一种冷却方法、冷却装置及车辆与流程

文档序号:28527730发布日期:2022-01-18 19:22阅读:101来源:国知局
一种冷却方法、冷却装置及车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域,特别涉及一种冷却方法、冷却装置及车辆。


背景技术:

2.在新能源汽车中,燃料电池汽车具有能量密度高、续驶里程长、环境友好等特点。在燃料电池汽车中,燃料电池的运行会产生较大的热量,需要使用大功率散热器件对燃料电池进行散热,以降低燃料电池的温度,保持燃料电池稳定运行。
3.目前,在燃料电池汽车的冷却中,冷却方法简单,功耗较大。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本发明旨在提出一种冷却方法、冷却装置和车辆,以解决现有技术中在燃料电池汽车的冷却过程中,冷却方法简单,功耗较大的问题。
5.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
6.一种冷却方法,应用于车辆,所述车辆包括电池冷却回路、电机冷却回路、空调冷却回路和风扇;所述电池冷却回路包括第一散热器,所述电机冷却回路包括第二散热器,所述空调冷却回路包括第三散热器,所述方法包括:
7.获取所述电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取所述电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取所述空调冷却回路的第三风扇转速需求;
8.从所述第一风扇转速需求、所述第二风扇转速需求和所述第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求;
9.根据所述最大风扇转速需求控制所述风扇动作,以对所述第一散热器、所述第二散热器和所述第三散热器进行散热。
10.进一步的,所述获取所述电机冷却回路的第二风扇转速需求,包括:
11.获取所述电机冷却回路中每个器件的温度值,以及获取每个所述器件的温度变化率;
12.根据目标器件的温度值和温度变化率,通过第一预设列表确定所述目标器件的目标风扇转速需求;所述目标器件为所有所述器件中的任意一个;
13.从每个所述器件的目标风扇转速需求中确定最大目标风扇转速需求,将所述最大目标风扇转速需求作为所述第二风扇转速需求。
14.进一步的,所述获取每个所述器件的温度变化率,包括:
15.获取所述器件当前时刻的温度值和目标时刻的温度值;所述目标时刻位于所述当前时刻之前、且与所述当前时刻间隔预设时长;
16.确定所述当前时刻的温度值和所述目标时刻的温度值之间的差值;
17.根据所述差值和所述预设时长,确定所述器件的温度变化率。
18.进一步的,所述从每个所述器件的目标风扇转速需求中确定最大目标风扇转速需求,将所述最大目标风扇转速需求作为所述第二风扇转速需求,包括:
19.从每个所述器件的目标风扇转速需求中,确定所述最大目标风扇转速需求;
20.在所述车辆的行驶速度大于等于预设行驶速度的情况下,确定所述最大目标风扇转速需求的预设百分比为所述第二风扇转速需求;所述预设百分比小于1;
21.在所述车辆的行驶速度小于所述预设行驶速度的情况下,确定所述最大目标风扇转速需求为所述第二风扇转速需求。
22.进一步的,所述电池冷却回路还包括燃料电池和循环泵,所述第一散热器、所述燃料电池和所述循环泵串联;所述循环泵用于为所述电池冷却回路提供冷却液,所述获取所述电池冷却回路的第一风扇转速需求包括:
23.获取所述燃料电池的进口温度值和目标温度值;
24.根据所述进口温度值和所述目标温度值确定所述第一风扇转速需求。
25.进一步的,所述电池冷却回路还包括散热支路,所述散热支路与所述第一散热器并联,所述方法还包括:
26.在所述进口温度值不等于所述目标温度值的情况下,根据所述进口温度值和所述目标温度值控制所述第一散热器和所述散热支路的开度,以通过所述第一散热器和所述散热支路中的冷却液对所述燃料电池进行散热,使所述进口温度值等于所述目标温度值。
27.进一步的,所述方法还包括:
28.获取所述燃料电池的出口温度值和第一目标温度差;
29.在所述第一散热器的开度满足第一开度阈值、所述散热支路的开度满足第二开度阈值的情况下,若所述进口温度值不等于所述目标温度值,则通过所述循环泵控制所述散热支路中冷却液的流量,对所述燃料电池进行散热,以使所述出口温度值和所述进口温度值之间的温度差等于所述第一目标温度差,其中,所述第二开度阈值大于所述第一开度阈值。
30.进一步的,所述车辆还包括加热回路,所述加热回路包括加热器,所述加热回路与所述燃料电池并联设置,所述方法还包括:
31.获取环境温度值;
32.在接收到加热指令的情况下,若所述进口温度值等于所述目标温度值、且所述环境温度值与所述出口温度值之间的温度差大于等于第二目标温度差,则连接所述加热回路和所述电池冷却回路。
33.进一步的,所述空调冷却回路包括压缩机,所述获取所述空调冷却回路的第三风扇转速需求,包括:
34.获取所述压缩机的压力值和所述车辆的行驶速度;
35.根据所述压力值和所述行驶速度,通过第二预设列表确定所述第三风扇转速需求。
36.一种冷却装置,设置于车辆,所述车辆包括电池冷却回路、电机冷却回路、空调冷却回路和风扇;所述电池冷却回路包括第一散热器,所述电机冷却回路包括第二散热器,所述空调冷却回路包括第三散热器,所述装置包括:
