该示例中低于最大温度阈值T5，则设定点的降低被进一步加强，并且设定点(在该示例中为功率设定点)传递至P4(P4<P3)。
如果载体的温度T_PCB达到或甚至超过最大阈值(对应于图2a的示例中的T5),则在步骤E5中不重新限制设定点，而是产生停止向电阻元件供电的命令。
在图2a的示例中，在接收到降低的相关命令时，设定点在P0、P1、P2、P3、P4之间以恒定预定增量降低。
可替代地，如图2b示意性所示，设定点(在本例中为功率设定点)可以在P0、P1、P2、P3、P4之间以不同的预定增量降低。不同阈值Tn之间的增量(在本例中是阈值T1到T5)因此可以变化。可变增量可以例如通过存储在电加热装置的命令中的算法来计算。例如，根据测试结果，可以选择在开始时(例如在P0和P1之间)具有大增量，然后随后的增量越来越小。P4和P3之间的增量小于P3和P2之间的增量，而该增量本身又小于P2和P1之间的增量，其又小于P1和P0之间的增量。反过来也是可以想象的，随着达到或超过的温度阈值的增加，增量变得越来越大。
图2b示出了可变增量的另一示例，增量在开始时较大，然后越来越小。利用不同的温度阈值，例如最大温度阈值Tm可被设置为第四温度阈值T4。
再次参考图1，在步骤E5中已经停止对电阻元件的供电之后，该方法可以包括至少一个步骤(步骤E6)：验证允许恢复供电的条件。
第一验证步骤可以包括以下子步骤：在停止供电之后，用最大温度阈值Tm记录载体的温度T_PCB，并且验证记录的所述载体的温度T_PCB是否低于最大温度阈值Tm。
举例来说，附加验证可以包括以下子步骤：记录停止后载体的温度T_PCB，并将其与预定恢复温度阈值T0进行比较。当载体的记录温度T_PCB低于预定恢复温度阈值T0时，允许恢复电阻元件的供电，并且在步骤E7中产生恢复电阻元件的供电的命令。
预定恢复阈值T0可以取例如低于或等于第一阈值T1的值和最大温度阈值Tm之间的任何值。举例来说，恢复阈值T0例如被设定为第一温度阈值T1(T0＝T1)。可替代地，恢复阈值T0可以对应于第一阈值，从该第一阈值减去某个温度，例如10℃：T0＝T1–10，或者可替代地，对应于最大温度阈值Tm，从该最大温度阈值减去某个温度，例如10℃：T0＝Tm–10。
切断后，电阻元件的供电可能会以限制的设定点或最大允许设定点重新开始。
上面参照图1至2c描述的热管理方法通过在第一温度阈值T1和最大温度阈值Tm之间提供一个裕度，在达到临界温度之前，在该裕度内起作用并允许加热装置冷却，使得可以简单地检测任何过热并保护供电电路的载体从而保护加热装置。
热量管理策略
参考图3，现在将描述根据热管理策略的电加热装置的操作，该策略包括下面描述的一个或多个控制阶段。控制阶段有利地以指定的顺序实现。
在操作中，特别是在机动车辆中，用户可以使用控制来激活电加热装置，如上所述，该电加热装置包括一个或多个电阻元件子集，例如以便加热机动车辆的乘客车厢的至少一个区域。该激活导致在控制单元中产生对设定点的请求，例如功率设定点P_(sub)system_target_0。
第一阶段
在第一阶段，由加热装置的用户通过其加热控制请求的设定点(例如功率设定点P_(sub)system_target_0)，可以或可以不通过应用第一滤波器F1来限制。该第一滤波器F1在于根据电加热装置的至少一个运行参数来确定最大可允许设定点P_max_allowed。如果请求的设定点P_(sub)system_target_0高于最大可允许设定点P_max_allowed，设定点限于后者。
操作参数可以选自空气流的入口温度(例如由测量传感器传递的温度数据)、空气流量、风扇或鼓风机的速度、关于至少一个挡板在空气流的流动导管中的位置的信息、加热装置在空气流的流动方向上的上游或下游，或者甚至通过在空气流流动方向上至少一个元件子集上游的元件加热空气流的模式是否被激活。
这种限制对于用于使用空气流的机动车辆供暖和/或通风和/或空调设备的电加热装置领域的技术人员来说是已知的，并且在下文中不再详述。
如果设定点(例如功率设定点)受到第一滤波器F1限制，则在第一阶段结束时，设定点P_(sub)system_target_1等于所确定的最大可允许设定点P_max_allowed(箭头Y)。
在相反的情况下(箭头N)，在第一阶段结束时，设定点P_(sub)system_target_1保持请求的初始设定点，例如请求的初始功率设定点P_(sub)system_target_0。
第二阶段
