电动车辆及其控制系统和电加热设备的制作方法

本申请涉及用于电动车辆的电加热设备领域，更具体地说，涉及一种电动车辆的控制系统和电加热设备以及包括该电加热设备和控制系统的电动车辆。

背景技术：

在电动车辆中(如混合动力车辆或纯电动车辆)，通常设置有电加热设备来实现对车内环境的温度控制。该电加热设备与电动车辆的动力电池组电连接，由电加热设备中的发热元件将电能转换为热能，再经由导热介质通过车内散热系统将热量传递给车内环境，以实现对车内环境的温度控制，如图1所示。在电加热设备的工作过程中，需要防止出现温度过高等失控情形发生，以免给整个车辆系统带来安全隐患。

在电加热设备的传统方案中，大都采用ptc加热器，但由于其阻抗受温度影响较大而无法对其工作功率进行精准的调控。因此，目前已经提出了薄膜电阻加热器。对该薄膜电阻加热器的功率控制通常采用pwm连续控制的方式。

然而，在某些工况下，例如电动车辆低温冷启动或对电动车辆进行慢充电时，此时如果启动电加热设备，则会给电动车辆的电气系统造成电气冲击，致使充电枪进入保护状态，或者给本就处于不稳定状态的电动车辆的动力电池组进一步带来不良的影响，导致燃料电池难以保持稳定运行。因此，对于传统的薄膜电阻加热器来说，并不能在全工况下保持稳定的工作状态。

因此，如何确保薄膜电阻加热器能够在全工况下均能保持稳定可靠的工作状态，成为本领域需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提出了一种电动车辆的电加热设备，该电加热设备包括：n个电阻发热单元，该n个电阻发热单元彼此独立地并联电连接；n个开关，该n个开关分别与各自的电阻发热单元串联电连接，用于独立地控制各自的电阻发热单元的通电或断电；和控制器，该控制器根据所述电动车辆的工况而选择性地使所述n个开关中的任意至少一个接通或断开，n为大于等于2的自然数。

优选地，所述n个电阻发热单元的电阻值均为相同的，或者均为不相同的，或者部分相同而部分不相同的。

优选地，n为2，在2个电阻发热单元中，一个电阻发热单元的电阻值与另一电阻发热单元的电阻值之比为1至2.5，优选为1.5至2.5。

优选地，该电加热设备包括：第一主电路和/或第二主电路，该第一主电路与第二主电路分别位于所述n个电阻发热单元的两侧且与该n个电阻发热单元的并联电路均串联电连接。

优选地，所述第一主电路设置有第一主开关；和/或所述第二主电路设置有第二主开关。

优选地，所述第一主电路、第二主电路和各个并联电路中的至少一者上设置有检测点，用于间断或实时检测该检测点处的电压值和/或电流值。优选地，所述检测点布置于每个所述开关和主开关处。

优选地，该电加热设备具有如下工作模式：单电阻发热模式，在该单电阻发热模式中，所述控制器仅使所述n个开关中选定的一个开关接通，从而使所述n个电阻发热单元中对应的一个电阻发热单元通电；全电阻发热模式，在该全电阻发热模式中，所述控制器使全部的所述n个开关接通，从而使全部n个电阻发热单元通电；组合电阻发热模式，在该组合电阻发热模式中，所述控制器使所述n个开关中的2个至n-1个接通，而另一部分不接通，从而使所述n个电阻发热单元对应的一部分通电，而另一部分不通电。

优选地，所述控制器根据所述电动车辆的工况而对所述工作模式进行选择，以在所述电加热设备具有预定的加热功率下，将处于接通状态的电阻发热单元的电流值或其总电流值限制于预定电流值以下；和/或所述控制器根据不同工况下对加热功率的不同需求而对工作模式进行选择，以使所述电加热设备具有不同的加热功率而无需对所述电加热设备采用pwm控制方式。

优选地，所述n个开关均为电子开关管，所述控制器包括pwm控制模块，该pwm控制模块分别独立地与所述n个开关电连接。

优选地，在该pwm控制模块的控制下处于接通的开关的工作频率为1hz-100khz，优选为100hz-1khz，再优选为200hz-800hz，进一步优选为400hz-600hz，最优选为500hz。

优选地，所述pwm控制模块具有功率误差补偿功能，其中，针对一个开关及其对应的一个电阻发热单元，如果该电阻发热单元的电阻值位于其标准电阻值可接受误差范围的中间区间内，则所述pwm控制模块在预定功率下对所述开关输出对应的标准占空比的控制信号；如果该电阻发热单元的电阻值位于其标准电阻值可接受误差范围的上限区间内，则所述pwm控制模块在所述预定功率下对所述开关输出占空比大于所述标准占空比的控制信号；如果该电阻发热单元的电阻值位于其标准电阻值可接受误差范围的下限区间内，则所述pwm控制模块在所述预定功率下对所述开关输出占空比小于所述标准占空比的控制信号。

优选地，所述pwm控制模块具有交替控制模式，在该交替控制模式下，所述pwm控制模块使多个不同的开关交替接通或断开，以使对应的电阻发热单元交替通电或不通电。

优选地，所述pwm控制模块发送给各个开关的控制信号的占空比为可调节的。

根据本申请的另一方面，还提供了一种电动车辆的控制系统，该控制系统包括：电池管理系统，该电池管理系统监控并管理所述电动车辆的动力电池组的运行；车载充电机，该车载充电机与所述电动车辆的动力电池组电连接；电加热设备，该电加热设备与所述电动车辆的动力电池组电连接，该电加热设备为上述电加热设备，所述控制器为电动车辆的控制器和/或所述电加热设备的专用控制器；和空调系统，该空调系统与所述电加热设备通过传热介质进行热交换，以在工作时对电动车辆内环境供暖，所述传热介质还用于对所述动力电池组进行温度控制。

