CN107499176A - 车辆电驱动***的冷却方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种车辆电驱动***的冷却方法和装置，该方法包括：根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；再根据电驱动***的***温度获取冷却***的实时冷却需求量；根据预测冷却需求量和实时冷却需求量确定冷却***的控制参数。通过结合预测冷却需求量和实时冷却需求量来确定冷却***控制策略，能够根据实际冷却需求及时地分配对应的冷却能力，减少***能耗，并避免调节滞后性的问题。
Description
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆电驱动***的冷却方法和装置。
背景技术
作为纯电动车辆的牵引动力主要来源的驱动电机，其冷却性能对整车的动力性、经济性和驾驶性影响重大。现有技术中针对纯电动车辆电驱动***冷却的方法主要有两种：全时段最大能力冷却方法和基于监测驱动电机温度和计算电机功率而动态调节冷却能力的实时冷却方法。前者的方式简单易行，一般在商用纯电动车中采用全时段最大能力冷却方法，虽然在整车控制策略复杂度以及制造成本方面具有一定优势，但却对能源造成较大的浪费，在日益提倡节能减排的当下，是不可取的。而后者的方式由于电驱动***的温度变化相比热源(电驱动***发热功率)具有滞后性，即电驱动***累积的热量在驱动电流减小或者变为零后不会立即消失，热量消散需要一定时间，因此通过传感器实时采集温度变化再进行动态调节而具有明显的调节滞后性。
发明内容
本公开的目的是提供一种车辆电驱动***的冷却方法和装置，用以解决现有冷却方法存在的能源浪费和滞后性的问题。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种车辆电驱动***的冷却方法，所述方法包括：
根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；
根据所述电驱动***的***温度获取所述冷却***的实时冷却需求量；
根据所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量确定所述冷却***的控制参数。
可选的，在所述根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量之前，所述方法还包括：
获取所述电驱动***的发热功率、所述电驱动***的***温度和所述冷却***的冷却液温度；
其中，所述电驱动***的发热功率包括所述电驱动***的驱动电机发热功率；所述电驱动***的***温度包括所述电驱动***的当前环境温度，所述电驱动***的驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度；所述冷却***的冷却液温度，包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度。
可选的，所述根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量，包括：
根据所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比；
根据所述驱动电机发热功率、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，所述驱动电机发热功率包括前驱动电机发热功率和后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度包括前驱动电机本体温度和后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度包括前驱动电机控制器温度和后驱动电机控制器温度，所述驱动电机冷却需求百分比包括前驱动电机冷却需求百分比和后驱动电机冷却需求百分比；
将所述冷却液冷却需求百分比和所述驱动电机冷却需求百分比确定为所述预测冷却需求量。
可选的，所述根据所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比，包括：
利用预设的环境温度与冷却液温度的对应关系，获取在所述当前环境温度下冷却液需要保持的最佳温度；
选择所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度中的最大值；
获取所述最佳温度和所述最大值的差值，作为冷却液冷却需求的控制目标增量值；
根据所述控制目标增量值和预先设置的所述驱动***的冷却容忍度的衡量值进行归一化处理，获取所述冷却液冷却需求百分比。
可选的，所述根据所述驱动电机发热功率、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，包括：
对所述驱动电机发热功率进行滤波处理，所述滤波处理包括一阶滤波和梯度滤波；
对滤波处理后的所述驱动电机发热功率进行预设时段内的积分处理，获取在所述预设时段内的驱动电机热损耗评估累计值；
利用预设算法将所述驱动电机热损耗评估累计值转换为所述预设时段内的驱动电机热损耗值；
根据所述驱动电机热损耗值、所述驱动电机本体温度以及所述电驱动电机控制器温度，确定所述驱动电机冷却需求百分比；
其中，所述驱动电机电流为所述前驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述前驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述前驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述前驱动电机冷却需求百分比；所述驱动电机电流为所述后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述后驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述后驱动电机冷却需求百分比。
可选的，所述根据所述电驱动***的***温度获取所述冷却***的实时冷却需求量，包括：
对所述前驱动电机本体温度、所述后驱动电机本体温度、所述前驱动电机控制器温度以及所述后驱动电机控制器温度进行滤波处理，得到当前温度；
确定所述当前温度所处的温度区间，所述温度区间包括基本控制区、比例控制区或极限控制区，其中所述比例控制区的温度范围高于所述基本控制区，所述极限控制区的温度范围高于所述比例控制区；