37.获取模块,用于获取所述电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取所述电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取所述空调冷却回路的第三风扇转速需求;
38.确定模块,用于从所述第一风扇转速需求、所述第二风扇转速需求和所述第三风
扇转速需求中确定最大风扇转速需求;
39.控制模块,用于根据所述最大风扇转速需求控制所述风扇动作,以对所述第一散热器、所述第二散热器和所述第三散热器进行散热。
40.进一步的,所述获取模块包括:
41.第一获取单元,用于获取所述电机冷却回路中每个器件的温度值,以及获取每个所述器件的和温度变化率;
42.第一确定单元,用于根据目标器件的温度值和温度变化率,通过第一预设列表确定所述目标器件的目标风扇转速需求;所述目标器件为所有所述器件中的任意一个;
43.第二确定单元,用于从每个所述器件的目标风扇转速需求中,确定最大的目标风扇转速需求,将所述最大目标风扇转速需求作为所述第二风扇转速需求。
44.进一步的,所述第一获取单元,具体用于获取所述器件当前时刻的温度值和目标时刻的温度值;所述目标时刻位于所述当前时刻之前、且与所述当前时刻间隔预设时长;
45.确定所述当前时刻的温度值和所述目标时刻的温度值之间的差值;
46.根据所述差值和所述预设时长,确定所述器件的温度变化率。
47.进一步的,所述第二确定单元,具体用于从每个所述器件的目标风扇转速需求中,确定所述最大目标风扇转速需求;
48.在所述车辆的行驶速度大于等于预设行驶速度的情况下,确定所述最大目标风扇转速需求的预设百分比为所述第二风扇转速需求;所述预设百分比小于1;
49.在所述车辆的行驶速度小于所述预设行驶速度的情况下,确定所述最大目标风扇转速需求为所述第二风扇转速需求。
50.进一步的,所述电池冷却回路还包括燃料电池和循环泵,所述第一散热器、所述燃料电池和所述循环泵串联;所述循环泵用于为所述电池冷却回路提供冷却液,所述获取模块还包括:
51.第二获取单元,用于获取所述燃料电池的进口温度值和目标温度值;
52.第三确定单元,用于根据所述进口温度值和所述目标温度值确定所述第一风扇转速需求。
53.进一步的,所述电池冷却回路还包括散热支路,所述散热支路与所述第一散热器并联,所述控制模块,还用于在所述进口温度值不等于所述目标温度值的情况下,根据所述进口温度值和所述目标温度值控制所述第一散热器和所述散热支路的开度,以通过所述第一散热器和所述散热支路中的冷却液对所述燃料电池进行散热,使所述进口温度值等于所述目标温度值。
54.进一步的,所述控制模块,还用于获取所述燃料电池的出口温度值和第一目标温度差;
55.在所述第一散热器的开度满足第一开度阈值、所述散热支路的开度满足第二开度阈值的情况下,若所述进口温度值不等于所述目标温度值,则通过所述循环泵控制所述散热支路中冷却液的流量,对所述燃料电池进行散热,以使所述出口温度值和所述进口温度值之间的温度差等于所述第一目标温度差,其中,所述第二开度阈值大于所述第一开度阈值。
56.进一步的,所述车辆还包括加热回路,所述加热回路包括加热器,所述加热回路与
所述燃料电池并联设置,所述控制模块,还用于获取环境温度值;
57.在接收到加热指令的情况下,若所述进口温度值等于所述目标温度值、且所述环境温度值与所述出口温度值之间的温度差大于等于第二目标温度差,则连接所述加热回路和所述电池冷却回路。
58.进一步的,所述空调冷却回路包括压缩机,所述获取模块,还包括:
59.第三获取单元,用于获取所述压缩机的压力值和所述车辆的行驶速度;
60.第四确定单元,用于根据所述压力值和所述行驶速度,通过第二预设列表确定所述第三风扇转速需求。
61.对于现有技术,本发明所述的冷却方法具有以下优势:
62.本发明实施例中,获取电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取空调冷却回路的第三风扇转速需求,从第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求,根据最大风扇转速需求控制风扇动作,以对第一散热器、第二散热器和第三散热器进行散热。当车辆中包括电池冷却回路,电机冷却回路和空调冷却回路时,可以根据最大风扇转速需求控制车辆中的风扇转动,同时对电池冷却回路、电机冷却回路和空调冷却回路进行降温,可以降低冷却过程中的功耗,提高冷却效率。
63.本发明的另一目的在于提出一种车辆,以解决现有技术中燃料电池汽车的冷却过程中,冷却方法简单,功耗较大的问题。
64.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
65.一种车辆,所述车辆包括上述冷却装置。
66.所述车辆与上述冷却装置相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
附图说明
67.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
68.图1为本技术实施例提供的一种冷却方法的步骤流程图;
69.图2为本技术实施例提供的一种冷却系统的结构示意图;
70.图3为本技术实施例提供的另一种冷却方法的步骤流程图;
71.图4为本技术实施例提供的一种通过pid控制算法确定第一风扇转速需求的示意图;