优选地，所述电动车辆具有如下工况中的至少一种：正常暖风工况，其中所述动力电池组处于正常工作状态下并向所述电加热设备提供电能，由该电加热设备将电能转换为热能并向所述空调系统供应加热后的传热介质；快充工况，其中车载充电机与外部充电设备电连接，所述电加热设备将来自于所述动力电池组和/或所述车载充电机的电能转换为热能并向所述空调系统和/或动力电池组供应加热后的传热介质；低温慢充工况，其中在所述动力电池组的温度低于较低的第一温度阈值且所述车载充电机与外部充电设备电连接时，所述车载充电机与所述动力电池组断路，所述电加热设备将来自于所述车载充电机的电能转换为热能并向所述动力电池组供应加热后的传热介质，直至所述动力电池组的温度高于较高的第二温度阈值后，所述车载充电机与所述动力电池组接通电连接，实现对动力电池组的充电；和常温慢充工况，其中，所述电加热设备将来自于所述车载充电机的电能转换为热能并向所述动力电池组供应加热后的传热介质，所述车载充电机与所述动力电池组接通电连接，实现对动力电池组的充电；和低温启动工况，其中在所述动力电池组的温度低于较低的第三温度阈值且所述电动车辆收到上电指令时，所述车载充电机与所述动力电池组断路，所述电加热设备与所述动力电池组电连接，用于将所述动力电池组的电能转换为热能并向所述动力电池组供应加热后的传热介质，直至所述动力电池组的温度高于较高的第四温度阈值后，所述电动车辆进入所述正常暖风工况。

优选地，在所述正常暖风工况、快充工况和常温慢充工况中的至少一者中，所述电加热设备的pwm控制模块对所选定的开关发出控制信号，以对所述电加热设备的功率进行连续调节控制。

优选地，在所述低温慢充工况下，所述电加热设备的电流值保持稳定且不高于预定电流值i预定，所述电加热设备功率的调节通过对所述车载充电机的输出电压的调节来实现，而不采用pwm控制方式；和/或在所述低温启动工况下，所述电加热设备的电流值保持稳定且不高于预定电流值i预定，所述电加热设备功率的调节通过对所述动力电池组的输出电压的调节来实现，而不采用pwm控制方式。

优选地，所述控制器包括：电压检测模块，用于检测所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压；电压调节模块，用于调节所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压；和判断模块，该判断模块根据所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压与所选定的电阻发热单元的电阻值的比值，以获得所述电加热设备的计算电流值i计算，再比较该计算电流值i计算与所述预定电流值i预定的大小，其中：如果该计算电流值i计算大于等于所述预定电流值i预定，则所述控制器使所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压调低，直至该计算电流值i计算不大于所述预定电流值i预定；如果该计算电流值i计算小于所述预定电流值i预定，则使所述电阻发热单元通电。

优选地，所述电加热设备包括电阻值较大的第一电阻发热单元和电阻值较小的第二电阻发热单元，所述计算模块针对该两个电阻发热单元分别获得对应的i计算1和i计算2，其中：如果i计算1大于i预定，则所述控制器使所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压调低；如果i计算2大于i预定且i计算1小于i预定，则所述控制器使所述第一电阻发热单元接通，而第二电阻发热单元断路；如果i计算2小于i预定，则所述控制器使所述第一电阻发热单元接通，而第二电阻发热单元断路；或者使第二电阻发热单元接通，而所述第一电阻发热单元断路；或者使所述第一电阻发热单元和第二电阻发热单元交替接通；或者使所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压调高至满足i计算2大于i预定且i计算1小于i预定的范围，再使所述第一电阻发热单元接通，而第二电阻发热单元断路。

另外，本申请还提供了另一种电动车辆的控制系统，该控制系统包括：电池管理系统，该电池管理系统监控并管理所述电动车辆的第一动力电池组和第二动力电池组的运行，所述第一动力电池组为燃料电池组或可充电电池组，所述第二动力电池组为可充电电池并与所述第一动力电池组电连接；电加热设备，该电加热设备分别与所述电动车辆的第一动力电池组和第二动力电池组电连接，空调系统，该空调系统与所述电加热设备通过传热介质进行热交换，以在工作时对电动车辆内环境供暖，所述传热介质还用于对所述第一动力电池组和/或第二动力电池组进行温度控制，该电加热设备为本申请所提供的上述电加热设备，所述控制器为电动车辆的控制器和/或所述电加热设备的专用控制器。

优选地，所述电动车辆具有如下工况中的至少一种：正常暖风工况，其中所述动力电池组处于正常工作状态下并向所述电加热设备提供电能，由该电加热设备将电能转换为热能并向所述空调系统供应加热后的传热介质；和低温启动工况，其中在所述动力电池组的温度低于较低的第五温度阈值且所述电动车辆收到上电指令时，所述电加热设备接受来自于所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的电能，并转换为热能，进而向所述第一动力电池组和/或第二动力电池组供应加热后的传热介质，直至所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的温度高于较高的第六温度阈值后，所述电动车辆进入所述正常暖风工况。

