一种自适应调节的电动汽车冷却系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种自适应调节的电动汽车冷却系统及其控制方法，其属于汽车技术领域。

背景技术：

纯电动汽车在行驶、慢充过程中，电机、电机控制器、直流变换器(dc/dc)以及车载充电机都会产生大量的热量，因此需要冷却系统为其降温。目前动力冷却系统的冷却方式分为自然冷却、风冷和水冷，在传统的冷却方案中，电机以及电机控制器均采用水冷，dc/dc和obc采用风冷或者自然冷却。方案中，水泵为不带can通讯功能的定速水泵，当汽车上on档电时候，水泵以最大功率恒速工作。冷却系统和空调散热系统共用一个散热风扇，为一档或者二档定速风扇。

现有技术存在的问题和缺点，及出现的原因：

这种传统的冷却方案控制简单，但有以下缺点：

1)dc/dc、车载充电机采用自然冷却或者风冷，冷却效果较差，同时，把dc/dc、车载充电机、高压配电箱(pdu)集成为三合一后，原有的冷却方式无法满足散热要求。

2)汽车在行驶时，其工况是复杂多变的，其散热需求也会随之变化。在恶劣工况下，水泵可以以最高转速运行，但是在低速或者低扭矩的工况下，电机及其控制器发热量较小，散热需求较小，此时，水泵仍然以最高转速运行，造成能量浪费，降低汽车续航里程。

3)水泵一直高速运行，降低使用寿命。

4)冷却系统无法上传冷却水泵的状态信息，遇到故障等异常状态时，整车以及驾驶员无法进行监管。

5)散热风扇同时受冷却系统和空调散热系统控制，为一档或者两档定速风扇，档位固定且对应转速不可调节，容易出现低速挡无法满足散热要求，高速档又能量浪费的现象，无法适应不同车型以及同种车型的不同工况，造成散热性能较差以及能量浪费。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种自适应调节的电动汽车冷却系统及其控制方法。

本发明采用如下技术方案:一种自适应调节的电动汽车冷却系统，包括人机交互系统、整车控制器、电机、电机控制器、三合一中的直流变换器(dc/dc)和车载充电机、散热器、无极调速散热风扇、可自适应温度调速的水泵、冷却管道、空调开关以及空调管道压力传感器，所述冷却管道将可自适应温度调速的水泵、三合一中的dc/dc和车载充电机、电机控制器、电机、散热器依次串联；可自适应温度调速的水泵、三合一的dc/dc和车载充电机、电机控制器、电机、整车控制器、人机交互系统通过整车can网络进行通讯；系统中的三合一是由直流变换器(dc/dc)、车载充电机、高压配电箱组成，可自适应温度调速的水泵中集成有水泵控制器，根据工作模式以及零部件的温度信息进行转速调节；空调管道压力传感器安装在空调高压管道中，其压力值与风扇转速的对应关系预存在整车控制器中，无极调速散热风扇通过整车控制器发送的pwm信号进行调速。