72.图5为本技术实施例提供的一种冷却装置的结构框图。
73.附图标记说明:
74.200-风扇,201-第一散热器,202-燃料电池,203-循环泵,204-散热支路,205-第一三通阀,206-第一三通连接件,301-第二散热器,302-电动机,303-电动机控制器,304-开关电源,305-空压机,306-中冷器,307-电机循环泵,401-第三散热器,402-膨胀阀,403-蒸发器,404-压缩机,501-加热器,502-加热循环泵,503-暖风芯体,504-第二三通阀,505-第二三通连接件。
具体实施方式
75.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
76.本技术实施例的冷却方法,包括但不限于应用于燃料电池汽车(燃料电池汽车例如氢燃料电池汽车),本技术实施例的冷却方法可以由车辆中的整车控制单元(pcu,powertrain control unit)执行,或者由车辆中的燃料电池控制单元(fcu,fc stack control unit)执行,本技术实施例仅以fcu为例进行解释说明,其他参照执行即可。
77.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
78.参照图1,图1为本技术实施例提供的一种冷却方法的步骤流程图,该方法可以应用于车辆,包括:
79.步骤101、获取电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取空调冷却回路的第三风扇转速需求。
80.参照图2,图2为本技术实施例提供的一种冷却系统的结构示意图,冷却系统包括电池冷却回路、电机冷却回路、空调冷却回路和风扇200。电池冷却回路可以包括第一散热器201、燃料电池202和循环泵203,第一散热器201、燃料电池202和循环泵203依次串联,构成电池冷却回路。电池冷却回路中装有冷却液(例如水)。循环泵203工作时,可以使电池冷却回路中的冷却液在整个电池冷却回路中循环流动,通过第一散热器201对冷却液进行降温,从而实现对燃料电池202的降温冷却。电池冷却回路中包括的器件的类型和电池冷却回路的具体结构可以根据需求设置,本实施对此不做限制。
81.电机冷却回路可以包括第二散热器301,电机冷却回路用于对车辆中的电动机302、电动机控制器303、开关电源304、空压机305和中冷器306等器件进行散热。电动机302、电动机控制器303、开关电源304、空压机305和中冷器306等器件的散热流道通过散热管路与第二散热器301串联,构成电机冷却回路。在电机冷却回路中可以设置电机循环泵307,在电机循环泵307的作用下,电机冷却回路中的冷却液在电动机302、电动机控制器303、开关电源304、空压机305和中冷器306等器件的散热流道和第二散热器301之间循环流动,实现对电机冷却回路中各器件的散热。电机冷却回路中包括的器件的类型和电机冷却回路的具体结构可以根据需求设置,本实施对此不做限制。
82.空调冷却回路可以包括第三散热器401(例如冷凝器)、膨胀阀402、蒸发器403和压缩机404等器件,空调冷却回路的具体结构可参考现有技术,本实施例对此不做赘述。
83.如图2所示,第一散热器201、第二散热器301和第三散热器401和风扇200并列设置,可以通过风扇200的转动对第一散热器201、第二散热器301和第三散热器401进行散热,从而实现对空调冷却回路、电机冷却回路和电池冷却回路的同时散热。
84.本实施例中,第一风扇转速需求对应电池冷却回路中的燃料电池稳定工作时,电池冷却回路所需求的风扇转速。第二风扇转速需求对应电机冷却回路中的各个器件均稳定工作时,电机冷却回路所需求的风扇转速。第三风扇转速需求对应空调冷却回路正常工作时,空调冷却回路所需求的风扇转速。可以同时获取第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求,以根据第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求对风扇进行控制。具体获取第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求的方法可以根据需求设置,本实施例对此不做限制。
85.步骤102、从第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求。
86.本实施例中,在获取到第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求之后,可以确定第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中的最大风扇转速需求。示例的,可以采用脉冲宽度调制(pwm,pulse width modulation)控制风扇200的转速,第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求可以为控制脉冲的占空比,通过调节控制脉冲的占空比可以调节风扇200的转速。例如,若第一风扇转速需求对应的控制脉冲的占空比为20%、第二风扇转速需求对应的控制脉冲的占空比为10%、第三风扇转速需求对应的控制脉冲的占空比为40%,则可以确定第三风扇转速需求为最大风扇转速需求,即控制脉冲的占空比为40%。对pwm的理解可参考现有技术,本实施对此不做赘述。