优选地在所述低温启动工况下，所述电加热设备的功率响应于向该电加热设备供电的所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的功率，并且所述电加热设备的功率与向该电加热设备供电的所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的输出电压正相关，而不采用pwm控制方式。

此外，本申请还提供了一种电动车辆，其中，该电动车辆包括上述控制系统，所述电动车辆为纯电动车辆、燃料电池车辆或混合动力车辆。

根据本申请的技术方案，通过将n个电阻发热单元彼此独立地并联电连接，并利用n个开关对各个电阻发热单元独立地进行控制，从而使电加热设备实现多种工作方式，以能够在全工况下适用于具体的工况，进而能保持稳定可靠的工作状态。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的电加热设备中电阻发热单元的电路结构的示意图；

图2至图4为根据本申请不同的优选实施方式的电加热设备中电阻发热单元的电路结构的示意图；

图5为表示电加热设备的功率、电流和电压的示意图；

图6为表示功率误差补偿功能中pwm控制模块所输出的控制信号的不同占空比的示意图；

图7a和图7b为表示交替控制模式下开关的工作状态及电流变化情况示意图；

图8为根据本申请优选实施方式的电动车辆的控制系统的原理示意图；

图9为低温慢充工况下车载充电机与电加热设备电连接关系的示意图；

图10和图11为表示图9所示的电加热设备的不同分段控制方式下的工作示意图；

图12为表示低温慢充工况下控制器对车载充电机和电发热设备进行限流控制的流程示意图；

图13为根据本申请另一种电动车辆的控制系统的原理示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

在电动车辆中，由于缺少或没有发动机的余热，因此通常设置有电加热设备对车辆的空调系统进行热交换，从而实现对车辆内环境的温度管理。该电加热设备可以为ptc电加热设备，但优选为薄膜电阻作为电阻发热单元的电加热设备。

在电动车辆的使用过程中，电动车辆具有多种不同的工况，而在不同的工况下，电动车辆的动力电池(组)和各种用电设备之间的电力传输关系也面临不同的要求。例如，在电动车辆启动时，动力电池是否处于良好的工作状态对其他用电设备的功率控制有直接的影响作用。对于本申请所提出的电加热设备来说，也是电动车辆中的重要用电设备，因此，也需要研究电加热设备在不同电动车辆的工况对其工作状况进行相应的管控，以使整体系统处于安全稳定的运行状态之中。因此，在下文中，将首先解释根据本申请实施方式的电加热设备的改进方案，尤其是对电阻发热单元的改进设计；然后解释说明在设置有本申请所提供的电加热设备的电动车辆中，如何匹配电动车辆及其包括电加热设备的用电设备之间的运行关系。

一、电动车辆的电加热设备

1.1电加热设备的电路结构

如图1至图4所示，根据本申请的电加热设备包括：n个电阻发热单元r1，r2，…，rn，该n个电阻发热单元彼此独立地并联电连接；n个开关q1，q2，…，qn，该n个开关分别与各自的电阻发热单元串联电连接，用于独立地控制各自的电阻发热单元的通电或断电；和控制器，该控制器根据所述电动车辆的工况而选择性地使所述n个开关中的任意至少一个接通或断开，n为大于等于2的自然数。

如上所述，在本申请的技术方案中，采用薄膜电阻作为电阻发热单元。传统上电加热设备包括单个电阻发热单元，从而导致其具有不可变化的电阻值，因此为了适应不同工况下的不同功率需求，大都通过电流和/或电压的调节来实现对功率的调节。尤其是在某些对电流有限制的工况下，如果电阻发热单元的电阻为固定不变的，则为了使通过该电阻发热单元的电流满足限流要求，只能下调电加热设备的功率，从而无法在较高功率下进行工作，进而影响电动车辆尽快实现对环境温度的调控。

而在本申请的技术方案中，通过将n个电阻发热单元r1，r2，…，rn彼此独立地并联电连接，并利用n个开关q1，q2，…，qn对各个电阻发热单元独立地进行控制，从而使电加热设备的工作电阻值根据不同电阻发热单元的工作状态而具有可调节性，能实现多种工作方式，以能够适用于电动车辆的各种工况，进而能保持稳定可靠的工作状态。换句话说，相比较于传统方式，将电加热设备的发热电阻值这一参数设计有可变空间，从而适用于各种不同的工况条件。

所述n个电阻发热单元r1，r2，…，rn的电阻值均为相同的，或者均为不相同的，或者部分相同而部分不相同的。这可以根据不同的应用场合而设计选择。另外，每个电阻发热单元r1，r2，…，rn的电阻值也可以根据具体的应用场合而设计选择。优选情况下，如图2和图3所示，n为2，即为电加热设备中有两个并联的电阻发热单元；也可以如图4所示，n＝3，则电加热设备中有三个并联的电阻发热单元。当然，本申请并不限于上述具体实施方式，而是如图1所示，n可以为大于等于2的自然数。电阻发热单元的具体个数可以根据加工成本、生产制造难易程度、应用工况等因素而具体选择设计。

根据本申请的一种优选实施方式，在2个电阻发热单元中，一个电阻发热单元的电阻值与另一电阻发热单元的电阻值之比为1至2.5，优选为1.5至2.5，最优选为2。因此，当分别选择一个电阻发热单元接通时，可以获得不同大小的电阻值。这对于其他实施方式也自然适用。

