一种汽车空调系统PTC加热器的式

本实用新型涉及的是一种汽车空调系统PTC加热器汽车空调ptc，属于汽车空调系统技术领域。

背景技术：

PTC（正温度系数）加热器用于汽车空调系统，安装在鼓风机和风扇出风口之间，当暖气系统有空调需求时，通过车辆总线将需求指令发送给PTC加热器，PTC加热器根据意愿指令及当前状况，控制PTC芯体将车载动力电池的电能转换为热能，并在鼓风机的作用下送到空调出风口。

现有的PTC加热器，对PTC芯体进行了若干分组，每组由一个继电器控制通断，根据空调系统需求指令投入不同的芯体组合进行制热；其特点是，PTC芯体分为有限的几组，每组导通或关断时，导致制热功率的较大波动，驾乘人员体验较差，以及缺乏容量计量模块，无法让制热功率有效满足指令需求，导致能量浪费或制热效果差。

技术推动要素：

本实用新型提出的是一种汽车空调系统PTC加热器，其目的在于消除现有技术中制热功率控制不规范，通过设计带有脉冲宽度调制功能的驱动组件及降低电压计量模块，避免空调功率的较大波动以及偏离需求指令，从而提升了驾乘人员的感受并带有显著的节能效果。

本实用新型的科技解决方案：一种汽车空调系统PTC加热器，其结构包含PTC芯体1、高压连接器2、低压连接器3、通信转换器4、电源转换器5、微控制器6、专用驱动芯片7、两个大功率开关管8、电流采样电路9、电压采样电路10、模拟-数字转换器11、脉冲宽度调制器12、比例-积分调节器13；其中汽车空调ptc，电源转换器5输入端连接低压连接器3的正、负极引脚，电源转换器5的输出端连接各用电模块；通信转换器4输入端连接低压连接器3的通讯引脚，通信转换器4的输出端连接微控制器6；模拟-数字转换器11输入端连接电流采样电路9和功率采样电路10，模拟-数字转换器11输出端连接比例-积分调节器13；脉冲宽度调制器12输入端连接比例-积分调节器13，脉冲宽度调制器12输出端连接专用驱动芯片7；专用驱动芯片7输出端连接两个大功率开关管8的驱动引脚；两个大功率开关管8将PTC芯体1连接到高压连接器2的正、负极引脚。

本实用新型的特点：电流采样电路9、电压采样电路10、模拟-数字转换器11组合产生的功耗计量模块从而计量PTC芯体1当前的制冷功率，与风扇系统需求指令对比形成误差控制信号，通过比例-积分调节器13，计算出必须施加到PTC芯体1上的控制信号，并由带有脉冲宽度调制功能的驱动组件执行该指令，使PTC加热器制热功率均匀、缓变，并可精确跟随空调系统需求指令，避免了制热功率的较大波动以及偏离需求指令，从而提升了驾乘人员的感受并带有显著的节能效果。

附图说明

附图1是一种汽车空调系统PTC加热器原理。

附图2是一种PTC芯体结构。

附图3是电压采样电路9的结构。

附图4是电阻采样电路10的结构。

附图5是比重-积分调节器13的结构。

附图中1是PTC芯体、2是高压连接器、3是低压连接器、4是通信转换器、5是电源转换器、6是微控制器、7是专用驱动芯片、8是两个大功率开关管、9是电阻采样电路、10是电压采样电路、11是模拟-数字转换器、12是脉冲宽度调制器、13是比例-积分调节器。

具体实施手段

对照附图1，一种汽车空调系统PTC加热器，其结构包含PTC芯体1、高压连接器2、低压连接器3、通信转换器4、电源转换器5、微控制器6、专用驱动芯片7、两个大功率开关管8、电流采样电路9、电压采样电路10、模拟-数字转换器11、脉冲宽度调制器12、比例-积分调节器13；其中，电源转换器5输入端连接低压连接器3的正、负极引脚，电源转换器5的输出端连接各用电模块；通信转换器4输入端连接低压连接器3的通讯引脚，通信转换器4的输出端连接微控制器6；模拟-数字转换器11输入端连接电流采样电路9和功率采样电路10，模拟-数字转换器11输出端连接比例-积分调节器13；脉冲宽度调制器12输入端连接比例-积分调节器13，脉冲宽度调制器12输出端连接专用驱动芯片7；专用驱动芯片7输出端连接两个大功率开关管8的驱动引脚；两个大功率开关管8将PTC芯体1连接到高压连接器2的正、负极引脚。

所述脉冲宽度调制器12、专用驱动芯片7、大功率开关管8组合产生带有脉冲宽度调制功能的驱动组件。

所述电流采样电路9、电压采样电路10、模拟-数字转换器11组合产生功率计量模块。

所述的高压连接器2与车载动力电池连接，用于为工作回路供电；低压连接3与车载控制电池及车辆总线连接，用于为控制回路供电及通信。

所述的电源转换器5将车载控制电池转换为相应的型号，为其它各个组件供电；通信转换器4将车辆总线信号转化为与微控制器6相应的型号，供微控制器6接收和识别。

所述的具备脉冲宽度调制功能的驱动组件将比重-积分调节器13的计算结果转换为PTC芯体1的工作状况，工作状态无法从0%~100%连续调节；功率计量模块能获取PTC芯体1的当前制热功率，传递给比例-积分调节器13。

