CN113263888A - 一种电动汽车热管理降温控制***及控制方法 - Google Patents

一种电动汽车热管理降温控制***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车热管理降温控制***及控制方法，包括传感器组、整车控制器、用户操作端、电池管理***、空调控制器、空调***、电池侧电磁阀和乘员舱侧电磁阀；传感器组，用于采集电池管理***的传感器组信息；整车控制器，用于调整整车状态生成整车状态信息；用户操作端，用于输入乘员降温需求；电池管理***，用于根据整车状态判断是否生成电池降温需求；空调控制器用于调整电池侧电磁阀开闭状态、乘员舱侧电磁阀开闭状态、电池侧压缩机转速和乘员舱侧压缩机转速。本发明能通过获取整车状态，通过检测车辆状态判断电池侧及乘员舱侧制冷优先级，通过热量值计算控制在乘员舱侧制冷启动时电池侧进入及退出时的转速控制。

Description

一种电动汽车热管理降温控制***及控制方法
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，具体涉及一种电动汽车热管理降温控制***及控制方法。
背景技术
随着电动汽车续驶里程越来越高，在整车高温快充及高温高速行驶时，电池温度过高，造成整车进入电池过温保护，现有车型通过整车热管理降温***，实现电池降温，与乘员舱降温共用压缩机，通过各种电磁阀、截止阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀等实现冷媒流向控制来实现电池及乘员舱降温需求，采用电子膨胀阀能够实现对电池侧温度的精细化控制，但电子膨胀阀的成本较高，现有技术中，在启动空调制冷工况下，启动打开电磁阀，因冷媒流向增加电池回路，造成乘员舱侧温度波动。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电动汽车热管理降温控制***及控制方法，能通过获取整车状态，通过检测车辆状态判断电池侧及乘员舱侧制冷优先级，通过获取乘员状态信息进行状态动态调节，通过热量值计算控制在乘员舱侧制冷启动时电池侧进入及退出时的转速控制。
为解决上述技术方案，本发明的技术方案为：一种电动汽车热管理降温控制***，其特征在于，包括传感器组、整车控制器、用户操作端、电池管理***、空调控制器、空调***、电池侧电磁阀和乘员舱侧电磁阀；其中，
所述传感器组，用于采集电池管理***的传感器组信息；
所述整车控制器，用于调整整车状态生成整车状态信息；
所述用户操作端，用于输入乘员降温需求；
所述电池管理***，用于根据整车状态判断是否生成电池降温需求；
所述空调控制器，用于接收自传感器组采集的传感器组信息和整车控制器的整车状态信息，获取整车状态，还用于接收用户操作端的乘员降温需求和电池管理***的电池降温需求；根据所述传感器组信息、整车状态信息、乘员降温需求和电池降温需求分别调整电池侧电磁阀开闭状态、乘员舱侧电磁阀开闭状态、电池侧压缩机转速和乘员舱侧压缩机转速；
所述电池侧压缩机转速和乘员舱侧压缩机转速之和为压缩机转速。
进一步地，本***还包括电池回路水泵，所述电池回路水泵用于给电池管理***降温。
进一步地，所述空调***包括：
模式风门，用于调节出风模式；
鼓风机，用于鼓风；
温度风门电机，用于调节温度，压缩机启动后，冷媒经过相变到达蒸发器后，鼓风机送出的风为冷风，通过电机调节温度风门，若到热端，则会经过暖风芯体加热，温度升高；
循环电机，用于选择气流。
更进一步地，所述空调***还包括蒸发器、暖风芯体、冷凝器、冷却风扇、压缩机、水泵、电磁阀、热力膨胀阀和板式换热器。
一种利用上述的电动汽车热管理降温控制***的控制方法，包括以下步骤：
所述空调控制器接收来自传感器组采集的传感器组信息和整车控制器的整车状态信息，获取整车状态；
所述空调控制器接收来自用户操作端的乘员降温需求和电池管理***的电池降温需求；
