动力电池加热器控制的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于控制动力电池加热器和混合电动交通工具中的高电压侧应用的加热器的结构和方法。
【背景技术】
[0002]—些混合或电动交通工具需要热量以便将高电压电池保持在它们的操作范围中。
【发明内容】
[0003]描述了交通工具高电压侧加热器系统。这样的系统的示例可包含输入来自低电压侧的已调制的控制信号的控制器以及高电压侧加热器。加热器可被电耦合到控制器并且被来自控制器的已调制的控制信号控制以将高电压连接至高电压侧加热器。在示例中，控制器与高电压侧电源隔离。
[0004]在示例中，控制器包括电源、控制逻辑电路和驱动器，其全部电耦合以响应于在低电压侧的已调制的输入信号以提供已调制的控制信号。
[0005]在示例中，已调制的控制信号是脉冲宽度调制信号。
[0006]在示例中，低电压侧处于12伏特。
[0007]在示例中，高电压侧大于100伏特并包含动力电池。
[0008]在示例中，高电压侧加热器基于已调制的控制信号被有选择地连接至高电压。
[0009]在示例中，控制器包含静电放电电路，静电放电电路接收来自交通工具电路的请求高电压侧加热器的操作的输入信号。
[0010]在示例中，控制器包含电磁干扰限制电路，其被电连接至静电放电电路。
[0011 ] 在示例中，控制器包含低压差稳压器，其被连接至电磁干扰限制电路并配置为输出变压器驱动信号。
[0012]在示例中，控制器包含变压器电路，其接收变压器驱动信号并被配置为输出高电压侧开关控制信号。
[0013]在示例中，控制器包含功率晶体管，其被高电压侧开关控制信号控制以有选择地将高电压侧加热器连接至高电压侧电源。
[0014]描述了各种方法，以及一些示例性方法可与本文所述的结构一起使用。控制交通工具中的高电压侧加热器的方法可包含在低电压侧上接收已调制的控制信号，并在低电压侧上对已调制的控制信号进行滤波。方法可还包含基于在低电压侧上被滤波的已调制的控制信号输出驱动器控制信号。方法可还包含基于在低电压侧上的驱动器控制信号驱动变压器，并基于来自变压器的信号在接通和关断状态之间切换高电压加热器。
[0015]在示例中，低电压侧上的步骤都不直接连接至低电压电源。
[0016]在示例中，滤波包含限制已调制的控制信号中的静电电压和电磁干扰瞬变。
[0017]在示例中，输出驱动器控制信号包含基于已滤波的已调制的信号、阈值调整信号、复位延迟信号和感测输入信号输出感测信号和复位信号。
[0018]在示例中，输出驱动器控制信号包含将感测信号和复位信号应用于逻辑电路以当高电压加热器将被关断时产生是“接通”的驱动器控制信号和当高电压加热器将被接通时产生是“关断”的驱动器控制信号。
[0019]在示例中，输出驱动器控制信号包括使用复位延迟信号用于欠压锁定以通过阻止高电压侧开关处于其线性操作区域来保护高电压侧开关执行在接通状态和关断状态之间切换高电压加热器。
[0020]在示例中，输出驱动器控制信号包括将滞后应用于感测输入信号的状态以减少噪声和纹波对已调制的控制信号的影响。
【附图说明】
[0021]图1是根据实施方式的用于高电压侧加热的控制结构的示意图。
[0022]图2是根据实施方式的用于高电压侧加热的控制结构的示意图。
[0023]图3是根据实施方式的用于高电压侧加热的控制结构的示意图。
[0024]图4是根据实施方式的用于控制高电压侧加热的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]根据需要，本文公开了本发明的【具体实施方式】；然而，应理解，所公开的实施方式对本发明仅仅是示例性的，本发明可以多种的和可选择的形式来体现。附图未必按比例绘制；一些特征可能被放大或缩小以显示特定组件的细节。因此，本文公开的特定的结构细节和功能细节不应被理解为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。
[0026]图1示出了交通工具100的示意图，交通工具100具有低电压侧和高电压(HV)侦牝这在混合电动交通工具或电动交通工具中是常见的。低电压(LV)侧是在交通工具中找到的典型交通工具电气系统。低电压侧包含电池102和用于为电池充电的交流发电机。低电压侧在通常小于20伏特的电压操作。针对低侧电压的现行标准是12伏特。可将低电压侧与高电压侧电气隔离。高电压侧还包含电池或电池组104。然而，高电压侧用于推动交通工具100 (这需要超过100伏特的更高的电压)，并在一些应用中，其在高于200伏特的电压操作。有时，需要加热电池组104或在高电压侧上的其他组件。在高电压(HV)侧上提供加热器106，以便为电池组104提供热量。在一些应用中，电池104必须处于特定温度下，以便接受或产生电荷。因此，在一些寒冷天气中，必须加热电池104。HV侧加热器106被连接至HV电池组104，并被来自LV侧控制器电路108的信号控制。控制器电路108位于LV侧，并被LV电池102或其他LV侧电源供电。控制器电路108产生脉冲宽度调制信号，其是控制并驱动对HV加热器的操作进行控制的开关的唯一信号。在示例中，控制器电路接收脉冲宽度调制信号并输出控制信号以控制HV侧加热器106，而不需要进一步连接到LV侧电源以控制HV侧加热器106的操作。因此，HV加热器106机械地位于HV侧，但被来自LV侧的控制信号电控制。控制器电路可包含固态继电器以将其LV侧组件与HV侧电源电位隔离。