根据所述温度区间获取对应的冷却***控制策略，所述冷却***控制策略包括：风扇转速、水泵转速以及所述冷却回路的三开阀的开度的参数设置；
根据所述冷却***控制策略确定所述冷却***的实时冷却需求量。
可选的，所述根据所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量确定所述冷却***的控制参数，包括：
通过对所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量进行耦合获取所述冷却***的控制参数；
其中，耦合方式包括：选取最大值、加权平均或者所述选取最大值和所述加权平均结合的方式。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种车辆电驱动***的冷却装置，所述装置包括：
预测冷却需求量获取模块，用于根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；
实时冷却需求量获取模块，用于根据所述电驱动***的***温度获取所述冷却***的实时冷却需求量；
控制参数确定模块，用于根据所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量确定所述冷却***的控制参数。
可选的，所述装置还包括：
参数获取模块，用于在所述根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量之前，获取所述电驱动***的发热功率、所述电驱动***的***温度和所述冷却***的冷却液温度；
其中，所述电驱动***的发热功率包括所述电驱动***的驱动电机发热功率；所述电驱动***的***温度包括所述电驱动***的当前环境温度，所述电驱动***的驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度；所述冷却***的冷却液温度，包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度。
可选的，所述预测冷却需求量获取模块，包括：
冷却液需求确定子模块，用于根据所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比；
驱动电机冷却需求确定子模块，用于根据所述驱动电机发热功率、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，所述驱动电机发热功率包括前驱动电机发热功率和后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度包括前驱动电机本体温度和后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度包括前驱动电机控制器温度和后驱动电机控制器温度，所述驱动电机冷却需求百分比包括前驱动电机冷却需求百分比和后驱动电机冷却需求百分比；
预冷却需求确定子模块，用于将所述冷却液冷却需求百分比和所述驱动电机冷却需求百分比确定为所述预测冷却需求量。
可选的，所述冷却液需求确定子模块，包括：
最佳温度获取子模块，用于利用预设的环境温度与冷却液温度的对应关系，获取在所述当前环境温度下冷却液需要保持的最佳温度；
温度最大值选择子模块，用于选择所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度中的最大值；
差值获取子模块，用于获取所述最佳温度和所述最大值的差值，作为冷却液冷却需求的控制目标增量值；
归一化处理子模块，用于根据所述控制目标增量值和预先设置的所述电驱动***的冷却容忍度的衡量值进行归一化处理，获取所述冷却液冷却需求百分比。
可选的，所述驱动电机冷却需求确定子模块，包括：
发热功率计算及滤波处理子模块，用于对所述驱动电机发热功率进行滤波处理，所述滤波处理包括一阶滤波和梯度滤波；
积分处理子模块，用于对滤波处理后的所述驱动电机发热功率进行预设时段内的积分处理，获取在所述预设时段内的驱动电机热损耗评估累计值；
热损耗值计算子模块，用于利用预设算法将所述驱动电机热损耗评估累计值转换为所述预设时段内的驱动电机热损耗值；
冷却需求确定子模块，用于根据所述驱动电机热损耗值、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定所述驱动电机冷却需求百分比；
其中，所述驱动电机电流为所述前驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述前驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述前驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述前驱动电机冷却需求百分比；所述驱动电机电流为所述后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述后驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述后驱动电机冷却需求百分比。
可选的，所述实时冷却需求量获取模块，包括：
当前温度获取子模块，用于对所述前驱动电机本体温度、所述后驱动电机本体温度、所述前驱动电机控制器温度以及所述后驱动电机控制器温度进行滤波处理，得到当前温度；
温度区间确定子模块，用于确定所述当前温度所处的温度区间，所述温度区间包括基本控制区、比例控制区或极限控制区，其中所述比例控制区的温度范围高于所述基本控制区，所述极限控制区的温度范围高于所述比例控制区；
控制策略获取子模块，用于根据所述温度区间获取对应的冷却***控制策略，所述冷却***控制策略包括：风扇转速、水泵转速以及所述冷却回路的三开阀的开度的参数设置；
实时冷却需求确定子模块，用于根据所述冷却***控制策略确定所述冷却***的实时冷却需求量。
可选的，所述控制参数确定模块，用于：
通过对所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量进行耦合获取所述冷却***的控制参数；
其中，耦合方式包括：选取最大值、加权平均或者所述选取最大值和所述加权平均结合的方式。
