一种电动汽车温度控制系统及方法与流程

1.本发明属于电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车温度控制系统及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.目前，电动汽车的温度控制主要体现在三个方面，整车室内温度的控制(如cn108839543a)、电池温度的控制(如cn100452530a)，以及驱动电机、电机控制器等关键部件的温度控制(如cn100575136a)，三种温度控制分别工作，能源利用率低。为了提高能源的利用率，保障电池续航里程，也有研究提出将电池冷却和空调系统进行集成，但是，为了将二者进行结合，不可避免地需要增加系统附件与管路，复杂性增大，为连通各温控系统，接口处多应用三通阀，整车成本增大。另一方面，由于纯电动汽车取消了发动机，没有发动机冷却液的余热作为热源，使得电动汽车室内采暖带来了高能耗的问题。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电动汽车温度控制系统及方法，将整车冷却、制暖以及电池冷却的管路整合在一起，通过多种阀的综合控制即实现多种冷却和制暖需求。
5.为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
6.一种电动汽车温度控制系统，包括：
7.第一水泵，所述第一水泵与所述电动汽车动力总成的一端连接，所述动力总成的另一端和第一水泵的另一端分别通过第一直通阀和第二直通阀连接至散热器；第二水泵，与电池储能装置的一端连接，所述电池储能装置的另一端和第二水泵的另一端分别通过第一三通阀和第二三通阀的水平通道连接至动力总成和第一水泵；暖风芯体，一端通过第三直通阀连接至第一水泵，另一端连接至动力总成；
8.通过对第一直通阀、第二直通阀、第三直通阀、第一三通阀、第二三通阀和电子膨胀阀的开闭控制，以及散热器和暖风芯体的开启控制，对整车或电池进行冷却或制暖。
9.进一步地，所述散热器处还设有风扇。
10.进一步地，所述系统还包括动力总成中与电动机连接的油泵。
11.进一步地，所述第一三通阀和第二三通阀的垂直通道均连接至换热器，所述换热器通过电子膨胀阀与压缩机和冷凝器形成回路。
12.进一步地，所述系统还包括蒸发器，通过电磁阀与压缩机和冷凝器形成回路。
13.进一步地，所述散热器的两端均连接至第一膨胀箱；所述电池储能装置的另一端和第二水泵的另一端还连接至第二膨胀箱。
14.一个或多个实施例提供了一种基于所述的电动汽车温度控制系统的控制方法，包括以下步骤：
15.获取整车启动信号，控制第一直通阀、第二直通阀和散热器打开，控制第一水泵和油泵低速运行；
16.获取整车运行信号，控制第一三通阀、第二三通阀的水平通道打开、第二水泵低速运行；
17.在整车运行过程中，实时监测动力总成各部件的温度、电池储能装置温度和室温；
18.当动力总成各部件温度均大于设定的第一冷却温度阈值时，执行整车冷却控制方法；当电池储能装置温度大于设定的第一电池温度阈值时，执行电池冷却控制方法；当室温低于设定室温阈值且电池储能装置温度低于第一电池温度阈值时，执行整车制暖控制方法。
19.进一步地，所述整车冷却控制方法包括：
20.控制第一水泵中速运行；
21.进一步判断动力总成各部件的温度是否均大于设定的第二冷却温度阈值，若是，控制第一水泵高速运行，并且控制散热器处的风扇打开。
22.进一步地，还获取电机温度，判断是否大于设定的电机温度阈值，若是，控制油泵高速运行。
23.进一步地，所述电池冷却控制方法包括：
24.控制第二水泵中速运行，以及散热器处的风扇打开；
25.进一步判断所述电池储能装置温度是否大于设定的第二电池温度阈值，若是，控制第二水泵高速运行，并控制第一三通阀和第二三通阀三通全开、电子膨胀阀打开，压缩机启动，进行热交换。
26.进一步地，所述整车制暖控制方法包括：
27.控制第一直通阀和第二直通阀关闭，以及第三直通阀打开，同时控制第一水泵和第二水泵开启，暖风芯体开启；
28.实时获取动力总成各部件温度，若其中最高温度大于设定的动力总成温度阈值，控制第一直通阀和第二直通阀开启，以及散热器处的风扇开启；否则，维持暖风芯体开启。
29.进一步地，若室温不小于室内温度阈值，且电池储能装置温度小于第一电池温度阈值，控制第一直通阀和第二直通阀关闭，同时控制第一水泵和第二水泵开启、第三直通阀打开，以及暖风芯体开启；