所述的比重-积分调节器13将需求制热功率和PTC芯体1的当前制热功率转换为所需控制信号。

所述各用电模块包含PTC芯体1、通信转换器4、电源转换器5、微控制器6、专用驱动芯片7、两个大功率开关管8、电流采样电路9、电压采样电路10、模拟-数字转换器11、脉冲宽度调制器12、比例-积分调节器13。

工作时包含如下步骤：微控制器6对通讯转换器4提供的讯号进行解码，获取空调系统制冷功率需求，并释放给比例-积分调节器13；微控制器6对功率采样电路9和电流采样电路10的信号进行计算，得到PTC加热器当前的制冷功率，并释放给比例-积分调节器13；比例-积分调节器 13对比空调系统制冷功率需求信息和PTC加热器当前制热功率信息，获得偏差讯号，通过预先整定的比率系数及积分系数，计算出所需控制信号，并交由具备脉冲宽度调制功能的驱动组件执行，控制PTC芯体1以适度的制热功率运行，由于整个过程产生了负反馈，PTC加热器实时调整自身的制冷功率，与风扇系统的制冷功率需求相符合。

实施例

一种汽车空调系统PTC加热器，其结构包含PTC芯体1、高压连接器2、低压连接器3、通信转换器4、电源转换器5、微控制器6、专用驱动芯片7、大功率开关管8、电流采样电路9、电压采样电路10、模拟-数字转换器11、脉冲宽度调制器12、比例-积分调节器 13；其中，电源转换器5输入端连接低压连接器3的正、负极引脚，输出端连接各用电模块；通信转换器4输入端连接低压连接器3的通讯引脚，输出端连接微控制器6；模拟-数字转换器11输入端连接电流采样电路9和功率采样电路10，输出端连接比例-积分调节器13；脉冲宽度调制器12输入端连接比例-积分调节器13，输出端连接专用驱动芯片7；专用驱动芯片7输出端连接大功率开关管8的驱动引脚；大功率开关管8将PTC芯体1连接到高压连接器2的正、负极引脚。

所述脉冲宽度调制器12、专用驱动芯片7、大功率开关管8组合产生带有脉冲宽度调制功能的驱动组件；其中，微控制器6型号为S9KEAZN64，脉冲宽度调制器12为微控制器6的外置组件，型号为S9KEAZN64-FTM2；专用驱动芯片7型号为IR21271S；大功率开关管8型号为AUIRGP4062。

所述电流采样电路9、电压采样电路10、模拟-数字转换器11组合产生电压计量模块；其中，模拟-数字转换器11为微控制器6的外置组件，型号为S9KEAZN64-ADC；电流采样电路9包括一个采样电阻RS、一个运算放大器U1，以及电流R1，R2和电容C1，连接方法如附图3所示；电压采样电路10包含两个分压电阻R3和R4，以及电阻R5和电容C2，C3，连接方法如附图4所示。

对照附图2，所述一种PTC芯体，其构架包含PTC单元21、散热翅带22、电极片23、复合端子24；其中，复合端子24通过焊接与电极片23结合；PTC单元21、散热翅带22和电极片23通过导热硅胶粘接结合。

所述的高压连接器2与车载动力电池连接，用于为工作回路供电；低压连接3与车载控制电池及车辆总线连接，用于为控制回路供电及通讯；其中，高压连接器2型号为Delphi 13753471；低压连接器3型号为Molex 31100-0040。

所述的电源转换器5将车载控制电池转换为相应的型号，为其它各个组件供电；通信转换器4将车辆总线信号转化为与微控制器6相应的型号，供微控制器6接收和识别；其中，电源转换器5型号为TPS57060；通信转换器4型号为TJA1021T。

所述的具备脉冲宽度调制功能的驱动组件能将比重-积分调节器13的计算结果转换为PTC芯体1的工作状况，工作状态可以从0%~100%连续调节；功率计量模块能获取PTC芯体1工作的功率和电压讯号，通过信号调理后释放给微控制器6。

所述的比重-积分调节器13将需求制热功率和PTC芯体1的当前制热功率转换为所需控制信号；其中，比例-积分调节器13，其结构比如电阻R6，R7，R8，电容，运算放大器U2，连接方法如附图5所示。

工作时：微控制器6对通讯转换器4提供的讯号进行解码，获取空调系统制冷功率需求，并释放给比例-积分调节器13；微控制器6对功率采样电路9和电流采样电路10的信号进行计算，得到PTC加热器当前的制冷功率，并释放给比例-积分调节器13；比例-积分调节器 13对比空调系统制冷功率需求信息和PTC加热器当前制热功率信息，获得偏差讯号，通过预先整定的比率系数及积分系数，计算出所需控制信号，并交由具备脉冲宽度调制功能的驱动组件执行，控制PTC芯体1以适度的制热功率运行，由于整个过程产生了负反馈，PTC加热器实时调整自身的制冷功率，与风扇系统的制冷功率需求相符合。

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