87.需要说明的是,在通过其他方法控制风扇200转动时,第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速也可以通过其他方式表示,例如第一风扇转速需求可以直接为风扇200的转速。
88.步骤103、根据最大风扇转速需求控制风扇动作,以对第一散热器、第二散热器和第三散热器进行散热。
89.本实施例中,在确定最大风扇转速需求之后,可以根据最大风扇转速需求控制风扇动作。结合上述举例,fcu的输出端可以向风扇输出占空比为40%的控制脉冲,以控制风扇动作。具体根据控制脉冲控制风扇动作的过程可参考现有技术,本实施例对此不做限制。
90.综上所述,本实施例中,获取电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取空调冷却回路的第三风扇转速需求,从第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求,根据最大风扇转速需求控制风扇动作,以对第一散热器、第二散热器和第三散热器进行散热。当车辆中包括电池冷却回路,电机冷却回路和空调冷却回路时,可以根据最大风扇转速需求控制车辆中的风扇转动,同时对电池冷却回路、电机冷却回路和空调冷却回路进行降温,可以降低冷却过程中的功耗,提高冷却效率。
91.参照图3,图3为本技术实施例提供的另一种冷却方法的步骤流程图,该方法可以应用于车辆,包括:
92.步骤301、获取电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取空调冷却回路的第三风扇转速需求。
93.可选的,获取电池冷却回路的第一风扇转速需求,可以通过如下方式实现:
94.获取燃料电池的进口温度值和目标温度值;
95.根据进口温度值和目标温度值确定第一风扇转速需求。
96.本实施例中,可以根据燃料电池的进口温度值和目标温度值确定第一风扇转速需求。进口温度值为在燃料电池202的冷却液进口位置的冷却液的温度值,可以在燃料电池202的冷却液进口处设置温度传感器,fcu可以通过温度传感器实时采集燃料电池202的进口温度值。目标温度值可以由fcu或pcu根据燃料电池202的运行功率确定,燃料电池202的运行功率不同,对应的目标温度值不同。目标温度值由pcu确定时,fcu可以直接接收pcu发送的目标温度值,目标温度值的获取方法可参考现有技术,本实施对此不做限制。需要说明
的是,在燃料电池202的运行过程中,当燃料电池202的运行功率一定时,需要保持燃料电池202的温度维持在目标温度值,使燃料电池202稳定工作。因此,需要控制燃料电池202的进口温度值(即进入燃料电池202的冷却液的温度值)等于目标温度值,使燃料电池202工作在稳定状态。
97.第一风扇转速需求对应进口温度值等于目标温度值(燃料电池稳定工作)时,电池冷却回路所需求的风扇转速。示例的,如图4所示,图4为本技术实施例提供的一种通过pid控制算法确定第一风扇转速需求的示意图,可以将目标温度值作为pid控制算法的目标值,将采集到的进口温度值作为pid控制算法的反馈值,通过pid控制算法确定第一风扇转速需求。通过pid控制算法确定第一风扇转速需求的过程可参考现有技术中pid控制算法的使用过程,本实施例对此不做赘述。其中,第一风扇转速需求也可以根据目标温度值和进口温度值通过其他方法确定,本实施例对此不做限制。
98.可选的,获取电机冷却回路的第二风扇转速需求,可以通过如下方式实现:
99.获取电机冷却回路中每个器件的温度值,以及获取每个器件的温度变化率;
100.根据目标器件的温度值和温度变化率,通过第一预设列表确定目标器件对应的目标风扇转速需求;目标器件为所有器件中的任意一个;
101.从每个器件分别对应的目标风扇转速需求确定最大目标风扇转速需求,将最大目标风扇转速需求作为第二风扇转速需求。
102.本实施例中,目标风扇转速需求表示对应的器件稳定工作时需要的风扇转速,可以预先建立第一预设列表,第一预设列表包括温度值和温度变化率与风扇转速需求的对应关系。在获取到电机冷却回路中的每个器件的温度值和温度变化率之后,可以根据获取到温度值和温度变化率,通过插值法查表确定每个器件对应的目标风扇转速需求。如表1所示,表1示出了本实施例提供的一种第一预设列表:
[0103][0104]
表1
[0105]
在确定第二风扇转速需求的过程中,首先可以获取电机冷却回路中器件的温度值和温度变化率,然后根据温度值和温度变化率,从第一预设类表中确定对应的风扇转速需求。
[0106]
可选的,获取每个器件的温度变化率,可以通过如下方式实现:
[0107]
获取器件当前时刻的温度值和目标时刻的温度值;目标时刻位于当前时刻之前、且与当前时刻间隔预设时长;
[0108]
确定当前时刻的温度值和目标时刻的温度值之间的差值;
[0109]
根据差值和预设时长,确定器件的温度变化率。
[0110]
示例的,以电动机302为例,可以通过温度传感器,每隔预设时长(例如每隔2秒)采集一次电动机302的温度值,并存储采集到的温度值。例如,第3秒(当前时刻)采集到的电动机302的温度值为85.4度,第1秒(目标时刻)采集到的电动机302的温度值为85度,第3秒的温度值与第1秒的温度值之间的差值为(85.4-85)度,则温度变化率为(85.4-85)度/2秒=0.2度每秒。在确定电动机302的温度值和温度变化率之后,可以根据第一预设列表,通过插值法查表得到电动机302的风扇转速需求(即目标转速需求)。结合表1,电动机302的温度为85.4度,温度变化率为0.2度每秒,则可以确定电动机302的风扇转速需求为(50%-30%)