所述空调控制器根据所述传感器组信息、整车状态信息、乘员降温需求和电池降温需求分别控制电池侧电磁阀开闭、乘员舱侧电磁阀开闭、电池侧压缩机转速大小和乘员舱侧压缩机转速大小。
进一步地，所述整车状态包括快充模式状态和行车模式状态，所述传感器组信息包括电池入水口温度、电池入水口目标温度、车内温度、环境温度、设定温度和日光强度。
更进一步地，所述空调控制器的控制方法为：
当整车处于快充模式状态：在仅存在电池降温需求时，关闭乘员舱侧电磁阀，打开电池侧电磁阀，空调控制器根据板式换热器的最大换热效率控制压缩机的最大转速输出，当电池入水口温度低于电池入水口目标温度时，电池侧压缩机转速持续降低，使电池处于预设温度范围内；在仅存在乘员降温需求时，打开乘员舱侧电磁阀，关闭电池侧电磁阀，空调控制器根据乘员降温需求调整压缩机转速；如同时存在乘员降温需求和电池降温需求时，优先执行电池降温需求；
当整车处于行车模式状态：在仅存在电池降温需求时，关闭乘员舱侧电磁阀，打开电池侧电磁阀，空调控制器根据板式换热器的最大换热效率控制压缩机的最大转速输出，当电池入水口温度低于电池入水口目标温度时，电池侧压缩机转速持续降低，使电池处于预设温度范围内；在仅存在乘员降温需求时，打开乘员舱侧电磁阀，关闭电池侧电磁阀，空调控制器根据乘员降温需求调整压缩机转速；如同时存在乘员降温需求和电池降温需求时，优先执行乘员降温需求。
更进一步地，当整车处于行车模式状态时的具体控制方法为：
判断整车是否处于行车模式；
判断是否存在电池降温需求；
计算压缩机的转速目标增加量；
获取车内温度、环境温度、设定温度和日光强度；
计算压缩机目标转速；
压缩机控制转速赋值为目标转速，启动电池侧电磁阀；
压缩机转速赋值后，调整空调***运行模式，在满足电池降温需求的同时防止乘员舱侧温度上升过冲。
更进一步地，所述具体控制方法还包括以下步骤：
判断是否同时存在乘员降温需求和电池降温需求；
判断电池侧电磁阀是否关闭；
计算上一周期的电池发热量；
根据上一周期的电池发热量计算压缩机需求功率；
根据压缩机需求功率进行转速计算，生成目标转速；
降低至目标转速，关闭电池侧电磁阀，在满足乘员降温需求的同时防止乘员舱侧温度下降过冲。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明能通过获取整车状态，通过检测车辆状态判断电池及乘员舱制冷优先级；通过获取乘员状态信息进行状态动态调节；通过热量值计算控制在乘员侧制冷启动时电池侧进入及退出时的转速控制。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的技术方案为：一种电动汽车热管理降温控制***，包括传感器组、整车控制器、用户操作端、电池管理***、空调控制器、空调***、电池侧电磁阀和乘员舱侧电磁阀；其中，
所述传感器组，用于采集电池管理***的传感器组信息；
所述整车控制器，用于调整整车状态生成整车状态信息；
所述用户操作端，用于输入乘员降温需求；
所述电池管理***，用于根据整车状态判断是否生成电池降温需求；
所述空调控制器，用于接收自传感器组采集的传感器组信息和整车控制器的整车状态信息，获取整车状态，还用于接收用户操作端的乘员降温需求和电池管理***的电池降温需求；根据所述传感器组信息、整车状态信息、乘员降温需求和电池降温需求分别调整电池侧电磁阀开闭状态、乘员舱侧电磁阀开闭状态、电池侧压缩机转速和乘员舱侧压缩机转速。
进一步地，本***还包括电池回路水泵，所述电池回路水泵用于给电池管理***降温。
进一步地，所述空调***包括：
模式风门，用于调节出风模式；
鼓风机，用于鼓风；
温度风门电机，用于调节温度，压缩机启动后，冷媒经过相变到达蒸发器后，鼓风机送出的风为冷风，通过电机调节温度风门，若到热端，则会经过暖风芯体加热，温度升高；
循环电机，用于选择气流。
更进一步地，所述空调***还包括蒸发器、暖风芯体、冷凝器、冷却风扇、压缩机、水泵、电磁阀、热力膨胀阀和板式换热器。
所述整车控制器和电池管理***通过CAN与空调控制器传输信息。