在已经确定是否应用第一滤波器F1来第一次限制设定点之后，实施第二控制阶段。在该第二阶段中，在第一阶段结束时的设定点P_(sub)system_target_1可以根据电阻元件的供电电路的载体的温度以及达到或超过的任何温度阈值来调节，这与上面参照图1至2c描述的热管理方法一致。
如果在第一控制阶段结束时滤波器1未被应用于所请求的初始设定点P_(sub)system_target_0，则第二滤波器F2可能被应用于其，或者可替代地，滤波器2可被应用于在第一阶段中确定的最大可允许设定点P_max_allowed。
如果设定点(例如功率设定点)受到第二滤波器F2限制(箭头Y)，则在第二阶段结束时的设定点P_(sub)system_target_2等于如上所述在第一阶段结束时的设定点P_(sub)system_target_1降低某个预定因子或增量，取决于供电电路的载体的温度达到或超过的温度阈值。
在相反的情况下(箭头N)，在第二阶段结束时，设定点(例如功率设定点P_(sub)system_target_2)保持在第一阶段结束时的设定点(例如功率设定点P_(sub)system_target_1)。
第三阶段
在已经确定是否应用第二滤波器F2来限制设定点之后，实施第三控制阶段。在该第三阶段中，在第二阶段结束时，设定点P_(sub)system_target_2可以预定增量逐渐被限制。
第三滤波器F3可以在第二阶段结束时应用于初始设定点P_(sub)system_target_2。如果没有应用滤波器，这可能是请求的初始设定点P_(sub)system_target_0的问题，如果应用第一滤波器F1，这可能是最大可允许的设定点P_max_allowed的问题，或者如果应用第二滤波器F2，这可能是在第一阶段结束时设定点P_(sub)system_target_1根据供电电路的载体的温度降低某个预定因子或增量的问题。
在该第三阶段，通常，根据给定参数相对于为每个设定点调节定制的可变阈值的变化，设定点可以在一个方向上被逐渐调节，例如被限制即降低，然后在另一个方向上增加。
根据一选项，设定点优选是电功率设定点P_(sub)system_target_2，并且加热装置以闭环模式被控制。作为变型，电阻元件可以根据温度设定点供电。可以设想具有恒定电压电流设定点或潜在电阻设定点的替代方案。
参考图4a，加热装置的过热可以通过在步骤E30中记录形成子***的至少一个电阻元件子集的控制信号的占空比PWM_(sub)system并通过监控其变化来检测，以便检测控制信号的占空比PWM_(sub)system何时超过代表过热的相应检测阈值PWM_(sub)system_lim_i(步骤E31)。
如果并且只要控制信号的占空比PWM_(sub)system超过检测阈值PWM_(sub)system_lim_i，就检测到过热。例如，对于正温度系数的电阻元件，当控制信号的占空比PWM_(sub)system高于更准确地说严格高于检测阈值PWM_(sub)system_lim_i时，检测到过热。
在第一调节阶段A，在一个方向上逐渐调节设定点，例如降低。重复这种限制，直到控制信号的占空比不再代表过热。在这种情况下，设定点可以在与第一阶段A的方向相反的变化方向上在第二调节阶段B中被调节，例如这次被增加。有利地，这种调节也是渐进的，直到达到起始设定点。调节阶段A、B中的一个或两个有利地以预定周期迭代或重复，该周期可以小于10秒，例如约4秒。这使得加热装置有时间反应而不会太慢。可替代地，该周期可以是可变的。该周期可以取决于例如过热的程度。
检测阈值对子***或整个***有效。在每次设定点调节时，无论是限制还是增加，都根据新的设定点值来确定新的阈值。特别地，检测阈值PWM_(sub)system_lim_i可以根据由供电电压和设定点构成的对来定义，然后获得可能检测阈值的矩阵。在每次迭代i中，控制信号的占空比的检测阈值PWM_(sub)system_lim_i根据设定点的新值重新确定。
如果设定点的限制值达到预定极限设定点值，则不重复第一阶段A，并且在步骤E32中产生停止电阻元件的供电的命令。
参照图4b，根据另一种选择，记录用于监控过热的至少一个参数i_(sub)system_max,R_(sub)system,P_(sub)system,T_(sub)system。如果该参数达到或超过相应的检测阈值i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i,T_(sub)system_lim_i，考虑到供电设定点，则检测到过热。