本公开提供的车辆电驱动***的冷却方法和装置，通过根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；根据所述电驱动***的***温度获取所述冷却***的实时冷却需求量；根据所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量确定所述冷却***的控制参数。本公开通过电驱动***的发热功率对冷却***的冷却需求量进行预测，同时实时监测电驱动***的***温度来获取冷却***的实时冷却需求量，通过二者结合来确定冷却***的控制策略，能够根据实际的冷却需求来分配对应的冷却能力，减少***能耗，并且避免调节滞后性的问题。
本公开的其他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
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的另一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图；
图3是电动车辆的冷却***的结构示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图；
图7是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却装置的框图；
图8是根据一示例性实施例示出的另一种车辆电驱动***的冷却装置的框图；
图9是根据一示例性实施例示出的一种预测冷却需求量获取模块的框图；
图10是根据一示例性实施例示出的一种冷却液需求确定子模块的框图；
图11是根据一示例性实施例示出的一种驱动电机冷却需求确定子模块的框图；
图12是根据一示例性实施例示出的一种实时冷却需求量获取模块的框图。
附图标记说明
301：三开阀
302：前驱动电机***
3021：前驱动电机
3022：前驱动电机控制器
303：后驱动电机***
3031：后驱动电机
3032：后驱动电机控制器
304：水泵
305：冷却液散热器
306：风扇
307：冷却回路膨胀壶
3081：环境温度传感器
3082：前驱动电机冷却回路入口温度传感器
3083：后驱动电机冷却回路入口温度传感器
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在介绍本公开提供车辆电驱动***的冷却方法和装置之前，首先对本公开涉及的应用场景进行介绍，通常车辆的电驱动***包括驱动电机和冷却***，驱动电机包括驱动电机本体及其控制器，冷却***通常包括装有冷却液的冷却回路、散热器、水泵以及风扇等。驱动电机发热功率的变化不会立刻引起驱动电机以及冷却液的温度变化，例如，当整车高速运行后停止或切换为低速运行时，由于电驱动***累积的热量在驱动电机功率变为零或较小时也不会立刻消失，热量消散或者***热量再次达到平衡需要一定的时间，该平衡所需的时间长短则取决于对当前***冷却能力控制的大小，控制过大虽可有效减少冷却或平衡时间，但会造成能源浪费；相反控制过小则会显著增加***冷却时间。这是因为电驱动***(包括驱动电机、驱动电机控制器及其冷却液)温度变化的根本原因在于各零部件热量的累积以及耗散速度在时间上累积的结果，因此电驱动***的温度变化相比热源本身(电驱动***发热功率)具有滞后性。而如果冷却***的控制开启阈值设置的较高，还存在短暂的温度过冲现象，而如果采用闭环控制该滞后效果也不会明显改善，与此同时闭环控制的震荡时间也会增加控制算法的复杂度。
并且，此时的冷却能力评估无法依赖于通过电机相电流计算的发热功率做预判，因此需要结合基于温度采集的实时冷却控制方法来弥补预测冷却的不足。
另外，指的一提的是，还有一些结合地图数据、行驶路况和整车情况而预测整车驾驶工况的复杂控制的冷却方法，其主要针对传统的内燃机驱动的车辆，根据地形数据推测道路情况、进而预控制整车冷却***，但是该方法具有一定的局限性：相同的道路会因不同驾驶员的驾驶习惯而对冷却***有不同程度的要求，采用同样的冷却控制在一定程度上会影响整车的动力性能的良好发挥。
基于上述考虑，本公开提供一种针对纯电动车辆电机冷却控制的预测、实时相结合的冷却控制方法，能够解决现有冷却方法存在的能源浪费和滞后性的问题。
图1是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤110，根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量。
其中，电驱动***的发热功率包括该电驱动***的驱动电机发热功率，主要以该驱动电机的工作电流、电压、转速和扭矩为计算依据，该发热功率用于预测驱动电机在未来某个时段内使驱动***的升温情况，并根据此升温情况来计算冷却***的冷却液温度的控制需求，最终可以以百分比的形式输出该冷却液温度的控制需求，即该预测冷却需求量。另外，由于驱动电机的散热性能与环境温度以及冷却液的温度均有较大关系，因此根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量时还可以结合电驱动***的当前环境温度以及冷却***的冷却液温度，其中冷却液位于冷却***的冷却回路中。
步骤120，根据电驱动***的***温度获取冷却***的实时冷却需求量。
其中，该电驱动***的***温度包括该电驱动***的当前环境温度，该电驱动***的驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度，一般情况下驱动电机可以包括前驱动电机和后驱动电机，因此上述的驱动电机发热功率包括前驱动电机发热功率和后驱动电机发热功率，驱动电机本体温度包括前驱动电机本体温度和后驱动电机本体温度，驱动电机控制器温度包括前驱动电机控制器温度和后驱动电机控制器温度，该冷却***的冷却液温度包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度。
另外，获取实时冷却需求量是对预测冷却需求量的补充，特别是在以下两种情形下：第一种情形是当前环境温度较高的起步阶段；第二种情形是长时间高度行驶后的低速阶段或者怠速阶段。在以上两种情形下，虽然驱动电机的驱动发热功率并不大，但仍需要持续的较高的散热或者冷却需求，此时可以通过冷却液温度以及驱动电机本体温度的情况来实时调节整个驱动电机***的冷却回路的散热能力。
需要说明的是，上述步骤110和步骤120可以是同步进行的，即可以同时对冷却***进行预测冷却需求和实时冷却需求的分析，从而在下面的步骤130中能够结合到两个步骤中获取的冷却需求量。
步骤130，根据预测冷却需求量和实时冷却需求量确定冷却***的控制参数。
