一种加热装置及控制方法与流程

1.本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种加热装置及控制方法。


背景技术：

2.电动汽车在低温环境下有两个加热需求，一个是由于在低温下动力电池的性能会下降，因此为了保证动力电池的性能，需要对电池进行加热，使电池温度保持在一定数值以上；另一个是低温环境会影响座舱内驾驶员及乘客的舒适性，因此需要对座舱进行加热，以提供舒适的驾驶及乘坐环境。
3.目前，针对上述两个加热需求，主流车载加热系统的解决方案是在电动汽车的直流母线上并联两路ptc(positive temperature coefficient，正温度系数)器件，通过ptc器件将电能转换为热能，以对动力电池及座舱加热。ptc器件的加热反应速度快，每个ptc器件的功率约为5kw，能够及时提供较大的发热功率。同时，两个ptc器件通常设置在单独的控制电路上，以能够灵活为座舱和动力电池的加热需求提供热量。
4.然而，这种加热方式的缺点也非常显著，首先是ptc器件的成本很高(单个ptc器件约为500～700元)，同时两路ptc器件并联设置，都需要设置配套的控制电路，进一步增加了车载加热系统的成本。另外，为了能够对座舱与动力电池的加热进行独立控制，两ptc器件处于不同的冷却液回路之中，一般难以实现复用，使得对ptc器件及冷却液的循环控制非常单一，不利于热能的优化。另外，电动汽车的车载空间非常宝贵，同时整车重量直接影响电动汽车的续航里程。因此，如何在保证发热功率的同时，能够减少所需要的零部件，以减少需要占用的车载空间，减轻整车的重量，成为了电动汽车研究的重点。


技术实现要素：

5.本技术提供一种加热装置及控制方法，其能够减少加热装置的制造成本。
6.为达到上述目的，本技术第一方面提供一种加热装置，包括：电机控制单元，具有相连的逆变器与控制器；电热器；电机，具有三相绕组，所述三相绕组的一端与所述逆变器相连，另一端连接于一连接点，所述连接点与所述电热器相连。由此，电机中三相绕组的另一端相连于一连接点可以形成y连接的三相绕组，电热器与连接点相连，控制器可以通过控制逆变器以控制电机中三相绕组的电流，从而控制电机转动及发热；还可以通过控制三相绕组中的电流，从而控制经连接点流经电热器的电流，以控制电热器的发热。由此，可以通过控制电机的电机控制单元对电热器进行控制，无须单独设置控制电热器的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的制造成本。
7.作为第一方面一种可能的实现方式，还包括设置在所述电机与所述电热器之间的开关。由此，能够通过开关来控制电热器与连接点之间的连接与断开，当不需要电热器发热时，可以通过开关断开连接，避免电机控制单元在控制三相绕组中的电流时，不能精确控制通过电热器的电流为零，使电热器产生了不需要的热量，浪费电能，影响续航。还可以通过
开关断开连接，使电机控制单元无须再对电热器进行控制，可以避免电机控制单元由于控制电热器而影响控制电机的精度，减轻了电机控制单元的控制负担。
8.作为第一方面一种可能的实现方式，所述开关用于切换所述电热器与所述电机形成串联或并联回路。由此，能够通过开关控制电热器能够与连接点连接，从而使电热器与电机串联。通过电机控制单元能够控制流经电热器的电流从而控制电热器的发热功率。还能通过开关控制电热器与电机并联，从而减轻了电机控制单元的控制负担，提高了电热器控制的灵活性。
9.作为第一方面一种可能的实现方式，所述开关与所述控制器相连，所述控制器控制所述开关的断开与连接。由此，能够通过控制器来对开关进行控制。同时，无需单独设置开关的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的成本。
10.本技术第二方面提供一种加热装置的控制方法，应用于第一方面中加热装置任一可能的实现方式，包括：在第一情形下，控制所述三相绕组中的电流，使所述电机与所述电热器至少之一发热；所述第一情形包括加热对象的温度低于阈值与所述控制器接收到加热的请求信号至少之一。由此，可以通过控制三相绕组的电流，以控制电机转动及发热；还可以通过控制三相绕组中的电流，从而控制经连接点流经电热器的电流，以控制电热器的发热。由此，可以由电机的控制器对电热器进行控制，无须单独设置控制电热器的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的成本。
11.作为第二方面一种可能的实现方式，当所述电机处于转动状态，所述电机的发热功率不能满足加热需求时，控制所述电热器发热。由此，可以控制加热装置能够在电机处于转动状态，并且电机的发热功率不能满足加热需求时再使用电热器加热，从而能够优先利用电机转动时产生的热量，提高了热能的利用率，减少了电能的消耗，提高了续航。
12.作为第二方面一种可能的实现方式，当所述电机的发热功率大于或等于需要提供的加热功率时，控制所述连接点与所述电热器断开连接。由此，当电机的发热功率能够满足加热需求时，控制电热器与连接点断开，可以使电机控制单元无须再对电热器进行控制，可以避免电机控制单元由于控制电热器而影响控制电机的精度，从而减轻了电机控制单元的控制负担。
13.作为第二方面一种可能的实现方式，当所述电机的发热功率小于需要提供的加热功率时，控制所述连接点与所述电热器连接。由此，当需要电热器发热时，可以通过控制电热器与连接点之间连接，使电机控制单元能够控制电热器以合适的发热功率发热。从而能够避免电热器发热功率过大产生废热，浪费电能。
14.作为第二方面一种可能的实现方式，当需要电热器加热的功率小于所述电热器的额定发热功率时，控制所述电热器与所述连接点连接。由此，通过电机控制单元能够控制电热器的发热功率，避免电热器的发热功率过大形成废热，浪费电能，影响续航里程。