如前所述，设定点优选地是电功率设定点P_(sub)system_target_2，并且加热装置以闭环模式被控制。作为变型，电阻元件可以根据温度设定点而被供电。可以设想具有恒定电压电流设定点或潜在电阻设定点的替代方案。
为了监控电加热装置的过热，该参数有利地取决于电流幅度。这可能是预定数量电阻元件的电阻R_(sub)system的问题、预定数量电阻元件的电功率P_(sub)system的问题或者流过预定数量电阻元件的电流i_(sub)system_max的问题。该参数也可以是流过预定数量电阻元件的电流的倍数或幂。可以非穷尽地提及电流的平方或立方、两倍的电流或者甚至电流与脉宽调制控制信号的占空比的比值。
可替代地，该参数可以不依赖于电流的幅度。例如，可以提到预定数量的电阻元件的温度T_(sub)system。
“sub”前缀写在括号之间，表示参数涉及电阻元件子集或所有电阻元件。
加热装置的过热可以通过在步骤E33中记录所选择的参数并通过监控其变化来检测，以便检测其何时达到或超过代表过热的相应检测阈值i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i,T_(sub)system_lim_i(步骤E34)。
取决于该参数的性质和电阻元件的性质，所记录的参数值可能超过检测阈值，例如变得高于或低于检测阈值。例如，在PTC电阻元件的情况下，如果流过电阻元件的电流i_(sub)system_max的记录值低于更准确地说严格低于检测阈值i_(sub)system_max_lim_i，则检测到过热。
根据另一示例，在PTC电阻元件的情况下，如果电阻元件的电阻R_(sub)system的计算值高于更准确地说严格高于检测阈值R_(sub)system_lim_i，则检测到过热。
如果且只要所选参数i_(sub)system_max,R_(sub)system,P_(sub)system,T_(sub)system处于或超过检测阈值i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i,T_(sub)system_lim_i，则检测到过热(箭头Y)。
在第一调节阶段A，在一个方向上逐渐调节设定点，例如降低。重复这种限制，直到所选择的参数i_(sub)system_max,R_(sub)system,P_(sub)system,T_(sub)system不再代表过热。在这种情况下，可以在与第一阶段A的方向相反的变化方向上，在第二调节阶段B中调节设定点。该调节有利地也是渐进的，直到达到起始设定点。调节阶段A、B中的一个或两个有利地以预定周期迭代或重复，该周期可以小于10秒，例如约4秒，并且可以是恒定的或可变的。
在每次设定点调节时，无论是限制还是增加，都根据新的设定点值来确定新的阈值。特别地，检测阈值i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i,T_(sub)system_lim_i可以根据由供电电压和设定点构成的对来定义，然后获得可能检测阈值的矩阵。在每次迭代i中，参数i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i,T_(sub)system_lim_i的检测阈值根据设定点的新值重新确定。
如果设定点的限制值达到预定极限设定点值，则不重复第一阶段A，并且在步骤E35中产生停止电阻元件的供电的命令。
根据又一选项，供电设定点是控制信号的占空比的设定点，该设定点在下面被称为PWM设定点。如果且只要用于监控过热的至少一个参数P_(sub)system；R_(sub)system；i_(sub)system_max(所述参数取决于电流)超过相应的检测阈值P_(sub)system_lim_i；i_(sub)system_max_lim_i；R_(sub)system_lim_i，则在每次迭代i中以预定增量逐渐调节该PWM设定点PWM_(sub)system_target_i。
加热装置的过热可以通过在步骤E36中记录所选择的参数并通过监控其变化来检测，以便检测其何时超过代表过热的相应检测阈值i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i(步骤E37)。
取决于该参数的性质和电阻元件的性质，所记录的参数值可能超过检测阈值，例如变得高于或低于检测阈值。