一种上述的电动汽车热管理降温控制***的控制方法，包括以下步骤：
所述空调控制器接收来自传感器组采集的传感器组信息和整车控制器的整车状态信息，获取整车状态；
所述空调控制器接收来自用户操作端的乘员降温需求和电池管理***的电池降温需求；
所述空调控制器根据所述传感器组信息、整车状态信息、乘员降温需求和电池降温需求分别控制电池侧电磁阀开闭、乘员舱侧电磁阀开闭和压缩机转速大小。
进一步地，所述整车状态包括快充模式状态和行车模式状态，所述传感器组信息包括电池入水口温度、电池入水口目标温度、车内温度、环境温度、设定温度和日光强度。
更进一步地，所述空调控制器的控制方法为：
当获取到整车处于快充时，优先满足电池侧需求，保证充电效率。在仅电池发送需求时，关闭乘员舱侧电磁阀，打开电池侧电磁阀，空调控制器根据板式换热器的最大换热效率控制压缩机的最大转速输出，当电池入水口温度低于电池的需求温度时，转速持续降低，使电池处于舒适温度范围内，实现电池快速降温，同时避免能量浪费。同时持续监测板换温度，避免出现板式换热器结霜。在仅乘员发送需求时，打开乘员舱侧电磁阀，关闭电池侧电磁阀，空调控制器根据用户需求处理压缩机转速。如两侧均有需求时，优先保证电池温度。
当获取到车辆处于行车模式时，则优先保证乘员的舒适性，在乘员侧空调启动的情况下，电池发送制冷需求，此时如直接打开电池侧电磁阀会造成乘员舱温度波动。因此通过在开启电磁阀时同步提升压缩机转速以解决温度波动问题。方法如下：
第一步：判断整车处于行车模式；
第二步：判断电池侧有降温需求；计算电池侧热量计算Q＝CM△t，△t＝电池入水口温度-电池入水口目标温度。水温降至目标所需能量。
第三步：计算压缩机的转速目标增加量；P＝Q/S；P＝N*T/9550，因板式换热器换热效率无法达到百分之百，针对转速乘以系数a；
第四步：获取空调车内温度、环境温度、设定温度、阳光强度，计算车内目标蒸发温度T＝系数b(系数1×车内设定温度+系数2×环境温度+系数3×车内温度+系数4×阳光强度+系数5)；系数进行标定；对比实际蒸发温度，确认压缩机转速是否达到平衡，如已达到平衡，则默认乘员舱侧压缩机转速已为稳态转速；如未达到，则需计算需求目标转速＝当前运行转速+增加转速；增量计算根据目标蒸发温度与实际蒸发温度的差值计算。
第五步：计算压缩机目标转速＝电池侧转速+乘员舱侧转速；
第六步：压缩机控制转速赋值为目标转速，启动电池侧电磁阀；
第七步：压缩机转速赋值后，乘员舱侧目标蒸发温度持续计算与实际值持续计算，动态调节车内状态，使其稳定。
在行车过程中，在乘员舱与电池同步制冷时，电池制冷需求置为无需求时，需电磁阀关闭时同步压缩机转速降低，避免高转速造成乘员舱蒸发保护或者温度下降，具体方法如下
第一步：判断乘员与电池侧同步制冷开启；
第二步：判断电池侧关闭，计算维持上一周期电池发热量：Q为发热量，Q＝∫I2Rtdt；此处的t是对过去T分钟之内的热量积分值，T需要标定；I为电池放电电流；
第三步：根据上一周期的发热量计算压缩机需求功率，乘以系数c，系数c进行标定，对功率进行转速计算；
第四步：执行电池制冷关闭指令，降低转速，关闭电磁阀，满足乘员降温需求。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车热管理降温控制***，其特征在于，包括传感器组、整车控制器、用户操作端、电池管理***、空调控制器、空调***、电池侧电磁阀和乘员舱侧电磁阀；其中，
所述传感器组，用于采集电池管理***的传感器组信息；
所述整车控制器，用于调整整车状态生成整车状态信息；
所述用户操作端，用于输入乘员降温需求；
所述电池管理***，用于根据整车状态判断是否生成电池降温需求；
所述空调控制器，用于接收自传感器组采集的传感器组信息和整车控制器的整车状态信息，获取整车状态，还用于接收用户操作端的乘员降温需求和电池管理***的电池降温需求；根据所述传感器组信息、整车状态信息、乘员降温需求和电池降温需求分别调整电池侧电磁阀开闭状态、乘员舱侧电磁阀开闭状态、电池侧压缩机转速和乘员舱侧压缩机转速；