15.作为第二方面一种可能的实现方式，当需要电热器加热的功率大于或等于所述电热器的额定发热功率时，控制所述电热器与所述电机形成并联回路。由此，当需要电热器加热的功率大于或等于所述电热器的额定发热功率时，电热器只能按照额定发热功率发热，因此控制电热器与电机形成并联回路，使电热器以额定功率发热，无须电机控制单元来控
制，减轻了电机控制单元的控制负担，提高了电热器控制的灵活性。
16.本技术第三方面提供一种控制器，用于控制电机与电热器；其中，所述控制器与逆变器相连，所述电机具有三相绕组，所述三相绕组的一端与逆变器相连，另一端连接于一连接点，所述连接点与所述电热器相连；所述控制器在第一情形下控制所述三相绕组中的电流，使所述电机与所述电热器至少之一发热；所述第一情形包括加热对象的温度低于阈值与所述控制器接收到加热的请求信号至少之一。由此，通过控制器控制三相绕组的电流，可以控制电机转动及发热，还可以通过控制三相绕组中的电流，从而控制经连接点流经电热器的电流，以控制电热器的发热。由此，无须单独设置控制电热器的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的成本。
17.作为第三方面一种可能的实现方式，所述控制器在所述电机处于转动状态，并且所述电机的发热功率小于需要提供的加热功率时，控制所述电热器发热。由此，控制器能够在电机处于转动状态，并且电机的发热功率不能满足加热需求时再控制电热器加热，从而能够优先利用电机转动时产生的热量，提高了热能的利用率，减少了电能的消耗，提高了续航。
18.作为第三方面一种可能的实现方式，所述控制器在所述电机的发热功率大于或等于需要提供的加热功率时，控制所述连接点与所述电热器断开连接。由此，当电机的发热功率能够满足加热需求时，控制电热器与连接点断开，可以使电机控制单元无须再对电热器进行控制，可以避免电机控制单元由于控制电热器而影响控制电机的精度，从而减轻了电机控制单元的控制负担。
19.作为第三方面一种可能的实现方式，所述控制器在所述电机的发热功率小于需要提供的加热功率时，控制所述连接点与所述电热器连接。由此，当需要电热器发热时，可以通过控制电热器与连接点之间连接，使电机控制单元能够控制电热器以合适的发热功率发热。从而能够避免电热器发热功率过大产生废热，浪费电能。
20.作为第三方面一种可能的实现方式，所述控制器在需要电热器加热的功率小于所述电热器的额定发热功率时，控制所述电热器与所述连接点连接。由此，通过电机控制单元能够控制电热器的发热功率，避免电热器的发热功率过大形成废热，浪费电能，影响续航里程。
21.作为第三方面一种可能的实现方式，所述控制器在需要电热器加热的功率大于或等于所述电热器的额定发热功率时，控制所述电热器与所述电机形成并联回路。由此，当需要电热器加热的功率大于或等于所述电热器的额定发热功率时，电热器只能按照额定发热功率发热，因此控制电热器与电机形成并联回路，使电热器以额定功率发热，无须电机控制单元来控制，减轻了电机控制单元的控制负担，提高了电热器控制的灵活性。
22.本技术第四方面提供一种车辆，包括：第一方面中加热装置任一可能的实现方式。由此，控制器可以控制电机中三相绕组的电流，以控制电机转动及发热；还可以通过控制三相绕组中的电流，从而控制经连接点流经电热器的电流，以控制电热器的发热。由此，可以通过控制电机的控制器对电热器进行控制，无须单独设置控制电热器的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的成本。
23.本技术第五方面提供一种计算设备，包括：至少一个处理器与至少一个存储器，所述存储器存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行第二方面中加热装置的控制方法任一可能的实现方式。由此，可以通过控制三相绕组的电流，以控制电机转动及发热；还可以通过控制三相绕组中的电流，从而控制经连接点流经电热器的电流，以控制电热器的发热。由此，可以通过控制电机的电机控制单元对电热器进行控制，无须单独设置控制电热器的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的成本。
24.本技术第六方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行第二方面中加热装置的控制方法任一可能的实现方式。由此，可以通过控制三相绕组的电流，以控制电机转动及发热；还可以通过控制三相绕组中的电流，从而控制经连接点流经电热器的电流，以控制电热器的发热。由此，可以通过控制电机的电机控制单元对电热器进行控制，无须单独设置控制电热器的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的成本。
25.本技术第七方面提供一种计算机程序，所述计算机程序当被电机控制单元执行时使得所述电机控制单元执行第二方面中加热装置的控制方法任一可能的实现方式。由此，可以通过控制三相绕组的电流，以控制电机转动及发热；还可以通过控制三相绕组中的电流，从而控制经连接点流经电热器的电流，以控制电热器的发热。由此，可以通过控制电机的电机控制单元对电热器进行控制，无须单独设置控制电热器的控制电路，从而能够减少控制器的数量，减轻加热装置的重量，减少加热装置所需占用的空间，降低加热装置的成本。
26.本发明的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
27.以下参照附图来进一步说明本发明的各个特征和各个特征之间的联系。附图均为示例性的，一些特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本技术所涉及领域的惯常的且对于本技术非必要的特征，或是额外示出了对于本技术非必要的特征，附图所示的各个特征的组合并不用以限制本技术。另外，在本说明书全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：