×
(85.4-85)
÷
(90-85)+30%=31.6%(即控制脉冲的占空比为31.6%)。通过插值法查表确定风扇转速需求的方法,可参考现有技术中的查表方法,本实施例对此不做限制。
[0111]
在确定电机冷却回路中每个器件的风扇转速需求之后,可以选择最大的风扇转速需求为第二风扇转速需求。结合图1,在确定电动机、电动机控制器、开关电源、空压机和中冷器等器件的风扇转速需求之后,若采用最大的风扇转速需求(第二风扇转速需求)控制风扇200转动,可以对电机冷却回路中的每个器件进行散热,满足电机冷却回路中每个器件的风扇转速需求。
[0112]
本实施例中,可以设置温度值大于等于第一预设温度值(例如表1中的105度)时,直接确定第二风扇转速需求为90%(即控制脉冲的占空比为90%),以及在温度值小于等于第二预设温度值(例如表1中的85度)时,直接确定第二风扇转速需求为10%(即控制脉冲的占空比为100%),以在温度值过高或过低时直接确定第二风扇转速需求,减小第一预设列表的数据量。
[0113]
同时,可以在偏差率大于等于第一预设偏差率(例如表1中的0.2度每秒)时,以第一预设偏差率对应的风扇转速需求为第二风扇转速需求,即在偏差率大于等于0.2度每秒时,将偏差率设置为0.2度每秒。以及在偏差率小于等于第二预设偏差率(例如表1中的-0.2度每秒)时,以第二预设偏差率对应的风扇转速需求为第二风扇转速需求,即在偏差率小于等于-0.2度每秒时,将偏差率设置为-0.2度每秒,可以进一步的减小第一预设列表的数据量。其中,结合器件的温度和温度变化率确定器件的风扇转速需求,可以更准确的确定每个器件的风扇转速需求,进而降低电机冷却回路冷却过程中的功耗。
[0114]
可选的,从每个器件的目标风扇转速需求中确定最大目标风扇转速需求,将最大目标风扇转速需求作为第二风扇转速需求,可以通过如下方式实现:
[0115]
从每个器件的目标风扇转速需求中,确定最大目标风扇转速需求;
[0116]
在车辆的行驶速度大于等于预设行驶速度的情况下,确定最大目标风扇转速需求的预设百分比为第二风扇转速需求;预设百分比小于1;
[0117]
在车辆的行驶速度小于预设行驶速度的情况下,确定最大目标风扇转速需求为第二风扇转速需求。
[0118]
示例的,当车辆的行驶速度大于等于100公里每小时(预设行驶速度)时,若确定最大目标风扇转速需求为50%,则可以确定第二风扇转速需求为50%
×
90%=40%。其中,50%为控制脉冲的占空比,90%为最大目标风扇转速需求的预设百分比,预设百分比的具体大小可以根据需求设置,本实施例对此不做限制。相反的,当车辆的行驶速度小于100公里每小时时,可以直接将最大目标风扇转速需求50%作为第二风扇转速需求。在实际应用中,当车辆行驶速度较快时(大于等于预设行驶速度),车辆本身的进气量较大,可以对第一
散热器201、第二散热器301和第三散热器401进行一定的散热,此时可以降低第二风扇转速需求,从而降低风扇200的功耗。
[0119]
进一步的,可以在车辆的行驶速度等于零时(即车辆停车熄火),将最大目标风扇转速需求作为第二风扇转速需求,并控制风扇运行目标时长。例如,fcu接收到pcu发送的熄火指令之后,可以通过第二风扇转速需求控制风扇转动,并在接收到熄火指令后的第5秒(目标时长)控制风扇停止转动,以在车辆熄火之后,延时散热,对电池冷却回路、电机冷却回路、空调冷却回路进行继续散热。
[0120]
可选的,获取空调冷却回路的第三风扇转速需求,可以通过如下方式实现:
[0121]
获取压缩机的压力值和车辆的行驶速度;
[0122]
根据压力值和行驶速度,通过第二预设列表确定第三风扇转速需求。
[0123]
本实施例中,可以预先建立第二预设列表,第二预设列表包括压缩机404的压力值和车辆的行驶速度与第三风扇转速需求的对应关系。在确定第三风扇转速需求时,首先可以确定空调冷却回路中压缩机404的压力值和车辆的行驶速度,然后根据压力值和行驶速度,通过查表法确定第三风扇转速需求。
[0124]
如表2所示,表2示出了本实施例提供的一种第二预设列表的示意图:
[0125][0126]
表2
[0127]
如表2所示,可以预先建立压缩机404的压力值、车辆行驶速度和第三风扇转速需求的对应关系,在确定压缩机404的压力值和车辆的行驶速度之后,可以根据表2(第二预设列表)查找得到对应的第三风扇转速需求。例如,若压缩机404的压力值为1.2兆帕,车辆行驶速度为50公里每小时,则可以确定第三风扇转速需求为10%。其中,第三风扇转速需求也可以通过其他方式确定,本实施例对此不做限制。
[0128]
本实施例中,可以根据压缩机的上行运行状态和下行运行状态分别建立不同的第二预设列表,压缩机的上行运行状态表示压缩机的压力值不断变大,压缩机的下行运行状态表示压缩机的压力值不断减小。例如,建立与压缩机的上行运行状态对应的第二预设列
表(如表2所示),以及建立与压缩机的下行运行状态对应的第二预设列表(与表2对应、且结构相同)。在确定第三风扇转速需求时,首先确定压缩机的运行状态,然后根据对应的第二预设列表确定第三风扇转速需求,可以根据压缩机的运行状态更精准的确定第三风扇转速需求。
[0129]