通过n个开关q1，q2，…，qn对各个电阻发热单元独立地进行控制，使得本申请所提供的电加热设备具有如下工作模式：

单电阻发热模式，在该单电阻发热模式中，所述控制器仅使所述n个开关中选定的一个开关接通，从而使所述n个电阻发热单元中对应的一个电阻发热单元通电；

全电阻发热模式，在该全电阻发热模式中，所述控制器使全部的所述n个开关接通，从而使全部n个电阻发热单元通电；

组合电阻发热模式，在该组合电阻发热模式中，所述控制器使所述n个开关中的2个至n-1个接通，而另一部分不接通，从而使所述n个电阻发热单元对应的一部分通电，而另一部分不通电。

显然，利用本申请的技术方案，能够使电加热设备的工作电阻值具有多种选择可能性，以适应于各种各不同的应用工况中。

优选情况下，如图1至图4所示，根据本申请的电加热设备包括：第一主电路21和/或第二主电路22，该第一主电路21与第二主电路22分别位于所述n个电阻发热单元的两侧且与该n个电阻发热单元的并联电路均串联电连接，所述第一主电路21设置有第一主开关q主1，和/或所述第二主电路22设置有第二主开关q主2。通过设置第一主开关q主1和/或第二主开关q主2，能够对各个电阻发热单元的通电状态进行集中管控，从而提升电加热设备的整体安全性。优选情况下，第一主开关和第二主开关分别可以包括并联布置的多个(如图2所示)，从而进一步提升系统安全裕度。

例如，如图2所示，通过打开和关闭第一主开关q主1来控制主电路是否通电。在主电路通电的情况下，如果开关q1和q2均打开(接通)，则实现双路同时加热；如果开关q1打开(接通)而q2关闭(断开)，则仅电阻发热单元r1通电并进行发热工作，但r2并不工作；而如果开关q2打开(接通)而q1关闭(断开)，则电阻发热单元r2通电并进行发热工作，但r1并不工作。因此，根据该具体实施方式能实现三种不同的电阻组合模式，进而实现三种不同的工作模式。类似的，在图4所示的优选实施方式中，则可以实现七种不同的电阻组合模式，进而实现七种不同的工作模式。

优选情况下，如图2所示，所述第一主电路21、第二主电路22和各个并联电路中的至少一者上设置有检测点，用于间断或实时检测该检测点处的电压值和/或电流值。通常情况下，所述检测点a、b、c、d布置于每个所述开关q1，q2，…，qn和主开关处。

通过检测点的设置，可以对各个检测点处的电流和/或电压值进行检测，从而对相应的开关或整体系统的工作状态做出判断。例如，如图2所示，在两个第一主开关q主1来和两个开关q1和q2处设置检测点，当这些开关打开而处于导通状态时，在正常情况下，在相应的检测点应能检测到相应的合理电压值和/或电流值。而如果没有检测到合理的电压值和/或电流值，则可以判断相应的开关是具有缺陷的。当这些开关关闭而处于断开状态时，正常情况下，在相应的检测点位置应该能检测到相对应的合理电压值和/或电流值，而如果没有检测到合理的电压值和/或电流值，则可以判断相应的开关是具有缺陷的。上述电压值和/或电流值可以通过常规方式来检测获得，例如对于待测检测点处的电压值可以利用分压方式或运算放大方式进行检测。检测点所检测各个参数可以发送给上述控制器，再由控制器进行判断和处理，进而做出相应的措施。例如，如果判断某个开关q出现故障时，则可以将该支并联电路断开，以使其不再参与工作。

以上对根据本申请的电加热设备的电阻发热单元的电路结构进行了详细地描述。下面对上述电加热设备的控制方式进行详细地描述。

1.2电加热设备的控制方案

如上所述，基于电加热设备的电阻发热单元的电路结构，所述电加热设备具有多种工作模式。因此，在工作时，所述控制器可以根据所述电动车辆的工况而对所述工作模式进行选择，以在所述电加热设备具有预定的加热功率下，将处于接通状态的电阻发热单元的电流值或其总电流值限制于预定电流值以下。

对于电加热设备来说，如图5所示，其功率p与其电压u、电流i和电阻r之间的关系为：p＝u*i＝u²/r＝i²*r。在加热功率恒定的情况下，电压越高，由于恒定的电阻值，因此电加热设备的驱动电流更大，驱动电流越大则会对系统安全性会带来负面影响。而利用本申请的技术方案，由于电加热设备的电阻发热单元的电阻值具有可选择的裕度范围，因此可以在保证加热功率恒定的前提下，选择相对较大的电阻值，而使电加热设备的驱动电流得到限制，从而确保系统的安全性。

作为另一种可选择的工作方式，所述控制器根据电动车辆的不同工况下对加热功率的不同需求而对电加热设备的工作模式进行选择，以使所述电加热设备具有不同的加热功率，而无需对所述电加热设备采用pwm控制方式。

优选情况下，对于薄膜电阻形式的电阻发热单元来说，上述n个开关均为电子开关管，所述控制器包括pwm控制模块，该pwm控制模块分别独立地与所述n个开关电连接，由于所述pwm控制模块发送给各个开关的控制信号的占空比为可调节的，因此对各个电阻发热单元的功率调节仅是通过pwm控制信号的占空比的调节来实现的。但本申请并不限于此，例如上述开关也可以为其他类型的电气控制元件，控制器可以为ecu、bms、空调控制器等车载控制器，或者也可以为电加热设备的单独控制器，如单片机、集成芯片等。另外，优选情况下，上述各个开关q1，q2，…，qn为各自电阻发热单元r1，r2，…，rn的专属开关(仅用于控制各自对应电阻发热单元的接通或断开)，这些电阻发热单元r1，r2，…，rn之间仅具有并联连接关系。这样布置能够使电加热设备的电路结构更为简单，从而便于生产制造，同时使系统的故障率降低并提高安全冗余度。