28.图1为本技术实施例中加热装置的一种实施环境示意图；
29.图2为本技术实施例中一种加热装置的电气架构示意图；
30.图3为图2中加热装置安装在车辆内的电气架构示意图；
31.图4为图3中电机控制单元的结构示意图；
32.图5为图3中加热装置的三相逆变电路
33.图6为本技术实施例中一种控制方法的流程图；
34.图7为本技术实施例中另一种加热装置工作的电气架构示意图；
35.图8为图7中加热装置工作的三相逆变电路；
36.图9为本技术实施例中另一种控制方法的流程图；
37.图10为本技术实施例中第三种加热装置的电气架构示意图；
38.图11为图10中加热装置工作的三相逆变电路；
39.图12为本技术实施例中第三种控制方法的流程图；
40.图13为本技术实施例中一种冷却回路连接结构的示意图；
41.图14为本技术实施例中另一种冷却回路连接结构的示意图；
42.图15是本技术实施例提供的一种计算设备的结构性示意性图。
43.附图标记说明
44.100mcu；110控制器；120逆变器；121第一连接端；122第二连接端；123第一桥臂；124第二桥臂；125第三桥臂；126电容；127开关模块；200电机；210三相绕组；211星点；220第三连接端；230第四连接端；300电热器；310第五连接端；320第六连接端；400电池；500obc；600直流充电接头；700dc/dc；800母线；900座舱；1000三通接头；1100三通阀门；1200油泵；1300换热器；1500计算设备；1510处理器；1520存储器；1530通信接口；1540总线；k1开关；k11第七连接端；k12第八连接端；k13第九连接端；l1第一循环回路；l2第二循环回路；l3第三循环回路；l4第四循环回路；l5第五循环回路；l6第六循环回路。
具体实施方式
45.说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块a、模块b、模块c等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
46.在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如s110、s120
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
47.说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
48.本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。
49.首先，为了更好地理解本技术实施例中的技术方案，对本技术中术语的定义进行说明。
50.ptc器件：阻值具有正温度系数的加热电阻器件，超过一定的温度时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高；
51.直轴：又称为d轴，由direct axis或d-axis简化翻译而来；
52.交轴：又称为q轴，由quadrature axis或q-axis简化翻译而来；
53.零轴：三相系统共模分量回路；
54.上述d、q、零轴分量可由派克变换由三相系统得到，具体表述为：
[0055][0056]
派克变换(park transformation)：一种电机分析方法，将静止的三相坐标投影到随着转子旋转的dq轴坐标中的直轴(d轴)、交轴(q轴)与垂直于dq平面的零轴(0轴)上去，从而实现了对定子电感矩阵的对角化，对同步电动机的运行分析起到了简化作用；
[0057]
铜耗：交流/直流电流通过铜导体产生的热量，发热功率用i2r计算，其中i为通过的电流(直流，或交流量的有效值)，r为导体电阻；
[0058]
铁耗：铁磁材料(如钢、硅钢片等)在交变的磁场中产生的损耗，包括磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗等；
[0059]
永磁体损耗：永磁体材料具有电导率，在交变磁场中会感应产生涡流，并由此产生相应的涡流损耗，其大小同样用i2r计算，其中i为感应产生的涡流，r为涡流回路电阻；
[0060]
综合电流矢量：在电流的dq轴坐标系或三相坐标系下，各轴上电流的矢量组成的和矢量即为综合电流矢量；
[0061]
脉振磁场：方向不变，仅幅值变化的磁场；
[0062]
星点：三相y型连接系统的中性点，即三相线y型连接的中间点。
[0063]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
[0064]
本技术实施例提供了一种加热装置，能够减少发热装置的零部件，从而减小发热装置的体积及重量，降低发热装置的成本。
[0065]
图1为本技术实施例中加热装置的一种实施环境示意图。如图1所示，本技术的加热装置可以设置在车辆内部，用于为车辆提供热量。图1及本文中的车辆皆以电动汽车为例进行示例性的说明，不应视为对本技术实施例的限制。车辆可以是轿车、货车、客运客车，suv(sport utility vehicle，运动型多用途汽车)等不同类型汽车中的任意一种，车辆还可以是三轮车、二轮车、火车等载人或者载货的陆地运输装置。或者，本技术的加热装置不限于设置在车辆内部，还可以应用于飞机、船舶等其他类型的交通工具。甚至于本技术实施例中加热装置并不限制于设置在交通工具中，还可以设置在任意其他具有加热需求的设备中。
[0066]
为了更为清楚地对本技术加热装置的技术方案进行说明，下面结合具体实施例，对本技术加热装置可能的具体实施方式进行详细的说明。
[0067]