示例地，该步骤是通过对预测冷却需求量和实时冷却需求量进行耦合获取冷却***的控制参数。
其中，耦合方式包括：选取最大值、加权平均或者选取最大值和加权平均结合的方式。
步骤110和步骤120在分别确定了预测冷却需求量和实时冷却需求量后，对二者进行耦合从而确定冷却***的控制参数，可以看出该控制参数是基于预冷却能力和实际冷却需求的结合下对电驱动***冷却需求确定，并结合监测到电驱动***的实时冷却需求得到的控制参数，因此不但能够有效确保驱动电机的驱动能力，全时段避免驱动电机由于过热而出现的降功率的现象，还能够在冷却过程及时的为电驱动***提供与其冷却需求所匹配的冷却能力，能够避免由于冷却能力输出过多导致能源浪费，也能够避免冷却能力输出不足对电驱动***的影响。
示例地，在进行步骤130的耦合时，还可以加上控制参数的梯度约束，主要用于控制冷却设备的执行动作的不畅，梯度约束能够一方面作为控制参数可实现控制精细度的可调节性；另一方面可以适应冷却设备的控制需求。比如某些冷却水泵204要求控制量的最小变化步长为5％。
综上所述，本公开提供的车辆电驱动***的冷却方法，通过根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；再根据电驱动***的***温度获取冷却***的实时冷却需求量；根据预测冷却需求量和实时冷却需求量确定冷却***的控制参数。由于驱动电机的散热性能与环境温度以及冷却液的温度均有较大关系，而驱动电机的发热量通常与驱动电机发热功耗相关，因此本公开通过结合驱动电机的量、环境温度以及冷却液的温度对整个冷却回路的散热需求进行预测，同时实时监测驱动电机及其控制器的温度来获取实时冷却需求量，通过二者结合来确定冷却***的控制策略，能够根据实际的冷却需求来分配对应的冷却能力，减少***能耗，并且避免调节滞后性的问题。
图2是根据一示例性实施例示出的另一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图，如图2所示，在图1的实施例步骤之前，还包括以下步骤：
步骤140，获取电驱动***的发热功率、电驱动***的***温度和冷却***的冷却液温度。
其中，电驱动***的发热功率包括电驱动***的驱动电机发热功率；电驱动***的***温度包括电驱动***的当前环境温度，电驱动***的驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度；冷却***的冷却液温度，包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度。
示例地，典型的电动车辆的电驱动***的领取***所包括的冷却回路如图3所示，其中三开阀301是用于调节冷却***中冷却液流量比例的，以及冷却设备，包括：水泵304、风扇306以及冷却回路膨胀壶307，都是由VCU(英文：Vehicle Control Unit，中文：整车控制单元)通过LIN(英文：Local Interconnect Network，中文：局域互联网络)通讯总线直接进行控制的，用以实现电驱动***的冷却。三开阀301的开度、水泵304转速以及风扇306转速是冷却***所要控制的参数，通过三开阀301的开度、水泵304的转速以及风扇306的转速的合理调节从而调节电驱动***的整体冷却能力，达到对电驱动***的及时有效冷却的目的。
其中，车辆的电驱动***的当前环境温度是通过环境温度传感器3081采集，并通过CAN(英文：Controller Area Network，中文：控制器局域网络)总线将采集到的温度数据传输给VCU。冷却液温度包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度，而前驱动电机冷却回路入口温度传感器3082和后驱动电机冷却回路入口温度传感器3083可用于采集冷却液温度，并利用LIN总线传输到VCU。电驱动***的驱动电机发热功率计算数据(电流、电压、转速和扭矩)、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度可以通过前驱动电机***302和后驱动电机***303采集，并通过CAN总线将采集到的数据传输给VCU。前驱动电机***302包括前驱动电机3021和前驱动电机控制器3022，对应的，后驱动电机***303包括前驱动电机3031和后驱动电机控制器3032。在一些冷却***中，前驱动电机冷却回路入口温度传感器3082和后驱动电机冷却回路入口温度传感器3083所采集到的冷却液温度可由前驱动电机***302和后驱动电机***303采集获取，而一些冷却***中则可以由VCU直接获取。
基于图3所示的冷却回路，上述步骤110所述的根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量的步骤可以包括：根据上述的当前环境温度、冷却液温度、驱动电机发热功率、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度，获取冷却***的预测冷却需求量。
具体的，预测冷却需求量是由通过前驱动电机冷却回路入口温度传感器3082和后驱动电机冷却回路入口温度传感器3083获取的冷却液温度，并且参考由环境温度传感器3081获取到的当前环境温度，再通过查表和计算的方式得到冷却液冷却需求百分比，以及通过评估计算前驱动电机***302和后驱动电机***303的冷却需求百分比得到驱动电机冷却需求百分比所组成的。该预测冷却需求量的计算流程可以如图4、图5所示。
上述步骤120所述的根据电驱动***的***温度获取冷却***的实时冷却需求量，是根据驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度获取冷却***的实时冷却需求量，该实时冷却需求量的计算流程可以如图6所示。
示例地，图4是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图，如图4所示，图1中的步骤110所述的根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量，包括以下步骤：
步骤111，根据前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比。