在第一调节阶段A，在一个方向上逐渐调节PWM设定点，例如降低。重复这种限制，直到所选择的参数i_(sub)system_max,R_(sub)system,P_(sub)system不再代表过热。在这种情况下，PWM设定点可以在第二调节阶段B中沿与第一阶段A的方向相反的变化方向被调节。该调节有利地也是渐进的，直到达到起始设定点。调节阶段A、B中的一个或两个有利地以预定周期迭代或重复，该周期可以小于10秒，例如约4秒，并且可以是恒定的或可变的。
在每次调节PWM设定点时，无论是限制还是增加，都根据设定点PWM_(sub)system_target_i的新值来确定新的阈值。特别地，检测阈值i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i可以根据由供电电压和PWM设定点构成的对来定义，然后获得可能检测阈值的矩阵。在每次迭代i中，参数的检测阈值i_(sub)system_max_lim_i,R_(sub)system_lim_i,P_(sub)system_lim_i根据PWM设定点PWM_(sub)system_target_i的新值重新确定。
如果设定点PWM_(sub)system_target_i的限制值达到预定极限设定点值，则不重复第一阶段A，并且在步骤E38中产生停止电阻元件的供电的命令。
有可能将第三控制阶段一起应用于所有电阻元件，或者独立地应用于每个电阻元件子集，每个子集使用一个晶体管或多个晶体管来控制。该策略还根据电阻元件的性质而变化，例如根据它们是正温度系数(PTC)还是负温度系数(NTC)的电阻元件而变化。
再次参考图3，如果设定点(例如功率设定点)受到第三滤波器F3限制(箭头Y)，则第三阶段结束时的设定点P_(sub)system_target_3等于第二阶段结束时的设定点P_(sub)system_target_2，但根据上述第三阶段的选项之一来调节。
在相反的情况下(箭头N)，在第三阶段结束时，设定点例如功率设定点P_(sub)system_target_3保持在第二阶段结束时的设定点，例如功率设定点P_(sub)system_target_2。
第四阶段
如果在应用第三滤波器F3时，设定点的调节值没有达到极限设定点值，则可以实施第四控制阶段。
在该第四阶段，可以确定至少一个电阻元件子集的电阻，并将其与预定阈值进行比较。电阻是在供电电压和电流的初步测量的基础上计算的。
如果电阻达到该阈值(箭头Y)，则应用第四F4滤波器，据此产生在预定时间内停止电阻元件供电的命令。在应用第四滤波器F4(箭头Y)之后，设定点例如功率设定点被降低到0％。
在相反的情况下(箭头N)，在第四阶段结束时的设定点例如功率设定点P_(sub)system_target_3保持在第三阶段结束时的设定点例如功率设定点P_(sub)system_target_3。
第五阶段
如果没有应用用于切断供电的第四滤波器F4，则可以实施第五控制阶段。
再次参照图1至2c，在该第五阶段，记录并监控电阻元件的供电电路的载体的温度T_PCB。最大温度阈值T_max高于第二阶段的温度阈值Tn，n从1变化到m-1(见图1到2c)。
如果所记录的载体温度T_PCB达到最大温度阈值Tm，则可以应用第五滤波器F5。第五滤波器F5包括产生命令以在预定时间内停止电阻元件的供电。在应用第五滤波器F5(箭头Y)之后，设定点例如功率设定点被降低到0％。
在相反的情况下(箭头N)，在第五阶段结束时的设定点例如功率设定点P_(sub)system_target_5保持在第三阶段结束时的设定点例如功率设定点P_(sub)system_target_3。
从第一阶段到第五阶段，依次相继验证控制阶段的应用条件。
如果在应用第三滤波器F3时，设定点的调节值已经达到极限设定点值，或者如果在应用第四滤波器F4或第五滤波器F5时，电阻元件的供电已被切断，则预定停止时间例如是约130秒。
在切断电阻元件的供电之后，该方法可以包括产生命令以恢复电阻元件的供电的步骤。
可以在预定停止时间结束时产生恢复供电的命令。该策略可以再从头开始，再次监控供电电路的载体的温度。在这种停止之后，设定点可被设置为100％,或者可替代地，它可被限制为例如最大允许设定点的55％。
通过根据热策略调节设定点，即通过依次相继从第一到第五连续应用一个或多个滤波器F1-F5，***可以在每次递增时动作并检测在前一阶段可能没有检测到的条件，从而确保有效的温度控制。
