CN114571947A - 一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***及控制方法。本申请在空调机构处连通板式换热器的一次侧，板式换热器的二次侧连通循环水泵、热交换器和膨胀水箱，循环水泵连接热交换器和膨胀水箱，循环水泵和空调机构受控制模块控制，控制模块电连接钥匙启动器；热交换器处设置电池，电池电连接电池管理模块，电池管理模块通讯连接控制模块，控制模块通讯连接绝缘监测模块和空调机构；本申请控制模块从电池管理模块、绝缘监测模块和空调机构采集的电池信息、绝缘故障信息和空调机构故障信息，并根据电池信息、绝缘故障信息和空调机构故障信息控制空调机构，在考虑电池电量保证航程情况下，空调机构对电池冷却水进一步制冷，提高电池冷却效果。

Description

一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***及控制方法

技术领域

本申请涉及汽车空调领域，尤其涉及一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***及控制方法。

背景技术

目前，新能源汽车领域，为更好地发挥动力电池的性能，需要保证电池在稳定适宜的温度环境下工作，一般地，新能源汽车设计中会为电池配置专门的水冷***，需要配备制冷设备对动力电池水冷***的冷却水进行冷却。

目前车辆为电池配置单独的制冷设备，外加乘客空调***，车辆存在两套制冷设备，对于整车而言，***复杂，布置麻烦，占用空间，成本也很高。如果一套制冷***，既可以实现解决动力电池冷却，又可以满足乘客制冷，可以解决上述问题。由于车辆动力电池制冷需要持续制冷，乘客是按需制冷，两者的需求不同，如何通过一套制冷***尽量满足两个不同需求，需要一套制冷***解决。而且动力电池的电量有限，尤其是在动力电池电量低于一定阈值的时候，电池需要持续制冷，消耗电能，而车辆需要尽可能的节电来满足航程，一套制冷***的使用应在满足节电的同时尽量满足电池制冷需要。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***及控制方法。

第一方面，本申请提供一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***，包括：空调机构，板式换热器的一次侧连通于所述空调机构，所述板式换热器的二次侧连通循环水泵、热交换器和膨胀水箱，所述循环水泵连接热交换器和膨胀水箱，所述循环水泵和所述空调机构受控制模块控制，所述控制模块电连接钥匙启动器；

所述热交换器处设置所述电池，所述电池电连接电池管理模块，所述电池管理模块通讯连接控制模块，所述电池管理模块采集电池信息并上报所述控制模块，其中，电池信息包括电池冷却请求、电池故障信息、电池充电状态和电池电量信息；

所述控制模块通讯连接绝缘监测模块，所述绝缘监测模块监测汽车的绝缘故障信息并上报所述控制模块；

所述控制模块通讯连接所述空调机构，所述控制模块从空调机构获取空调机构故障信息，所述控制模块根据所采集的电池信息、绝缘故障信息和空调机构故障信息控制空调机构。

更进一步地，所述空调机构包括：压缩机，所述压缩机连接冷凝器，所述冷凝器经第二膨胀阀连通蒸发器的输入端，所述蒸发器的输出端经第二单向阀连通所述压缩机，所述冷凝器经第一膨胀阀连接所述板式换热器的一次侧的输入端，所述板式换热器的一次侧的输出端经第一单向阀连接所述压缩机，所述蒸发器处设置空调风扇。

更进一步地，所述空调机构包括：空调监控模块，所述空调监控模块通讯连接控制模块，所述空调监控模块监测所述空调机构的空调机构故障信息并上报控制模块，所述空调监控模块电连接压缩机驱动电路，压缩机驱动电路电连接所述压缩机，所述空调监控模块连接空调风扇驱动电路，空调风扇驱动电路连接所述空调风扇。

更进一步地，所述空调监控模块电连接空调机构操作模块，所述空调机构操作模块用于向所述空调监控模块发送针对空调机构的操控指令；空调监控模块执行所述操作指令以控制空调机构，其中，空调监控模块执行开机的操控指令时，空调监控模块向控制模块请求许可执行开机的操作指令，控制模块根据目标控制策略判断是否允许空调监控模块执行开机的操控指令。

第二方面，本申请提供一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***的控制方法，应用于所述的电池冷却和乘客制冷的集成空调***，包括：