实施例1
[0068]
图2为本技术实施例中一种加热装置的电气架构示意图。如图2所示，本技术的加热装置包括：mcu(motor control unit，电机控制单元)100、电热器300以及电机200。电机200具有三相绕组210，三相绕组210的一端与mcu100相连，另一端在一连接点(星点211)相连后与所述电热器300相连。由此，可以通过电机200的mcu100控制三相绕组210中的电流，从而控制电机200转动及发热；还可以控制经星点211流经电热器300的电流，从而控制电热器300发热。由此，不必另行设置控制电热器300的控制电路，进而能够减少发热装置所需用
到的零部件，以减小加热装置的体积及重量，降低加热装置的制造成本。
[0069]
图3为图2中加热装置安装在车辆内的电气架构示意图。如图3所示，本技术实施例中的加热装置安装在车辆内，还可以包括：母线800以及与母线800连接的电池400、直流充电接头600、obc(on board charger，车载充电器)500与dc/dc转换器(简称dc/dc)700。其中，电池400用于提供电能；母线800用于将电池400的电能输送到车辆的各个位置；直流充电接头600连用于连接外界直流电源，以能够对电池400进行充电，或者为连接在母线800上的用电设备提供直流电；obc(on board charger，车载充电器)500用于连接外界交流电源，能够将交流电转换成直流电，以能够对电池400进行充电，或者为连接在母线800上的用电设备提供直流电；dc/dc 700能够将电池400提供的直流电由一个电压值转换为另一个电压值，以便使用电设备能够获得工作所需电压值的电能。mcu100连接在母线800上，以获取电池400的电能；电热器300与电机200串联连接后连接在母线800上形成回路，用于将电能转换为热能。
[0070]
电池400具有正负两个连接端，能够提供直流电。电池400可以是单一的电池模块，也可以是由多个电池单元组合形成的电池模组，在此不做限定。电池400可以应用于车辆中，可以是为驱动电机200提供电能的驱动电池，还可以是为车辆中的其他特定系统或设备提供电能的辅助电池。母线800具有正负两根电线，分别与电池400的正负两个连接端相连，用于将电池400的电能传输到车辆的各个部位。电热器300具有第五连接端310与第六连接端320(图2)，通电后能够将电能转换为热能。电热器300可以是ptc器件或其他能够将电能转换为热能的器件。
[0071]
图4为图3中mcu100的结构示意图；图5为图3中加热装置的三相逆变电路。如图2、图3、图4所示，mcu100可以包括控制器110与逆变器120，控制器110可以发出控制信号对逆变器120进行控制。其中，如图5所示，逆变器120包括并联的电容126、第一桥臂123、第二桥臂124与第三桥臂125，并联后由两端的并联连接位置引出形成两第一连接端121，两第一连接端121分别连接在母线800上，从而与电池400的正负两极连接。第一桥臂123、第二桥臂124与第三桥臂125上均设置有引出线端子(即设置一条线，该线的一端与第一桥臂123、第二桥臂124或第三桥臂125中间的位置的引出端相连，另一端设置连接端子)，三个引出线端子形成三个第二连接端122，三个第二连接端122用于与电机200相连。第一桥臂123、第二桥臂124与第三桥臂125上位于引出线端子的两侧各设置有一开关模块127，控制器110可以控制逆变器120中的开关模块127进行周期性的断开、连接，由此能够分别控制通过三个第二连接端122的电流。
[0072]
电机200可以为永磁同步电机、异步电机、磁阻电机或电励磁电机等。以三相异步电机为例，电机200可以包括保持静止的定子以及可以旋转的转子，定子上设置有三相绕组210。三相绕组210各具有首、尾两端，三相绕组210的三个首端各设置有一引出线端子形成三个第三连接端220，三相绕组210的三个尾端在一连接点(星点211)相连，使绕组形成y连接结构。在三相绕组210的y连接结构的星点211位置设置有一引出线端子形成第四连接端230。三个第三连接端220用于与逆变器120的三个第二连接端122相连。第四连接端230用于与电热器300的第五连接端310相连，电热器300的第六连接端320与母线800相连，以使电热器300形成回路。
[0073]
电机200通电后三相绕组210中会分别产生电流ia、ib、ic，通过mcu100能够对电流
ia、ib、ic进行控制。为了便于理解，通过派克变换将三相绕组210中的电流ia、ib、ic投影到直轴(d轴)、交轴(q轴)与零轴(0轴)上，转换为直轴电流id、交轴电流iq与零轴电流i0。由此，mcu100中的控制器110能够通过控制逆变器120中的开关模块127进行周期性的断开、连接来控制三相绕组210中的电流ia、ib、ic，从而能够控制向电机200中注入的直轴电流id、交轴电流iq与零轴电流i0。另外，零轴为三相系统的共模分量(电流ia、ib、ic大小相等，相位相同)回路，当星点211位置通过电热器300接入回路中时，零轴电流i0能够经过星点211由电热器300中通过，使电热器300能够发热。
[0074]
在电机200中，通过mcu100可以控制直轴电流id、交轴电流iq通过电机200的三相绕组210形成回路，还可以控制零轴电流i0经过星点211流经电热器300形成回路。直轴电流id主要用于调节旋转磁场，交轴电流iq主要用于调节转矩(转动的力矩)，零轴电流i0用于控制电热器300发热。
[0075]
具体地，mcu100控制直轴电流id不为零，交轴电流iq不为零，零轴电流i0为零。此时直轴电流id能够在三相绕组210中产生旋转磁场，并通过铜耗、铁耗以及永磁体损耗产生的热量发热。交轴电流iq能够使电机200的转子产生转矩，从而使电机200转动。零轴电流i0为零，没有电流流经电热器300，电热器300不发热。即mcu100控制电机200转动，并控制电机200单独发热。