示例的，该步骤可以包括：首先，利用预设的环境温度与冷却液温度的对应关系，获取在当前环境温度下冷却液需要保持的最佳温度；其次，选择前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度中的最大值；再次，获取最佳温度和最大值的差值，作为冷却液冷却需求的控制目标增量值；最后，根据控制目标增量值和预先设置的电驱动***的冷却容忍度的衡量值进行归一化处理，获取冷却液冷却需求百分比。其中该电驱动***的冷却容忍度的衡量值是通过经验数据和实验数据计算获得，需要考虑到电驱动***的冷却动作相应时间，冷却回路的冷却性能和电驱动***的能耗指标，容忍度值越小的***，响应则越灵敏，也意味着***动作约频繁、能耗越大。
步骤112，根据驱动电机发热功率、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比。驱动电机发热功率包括前驱动电机发热功率和后驱动电机发热功率，驱动电机本体温度包括前驱动电机本体温度和后驱动电机本体温度，驱动电机控制器温度包括前驱动电机控制器温度和后驱动电机控制器温度，驱动电机冷却需求百分比包括前驱动电机冷却需求百分比和后驱动电机冷却需求百分比。
如步骤140中所述的驱动电机发热功率计算数据(电流、电压、转速和扭矩)、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度是前驱动电机***302和后驱动电机***303通过CAN总线传输给VCU，如何通过驱动电机发热功率、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度确定前驱动电机冷却需求百分比和后驱动电机冷却需求百分比的计算过程，参见下面图5的实施例。
需要说明的一点是，步骤111和步骤112可以是同步进行的，也就是可以获取同一时间下的冷却液需求百分比和驱动电机冷却需求百分比，再结合二者进行步骤113，以确定预测冷却需求量。
步骤113，将冷却液冷却需求百分比和驱动电机冷却需求百分比确定为预测冷却需求量。
示例地，图5是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图，如图5所示，图4中的步骤112所述的根据驱动电机发热功率、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，包括以下步骤：
步骤1121，对驱动电机发热功率进行滤波处理，该滤波处理包括一阶滤波和梯度滤波。
步骤1122，对滤波处理后的驱动电机发热功率进行预设时段内的积分处理，获取在预设时段内的驱动电机热损耗评估累计值。
步骤1123，利用预设算法将该驱动电机热损耗评估累计值转换为预设时段内的驱动电机热损耗值。
步骤1124，根据驱动电机热损耗值、驱动电机本体温度以及该驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比。
其中，驱动电机发热功率为前驱动电机发热功率，驱动电机本体温度为前驱动电机本体温度，驱动电机控制器温度为前驱动电机控制器温度时，驱动电机冷却需求百分比为前驱动电机冷却需求百分比。驱动电机发热功率为后驱动电机发热功率，驱动电机本体温度为后驱动电机本体温度，驱动电机控制器温度为后驱动电机控制器温度时，驱动电机冷却需求百分比为后驱动电机冷却需求百分比。
示例地，在获取到前驱动电机***的输入电压、输入电流、输出转速和输出扭矩，计算出前驱动电机***的等效发热功率后，该发热功率首先经过非负值化处理，并采用步骤1121所述的一阶滤波和梯度滤波对其进行处理，考虑到电机控制器输入电流幅值变化的频繁特性和电机发热功率由高变低时热功耗的余热效应，非负值化处理的电机等效发热功率值应该经过滤波处理，采用一阶滤波和梯度滤波处理，并且梯度滤波只进行负梯度滤波。之后进行步骤1122，对前驱动电机发热功率进行积分的目的是为了获得某个时间段内前驱动电机的热损耗评估累计值。而该累积值经过转换便可得到特定时间段内前驱动电机的热损耗评估值，也就是步骤1123，其中前驱动电机热损耗累计值到热损耗转换的转换系数可由实验标定的方法测定。最后在步骤1124中，步骤1123获取的驱动电机热损耗值与前驱动电机本体温度一起作为输入，经过查表和计算(表格数据可以通过标定实验标定获得)最后得到前驱动电机冷却需求百分比。类似的，当使用后驱动电机***的输入电压、输入电流、输出转速和输出扭矩计算出的发热功率和后驱动电机本体温度时，经过上述过程即可获取后驱动电机冷却需求百分比。
示例地，图6是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却方法的流程图，如图6所示，图1中的步骤120所述的根据电驱动***的***温度获取冷却***的实时冷却需求量，包括以下步骤：
步骤121，对前驱动电机本体温度、后驱动电机本体温度、前驱动电机控制器温度以及后驱动电机控制器温度进行滤波处理，得到当前温度。
步骤122，确定当前温度所处的温度区间，该温度区间包括基本控制区、比例控制区或极限控制区，其中比例控制区的温度范围高于基本控制区，极限控制区的温度范围高于比例控制区。
步骤123，根据温度区间获取对应的冷却***控制策略，该冷却***控制策略包括：风扇306转速、水泵304转速以及冷却回路的三开阀301的开度的参数设置。
示例地，在基本控制区，冷却***中水泵304和风扇306的基本控制量可以设定为额定控制量的15％和40％；而在极限控制区，冷却***中水泵304和风扇306的最大控制量可以设定为额定控制量的85％和95％；冷却设备的基本控制量和最大控制量的取值通过标定实验和零部件性能参数获得。在比例控制区域，驱动电机的冷却需求量则介于冷却设备的基本控制量和最大控制量之间，在比例控制区域，水泵304和风扇306的输出控制量依赖于当前驱动电机控制器温度和驱动电机本体的温度，且这些温度与冷却***中冷却设备的输出控制量基本上呈分段线性关系，一般而言，温度值越高冷却需求值越大。
在基本控制区和极限控制区内，三开阀301的开度的比例可保持在0.5：0.5。三开阀301的开度的比例控制范围处于0.3：0.7到0.7：0.3之间，该范围是通过测定管路冷却液流速和管路散热能力综合评估获得。
在典型的电力驱动的车辆中，前驱动电机***302和后驱动电机***303，在上述计算过程时将分别计算各自的实时冷却需求量，二者的冷却需求量的差异通过用于对前、后驱冷却液流量比例分配的三开阀301的开度调节实现。