使用钥匙触发钥匙启动器生成汽车发动信号或汽车关闭信号，控制模块响应汽车发动信号或汽车关闭信号，控制循环水泵工作或关闭；

控制模块接收的电池管理模块发送的电池信息中电池充电状态为未充电时，控制模块通过未充电冷却策略控制空调机构；

控制模块接收的电池管理模块发送的电池信息中电池充电状态为充电时，控制模块通过充电冷却策略控制空调机构。

更进一步地，所述未充电冷却策略包括：

控制模块接收钥匙启动器的汽车发动信号或汽车关闭信号，若接收汽车关闭信号则控制空调机构关机，并延迟第一时长后控制控制高压继电器断开使压缩机下电，若未接收到汽车发动信号则控制模块从电池管理模块获取电池信息，从绝缘监测模块获取绝缘故障信息，并从空调机构获取空调机构故障信息；

控制模块分析电池信息中电池故障信息，绝缘故障信息和空调机构故障信息是否均无故障；

否则，控制空调机构紧急停机，并延迟第二时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

是则，根据电池信息中电池冷却需求是否有效和是否接收到开机的操作指令的请求许可，判断是否需要空调机构开机；

需要空调机构开机则，控制模块获取电池信息中电池电量信息，控制模块根据电池电量信息控制空调机构的可使用程度；

不需要空调机构开机则，控制空调机构关机。

更进一步地，所述控制模块根据电池电量信息控制空调机构的可使用程度包括：

控制模块判断电池电量信息的取值范围是否达到第一阈值；否则，控制空调机构关机，并延迟第一时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；是则，允许压缩机保持上电且进一步分析电池电量信息的取值范围是否达到第二阈值，是则，允许空调机构中空调风扇和压缩机工作，否则，仅允许空调机构中空调风扇工作。

更进一步地，所述充电冷却策略包括：

充电过程中，控制模块从电池管理模块获取电池信息，从绝缘监测模块获取绝缘故障信息，并从空调机构获取空调机构故障信息；

控制模块分析充电过程的电池信息中电池故障信息，绝缘故障信息和空调机构故障信息是否均无故障；

否则，提示故障，停止充电，控制空调机构紧急关机，并延迟第二时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

是则，进一步检测充电过程的电池信息中电池冷却需求是否为有效；

是则，控制模块控制空调机构的压缩机上电并开启；

否则，控制模块控制空调机构压缩机关机；

充电结束时，控制模块从电池管理模块获取电池信息；

检测充电结束时的电池信息中电池冷却需求是否为有效；

是则，控制模块控制空调机构关机，并延时第一时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

否则，控制模块控制高压继电器断开使压缩机下电。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请中空调机构连接板式换热器的一次侧，控制模块根据电池电量情况和电池冷却需求情况，使空调机构受控地为板式换热器一次侧提供制冷剂，对板式换热器二次侧循环的冷却液进行制冷，保证了冷却液通过热交换器对电池的制冷效果。且本申请控制模块根据电池电量情况，控制空调机构的可用程度，尽量降低空调机构耗电，能够在汽车运行过程中电池电量不足时，确保电池的能量提供给动力***，保证汽车航程。本申请能够在空调机构发生故障时，汽车绝缘故障时和电池故障时，控制空调机构关机，并快速对使用高压电动压缩机进行断电，避免空调机构危险发生。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电池冷却和乘客制冷的集成空调***的示意图；

图2为本申请实施例提供的空调机构的结构示意图和电路示意图；

图3为本申请实施例提供的未充电冷却策略的流程图；

图4为本申请实施例提供的未充电冷却策略中控制模块根据电池电量信息控制空调机构的可使用程度的流程图；

图5为本申请实施例提供的充电冷却策略的流程图。

附图中标号及含义如下：

1、循环水泵，2、热交换器，3、板式换热器，31、第一膨胀阀，32、第一单向阀，4、膨胀水箱，5、空调机构，51、压缩机，52、冷凝器，53、第二膨胀阀，54、蒸发器，55、第二单向阀，56、空调风扇，6、控制模块，7、绝缘监测模块，8、电池管理模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例1