控制部件
例如上面参照图1至2c描述的热管理方法可以通过控制单元(图中未示出)来实现。这是电控单元的问题。特别地，热管理方法可以由已经用于控制电加热装置的加热模块和/或检测过热的控制单元来实施。
控制单元包括至少一个处理装置，用于实施热管理方法的步骤。
控制单元可以包括至少一个处理装置，用于记录电阻元件的供电电路的载体的温度T_PCB。例如，这可能是温度传感器的问题，例如负温度系数的热探头。
控制单元可以包括比较器，用于将记录的载体温度T_PCB与预定温度阈值Tn或者与电阻元件的供电停止后的恢复阈值T0进行比较。
控制单元包括一个或多个处理装置，用于记录功率设定点或温度设定点或电流设定点或甚至电阻设定点。
控制单元可以包括计算装置或微处理器，用于根据比较的结果确定是否必须调节设定点以及用于根据达到的温度阈值调节设定点。
控制单元可以包括另一或相同的计算装置或微处理器，用于当调节的设定点值达到为第一调节阶段A定义的极限设定点值时，产生命令以在预定停止时间内停止电阻元件的供电。
最后，通常，控制单元可以包括一个或多个处理装置，例如测量或计算装置或微处理器，用于监控一个或多个参数的变化，以便按照控制阶段的顺序，验证是否已经满足滤波器F1至F5中的一个或另一个的应用条件，并且应用滤波器F1至F5中的一个或另一个以便如上所述调节设定点。

Claims (13)

1.一种用于电加热装置的热管理方法，该电加热装置包括配置为被供电的至少一个电阻元件子集和电阻元件的供电电路的载体，其中根据功率设定点(P_(sub)system_target_0)或温度设定点(T_(sub)system_target_0)或电流设定点(i_(sub)system_target_0)或电阻设定点(R_(sub)system_target_0)或者甚至根据控制信号的占空比的设定点(PWM_(sub)system_target_0)来控制电阻元件的供电，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.记录电阻元件的供电电路的载体的温度(T_PCB),
b.将记录的温度(T_PCB)与至少一个预定温度阈值(T1)进行比较，以及
c.如果所记录的温度(T_PCB)高于或等于所述至少一个预定温度阈值(T1)，则产生命令以将所述设定点降低预定增量。
2.如前一权利要求所述的方法，其中定义了预定数量的温度阈值(Tn),所述温度阈值的秩为n，并且从1变化到预定的最大数m，所述方法包括以下步骤：
a.将所述载体的记录温度(T_PCB)与秩n的温度阈值(Tn)进行比较，以及
b.如果记录温度(T_PCB)高于或等于给定秩n的温度阈值(Tn)且低于更高秩n+1的温度阈值(Tn+1),则对于从1到m-1变化的n，温度阈值的秩n越高，所述设定点的降低越明显。
3.如前一权利要求所述的方法，其中，在已经超过秩n的温度阈值(Tn)之后，并且在相关的降低命令之后，所述方法包括以下步骤：
a.记录并再次将所述载体的温度(T_PCB)与秩n的温度阈值(Tn)和更高秩n+1的温度阈值(Tn+1)进行比较,
b.如果并且只要记录温度(T_PCB)高于或等于秩n的温度阈值(Tn)且低于更高秩n+1的温度阈值(Tn+1),则维持由前面降低命令设置的所述降低设定点，
c.如果记录温度(T_PCB)低于秩n的温度阈值(Tn),则返回到先前命令以降低所述设定点，
d.如果记录温度高于或等于较高秩n+1的温度阈值(Tn+1),则产生命令以进一步降低所述设定点，从而加强降低。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，定义高于所述至少一个温度阈值(T1)的最大温度阈值(Tm)，所述方法包括将记录温度(T_PCB)与最大温度阈值(Tm)进行比较的步骤(E3)，并且如果已经达到最大温度阈值(Tm)，则所述方法包括产生命令以停止所述至少一个电阻元件子集的供电的步骤(E5)。
5.如前一权利要求所述的方法，其中，在所述至少一个电阻元件子集的供电已经停止之后，所述方法可以包括验证允许恢复供电的条件的至少一个步骤。
6.如前一权利要求所述的方法，其中，第一验证步骤包括以下子步骤：
a.在停止供电之后，用最大温度阈值(Tm)记录所述载体的温度(T_PCB),以及
b.验证所述载体的记录温度(T_PCB)是否低于最大温度阈值(Tm)。
7.如前一权利要求所述的方法，其中，附加验证步骤包括以下子步骤：