[0076]
mcu100控制直轴电流id不为零，交轴电流iq不为零，零轴电流i0不为零。此时直轴电流id能够在三相绕组210中产生旋转磁场，并通过铜耗、铁耗以及永磁体损耗产生的热量发热。交轴电流iq能够使电机200的转子产生转矩，从而使电机200转动。零轴电流i0流经电热器300，电热器300发热。即mcu100控制电机200转动，并控制电机200与电热器300同时发热。
[0077]
mcu100控制直轴电流id不为零，交轴电流iq为零，零轴电流i0为零。此时直轴电流id能够在三相绕组210中产生旋转磁场，并通过铜耗、铁耗以及永磁体损耗产生的热量发热。交轴电流iq为零使电机200转子的转矩为零，从而使电机200不会转动，也不会发生抖动。零轴电流i0为零，没有电流流经电热器300，电热器300不发热。即mcu100控制电机200静止，并控制电机200单独发热。
[0078]
mcu100控制直轴电流id为零，交轴电流iq为零，零轴电流i0不为零。此时直轴电流id为零，三相绕组210中不会产生旋转磁场，也不会产生铜耗、铁耗以及永磁体损耗，即电机不会发热。交轴电流iq为零使电机200转子的转矩为零，从而使电机200不会转动，也不会发生抖动。零轴电流i0流经电热器300，电热器300发热。即mcu100控制电机200静止，并控制电热器300单独发热。
[0079]
mcu100控制直轴电流id不为零，交轴电流iq为零，零轴电流i0不为零。此时直轴电流id能够在三相绕组210中产生旋转磁场，并通过铜耗、铁耗以及永磁体损耗产生的热量发热。交轴电流iq为零使电机200转子的转矩为零，从而使电机200不会转动，也不会发生抖动。零轴电流i0流经电热器300，电热器300发热。即mcu100控制电机200静止，并控制电机200与电热器300同时发热。
[0080]
进一步地，mcu100可以通过控制零轴电流i0的大小，能够控制电热器300的发热功率。由此，能够根据车辆需要提供的加热功率来调节电热器300的发热功率，从而能够避免产生的热量过多形成废热，提高了能量的利用率。
[0081]
因此，mcu100对电机200与电热器300的控制是解耦(又称去耦，相互间没有耦合干扰)进行的，即通过mcu100能够实现对电机200与电热器300的独立控制，无须单独为电热器300设置控制电路，进而减小了加热装置的重量及体积，节约了成本。
[0082]
进一步地，mcu100在控制电机200与电热器300工作时也会产生热量，由此，可以利用mcu100产生的热量为电池400和/或座舱900加热，从而提高了发热装置的发热功率。
[0083]
需要说明的是，上述星点、中性点、中间点、连接点、连接端中所提到的“点”以及“端”为电路分析意义上的“点”以及“端”，并非必然为机械结构意义上的实际存在的“点”以及“端”。
[0084]
基于本技术实施例中的加热装置，本技术还提供了一种控制方法，以能通过一个mcu100分别对电机200与电热器300进行控制，从而能够减少控制电路的数量，减小加热装置的体积与重量，降低成本。
[0085]
图6为本技术实施例中一种控制方法的流程图。如图6所示，本技术实施例中控制方法的具体流程包括：
[0086]
s101、当车辆在低温环境下启动，电池400的温度低于设定的阈值，需要对电池400进行加热时，或者驾驶员通过座舱内的控制装置或者移动终端选择升高座舱900内温度时，发出加热请求信号时，进入步骤s102。
[0087]
s102、控制器110判断电机200是否处于转动状态，当电机200处于转动状态时进入步骤s103，电机200转动时会因为铜耗、铁耗以及永磁体损耗产生热量，可以优先利用电机200转动时产生的热量对电池400和/或座舱900进行加热。当电机200处于静止状态时进入步骤s105。
[0088]
s103、判断电机200转动时的发热功率是否满足加热的需求。当电机200转动时的发热功率大于或等于需要提供的加热功率时，例如当电机200在执行驱动电动汽车高速行驶等大功率工况时，电机200自身会产生的较大的热量，如果电机200产生的热量已经足够多，此时不需要电热器300发热，进入步骤s104。当电机200的发热功率小于需要提供的加热功率时，例如电机200转速较慢，产生的热量较小时，进入步骤s109。
[0089]
s104、利用电机200转动时由于铜耗、铁耗以及永磁体损耗产生热量对电池400和/或座舱900进行加热，流程结束。由此能够对电机200转动产生的热量进行回收利用，提高了能量的使用效率，减少了对电能的消耗，提升了续航里程。
[0090]
s105、当电机200处于静止状态时，判断是否需要使用电机200进行发热。当需要电机200加热时，例如，需要加热的功率大于电热器300的额定发热功率，需要电机200发热以提高发热功率时，进入步骤s106使用电机200发热。当不需要使用电机200发热时，例如使用电机200发热对电池或座舱900进行加热的效率低于使用电热器300发热时，不使用电机200发热，进入步骤s109。
[0091]
s106、控制器110控制逆变器120中的开关模块127进行周期性的断开、连接，由此能够控制三相绕组210中的电流ia、ib、ic，进而控制直轴电流id的大小，通过直轴电流id产生交变磁场，利用交变磁场产生的铜耗、铁耗以及永磁体损耗产生热量。控制交轴电流iq为零，使转矩为零，从而使电机200能保持静止避免发生抖动。
[0092]
s107、利用电机200发出的热量对电池400和/或座舱900进行加热。
[0093]
s108、判断是否需要电热器300发热。当需要电热器300发热时，例如：当电机200的