综上所述，本公开提供的车辆电驱动***的冷却方法，通过根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；再根据电驱动***的***温度获取冷却***的实时冷却需求量；根据预测冷却需求量和实时冷却需求量确定冷却***的控制参数。由于驱动电机的散热性能与环境温度以及冷却液的温度均有较大关系，而驱动电机的发热量通常与驱动电机发热功耗相关，因此本公开通过结合驱动电机的量、环境温度以及冷却液的温度对整个冷却回路的散热需求进行预测，同时实时监测驱动电机及其控制器的温度来获取实时冷却需求量，通过二者结合来确定冷却***的控制策略，能够根据实际的冷却需求来分配对应的冷却能力，减少***能耗，并且避免调节滞后性的问题。
图7是根据一示例性实施例示出的一种车辆电驱动***的冷却装置的框图，如图7所示，该装置700包括：
预测冷却需求量获取模块710，用于根据当前环境温度、冷却液温度、驱动电机发热功率、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度，获取冷却***的预测冷却需求量。
实时冷却需求量获取模块720，用于根据驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度获取冷却***的实时冷却需求量。
控制参数确定模块730，用于根据预测冷却需求量和实时冷却需求量确定冷却***的控制参数。
进一步的，图8是根据一示例性实施例示出的另一种车辆电驱动***的冷却装置的框图，如图8所示，该装置700还包括：
参数获取模块740，用于获取电驱动***的发热功率、电驱动***的***温度和冷却***的冷却液温度。
其中，电驱动***的发热功率包括电驱动***的驱动电机发热功率；电驱动***的***温度包括电驱动***的当前环境温度，电驱动***的驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度；冷却***的冷却液温度，包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度。
可选的，图9是根据一示例性实施例示出的一种预测冷却需求获取模块的框图，如图9所示，预测冷却需求量获取模块710，包括：
冷却液需求确定子模块711，用于根据前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比。
驱动电机冷却需求确定子模块712，用于根据驱动电机发热功率、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，驱动电机发热功率包括前驱动电机发热功率和后驱动电机发热功率，驱动电机本体温度包括前驱动电机本体温度和后驱动电机本体温度，驱动电机控制器温度包括前驱动电机控制器温度和后驱动电机控制器温度，驱动电机冷却需求百分比包括前驱动电机冷却需求百分比和后驱动电机冷却需求百分比。
预冷却需求确定子模块713，用于将冷却液冷却需求百分比和驱动电机冷却需求百分比确定为预测冷却需求量。
可选的，图10是根据一示例性实施例示出的一种冷却液需求确定子模块的框图，如图10所示，冷却液需求确定子模块711，包括：
最佳温度获取子模块7111，用于利用预设的环境温度与冷却液温度的对应关系，获取在当前环境温度下冷却液需要保持的最佳温度。
温度最大值选择子模块7112，用于选择前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度中的最大值。
差值获取子模块7113，用于获取最佳温度和最大值的差值，作为冷却液冷却需求的控制目标增量值。
归一化处理子模块7114，用于根据控制目标增量值和预先设置的驱动***的冷却容忍度的衡量值进行归一化处理，获取冷却液冷却需求百分比。
可选的，图11是根据一示例性实施例示出的一种驱动电机冷却需求确定子模块的框图，如图9所示，驱动电机冷却需求确定子模块712，包括：
滤波处理子模块7121，用于对驱动电机发热功率进行滤波处理，滤波处理包括一阶滤波和梯度滤波。
积分处理子模块7122，用于对滤波处理后的驱动电机发热功率进行预设时段内的积分处理，获取在预设时段内的驱动电机热损耗评估累计值。
热损耗值计算子模块7123，用于利用预设算法将驱动电机热损耗评估累计值转换为预设时段内的驱动电机热损耗值。
冷却需求确定子模块7124，用于根据驱动电机热损耗值、驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比。
其中，驱动电机发热功率为前驱动电机发热功率，驱动电机本体温度为前驱动电机本体温度，驱动电机控制器温度为前驱动电机控制器温度时，驱动电机冷却需求百分比为前驱动电机冷却需求百分比；驱动电机发热功率为后驱动电机发热功率，驱动电机本体温度为后驱动电机本体温度，驱动电机控制器温度为后驱动电机控制器温度时，驱动电机冷却需求百分比为后驱动电机冷却需求百分比。
可选的，图12是根据一示例性实施例示出的一种实时冷却需求获取模块的框图，如图12所示，实时冷却需求量获取模块720，包括：
当前温度获取子模块721，用于对前驱动电机本体温度、后驱动电机本体温度、前驱动电机控制器温度以及后驱动电机控制器温度进行滤波处理，得到当前温度。
温度区间确定子模块722，用于确定当前温度所处的温度区间，温度区间包括基本控制区、比例控制区或极限控制区，其中比例控制区的温度范围高于基本控制区，极限控制区的温度范围高于比例控制区。
控制策略获取子模块723，用于根据温度区间获取对应的冷却***控制策略，冷却***控制策略包括：风扇转速、水泵转速以及冷却回路的三开阀的开度的参数设置。
实时冷却需求确定子模块724，用于根据冷却***控制策略确定冷却***的实时冷却需求量。
可选的，控制参数确定模块730，用于：
通过对预测冷却需求量和实时冷却需求量进行耦合获取冷却***的控制参数。
其中，耦合方式包括：选取最大值、加权平均或者选取最大值和加权平均结合的方式。
综上所述，本公开提供的车辆电驱动***的冷却装置，通过根据电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；再根据电驱动***的***温度获取冷却***的实时冷却需求量；根据预测冷却需求量和实时冷却需求量确定冷却***的控制参数。由于驱动电机的散热性能与环境温度以及冷却液的温度均有较大关系，而驱动电机的发热量通常与驱动电机发热功耗相关，因此本公开通过结合驱动电机的量、环境温度以及冷却液的温度对整个冷却回路的散热需求进行预测，同时实时监测驱动电机及其控制器的温度来获取实时冷却需求量，通过二者结合来确定冷却***的控制策略，能够根据实际的冷却需求来分配对应的冷却能力，减少***能耗，并且避免调节滞后性的问题。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方法进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