a.记录电阻元件的供电电路的载体的温度(T_PCB),并将其与预定恢复温度阈值(T0)进行比较，以及
b.如果记录温度低于预定恢复温度阈值(T0)，则产生命令以恢复所述至少一个电阻元件子集的供电。
8.如前一权利要求所述的方法，其中，所述预定恢复阈值(T0)低于或等于所述至少一个阈值(T1)和/或低于最大阈值(Tm)。
9.一种用于电加热装置的热管理策略，所述电加热装置包括配置为被供电的至少一个电阻元件子集和电阻元件的供电电路的载体，其中根据功率设定点(P_(sub)system_target)或温度设定点(T_(sub)system_target)或电流设定点(i_(sub)system_target)或电阻设定点(R_(sub)system_target)或甚至控制信号的占空比的设定点(PWM_(sub)system_target)使用脉宽调制控制信号来控制电阻元件的供电，
其特征在于，所述热管理策略包括一个或多个以下控制阶段：
a.验证电加热装置的至少一个操作参数是否满足将所述装置的用户请求的设定点(P_(sub)system_target_0)限制到根据所述至少一个操作参数确定的最大可允许设定点(P_max_allowed)的条件的第一阶段，
b.根据权利要求1至8中任一项所述的监控电阻元件的供电电路的载体的温度(T_PCB)并根据所述载体的温度(T_PCB)调节所请求的设定点(P_(sub)system_target_0)或最大允许设定点(P_max_allowed)的第二阶段，
c.第三阶段，其中，
i.如果并且只要控制信号(PWM_(sub)system)的占空比超过相应的检测阈值(PWM_(sub)system_lim_i)，或者用于监控过热的至少一个参数(R_(sub)system；i_(sub)system_max；P_(sub)system；T_(sub)system)已经达到相应的检测阈值(i_(sub)system_max_lim_i；R_(sub)system_lim_i；P_(sub)system_lim_i；T_(sub)system_lim_i)，则电功率设定点或温度设定点或电流设定点或电阻设定点以预定增量逐渐受限，否则所述设定点增加，或者
ii.如果且只要用于监控过热的至少一个参数(P_(sub)system；R_(sub)system；i_(sub)system_max)超过相应的检测阈值(P_(sub)system_lim_i；i_(sub)system_max_lim_i；R_(sub)system_lim_i),则控制信号的占空比的设定点(PWM_(sub)system_target)以预定增量逐渐受限，否则增加所述设定点，
d.监控所述至少一个电阻元件子集的电阻并且如果电阻已经达到或超过预定阈值则产生命令以在预定时间内停止电阻元件的供电的第四阶段，
e.监控电阻元件的供电电路的载体的温度(T_PCB)并且如果所述载体的温度(T_PCB)达到最大温度阈值(T_max)则产生命令以在预定时间内停止电阻元件的供电的第五阶段。
10.如前一权利要求所述的策略，其中，控制阶段的应用条件从第一阶段到第五阶段依次被相继验证。
11.一种用于电加热装置的控制单元，所述电加热装置包括配置为被供电的至少一个电阻元件子集和电阻元件的供电电路的载体，控制单元配置为根据功率设定点(P_(sub)system_target_0)或温度设定点(T_(sub)system_target_0)或电流设定点(i_(sub)system_target_0)或电阻设定点(R_(sub)system_target_0)或甚至控制信号的占空比的设定点(PWM_(sub)system_target_0)来产生控制信号，其特征在于，所述控制单元包括用于以下的至少一个处理装置：
a.记录电阻元件的供电电路的载体的温度(T_PCB),
b.将记录温度(T_PCB)与至少一个预定温度阈值(T1)进行比较，以及
c.如果记录温度(T_PCB)高于或等于所述至少一个预定温度阈值(T1)，则产生命令以将所述设定点降低预定增量。
12.如前一权利要求所述的控制单元，其中，所述电阻元件具有正温度系数。
13.如权利要求11和12中任一项所述的控制单元，包括一个或多个处理装置，用于至少部分地实现如权利要求9或10所述的热管理策略的至少一个控制阶段。
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