发热功率小于需要提供的加热功率时，需要电热器300发热以满足加热需求；或者使用电热器300发热对电池或座舱900进行加热的效率高于使用电机200发热时，需要电热器300发热，进入步骤s109。当不需要电热器300发热时，例如：当电机200的发热功率大于或等于需要提供的加热功率时，并且使用电热器300发热对电池或座舱900进行加热的效率低于使用电机200发热时，则不需要电热器300发热，流程结束。
[0094]
s109、控制器110控制逆变器120中的开关模块127进行周期性的断开、连接，由此能够控制三相绕组210中的电流ia、ib、ic，进而控制零轴电流i0流过星点211与电热器300形成的回路，使电热器300发热。
[0095]
s110、利用电热器300发出的热量对电池400和/或座舱900进行加热，流程结束
[0096]
由于mcu100对电机200与电热器300的控制是解耦进行的，因此可以根据加热需求通过一个mcu100灵活控制电机200与电热器300产生热量，从而能够减少控制电路的数量，减小加热装置的体积与重量，降低成本。
[0097]
进一步地，上述实施例的控制方法中首先在步骤s105判断是否需要电机200发热，在之后的步骤s108中再判断是否需要电热器300发热。需要说明的是，步骤s105与步骤s108之间并没有固定的先后关系，在一些可能的实施例中，也可以是首先在步骤s108中判断是否需要电热器300发热，之后再在步骤s105中判断是否需要电机200发热。或者步骤s108中判断是否需要电热器300发热与步骤s105中判断是否需要电机200发热同时进行。
[0098]
实施例2
[0099]
图7为本技术实施例中另一种加热装置工作的电气架构示意图；图8为图7中加热装置工作的三相逆变电路。如图7、图8所示，本技术还提供了加热装置的第二种实施方式。与实施例1中的加热装置相比，实施例2中的加热装置的不同之处在于，加热装置还包括设置在电机200与电热器300之间的开关k1。开关k1具有第七连接端k11与第八连接端k12，第七连接端k11与电机200的第四连接端230相连，第八连接端k12与电热器300的第五连接端310相连。开关k1可以是单刀单掷开关、按钮式或旋钮式开关，还可以是通过电信号进行控制的开关，例如电磁开关。当开关k1为电控开关时，控制器110与开关k1相连，能够发出控制信号，以控制开关k1的断开与连接，从而控制电机200与电热器300之间的连接与断开。
[0100]
由此，当不需要电热器300发热时，可以控制开关k1断开，从而能够避免mcu100控制电机200转动或发热时，无法精确控制零轴电流i0为零的状况，避免影响电机200控制精度。
[0101]
进一步地，由于开关的成本与开关所能控制的电路中电流的大小有关，当电路中的电流非常大时，对控制电路的断开与连接的开关的性能要求就会非常高，因此开关的成本就会很高；当电路中的电流非常小时，对控制电路的断开与连接的开关的性能要求就会非常低，因此开关的成本就会很低。当电热器300为ptc器件时，由于ptc器件一般正常工作时的阻值为100欧姆以上，ptc器件工作时零轴电流i0一般在10a以下。由此对开关k1的性能要求较低，开关k1的成本较低。因此，增加开关k1的成本远低于需要精确控制ptc器件电流变化的控制电路的成本。同理，由于所需零轴电流i0较小，因此对电机200三相绕组210发热或转动的影响也较小，因此mcu100可以在兼顾电机200控制的同时提供零轴电流i0用于控制ptc发热。
[0102]
图9为本技术实施例中另一种控制方法的流程图。如图9所示，基于实施例2中的加
热装置，本技术还提供了另一种控制方法。实施例2中的控制方法与实施例1中的控制方法相比，区别在于实施例2中的控制方法在步骤s103中判断电机200的发热功率不能满足加热需求之后，或者在步骤s105不需要电机200加热之后，又或者在步骤s108中判断需要电热器300发热之后，增加了步骤：
[0103]
s111、控制器110控制开关k1连接，使电热器300连接星点211形成回路，然后进入步骤s109。
[0104]
由此，能够在需要电热器300发热时再控制电热器300连接星点211，从而能够避免mcu100控制电机200转动或发热时，无法精确控制零轴电流i0为零的状况。还能够避免控制器110为了控制零轴电流i0为零而影响电机200控制精度，能够减轻控制器110的控制负担。
[0105]
实施例3
[0106]
图10为本技术实施例中第三种加热装置的电气架构示意图；图11为图10中加热装置工作的三相逆变电路。如图10、图11所示，本技术还提供了加热装置的第三种实施方式。与实施例2中的加热装置相比，实施例3中的加热装置的不同之处在于，电机200与电热器300之间的开关k1具有第七连接端k11、第八连接端k12以及第九连接端k13，开关k1的第七连接端k11与电机200的第四连接端230相连，开关k1的第八连接端k12与电热器300的第五连接端310相连，开关k1的第九连接端k13与母线800相连。开关k1可以是单刀双掷开关、按钮式或旋钮式开关，还可以是通过电信号进行控制的开关，例如电磁开关。当开关k1为电控开关时，控制器110能够发出控制信号控制开关k1使第八连接端k12与第七连接端k11或第九连接端k13连接，从而可以控制电热器300串联在星点211之后形成回路，或者电热器300并联在母线800上形成回路。
[0107]
由此，当控制器110控制开关使第七连接端k11与第八连接端k12连接时，实施例3中的加热装置与实施例1中的加热装置相同，可以以相同的模式工作。当需要电热器300发热的功率大于或等于电热器300的额定功率时，控制器110可以控制开关k1使第八连接端k12与第九连接端k13连接，电热器300与星点211断开，直接连接在母线800上，电热器300以额定的发热功率发热，从而能够降低控制器110的控制负担，提高了电热器300控制的灵活性。