[0027]图2示出了用于高电压侧加热的控制结构的示意图200。电源和控制电路202被连接到低电压侧电路，并接收用于驱动HV侧加热器的已调制的信号。该信号可以是脉冲宽度调制(PWM)信号，其被设置用于高电压侧加热器的高电压侧驱动(HSD)。一经确定HV电池(例如图1的电池104)必须被加热，则由交通工具电路产生该信号。电路202接收已调制的信号并向驱动器电路204输出信号。电路202可包含MOSFET，以便切换被应用至驱动器电路204的信号。在示例中，电路202还可包含逻辑门，以便切换被应用至驱动器电路204的信号。电路202还可包含静电放电电路(例如连接在输入线和接地端之间的电容器以及以在输入信号的关断状态期间耗尽任何这样的电容器的电阻器)。电路202可包含沿着输入信号线的电磁干扰保护电路，以在交通工具中的实现期间通过限制输入线中的峰值电流来提供改进的EMI抗干扰性。电路202还可包含电压稳压器集成电路以使将要应用于逻辑门或MOSFET的信号平稳。比较器也可以是电路202的一部分，以确定和输出复位信号和比较器输出信号。复位阈值可以是系统的设定值，并可在外部对其编程。诸如NAND门或其等价物的逻辑电路可接收复位信号和比较器输出信号，且当这两个信号均为低时，逻辑电路可向驱动器电路204输出使能信号。在示例中，驱动器电路204可包含固态组件并运行以将LV侧组件与HV侧电源电隔离。
[0028]驱动器电路204可包含驱动器电路以产生应用于变压器的信号。驱动器电路可向变压器或双初级线圈配置中的两个线圈的每一个输出200KHZ的信号。变压器可以提高从初级输入到次级输出的功率。变压器可以是双初级线圈带单个次级线圈，以能够以接近50%的占空比运行，并且与单个初级线圈相比能在较低的电压运行。这种变压器可以以推挽操作来运行，其中两个初级线圈彼此相反运行。被应用于开关206之前，还可以调节次级输出，开关206将高侧电压应用于加热器208。变压器可还运行以将低电压侧组件与高电压侧电源隔离。
[0029]在图2的示例中，开关206为功率M0SFET，当其接收来自驱动器电路204的导通信号时将加热器208的负端子连接到高电压侧的负端子。加热器208的正端子被连接至高电压侧的正端子。飞轮二极管210放置于加热器208的两端，以便阻止HV高电压端子的反EMF，并保护开关206免受诸如来自反激(flyback)的损害，反激为当电源被关断时在电感负荷两端看到的突然电压峰值。在此示例中，从来自LV侧的已调制的信号得出控制开关206的信号，且该信号不需要来自低电压电源或高电压电源的额外的功率。
[0030]图3示出了用于高电压侧加热的控制结构300的另一个视图。将HV侧加热器控制信号301提供给低电压侧上的输入滤波器303。在示例中，控制信号301可以是10-400HZ的脉宽调制信号。输入滤波器303运行以降低静电放电和电磁干扰的影响。开关305连接到输入滤波器303，并基于来自输入滤波器的信号，开关305输出控制信号。在不例中，开关是MOSFET。在另一个示例中，开关305可以是低压差稳压器，其接收来自输入滤波器的输入信号以及复位延迟信号、感测输入和复位阈值调整信号。使用这些输入，稳压器可输出复位输出信号和感测输出信号，其可被提供到逻辑电路。逻辑电路向驱动器电路307输出切换的数字信号。驱动器电路307接收数字信号并驱动输出信号到变压器309的初级侧。变压器309运行以产生应用于HV侧开关311的开关控制信号。HV开关可以是功率M0SFET，其能够处理诸如大于100伏特、大于200伏特或大于400伏特等的HV侧电压。在示例中，开关311将HV负端子连接至HV侧加热器313。HV侧加热器313也被连接至HV正端子。在运行中，控制信号301的占空比通过本文所述的连接为HV侧开关供电，并设置用于加热器313的占空比。
[0031]图4示出了根据示例的用于控制高电压侧加热器的方法。在401，通过其各种探测器、处理器和控制算法，交通工具决定有必要加热高电压侧上的组件。例如，特定类型的动力电池在特定的温度范围或只在特定温度范围之内最佳运行。因此，在