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，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (14)
1.一种车辆电驱动***的冷却方法，其特征在于，所述方法包括：
根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；
根据所述电驱动***的***温度获取所述冷却***的实时冷却需求量；
根据所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量确定所述冷却***的控制参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量之前，所述方法还包括：
获取所述电驱动***的发热功率、所述电驱动***的***温度和所述冷却***的冷却液温度；
其中，所述电驱动***的发热功率包括所述电驱动***的驱动电机发热功率；所述电驱动***的***温度包括所述电驱动***的当前环境温度，所述电驱动***的驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度；所述冷却***的冷却液温度，包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量，包括：
根据所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比；
根据所述驱动电机发热功率、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，所述驱动电机发热功率包括前驱动电机发热功率和后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度包括前驱动电机本体温度和后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度包括前驱动电机控制器温度和后驱动电机控制器温度，所述驱动电机冷却需求百分比包括前驱动电机冷却需求百分比和后驱动电机冷却需求百分比；
将所述冷却液冷却需求百分比和所述驱动电机冷却需求百分比确定为所述预测冷却需求量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比，包括：
利用预设的环境温度与冷却液温度的对应关系，获取在所述当前环境温度下冷却液需要保持的最佳温度；
选择所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度中的最大值；
获取所述最佳温度和所述最大值的差值，作为冷却液冷却需求的控制目标增量值；
根据所述控制目标增量值和预先设置的所述电驱动***的冷却容忍度的衡量值进行归一化处理，获取所述冷却液冷却需求百分比。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述驱动电机发热功率、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，包括：
对所述驱动电机发热功率进行滤波处理，所述滤波处理包括一阶滤波和梯度滤波；
对滤波处理后的所述驱动电机发热功率进行预设时段内的积分处理，获取在所述预设时段内的驱动电机热损耗评估累计值；
利用预设算法将所述驱动电机热损耗评估累计值转换为所述预设时段内的驱动电机热损耗值；
根据所述驱动电机热损耗值、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定所述驱动电机冷却需求百分比；
其中，所述驱动电机发热功率为所述前驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述前驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述前驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述前驱动电机冷却需求百分比；所述驱动电机发热功率为所述后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述后驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述后驱动电机冷却需求百分比。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电驱动***的***温度获取所述冷却***的实时冷却需求量，包括：
对所述前驱动电机本体温度、所述后驱动电机本体温度、所述前驱动电机控制器温度以及所述后驱动电机控制器温度进行滤波处理，得到当前温度；
确定所述当前温度所处的温度区间，所述温度区间包括基本控制区、比例控制区或极限控制区，其中所述比例控制区的温度范围高于所述基本控制区，所述极限控制区的温度范围高于所述比例控制区；
根据所述温度区间获取对应的冷却***控制策略，所述冷却***控制策略包括：风扇转速、水泵转速以及所述冷却回路的三开阀的开度的参数设置；
根据所述冷却***控制策略确定所述冷却***的实时冷却需求量。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量确定所述冷却***的控制参数，包括：
通过对所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量进行耦合获取所述冷却***的控制参数；
其中，耦合方式包括：选取最大值、加权平均或者所述选取最大值和所述加权平均结合的方式。
8.一种车辆电驱动***的冷却装置，其特征在于，所述方法包括：
预测冷却需求量获取模块，用于根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量；
实时冷却需求量获取模块，用于根据所述电驱动***的***温度获取所述冷却***的实时冷却需求量；
控制参数确定模块，用于根据所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量确定所述冷却***的控制参数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