其中,在压缩机的控制过程中,可以根据压缩机的压力值对压缩机进行保护。空调冷却回路可以由空调系统控制器(ac,air conditioning)进行控制,当压缩机的压力值较小时,例如压缩机的压力值小于等于第一预设压力时(第一预设压力例如0.296兆帕)可以切断压缩机,使压缩机停止运行,当压缩机的压力值大于等于第二预设压力时(第二预设压力例如0.321兆帕)时启动压缩机运行。对应的,当压缩机的压力值较大时,例如压缩机的压力值大于等于第三预设压力时(第三预设压力例如3.24兆帕)可以切断压缩机,使压缩机停止运行,当压缩机的压力值小于等于第四预设压力时(第四预设压力例如2.65兆帕)时启动压缩机运行。
[0130]
步骤302、从第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求。
[0131]
步骤303、根据最大风扇转速需求控制风扇动作,以对第一散热器、第二散热器和第三散热器进行散热。
[0132]
本实施例中,获取电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取空调冷却回路的第三风扇转速需求,从第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求,根据最大风扇转速需求控制风扇动作,以对第一散热器、第二散热器和第三散热器进行散热。当车辆中包括电池冷却回路,电机冷却回路和空调冷却回路时,可以根据最大风扇转速需求控制车辆中的风扇转动,同时对电池冷却回路、电机冷却回路和空调冷却回路进行降温,可以降低冷却过程中的功耗,提高冷却效率。
[0133]
可选的,该方法还可以包括:
[0134]
在进口温度值不等于目标温度值的情况下,根据进口温度值和目标温度值控制第一散热器和散热支路的开度,以通过第一散热器和散热支路中的冷却液对燃料电池进行散热,使进口温度值等于目标温度值。
[0135]
示例的,如图2所示,电池冷却回路中还可以包括散热支路204、第一三通阀205,第一三通阀205的a端与第一散热器201的一端连接,第一三通阀205的b端与散热支路204的一端连接,第一三通阀205的c端与循环泵203的进口连接,循环泵203的出口与燃料电池202的冷却液进口连接,燃料电池202的冷却液出口通过第一三通连接件206分别与第一散热器201的另一端和散热支路204的另一端连接,从而实现第一散热器201与散热支路204的并联,并且使并联后的第一散热器201和散热支路204与循环泵203和燃料电池202串联。其中,散热支路204中可以只包括循环管路,散热支路204用于分流,以调节流过第一散热器201的冷却液的流量。第一散热器201、第一三通阀205、循环泵203和燃料电池202,以及第一散热器201和散热支路204的具体结构和连接关系可参考现有技术,本实施例对此不做限制。
[0136]
本实施例中,在进口温度值不等于目标温度值的情况下,通过控制第一散热器201和散热支路204的开度,可以控制流过第一散热器201的冷却液的流量和流过散热支路204的冷却液的流量。结合图2,第一散热器201可以对流过第一散热器201的冷却液进行充分散
热,因此第一散热器201的散热效果高于散热支路204的散热效果。在整个电池冷却回路中的冷却液的流量一定的情况下,通过调节第一散热器201和散热支路204的开度,可以调节流过第一散热器201的冷却液流量,从而调节整个电池冷却回路的散热效果,达到调节进口温度值的目的。
[0137]
示例的,第一三通阀205可以为三通比例阀(三通比例阀中a端与b端同步动作,a端开度增加时b端开度同步减小,a端开度减小时b端开度同步增大),控制三通比例阀动作时,可以在增加第一散热器201的开度时(即增加a端的开度),同步减小散热支路204的开度(即减小b端的开度),从而增加流过第一散热器201的冷却液流量,减小流过散热支路204的冷却液流量,提高电池冷却回路的散热强度。相反的,在增加散热支路204的开度时(即增加b端的开度),可以同步减小第一散热器201的开度(即减小a端的开度),从而减小流过第一散热器201的冷却液流量,增加流过散热支路204的冷却液流量,降低电池冷却回路的散热强度。动态调节第一散热器201和散热支路204的开度,可以调节流过燃料电池202的冷却液的温度,使进口温度值等于目标温度值。
[0138]
例如,可以采用pid(proportion integration differentiatio)控制算法,以目标温度值为pid控制算法的目标值,以进口温度值为pid控制算法的反馈值,通过pid控制算法动态调节三通比例阀中a端的开度,从而动态调节流过第一散热器201的冷却液流量和流过散热支路204的冷却液流量,实现进口温度值的闭环控制,使进口温度值等于目标温度值。对三通比例阀和pid控制算法的理解可参考现有技术,本实施例对此不做赘述。
[0139]
实际应用中,也可以通过其他类型的连接阀连接第一散热器201和散热支路204,或者通过其他控制方法动态调节流过第一散热器201和流过散热支路204的冷却液流量,本实施例对此不做限制。
[0140]
本实施例中,在进口温度值不等于目标温度值的情况下,可以根据进口温度值和目标温度值控制第一散热器和散热支路的开度,使燃料电池的进口温度值等于目标温度值,从而可以使燃料电池工作在稳定状态,同时可以对电池冷却回路进行散热,降低冷却功耗。
[0141]