所述电池侧压缩机转速和乘员舱侧压缩机转速之和为压缩机转速。
2.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，还包括电池回路水泵，所述电池回路水泵用于给电池管理***降温。
3.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述空调***包括：
模式风门，用于调节出风模式；
鼓风机，用于鼓风；
温度风门电机，用于调节温度，压缩机启动后，冷媒经过相变到达蒸发器后，鼓风机送出的风为冷风，通过电机调节温度风门，若到热端，则会经过暖风芯体加热，温度升高；
循环电机，用于选择气流。
4.根据权利要求3所述的控制***，其特征在于，所述空调***还包括蒸发器、暖风芯体、冷凝器、冷却风扇、压缩机、水泵、电磁阀、热力膨胀阀和板式换热器。
5.一种利用权利要求1所述的电动汽车热管理降温控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述空调控制器接收来自传感器组采集的传感器组信息和整车控制器的整车状态信息，获取整车状态；
所述空调控制器接收来自用户操作端的乘员降温需求和电池管理***的电池降温需求；
所述空调控制器根据所述传感器组信息、整车状态信息、乘员降温需求和电池降温需求分别控制电池侧电磁阀开闭、乘员舱侧电磁阀开闭、电池侧压缩机转速大小和乘员舱侧压缩机转速大小。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述整车状态包括快充模式状态和行车模式状态，所述传感器组信息包括电池入水口温度、电池入水口目标温度、车内温度、环境温度、设定温度和日光强度。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述空调控制器的控制方法为：
当整车处于快充模式状态：在仅存在电池降温需求时，关闭乘员舱侧电磁阀，打开电池侧电磁阀，空调控制器根据板式换热器的最大换热效率控制压缩机的最大转速输出，当电池入水口温度低于电池入水口目标温度时，电池侧压缩机转速持续降低，使电池处于预设温度范围内；在仅存在乘员降温需求时，打开乘员舱侧电磁阀，关闭电池侧电磁阀，空调控制器根据乘员降温需求调整压缩机转速；如同时存在乘员降温需求和电池降温需求时，优先执行电池降温需求；
当整车处于行车模式状态：在仅存在电池降温需求时，关闭乘员舱侧电磁阀，打开电池侧电磁阀，空调控制器根据板式换热器的最大换热效率控制压缩机的最大转速输出，当电池入水口温度低于电池入水口目标温度时，电池侧压缩机转速持续降低，使电池处于预设温度范围内；在仅存在乘员降温需求时，打开乘员舱侧电磁阀，关闭电池侧电磁阀，空调控制器根据乘员降温需求调整压缩机转速；如同时存在乘员降温需求和电池降温需求时，优先执行乘员降温需求。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当整车处于行车模式状态时的具体控制方法为：
判断整车是否处于行车模式；
判断是否存在电池降温需求；
计算压缩机的转速目标增加量；
获取车内温度、环境温度、设定温度和日光强度；
计算压缩机目标转速；
压缩机控制转速赋值为目标转速，启动电池侧电磁阀；
压缩机转速赋值后，调整空调***运行模式，在满足电池降温需求的同时防止乘员舱侧温度上升过冲。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述具体控制方法还包括以下步骤：
判断是否同时存在乘员降温需求和电池降温需求；
判断电池侧电磁阀是否关闭；
计算上一周期的电池发热量；
根据上一周期的电池发热量计算压缩机需求功率；
根据压缩机需求功率进行转速计算，生成目标转速；
降低至目标转速，关闭电池侧电磁阀，在满足乘员降温需求的同时防止乘员舱侧温度下降过冲。
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