传统上，对薄膜电阻形式的电阻发热单元来说，大都仅通过pwm连续功率控制方式，其优点是通过占空比的精准调节，能够对电加热设备的功率进行精准地控制调节。然而，在某些工况下，如电动车辆低温慢充电时，由于驱动电流受到较大的限制，因此只能将电加热设备的功率限制在相对较低的水平，而无法尽快实现对电动车辆的环境温度的调节。在本申请的技术方案中，由于电阻发热单元的电阻具有灵活多变的选择余地，因此在满足正常工作状态进行pwm控制方式的前提下，可以针对某些驱动电流受限的工况不再采用pwm控制方式，而是选择不同的电阻值，进而实现不同的工作功率且不会突破驱动电流的上限。因此，在该种工况情形下，能够以相对更大的功率进行工作，以尽快实现对电动车辆的环境温度的调节。此外，除了对电动车辆的环境温度进行调节外，还可以对动力电池的温度进行调控。

因此，按照本申请的技术方案，能够根据电动车辆的工况而选择电加热设备的控制方式，在某些对驱动电流有限制要求的工况中，选择非pwm控制方式，能够以相对较大的功率下进行工作；同时在正常工况中，按照传统pwm控制方式能够对电加热设备的工作功率进行精准的控制调节。

在传统的pwm控制方式中，容易与其他电气零部件发生干扰，造成震荡，进而影响其他关联电气零部件的正常工作。究其原因在于，频率越高，电流纹波越小，但是电源的损耗越高。因此，在本申请的优选实施方式中，有必要调节上述pwm控制信号的频率，从而在满足电流纹波要求的情况下，将发送给各个开关的pwm控制信号的频率调低。因此，上述控制器能够根据电加热设备应用工况的需求，而输出不同频率的pwm控制信号，从而通过使用调节改变pwm控制信号的频率，进而维持自身的小幅震荡，在降低加热器功率损耗的同时，能够降低关联电气零部件的电气震荡。优选情况下，在该pwm控制模块的控制下处于接通的开关的工作频率为1hz-100khz，优选为100hz-1khz，再优选为200hz-800hz，进一步优选为400hz-600hz，最优选为500hz。

此外，电阻发热单元的电阻值在理论上是准确无误的，但是由于生产制造时的偏差，必然导致电阻发热单元的电阻值存在误差。在实际应用中，电阻值误差在允许范围之内的均可视为合格品，而在可接受误差范围之外的则视为不合格品。但是，对于电加热设备来说，电阻发热单元的电阻值所存在的误差，则会直接影响其工作功率。随着时间的累积，则该功率误差会直接电加热设备的工作情况。为了解决功率误差的问题，在优选情况下，通过调整pwm控制信号的占空比的方式来实现该电阻发热单元的功率的补偿。

具体来说，在优选情况下，所述pwm控制模块具有功率误差补偿功能，其中，针对一个开关及其对应的一个电阻发热单元，如果该电阻发热单元的电阻值位于其标准电阻值可接受误差范围的中间区间内，则所述pwm控制模块在预定功率下对所述开关输出对应的标准占空比的控制信号。例如，如图6所示的占空比为50％的pwm控制信号。

而如果该电阻发热单元的电阻值位于其标准电阻值可接受误差范围的上限区间内(即为其实际电阻值大于标准电阻值)，则所述pwm控制模块在所述预定功率下对所述开关输出占空比大于所述标准占空比的控制信号。例如，如图6所示的占空比为75％的pwm控制信号。

而如果该电阻发热单元的电阻值位于其标准电阻值可接受误差范围的下限区间内(即为其实际电阻值小于标准电阻值)，则所述pwm控制模块在所述预定功率下对所述开关输出占空比小于所述标准占空比的控制信号。例如，如图6所示的占空比为25％的pwm控制信号。

电加热设备的驱动电流(及其对应的工作功率)与pwm控制信号的占空比有必然关系，占空比越大，在pwm控制信号的工作输出时间越长，则相应开关如q3和q4导通时间也越长，因此电加热设备的驱动电流也就越大，工作功率也越大。反之，如果pwm控制信号的占空比越小，则电加热设备的驱动电流(及其对应的工作功率)会越小。因此，通过对pwm控制信号占空比的调节，能够对所控制的电阻发热单元的工作功率进行调节，进而对电加热设备的整体工作功率进行调节。还可以如上所述对电阻发热单元的功率误差进行补偿。需要指出的是，在本申请中所列举的pwm控制信号占空比的示例(如25％、50％、75％等)，均为示例性的，并非构成对本申请的限制，本领域技术人员可以根据实际工况而选择不同的占空比。例如，可以在0-100％的范围内对pwm控制信号的占空比进行1％-5％为调节单位的调节控制。

优选情况下，基于本申请的技术方案，所述pwm控制模块具有交替控制模式，在该交替控制模式下，所述pwm控制模块使多个不同的开关交替接通或断开，以使对应的电阻发热单元交替通电或不通电。