可选的,该方法还可以包括:
[0142]
获取燃料电池的出口温度值和第一目标温度差;
[0143]
在第一散热器的开度满足第一开度阈值、散热支路的开度满足第二开度阈值、以及出口温度值不等于目标温度值的情况下,通过循环泵控制散热支路中冷却液的流量,对燃料电池进行散热,以使出口温度值和进口温度值之间的温度差等于第一目标温度差,第二开度阈值大于第一开度阈值。
[0144]
其中,第一开度阈值为第一散热器201的最小开度,第二开度阈值为散热支路204的最大开度。例如,第一开度阈值为0,第二开度阈值为100%。
[0145]
本实施例中,出口温度值为在燃料电池202的冷却液的出口位置的冷却液的温度值,可以在燃料电池202的冷却液出口处设置温度传感器,以实时采集燃料电池202的出口温度值。第一目标温度差为燃料电池202运行过程中,燃料电池202保持稳定工作状态时所需要的进口温度值和出口温度值之间的温度差,第一目标温度差可以根据燃料电池202运行过程中的实际功率确定,第一目标温度差的获取方法可参考目标温度值,本实施对此不做限制。
[0146]
本实施例中,在调节第一散热器201和散热支路204的开度的过程中,当第一散热器201的开度达到第一开度阈值、散热支路204的开度达到第二开度阈值,也即并联的第一散热器201和散热支路204的散热效果达到最小时,若燃料电池202的进口温度值不等于目标温度值,说明通过并联的第一散热器201和散热支路204并不能对进口温度值进行调节。此时,第一散热器201关闭(最小开度),可以通过循环泵203控制散热支路204中冷却液的流量,即调节通过燃料电池202的冷却液的流量,使燃料电池202的进口温度值与出口温度值之间的温度差等于第一目标温度差,从而使燃料电池202处于稳定的工作状态。
[0147]
示例的,可以采用pid控制算法对循环泵203进行控制,以第一目标温度差为pid控制算法的目标值,以进口温度值和出口温度值之间的温度差为pid控制算法的反馈值,控制循环泵203动作,动态调节流过散热支路204的冷却液的流量,使进口温度值与出口温度值之间的温度差等于第一目标温度差,从而使燃料电池202处于稳定的工作状态。
[0148]
其中,第一散热器201的开度阈值为第一开度阈值、散热支路204的开度为第二开度阈值对应燃料电池202的启动状态。在燃料电池202启动时,燃料电池202的温度较低,通过散热支路204即可满足燃料电池202的散热需求,此时可以只调节循环泵203动作,避免调节第一散热器201和散热支路204,从而降低功耗。同时,在燃料电池202的启动过程中,燃料电池202需要升温,第一散热器201关闭可以避免引入第一散热器201,使燃料电池202更快升温到需求的温度,提高燃料电池202的启动效率。
[0149]
可选的,该方法还可包括:
[0150]
获取环境温度值;
[0151]
在接收到加热指令的情况下,若进口温度值等于目标温度值、且环境温度值与出口温度值之间的温度差大于等于第二目标温度差,则连接加热回路和电池冷却回路。
[0152]
本实施例中,车辆还包括加热回路,加热回路中可以包括加热器501、加热循环泵502和暖风芯体503,加热回路的结构可参考现有技术,本实施例对此不做限制。
[0153]
如图1所示,燃料电池202的冷却液出口通过一个第二三通连接件505连接加热回路中的第二三通阀504(第二三通阀例如两位三通阀),循环泵203的进口通过另一个第二三通连接件505与加热回路的一端连接,实现燃料电池202与加热回路的并联。加热回路与燃料电池202并联的具体方法可以根据需求设置,本实施例对此不做限制。
[0154]
其中,加热指令例如车辆中的pcu响应于用户执行的加热操作,向fcu发送的控制指令。环境温度为通过传感器采集到的车厢内的温度值,fcu在接收到加热指令之后,若进口温度等于目标温度,则说明燃料电池202工作在稳定状态,可以向加热回路提供热量。同时,若环境温度值与出口温度值之间的温度差大于等于第二目标温度差,说明燃料电池202的出口温度可以为满足加热需求,可以向加热回路提供热量。第二目标温度差的具体数值可以根据需求设置,本实施例对此不做限制。
[0155]
相反的,若进口温度小于目标温度,说明燃料电池202正在加热状态,无法向加热回路提供热量。若环境温度值与出口温度值之间的温度差小于第二目标温度差,则说明出口温度值与环境温度之间的温度差过小,无法为加热回路提供足够的热量。
[0156]
结合图1,加热回路可以由ac进行控制,fcu在接收到加热指令之后,若确定进口温度值等于目标温度值、且环境温度值与出口温度值之间的温度差大于等于第二目标温度差,可以直接控制第二三通阀504动作,使电池冷却回路和加热回路连通。或者,fcu可以向
ac发送控制指令,ac接收到控制指令之后,可以控制第二三通阀504动作,使电池冷却回路和加热回路连通。具体控制连接电池冷却回路和加热回路的过程可以根据需求设置,本实施例对此不做限制。
[0157]
相应的,当电池冷却回路与加热回路连接时,ac可以根据加热需求,降低加热器501的加热功率或停止加热器501,从而降低加热功耗。ac根据加热需求控制加热器501的过程可参考现有技术,本实施例对此不做限制。
[0158]