参阅图1所示，本申请实施例提供一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***，包括：用于车内制冷的空调机构5，所述空调机构5连通板式换热器3的一次侧，所述空调机构5与板式换热器3的一次侧之间循环流动制冷剂，所述板式换热器3的二次侧连通循环水泵1、热交换器2和膨胀水箱4，所述循环水泵1连接热交换器2和膨胀水箱4，所述循环水泵、热交换器2和板式换热器3的二次侧内循环流动电池冷却水；所述循环水泵1和所述空调机构5受控制模块6控制，所述控制模块6电连接钥匙启动器。所述热交换器2处设置所述电池，电池产生热量经热交换器2传递给电池冷却水。

具体实施过程中，参阅图2所示，所述空调机构5包括压缩机51，所述压缩机51连接冷凝器52，所述冷凝器52经第二膨胀阀53连通蒸发器54的输入端，所述蒸发器54的输出端经第二单向阀55连通所述压缩机51，所述冷凝器52经第一膨胀阀31连接所述板式换热器3的一次侧的输入端，所述板式换热器3的一次侧的输出端经第一单向阀32连接所述压缩机51，所述蒸发器54处设置空调风扇56。

所述空调机构5包括：空调监控模块，所述空调监控模块通讯连接控制模块6，所述空调监控模块监测所述空调机构5的空调机构故障信息并上报控制模块6，所述空调监控模块电连接压缩机驱动电路，压缩机驱动电路电连接所述压缩机51，压缩机驱动电路电连接高压继电器，所述高压继电器电连接电池，所述高压继电器受控于控制模块6，控制模块6控制高压继电器的断开和导通控制压缩机51下电和上电。所述空调监控模块连接空调风扇驱动电路，空调风扇驱动电路连接所述空调风扇56。所述空调监控模块电连接空调机构操作模块，所述空调机构操作模块用于向所述空调监控模块发送针对空调机构的操控指令；空调监控模块执行所述操作指令以控制空调机构，其中，空调监控模块执行开机的操控指令时，空调监控模块向控制模块6请求许可执行开机的操作指令，控制模块6根据目标控制策略判断是否允许空调监控模块执行开机的操控指令。即空调机构的开机需要控制模块6的许可。

所述电池电连接电池管理模块8，所述电池管理模块8通讯连接控制模块6，所述电池管理模块8采集电池信息并上报所述控制模块6，其中，电池信息包括电池冷却请求、电池故障信息、电池充电状态和电池电量信息；具体实施过程中，电池管理模块8根据电池温度生成电池冷却请求，具体的，电池温度高于设定的温度阈值时，生成电池冷却请求。

所述控制模块6通讯连接绝缘监测模块7，所述绝缘监测模块7监测汽车的绝缘故障信息并上报所述控制模块6。

所述控制模块6根据所采集的电池信息、绝缘故障信息和空调机构故障信息控制空调机构5。

实施例2

本申请实施例提供一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***的控制方法，应用于所述的电池冷却和乘客制冷的集成空调***，包括：

使用钥匙触发钥匙启动器生成汽车发动信号或汽车关闭信号，控制模块响应汽车发动信号或汽车关闭信号，控制循环水泵工作或关闭；具体的，使用钥匙触发钥匙启动器生成汽车发动信号，电池供电；控制模块响应钥匙启动器的汽车发动信号，在电池电压达标后，控制循环水泵工作，使用钥匙触发钥匙启动器生成汽车关闭信号，控制模块响应钥匙启动器的汽车关闭信号控制循环水泵关闭。循环水泵在汽车启动后就保持工作，带动冷却水循环，为电池持续提供冷却水。

控制模块接收的电池管理模块发送的电池信息中电池充电状态为未充电时，控制模块通过未充电冷却策略控制空调机构；具体实施过程中，参阅图3所示，所述未充电冷却策略包括：

控制模块接收钥匙启动器信号。

控制模块检测接收到的是钥匙触发钥匙启动器生成汽车发动信号还是汽车关闭信号。

若接收汽车关闭信号则控制空调机构关机，并延迟第一时长后控制控制高压继电器断开使压缩机下电。

若未接收到汽车发动信号则执行以下过程：

控制模块从电池管理模块、绝缘监测模块和空调机构分别获取电池信息、绝缘故障信息和空调机构故障信息。

控制模块分析电池信息中电池故障信息，绝缘故障信息和空调机构故障信息是否均无故障。

否则，控制空调机构紧急停机，并延迟第二时长后控制高压继电器断开使压缩机下电。

是则，控制模块检测电池信息中电池冷却需求的有效情况和开机的操作指令的请求许可到接收情况，并判断是否需要空调机构开机。具体实施过程中，电池冷却需求有效和接到开机的操作指令的请求许可两种情况中中至少一个发生判断需要空调机构开机。电池冷却需求无效且为接到开机的操作指令的请求许可，判断不需要空调机构开机。