图7a和图7b所示为示例性表示基于图3的电阻发热单元的pwm交替控制的工作状况示意图，其中横坐标为开关打开的时间序列，单位为毫秒ms。如图7a所示，所述pwm控制模块分别发送给开关q1和q2的控制信号(qn的虚线表示也可适用于图1的实施方式中，可根据具体工况而选择开关qn的pwm控制信号的占空比)，以使不同的开关交替接通或断开。具体来说，可以使pwm控制信号的占空比为小于50％，则当q1导通的同时q2关闭，q2接通时q1关闭，q1和q2两者处于交互导通和关闭的状态。需要指出的是，控制器可以根据电加热设备的加热功率来调节pwm控制信号的占空比，进而实现的对电加热设备的驱动电流和工作功率的调节。例如图7b所示，可以使pwm控制信号的占空比大于50％，则q1和q2交替接通或断开，二者之间具有分别独立工作的区间和/或重叠的同时工作的区间。在该情形下，电流波形(叠加波形)i1表示两个电阻发热单元并联工作时的电流值，而电流波形i2则表示单个电阻发热单元单独工作时的电流值。需要指出的是，上述接合图7a和图7b进行的解释说明为示例性的，并不构成对本申请的限制。例如，pwm控制信号的占空比也可以具有其他比例，以适应于不同的应用工况。

因此，根据该优选实施方式，通过调整pwm控制信号的占空比和/或多个电阻发热单元加热部件pwm控制切换的方式，可以降低pwm控制信号所控制的开关的导通期间的电加热设备的驱动电流，从而减小pwm信号所控制的开关形成的负载电流扰动对其他电气零部件(如动力电池)稳定运行的不利影响。

以上对电加热设备的各种优选控制方式进行了详细的描述。下面对电加热设备在电动车辆系统中的应用方案进行详细描述。

二、电动车辆的控制系统

如图8所示，所述电动车辆的控制系统包括：电池管理系统，该电池管理系统监控并管理所述电动车辆的动力电池组100的运行；车载充电机200，该车载充电机200与所述电动车辆的动力电池组100电连接；电加热设备300，该电加热设备300与所述电动车辆的动力电池组100电连接，其中，该电加热设备为本申请所提供的上述电加热设备，所述控制器为电动车辆的控制器和/或所述电加热设备的专用控制器；和空调系统400，该空调系统与所述电加热设备300通过传热介质进行热交换，以在工作时对电动车辆内环境供暖，所述传热介质还用于对所述动力电池组100进行温度控制。

如上所述，基于本申请所提供的上述电加热设备的技术方案，在电动车辆的各种工况下，既可以在正常工作状态下进行pwm控制方式来精准地调节电加热设备的工作功率，也可以针对某些驱动电流受限的工况不再采用pwm控制方式，而是选择不同的电阻值下的不同功率选择。

所述电动车辆具有如下工况中的至少一种：

正常暖风工况，其中所述动力电池组处于正常工作状态下并向所述电加热设备300提供电能，由该电加热设备300将电能转换为热能并向所述空调系统供应加热后的传热介质，从而允许空调系统向电动车辆内提供暖风；

快充工况，其中车载充电机200与外部充电设备(如充电枪)电连接，所述电加热设备将来自于所述动力电池组和/或所述车载充电机200的电能转换为热能并向所述空调系统和/或动力电池组供应加热后的传热介质，从而允许空调系统向电动车辆内提供暖风，和/或向动力电池组提供热量，以使动力电池组处于良好的工作状态下；

低温慢充工况，其中在所述动力电池组的温度低于较低的第一温度阈值(该第一温度阈值例如为-40摄氏度至0摄氏度)且所述车载充电机200与外部充电设备电连接时，所述车载充电机200与所述动力电池组断路，所述电加热设备将来自于所述车载充电机200的电能转换为热能并向所述动力电池组供应加热后的传热介质，直至所述动力电池组的温度高于较高的第二温度阈值(该第二温度阈值例如为-10摄氏度至5摄氏度)后，所述车载充电机200与所述动力电池组接通电连接，实现对动力电池组的充电；

常温慢充工况，其中，所述电加热设备将来自于所述车载充电机200的电能转换为热能并向所述动力电池组供应加热后的传热介质，所述车载充电机200与所述动力电池组接通电连接，实现对动力电池组的充电；和

低温启动工况，其中在所述动力电池组的温度低于较低的第三温度阈值(该第三温度阈值例如为-40摄氏度至-10摄氏度)且所述电动车辆收到上电指令时，所述车载充电机200与所述动力电池组断路，所述电加热设备与所述动力电池组电连接，用于将所述动力电池组的电能转换为热能并向所述动力电池组供应加热后的传热介质，直至所述动力电池组的温度高于较高的第四温度阈值(该第四温度阈值例如为-20摄氏度至5摄氏度)后，所述电动车辆进入所述正常暖风工况。

电动车辆的上述工况是基于电加热设备与相关电气设备的匹配关系而划分的，并不构成对本申请的限制，也不排除基于其他标准而将电动车辆的工况划分为其他各种不同的工况。上述本申请所列出的电动车辆的工况大体可分为对电加热设备的驱动电流有限制的工况(如低温慢充工况和低温启动工况等)以及对电加热设备的驱动电流没有限制的工况(如正常暖风工况、快充工况、常温慢充工况等)。这是因为，温度对于电动车辆的动力电池组的工作状态有直接的影响：如果温度过高或过低，将影响动力电池的功能和安全运行，严重时甚至出现热失控、电池容量严重衰减等缺陷。