本发明还采用如下技术方案：一种自适应调节的电动汽车冷却系统的控制方法，过程如下：

1)水泵通过can网络读取整车控制器发出的车辆状态报文，判断车辆工作模式；

2)当车辆的工作模式处于慢充模式时，水泵以最低转速npmin运行，直至汽车慢充结束，水泵停止工作；

3)车辆的工作模式处于可行驶模式时，水泵通过can网络读取dc/dc、电机、电机控制器实时温度；

4)水泵计算出dc/dc温度tdc/dc和电机控制器温度tmcu的最大值tmax，以及电机温度tem；

5)根据tmax进行档位a判断：

①将温度从低到高划分为p个范围，对应不同档位，编号1、2、3…依次排序，将档位-温度表预存于水泵之中；

②判断tmax所处的温度范围，得到档位a；

6)根据tem进行档位b判断：

①将温度从低到高划分为p个范围，对应不同档位，编号1、2、3…依次排序，将档位-温度表预存于水泵之中；

②判断tem所处的温度范围，得到档位b；

7)取档位a、b最大值cmax作为水泵需求档位；

8)将水泵转速分为p个档位，每个档位对应一个转速，档位-转速表预存于水泵之中；

9)将需求档位cmax对照档位-转速表，得到水泵需求转速，进行转速控制；

10)在读取can报文过程中，如果出现读取异常现象，水泵直接以最高转速运行；

11)水泵的工作状态将会通过人机交互系统显示出来。

进一步地，冷却系统散热风扇的控制逻辑过程如下：

1)整车控制器判断车辆工作模式；

2)当车辆的工作模式处于慢充模式时，散热风扇不工作；

3)车辆的工作模式处于可行驶模式时，读取空调开关状态、空调高压管道压力传感器信号；

4)空调打开时，将压力值从低到高划分为m个范围，对应不同档位d，编号1、2、3…依次排序，当空调关闭时，档位的为0，档位-压力表预存于整车控制器中；

5)进行档位d判断：

6)散热风扇的转速是关于档位d、水泵需求档位cmax的函数，风扇转速-档位d-水泵需求档位之间的关系以表格形式预存在整车控制器中；

7)整车控制器通过查表的方式，得到散热风扇转速；

8)整车控制器给散热风扇发送pwm信号，调节散热风扇转速。

本发明具有如下有益效果：

1)冷却系统使用的水泵带有can通讯功能和自适应温度调速功能，无需额外控制器和温度传感器，节约硬件成本，同时利于不同车型使用，提高系统通用性，平台化。

2)水泵可以通过can网络将转速、工作状态等信息发送can网络，便于整车和驾驶员监管。

3)本发明所述的冷却系统可以根据汽车不同工作模式、不同行驶工况进行水泵转速调节，降低水泵能量消耗，提高续航里程；

4)本发明所述的冷却系统避免了水泵一直高速运行，延长水泵使用寿命。

5)冷却系统的散热风扇可以根据汽车不同工作模式、不同行驶工况进行转速调节，降低风扇能量消耗，提高续航里程，延长风扇使用寿命。

附图说明：

图1为本发明自适应调节的电动汽车冷却系统的示意图。

图2为本发明自适应调节的电动汽车冷却系统的控制方法示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明自适应调节的电动汽车冷却系统包括人机交互系统、整车控制器、电机、电机控制器、三合一中的直流变换器(dc/dc)和车载充电机、散热器、无极调速散热风扇、可自适应温度调速的水泵、空调开关以及空调管道压力传感器。其中，冷却管道将可自适应温度调速的水泵、三合一中的dc/dc和车载充电机、电机控制器、电机、散热器依次串联；可自适应温度调速的水泵、三合一的dc/dc和车载充电机、电机控制器、电机、整车控制器、人机交互系统通过整车can网络进行通讯。系统中的三合一是由直流变换器(dc/dc)、车载充电机(obc)、高压配电箱组成，其中，直流变换器(dc/dc)、车载充电机需要水冷散热；系统中可行驶模式为车辆star档状态；系统中的水泵可以进行can通讯以此判断汽车是行驶模式还是慢充模式，同时还可以通过can网络读取电机控制器、电机、三合一中的dc/dc和车载充电机的实时温度，并且，水泵控制器集成于水泵中，可以根据工作模式以及零部件的温度信息进行转速调节；系统中，空调压力传感器安装在空调高压管道中，其压力值与风扇转速的对应关系预存在整车控制器中。系统中，散热风扇可以通过整车控制器发送的pwm信号进行调速。

本发明自适应调节的电动汽车冷却系统的控制方法，过程如下：

1)水泵通过can网络读取整车控制器发出的车辆状态报文，判断车辆工作模式；

2)当车辆的工作模式处于慢充模式时，水泵以最低转速npmin运行，直至汽车慢充结束，水泵停止工作；

3)车辆的工作模式处于可行驶模式时，水泵通过can网络读取dc/dc、电机、电机控制器实时温度；

4)水泵计算出dc/dc温度tdc/dc和电机控制器温度tmcu的最大值tmax，以及电机温度tem；

5)根据tmax进行档位a判断：

①将温度从低到高划分为p个范围，对应不同档位，编号1、2、3…依次排序，将档位-温度表预存于水泵之中；

②判断tmax所处的温度范围，得到档位a。

6)根据tem进行档位b判断：

①将温度从低到高划分为p个范围，对应不同档位，编号1、2、3…依次排序，将档位-温度表预存于水泵之中；

②判断tem所处的温度范围，得到档位b。

7)取档位a、b最大值cmax作为水泵需求档位；

8)将水泵转速分为p个档位，每个档位对应一个转速，档位-转速表预存于水泵之中；

9)将需求档位cmax对照档位-转速表，得到水泵需求转速，进行转速控制。

10)在读取can报文过程中，如果出现读取异常现象，水泵直接以最高转速运行；

11)水泵的工作状态将会通过人机交互系统显示出来。

冷却系统散热风扇的控制逻辑如图2所示，其过程如下：

1)整车控制器判断车辆工作模式；

2)当车辆的工作模式处于慢充模式时，散热风扇不工作；

3)车辆的工作模式处于可行驶模式时，读取空调开关状态、空调高压管道压力传感器信号；

4)空调打开时，将压力值从低到高划分为m个范围，对应不同档位d，编号1、2、3…依次排序，当空调关闭时，档位的为0，档位-压力表预存于整车控制器中；

5)进行档位d判断：

6)散热风扇的转速是关于档位d、水泵需求档位cmax的函数，风扇转速-档位d-水泵需求档位之间的关系以表格形式预存在整车控制器中；

7)整车控制器通过查表的方式，得到散热风扇转速；

8)整车控制器给散热风扇发送pwm信号，调节散热风扇转速。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。