需要空调机构开机则，控制模块获取电池信息中电池电量信息，控制模块根据电池电量信息控制空调机构的可使用程度；具体的，参阅图4所示，所述控制模块根据电池电量信息控制空调机构的可使用程度包括：控制模块从电池信息中获取电池电量信息，控制模块判断电池电量信息的取值范围是否达到第一阈值；否则，控制模块控制空调机构关机，并延迟第一时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；是则，允许压缩机保持上电且进一步分析电池电量信息的取值范围是否达到第二阈值，是则，允许空调机构中空调风扇和压缩机工作，否则，仅允许空调机构中空调风扇工作。

不需要空调机构开机则，控制空调机构关机，并根据电池电量信息是否达到第一阈值控制压缩机上下电，具体的，电量信息达到第一阈值时，允许压缩机保持上电，电量信息低于第一阈值时，空调机构关机后延迟第一时长后控制高压继电器断开使压缩机下电。

控制模块接收的电池管理模块发送的电池信息中电池充电状态为充电时，控制模块通过充电冷却策略控制空调机构。具体实施过程中，参阅图5所示，所述充电冷却策略包括：

充电过程中，控制模块从电池管理模块获取电池信息，从绝缘监测模块获取绝缘故障信息，并从空调机构获取空调机构故障信息；

控制模块分析充电过程的电池信息中电池故障信息，绝缘故障信息和空调机构故障信息是否均无故障；

否则，提示故障，停止充电，控制空调机构紧急关机，并延迟第二时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

是则，进一步检测充电过程的电池信息中电池冷却需求是否为有效；

是则，控制模块控制空调机构的压缩机上电并开启；

否则，控制模块控制空调机构压缩机关机；

充电结束时，控制模块从电池管理模块获取电池信息；

检测充电结束时的电池信息中电池冷却需求是否为有效；

是则，控制模块控制空调机构关机，并延时第一时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

否则，控制模块控制高压继电器断开使压缩机下电。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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***，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。

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。

另外，在本发明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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***，其特征在于，包括：空调机构(5)，所述空调机构(5)连通板式换热器(3)的一次侧，所述板式换热器(3)的二次侧连通循环水泵(1)、热交换器(2)和膨胀水箱(4)，所述循环水泵(1)连接热交换器(2)和膨胀水箱(4)，所述循环水泵(1)和所述空调机构(5)受控制模块(6)控制，所述控制模块(6)电连接钥匙启动器；

所述热交换器(2)处设置所述电池，所述电池电连接电池管理模块(8)，所述电池管理模块(8)通讯连接控制模块(6)，所述电池管理模块(8)采集电池信息并上报所述控制模块(6)，其中，电池信息包括电池冷却请求、电池故障信息、电池充电状态和电池电量信息；

所述控制模块(6)通讯连接绝缘监测模块(7)，所述绝缘监测模块(7)监测汽车的绝缘故障信息并上报所述控制模块(6)；

所述控制模块(6)通讯连接所述空调机构(5)，所述控制模块(6)从空调机构(5)获取空调机构故障信息，所述控制模块(6)根据所采集的电池信息、绝缘故障信息和空调机构故障信息控制空调机构(5)。

2.根据权利要求1所述电池冷却和乘客制冷的集成空调***，其特征在于，所述空调机构(5)包括：压缩机(51)，所述压缩机(51)连接冷凝器(52)，所述冷凝器(52)经第二膨胀阀(53)连通蒸发器(54)的输入端，所述蒸发器(54)的输出端经第二单向阀(55)连通所述压缩机(51)，所述冷凝器(52)经第一膨胀阀(31)连接所述板式换热器(3)的一次侧的输入端，所述板式换热器(3)的一次侧的输出端经第一单向阀(32)连接所述压缩机(51)，所述蒸发器(54)处设置空调风扇(56)。