因此，针对驱动电流没有限制的工况，如所述正常暖风工况、快充工况和常温慢充工况中的至少一者，可以采用pwm控制方式对各个开关q1，…，qn进行pwm控制。即为，所述电加热设备的pwm控制模块对所选定的开关发出控制信号，以对所述电加热设备的功率进行连续调节控制，可参考图7a和图7b。

而对于驱动电流有所限制的工况，如在所述低温慢充工况和/低温启动工况下，则不采用pwm控制方式。具体来说，在低温慢充工况下，所述电加热设备的电流值保持稳定且不高于预定电流值i预定，所述电加热设备功率的调节通过对所述车载充电机200的输出电压的调节来实现，而不采用pwm控制方式；在所述低温启动工况下，所述电加热设备的电流值保持稳定且不高于预定电流值i预定，所述电加热设备功率的调节通过对所述动力电池组的输出电压的调节来实现，而不采用pwm控制方式。

例如如图9所示，在低温慢充工况下，控制器获知所述动力电池组的温度低于较低的第一温度阈值，并获知车载充电机200与外部充电设备(如充电枪)电连接时，使所述车载充电机200与所述动力电池组断路，而所述电加热设备与车载充电机200电连接，从而利用电阻发热单元r1和r2将来自于所述车载充电机200的电能转换为热能并向所述动力电池组供应加热后的传热介质，直至所述动力电池组的温度高于较高的第二温度阈值(该第二温度阈值例如为-10摄氏度至5摄氏度)，从而使得动力电池组的使用状态恢复到正常状态。随后所述车载充电机200再与所述动力电池组接通电连接，实现对动力电池组的充电。

在该低温慢充工况下，如图9、图10和图11所示，根据本申请的电加热设备不采用pwm控制方式，而是采用分段控制方法。具体来说：可以维持电加热设备的负载电阻稳定在第一阻抗段(单个电阻进行发热工作，其中开关q1和q2交替接通或断开，或者也可选择仅接通q1或q2)或第二组抗段(两个并联电阻同时进行发热工作，开关q1和q2同时接通)，在车载充电机输出电压不变的情况下(即加载在电加热设备的电阻发热单元上的电压)，由于电加热设备的整体电阻阻抗保持稳定不变，因此电加热设备的驱动电流保持稳定。当需要调节电加热设备的工作功率时，可以由控制器(如整车控制器或空调控制器)向车载充电机发出电压指令和限制电流指令至车载充电机，由车载充电机通过限制驱动电流的方式调节输出电压，进而调节电加热设备的加热功率。虽然图9至图11图示以及上述文字说明是以低温慢充工况为例进行描述的，但本领域技术人员应该理解的是，对于低温启动工况也可类似地适用。

通过上述方案，尤其是将电加热设备的驱动电流值保持稳定且不高于预定电流值i预定，从而能够首先确保电加热设备的驱动电流不会超过上限，以在动力电池组或车载充电机与电加热设备电连接并供电时防止驱动电流过大，一方面确保系统安全性，另一方面确保动力电池组或车载充电机处于良好的工作状态中，以防止过电流保护等问题出现。预定电流值i预定可以根据不同的工况情形下而设计选择不同的电流值，例如可以为n的整数倍，其中n为电阻发热单元的个数，整数倍可以为个位数或两位数，如20。

为了实现上述方案，优先情况下，所述控制器包括：电压检测模块，用于检测所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压；电压调节模块，用于调节所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压；和判断模块，该判断模块根据所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压与所选定的电阻发热单元的电阻值的比值，以获得所述电加热设备的计算电流值i计算，再比较该计算电流值i计算与所述预定电流值i预定的大小，其中，如图12所示：如果该计算电流值i计算大于等于所述预定电流值i预定，则所述控制器使所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压调低，直至该计算电流值i计算不大于所述预定电流值i预定；如果该计算电流值i计算小于所述预定电流值i预定，则直接给电阻发热单元供电，而使所述电阻发热单元发热工作。通过这种方式，能够确保电加热设备的驱动电流不会超过限流要求，从而确保系统的安全稳定性。

上述限流方案可适用于图1至图4所示的电加热设备的多并联电阻的方案中。下面以两个电阻r1和r2为例进行具体说明。

优选情况下，所述电加热设备包括电阻值较大的第一电阻发热单元r1和电阻值较小的第二电阻发热单元r2。在该情况下，所述计算模块针对该两个电阻发热单元分别获得对应的i计算1和i计算2，其中：

如果i计算1大于i预定，则所述控制器使所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压调低；

如果i计算2大于i预定且i计算1小于i预定，则所述控制器使所述第一电阻发热单元r1接通，而第二电阻发热单元r2断路；

如果i计算2小于i预定，则所述控制器使所述第一电阻发热单元r1接通，而第二电阻发热单元r2断路；或者使第二电阻发热单元r2接通，而所述第一电阻发热单元r1断路；或者使所述第一电阻发热单元r1和第二电阻发热单元r2交替接通；或者使所述车载充电机和/或所述动力电池组的输出电压调高至满足i计算2大于i预定且i计算1小于i预定的范围，再使所述第一电阻发热单元r1接通，而第二电阻发热单元r2断路。

概括地说，对于多个并联的电阻发热单元来说，由于对每个电阻发热单元所施加的电压都是一样的，因此可先计算在该电压下每个电阻发热单元各自的电流，并与预定电流i预定的进行比较，从而根据比较结果做相应的处理。虽然上述方案是以两个电阻为例进行描述的，但本领域技术人员应该理解的是，上述方案也类似适用于更多个电阻的情形中，其技术方案的本质精神是一致或类似的。