[0108]
图12为本技术实施例中第三种控制方法的流程图。如图12所示，基于实施例3中的加热装置，本技术还提供了第三种控制方法。实施例3中的控制方法与实施例1中的控制方法相比，区别在于实施例3中的控制方法在步骤s103中判断电机200的发热功率不能满足加热需求之后，或者在步骤s105判断不需要电机200加热之后，又或者在步骤s108中判断需要电热器300发热之后，增加了步骤：
[0109]
s112、判断需要电热器300提供的发热功率是否小于电热器300的额定发热功率。当需要电热器300提供的发热功率小于电热器300的额定发热功率时，进入步骤s113。当需要电热器300提供的发热功率大于电热器300的额定发热功率时，进入步骤s114。
[0110]
s113、控制器110控制开关k1使电热器300与星点211连接，使电热器300串联在星点211之后，然后进入步骤s109。
[0111]
s114、控制器110控制开关k1使电热器300与母线800相连，使电热器300并联在母线800上，使电热器300以额定功率发热，然后进入步骤s110。
[0112]
由此，能够在需要电热器300提供的发热功率大于额定的发热功率时，通过控制器
110控制开关k1使电热器300并联在母线800上，不再需要通过控制器110控制零轴电流i0来控制电热器300发热，从而能够降低控制器110的控制负担。
[0113]
实施例4
[0114]
基于本技术实施例中的加热装置，本技术还提供了一种冷却回路连接结构，以能将电机200与电热器300发出的热量输送到需要加热的区域，例如电池400、座舱900等。
[0115]
图13为本技术实施例中一种冷却回路连接结构的示意图。如图13所示，以通过本技术的加热装置对车辆的座舱900与电池400进行加热为例，本技术实施例中的冷却回路连接结构包括：电热器300与电池400之间形成的第一循环回路l1，电热器300与座舱900之间形成的第二循环回路l2，电机200与座舱900之间形成的第三循环回路l3，电机200与电池400之间形成的第四循环回路l4。
[0116]
具体地，如图13所示，冷却回路连接结构包括：电热器300、座舱900、电机200、电池400、两个三通接头1000以及两个三通阀门1100。其中电热器300与电机200分别具有一个输出口与一个输入口；座舱900与电池400分别具有两个输出口与两个输入口；三通接头1000具有相互连通的三个接口；三通阀门1100具有三个接口，并能够控制三个接口之间的连通与断开。
[0117]
一个三通接头1000的三个接口分别与电热器300的输入口、座舱900的一个输出口以及电池400的一个输出口管道连接；另一个三通接头1000的三个接口分别与电机200的输入口、座舱900的另一个输出口以及电池400的另一个输出口管道连接。一个三通阀门1100的三个接口分别与电热器300的输出口、座舱900的一个输入口以及电池400的一个输入口管道连接；另一个三通阀门1100的三个接口分别与电机200的输出口、座舱900的另一个输入口以及电池400的另一个输入口管道连接。
[0118]
第一循环回路l1、第二循环回路l2、第三循环回路l3与第四循环回路l4内填充有冷却液，冷却液可以是水、油或者其他介质。冷却液在第一循环回路l1、第二循环回路l2、第三循环回路l3与第四循环回路l4内循环流动，能够分别将电热器300及电机200的热量输送到座舱900与电池400，从而能够提高座舱900及电池400的温度。一个三通阀门1100通过控制三个接口之间的连通与断开，能够控制第一循环回路l1与第二循环回路l2的连通与断开。另一个三通阀门1100通过控制三个接口之间的连通与断开，能够控制第三循环回路l3与第四循环回路l4的连通与断开。
[0119]
由此，当电池400需要加热时，可以连通第一循环回路l1和/或第四循环回路l4，从而能够通过电热器300和/或电机200发出的热量对电池400进行加热。当座舱900需要加热时，可以连通第二循环回路l2和/或第三循环回路l3，从而能够通过电热器300和/或电机200发出的热量对座舱900进行加热。由此，能够根据电池400与座舱900的加热需求，灵活地控制冷却液的循环，从而对电机200与电热器300发出的热量进行分配。
[0120]
实施例5
[0121]
基于本技术实施例中的加热装置，本技术还提供了另一种冷却回路连接结构，以能将电机200与电热器300发出的热量输送到需要加热的区域。
[0122]
图14为本技术实施例中另一种冷却回路连接结构的示意图。如图14所示，本技术实施例中的另一种冷却回路连接结构包括：座舱900、mcu100、电池400与电热器300之间形成的第五循环回路l5，电机200与油泵1200之间形成的第六循环回路l6，第五循环回路l5与
第六循环回路l6通过换热器1300进行热交换。
[0123]
具体地，如图14所示，座舱900、mcu100、电池400、电热器300、电机200与油泵1200各具有一个输入口与一个输出口，换热器1300具有两个输入口与两个输出口。mcu100的输入口与座舱900及电池400的输出口管道连接，mcu100的输出口与换热器的一个输入口管道连接，换热器的一个输出口与电热器300以及电池400的输入口管道连接，电热器300的输出口与座舱900的输入口管道连接，由此形成第五循环回路l5。电机200的输出口与换热器1300的另一个输入口管道连接，换热器1300的另一个输出口与油泵1200的输入口相连，油泵1200的输出口与电机200的输入口相连，由此形成第六循环回路l6。
[0124]