3.根据权利要求2所述电池冷却和乘客制冷的集成空调***，其特征在于，所述空调机构(5)包括：空调监控模块，所述空调监控模块通讯连接控制模块(6)，所述空调监控模块监测所述空调机构(5)的空调机构故障信息并上报控制模块(6)，所述空调监控模块电连接压缩机驱动电路，压缩机驱动电路电连接所述压缩机(51)，压缩机驱动电路电连接高压继电器，所述高压继电器电连接电池，所述高压继电器受控于控制模块(6)，所述空调监控模块连接空调风扇驱动电路，空调风扇驱动电路连接所述空调风扇(56)。

4.根据权利要求3所述电池冷却和乘客制冷的集成空调***，其特征在于，所述空调监控模块电连接空调机构操作模块，所述空调机构操作模块用于向所述空调监控模块发送针对空调机构的操控指令；空调监控模块执行所述操作指令以控制空调机构，其中，空调监控模块执行开机的操控指令时，空调监控模块向控制模块(6)请求许可执行开机的操作指令，控制模块(6)根据目标控制策略判断是否允许空调监控模块执行开机的操控指令。

5.一种电池冷却和乘客制冷的集成空调***的控制方法，应用于如权利要求1-4任一所述的电池冷却和乘客制冷的集成空调***，其特征在于，包括：

使用钥匙触发钥匙启动器生成汽车发动信号或汽车关闭信号，控制模块响应汽车发动信号或汽车关闭信号，控制循环水泵工作或关闭；

控制模块接收的电池管理模块发送的电池信息中电池充电状态为未充电时，控制模块通过未充电冷却策略控制空调机构；

控制模块接收的电池管理模块发送的电池信息中电池充电状态为充电时，控制模块通过充电冷却策略控制空调机构。

6.根据权利要求5所述电池冷却和乘客制冷的集成空调***的控制方法，其特征在于，所述未充电冷却策略包括：

控制模块接收钥匙启动器的汽车发动信号或汽车关闭信号，若接收汽车关闭信号则控制空调机构关机，并延迟第一时长后控制控制高压继电器断开使压缩机下电，若未接收到汽车发动信号则控制模块从电池管理模块获取电池信息，从绝缘监测模块获取绝缘故障信息，并从空调机构获取空调机构故障信息；

控制模块分析电池信息中电池故障信息，绝缘故障信息和空调机构故障信息是否均无故障；

否则，控制空调机构紧急停机，并延迟第二时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

是则，根据电池信息中电池冷却需求是否有效和是否接收到开机的操作指令的请求许可，判断是否需要空调机构开机；

需要空调机构开机则，控制模块获取电池信息中电池电量信息，控制模块根据电池电量信息控制空调机构的可使用程度；

不需要空调机构开机则，控制空调机构关机。

7.根据权利要求6所述电池冷却和乘客制冷的集成空调***的控制方法，其特征在于，所述控制模块根据电池电量信息控制空调机构的可使用程度包括：

控制模块判断电池电量信息的取值范围是否达到第一阈值；否则，控制空调机构关机，并延迟第一时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；是则，允许压缩机保持上电且进一步分析电池电量信息的取值范围是否达到第二阈值，是则，允许空调机构中空调风扇和压缩机工作，否则，仅允许空调机构中空调风扇工作。

8.根据权利要求5所述电池冷却和乘客制冷的集成空调***的控制方法，其特征在于，所述充电冷却策略包括：

充电过程中，控制模块从电池管理模块获取电池信息，从绝缘监测模块获取绝缘故障信息，并从空调机构获取空调机构故障信息；

控制模块分析充电过程的电池信息中电池故障信息，绝缘故障信息和空调机构故障信息是否均无故障；

否则，提示故障，停止充电，控制空调机构紧急关机，并延迟第二时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

是则，进一步检测充电过程的电池信息中电池冷却需求是否为有效；

是则，控制模块控制空调机构的压缩机上电并开启；

否则，控制模块控制空调机构压缩机关机；

充电结束时，控制模块从电池管理模块获取电池信息；

检测充电结束时的电池信息中电池冷却需求是否为有效；

是则，控制模块控制空调机构关机，并延时第一时长后控制高压继电器断开使压缩机下电；

否则，控制模块控制高压继电器断开使压缩机下电。

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