另外，本申请还提供另一种实施方式的电动车辆的控制系统，例如如图13所示，电动车辆的控制系统包括：电池管理系统，该电池管理系统监控并管理所述电动车辆的第一动力电池组i和第二动力电池组ii的运行，所述第一动力电池组i为燃料电池组或可充电电池组，所述第二动力电池组ii为可充电电池并与所述第一动力电池组i电连接；电加热设备300，该电加热设备300分别与所述电动车辆的第一动力电池组i和第二动力电池组ii电连接，空调系统400，该空调系统与所述电加热设备300通过传热介质进行热交换，以在工作时对电动车辆内环境供暖，所述传热介质还用于对所述第一动力电池组i和/或第二动力电池组ii进行温度控制，其中，该电加热设备为本申请所提供的上述电加热设备，所述控制器为电动车辆的控制器和/或所述电加热设备的专用控制器。

与上一实施方式不同的是，在图13示例性所示的方式中，动力电池组有两组：第一动力电池组i和第二动力电池组ii，其中，第一动力电池组i可以为燃料电池组或可充电电池组(如锂离子电池、镍氢电池、蓄电池等)，第二动力电池组ii为可充电电池(如锂离子电池、镍氢电池、蓄电池等)。在该实施方式中，通过设置有两组动力电池组，因此当其中一组动力电池组启动并开始工作时，另一组动力电池组可以作为补充供电，从而有利于动力电池组的稳定启动，尤其是在燃料电池组或低温启动时更是如此。因此，结合有上述电加热设备300后，可以利用电加热设备300给第一动力电池组i和/或第二动力电池组ii提供加热后的传热介质，从而对其进行温度控制，以有利于动力电池组的稳态工作。

所述电动车辆具有如下工况中的至少一种：正常暖风工况，其中所述动力电池组处于正常工作状态下并向所述电加热设备300提供电能，由该电加热设备300将电能转换为热能并向所述空调系统供应加热后的传热介质；和低温启动工况，其中在所述动力电池组的温度低于较低的第五温度阈值(该第五温度阈值例如为-40摄氏度至-10摄氏度)且所述电动车辆收到上电指令时，所述电加热设备接受来自于所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的电能，并转换为热能，进而向所述第一动力电池组和/或第二动力电池组供应加热后的传热介质，直至所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的温度高于较高的第六温度阈值(该第六温度阈值例如为-20摄氏度至5摄氏度)后，所述电动车辆进入所述正常暖风工况。但需要指出的是，电动车辆的上述工况是基于电加热设备与相关电气设备的匹配关系而划分的，并不构成对本申请的限制，也不排除基于其他标准而将电动车辆的工况划分为其他各种不同的工况。例如，也可以具有电动车辆的控制系统的上一实施方式中所述的运行工况。

在正常暖风工况下，车辆处于正常运行状态中，如上所述可以采用pwm控制方式对各个开关q1，…，qn进行pwm控制。即为，所述电加热设备的pwm控制模块对所选定的开关发出控制信号，以对所述电加热设备的功率进行连续调节控制。

而在所述低温启动工况下，根据本申请的该技术方案，所述电加热设备的功率响应于向该电加热设备供电的所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的功率，并且所述电加热设备的功率与向该电加热设备供电的所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的输出电压正相关，而不采用pwm控制方式。之所以如此设置，是因为：尤其是在低温启动工况下，动力电池组(尤其是燃料电池组的情形时)刚启动时的工作状态较差，只能处于低功率输出的水平而且需要较长时间的调节才能使其输出的功率达到满功率水平，因此无法满足车辆动力需求的快速变化；在本申请的技术方案中，除了利用另一动力电池组提供补充电能之外，不采用pwm控制方式对上述电加热设备进行控制，而是使电加热设备提供一个稳定的负载，从而使电加热设备的功率响应于向该电加热设备供电的所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的功率，通过对向该电加热设备供电的所述第一动力电池组和/或第二动力电池组的输出电压的调节，来调节所述电加热设备的功率。因此，低温启动过程中，电加热设备作为电阻值保持稳定的负载而开始加热工作，同时其功率直接与动力电池组的输出电压正相关，因此随着电加热设备向动力电池组提供加热后的传热介质，动力电池组的温度逐渐上升，其输出功率也逐渐增加，进而再使电加热设备的功率对应地逐渐增加，从而实现动力电池组快速启动的目的。而且在动力电池组快速启动的过程中，能够对电流进行限流(如上文所述)，还能够避免电加热设备与动力电池组之间的功率冲突，以免启动失败。需要指出的是，该实施方式的控制方式与上述实施方式的控制方式可以相互借鉴而相互结合。

另外，在本申请的技术方案中，如上所述，控制器可以为ecu、bms、空调控制器等车载控制器，或者也可以为电加热设备的单独控制器，如单片机、集成芯片等。因此，对于控制器应做较为宽泛的理解，其含义覆盖单独的、组合的、集成的、借用的各种具有逻辑判断和/或运算功能的控制单元。

以上对本申请的电动车辆的控制系统的各种实施方式进行了详细地描述。

三、电动车辆

本申请的上述技术方案可以用于多种工况应用中，如各种载运工具中，尤其是电动车辆。本申请所提供的电动车辆包括上述电动车辆的控制系统，所述电动车辆为纯电动车辆、燃料电池车辆或混合动力车辆。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。