可选的,当循环泵203的转速大于等于预设转速时,可以控制加热循环泵502停止。结合图1,当电池冷却回路中的循环泵203的转速大于预设转速时,可以同时驱动电池冷却回路和加热回路中的冷却液在电池冷却回路和加热回路中循环。此时,fcu可以向ac发送停止指令,ac接收到fcu发送的停止指令之后,可以控制加热循环泵停止,以减小加热回路的功耗。其中,预设转速的具体数值可以根据需求确定,本实施例对此不做限制。
[0159]
参照图5,图5为本技术实施例提供的一种冷却装置的结构框图,装置500设置于车辆,车辆包括电池冷却回路、电机冷却回路、空调冷却回路和风扇;电池冷却回路包括第一散热器,电机冷却回路包括第二散热器,空调冷却回路包括第三散热器,该装置可以包括:获取模块501、确定模块502和控制模块503。
[0160]
获取模块501用于获取电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取空调冷却回路的第三风扇转速需求。
[0161]
确定模块502用于从第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求。
[0162]
控制模块503用于根据最大风扇转速需求控制风扇动作,以对第一散热器、第二散热器和第三散热器进行散热。
[0163]
进一步的,获取模块501包括:第一获取单元、第一确定单元和第二确定单元。
[0164]
第一获取单元用于获取电机冷却回路中每个器件的温度值,以及获取每个器件的和温度变化率。
[0165]
第一确定单元用于根据目标器件的温度值和温度变化率,通过第一预设列表确定目标器件的目标风扇转速需求;目标器件为所有器件中的任意一个。
[0166]
第二确定单元用于从每个器件的目标风扇转速需求中,确定最大的目标风扇转速需求,将最大目标风扇转速需求作为第二风扇转速需求。
[0167]
进一步的,第一获取单元具体用于获取器件当前时刻的温度值和目标时刻的温度值;目标时刻位于当前时刻之前、且与当前时刻间隔预设时长;
[0168]
确定当前时刻的温度值和目标时刻的温度值之间的差值;
[0169]
根据差值和预设时长,确定器件的温度变化率。
[0170]
进一步的,第二确定单元具体用于从每个器件的目标风扇转速需求中,确定最大目标风扇转速需求;
[0171]
在车辆的行驶速度大于等于预设行驶速度的情况下,确定最大目标风扇转速需求的预设百分比为第二风扇转速需求;预设百分比小于1;
[0172]
在车辆的行驶速度小于预设行驶速度的情况下,确定最大目标风扇转速需求为第二风扇转速需求。
[0173]
进一步的,电池冷却回路还包括燃料电池和循环泵,第一散热器、燃料电池和循环
泵串联;循环泵用于为电池冷却回路提供冷却液,获取模块还包括:第二获取单元和第三确定单元。
[0174]
第二获取单元用于获取燃料电池的进口温度值和目标温度值。
[0175]
第三确定单元用于根据进口温度值和目标温度值确定第一风扇转速需求。
[0176]
进一步的,电池冷却回路还包括散热支路,散热支路与第一散热器并联,控制模块还用于在进口温度值不等于目标温度值的情况下,根据进口温度值和目标温度值控制第一散热器和散热支路的开度,以通过第一散热器和散热支路中的冷却液对燃料电池进行散热,使进口温度值等于目标温度值。
[0177]
进一步的,控制模块还用于获取燃料电池的出口温度值和第一目标温度差;
[0178]
在第一散热器的开度满足第一开度阈值、散热支路的开度满足第二开度阈值的情况下,若进口温度值不等于目标温度值,则通过循环泵控制散热支路中冷却液的流量,对燃料电池进行散热,以使出口温度值和进口温度值之间的温度差等于第一目标温度差,其中,第二开度阈值大于第一开度阈值。
[0179]
进一步的,车辆还包括加热回路,加热回路包括加热器,加热回路与燃料电池并联设置,控制模块还用于获取环境温度值;
[0180]
在接收到加热指令的情况下,若进口温度值等于目标温度值、且环境温度值与出口温度值之间的温度差大于等于第二目标温度差,则连接加热回路和电池冷却回路。
[0181]
进一步的,空调冷却回路包括压缩机,获取模块还包括:第三获取单元和第四确定单元。
[0182]
第三获取单元用于获取压缩机的压力值和车辆的行驶速度;
[0183]
第四确定单元用于根据压力值和行驶速度,通过第二预设列表确定第三风扇转速需求。
[0184]
对于现有技术,本发明的冷却装置具有以下优势:
[0185]
本发明实施例中,获取电池冷却回路的第一风扇转速需求、获取电机冷却回路的第二风扇转速需求、以及获取空调冷却回路的第三风扇转速需求,从第一风扇转速需求、第二风扇转速需求和第三风扇转速需求中确定最大风扇转速需求,根据最大风扇转速需求控制风扇动作,以对第一散热器、第二散热器和第三散热器进行散热。当车辆中包括电池冷却回路,电机冷却回路和空调冷却回路时,可以根据最大风扇转速需求控制车辆中的风扇转动,同时对电池冷却回路、电机冷却回路和空调冷却回路进行降温,可以降低冷却过程中的功耗,提高冷却效率。
[0186]
本发明还提出一种车辆,所述车辆包括上述冷却装置。
[0187]
所述车辆与上述冷却装置相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。
[0188]
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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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