第五循环回路l5与第六循环回路l6中填充有冷却液，第五循环回路l5中的冷却液为水，第六循环回路l6中的冷却液为油。第五循环回路l5中的水与第六循环回路l6中的油在换热器1300中位于两个相互隔绝的空间，油在第六循环回路l6中流动，可以将电机200发出的热量通过换热器1300传递给第五循环回路l5中的水。冷却液在第五循环回路l5中流动，可以将mcu100、电热器300以及电机200发出的热传递给电池400及座舱900。由此，第五循环回路l5与第六循环回路l6之间能够相互独立循环传递热量，并通过换热器1300实现第五循环回路l5与第六循环回路l6之间的热交换。
[0125]
由此，能够利用电热器300和/或电机200产生的热量对电池400和/或座舱900进行加热，从而能够灵活地对电机200与电热器300的热量进行分配。同时还能够利用mcu100工作时产生的热量，从而提高了发热功率以及能量的利用率。
[0126]
需要说明的是，座舱900与电池400都只是一种需要加热的对象，两者之间可以互换或者由其他需要加热的对象替换。实施例4与实施例5中的冷却回路连接结构仅用于说明本技术的实现方式，本技术的加热装置所使用的环境并不局限于实施例4与实施例5中所涉及的冷却回路连接结构。
[0127]
实施例6
[0128]
图15是本技术实施例提供的一种计算设备1500的结构性示意性图。该计算设备1500包括：处理器1510、存储器1520、通信接口1530、总线1540。
[0129]
应理解，图15所示的计算设备1500中的通信接口1530可以用于与其他设备之间进行通信。
[0130]
其中，该处理器1510可以与存储器1520连接。该存储器1520可以用于存储该程序代码和数据。因此，该存储器1520可以是处理器1510内部的存储单元，也可以是与处理器1510独立的外部存储单元，还可以是包括处理器1510内部的存储单元和与处理器1510独立的外部存储单元的部件。
[0131]
可选的，计算设备1500还可以包括总线1540。其中，存储器1520、通信接口1530可以通过总线1540与处理器1510连接。总线1540可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。所述总线1540可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图15中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0132]
应理解，在本技术实施例中，该处理器1510可以采用中央处理单元(central processing unit，cpu)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，
asic)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器1510采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本技术实施例所提供的技术方案。
[0133]
该存储器1520可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器1510提供指令和数据。处理器1510的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器1510还可以存储设备类型的信息。
[0134]
在计算设备1500运行时，所述处理器1510执行所述存储器1520中的计算机执行指令执行上述方法的操作步骤。
[0135]
应理解，根据本技术实施例的计算设备1500可以对应于执行根据本技术各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备1500中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现本实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
[0136]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0137]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0138]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0139]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0140]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0141]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0142]
本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程
序被处理器执行时用于执行一种多样化问题生成方法，该方法包括上述各个实施例所描述的方案中的至少之一。
[0143]
本技术实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0144]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0145]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0146]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本技术操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0147]
注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明的保护范畴。