参数获取模块，用于在所述根据所述电驱动***的发热功率获取冷却***的预测冷却需求量之前，获取所述电驱动***的发热功率、所述电驱动***的***温度和所述冷却***的冷却液温度；
其中，所述电驱动***的发热功率包括所述电驱动***的驱动电机发热功率；所述电驱动***的***温度包括所述电驱动***的当前环境温度，所述电驱动***的驱动电机本体温度以及驱动电机控制器温度；所述冷却***的冷却液温度，包括前驱动电机冷却回路入口温度和后驱动电机冷却回路入口温度。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预测冷却需求量获取模块，包括：
冷却液需求百分比确定子模块，用于根据所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度，确定冷却液冷却需求百分比；
驱动电机冷却需求百分比确定子模块，用于根据所述驱动电机发热功率、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定驱动电机冷却需求百分比，所述驱动电机发热功率包括前驱动电机发热功率和后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度包括前驱动电机本体温度和后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度包括前驱动电机控制器温度和后驱动电机控制器温度，所述驱动电机冷却需求百分比包括前驱动电机冷却需求百分比和后驱动电机冷却需求百分比；
预测冷却需求量确定子模块，用于将所述冷却液冷却需求百分比和所述驱动电机冷却需求百分比确定为所述预测冷却需求量。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述冷却液需求百分比确定子模块，包括：
最佳温度获取子模块，用于利用预设的环境温度与冷却液温度的对应关系，获取在所述当前环境温度下冷却液需要保持的最佳温度；
温度最大值选择子模块，用于选择所述前驱动电机冷却回路入口温度和所述后驱动电机冷却回路入口温度中的最大值；
差值获取子模块，用于获取所述最佳温度和所述最大值的差值，作为冷却液冷却需求的控制目标增量值；
归一化处理子模块，用于根据所述控制目标增量值和预先设置的所述电驱动***的冷却容忍度的衡量值进行归一化处理，获取所述冷却液冷却需求百分比。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述驱动电机冷却需求百分比确定子模块，包括：
滤波处理子模块，用于对所述驱动电机发热功率进行滤波处理，所述滤波处理包括一阶滤波和梯度滤波；
积分处理子模块，用于对滤波处理后的所述驱动电机发热功率进行预设时段内的积分处理，获取在所述预设时段内的驱动电机热损耗评估累计值；
热损耗值计算子模块，用于利用预设算法将所述驱动电机热损耗评估累计值转换为所述预设时段内的驱动电机热损耗值；
冷却需求确定子模块，用于根据所述驱动电机热损耗值、所述驱动电机本体温度以及所述驱动电机控制器温度，确定所述驱动电机冷却需求百分比；
其中，所述驱动电机发热功率为所述前驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述前驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述前驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述前驱动电机冷却需求百分比；所述驱动电机发热功率为所述后驱动电机发热功率，所述驱动电机本体温度为所述后驱动电机本体温度，所述驱动电机控制器温度为所述后驱动电机控制器温度时，所述驱动电机冷却需求百分比为所述后驱动电机冷却需求百分比。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述实时冷却需求量获取模块，包括：
当前温度获取子模块，用于对所述前驱动电机本体温度、所述后驱动电机本体温度、所述前驱动电机控制器温度以及所述后驱动电机控制器温度进行滤波处理，得到当前温度；
温度区间确定子模块，用于确定所述当前温度所处的温度区间，所述温度区间包括基本控制区、比例控制区或极限控制区，其中所述比例控制区的温度范围高于所述基本控制区，所述极限控制区的温度范围高于所述比例控制区；
控制策略获取子模块，用于根据所述温度区间获取对应的冷却***控制策略，所述冷却***控制策略包括：风扇转速、水泵转速以及所述冷却回路的三开阀的开度的参数设置；
实时冷却需求确定子模块，用于根据所述冷却***控制策略确定所述冷却***的实时冷却需求量。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制参数确定模块，用于：
通过对所述预测冷却需求量和所述实时冷却需求量进行耦合获取所述冷却***的控制参数；
其中，耦合方式包括：选取最大值、加权平均或者所述选取最大值和所述加权平均结合的方式。
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Denomination of invention: Cooling method and device of vehicle electric drive system Effective date of registration: 20211213 Granted publication date: 20200918 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
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Date of cancellation: 20231201 Granted publication date: 20200918 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Beijing baowo Automobile Co.,Ltd.|Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
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