30.实时获取动力总成各部件温度，若其中最高温度大于设定的动力总成温度阈值，控制第一直通阀和第二直通阀开启，以及散热器处的风扇开启；否则，维持暖风芯体开启。
31.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
32.将整车冷却、制暖以及电池冷却的管路整合在一起，通过多种阀的综合控制即实现多种冷却和制暖需求，并且，相较于现有温度控制系统，减少了三通阀数量，取而代之的是直通阀，降低了整车成本。
33.整车冷却和电池冷却共享管路，整车启动时即开启第一直通阀和第二直通阀，当需要进行整车冷却时控制散热器开启；在此基础上，当需要进行电池冷却时，开启第一三通阀和第二三通阀的水平通道，使其与整车冷却管路连通，同样采用该散热器进行散热，并且，当电池温度过高时，开启第一三通阀和第二三通阀的垂直通道，通过压缩机和冷凝器实现冷却。一方面，管路设计更为简单，降低了整车成本，另一方面，提供了针对不同冷却需求
的两级冷却方式，提高了冷却效率。
34.当室温低于设定阈值时，关闭与冷却设备相关的管路，开启第三直通阀，与暖风芯体连通，同时通过水泵的开启，使得动力总成的温度能够被管路内的介质运送至暖风芯体，即采用了暖风芯体与高压部件发热量共同给整车制暖，有效利用了各高压部件的发热量，降低了电动车的电耗值。
附图说明
35.构成本发明的一部分的说明书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。
36.图1为本发明一个或多个实施例中电动汽车温度控制系统框架图；
37.图2为本发明一个或多个实施例中整车冷却控制方法流程图；
38.图3为本发明一个或多个实施例中电池冷却方法流程图；
39.图4为本发明一个或多个实施例中整车制暖方法流程图。
具体实施方式
40.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
41.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
42.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。
43.实施例一
44.本实施例公开了一种电动汽车温度控制系统，包括冷却系统和制暖系统。如图1所示，本发明所指的温度控制系统包括冷却装置系统和制暖装置系统。冷却装置系统主要由被冷却部件多合一电驱系统，及其温度传感器、电池储能装置、第一水泵、第二水泵、第一膨胀箱和第二膨胀箱(即图中膨胀箱1和膨胀箱2)、第一直通阀和第二直通阀(即图中直通阀1和直通阀2)、第一三通阀和第二三通阀(即图中三通阀1和三通阀2)、蒸发器、hvac、冷凝器、压缩机、电子膨胀阀、风扇、散热器、水路软管及冷却管道等构成；制暖装置系统主要由被发热部件多合一电驱系统，及其温度传感器、电池储能装置、第一水泵、第二水泵、膨胀壶、第一直通阀、第二直通阀、第三直通阀(即图中直通阀3)、hvac、电磁阀、暖风芯体、散热器、风扇、水路软管及冷却管道等构成。
45.所述动力总成，即电动车动力总成装置，包含驱动电机(mot)、电机控制器(mcu)、减速机(redu)和dc转换器/充电机(cmdc)。所述mcu的一端连接dc转换器/充电机(cmdc)，另一端连接至第一热交换装置(chiller1)，所述mcu还经由驱动电机(mot)和减速机(redu)连接油泵，所述油泵的另一端与所述第一冷却装置连接。
46.所述动力总成的一端通过管路与第一直通阀连接，另一端通过管路依次连接第一水泵和第二直通阀，第一直通阀和第二直通阀的另一端均连接至散热器，所述散热器的两
端还通过管路与第一膨胀箱连接。
47.所述动力总成的一端还通过管路与暖风芯体连接，所述暖风芯体的另一端通过第三直通阀连接至第一水泵。
48.所述动力总成中的第一冷却装置与第一水泵连接，cmdc与第一直通阀和暖风芯体连接。
49.以上动力总成与散热器形成的回路构成整车冷却控制系统，整车启动时即控制第一直通阀和第二直通阀开启，以及水泵和油泵的运行，保证动力总成的散热。
50.整车运行过程中，控制器实时监测动力总成中各部件温度传感器反馈的温度数据，判断是否需要进行整车冷却，同时，设置二级温度阈值，以此判断动力总成中各部件需散热的程度，从而控制水泵提高转速，加快热交换，提高冷却效率。此外，还对电机进行温度监测，若温度超过设定阈值，控制油泵加速。
51.电池储能装置的一端通过管路与第一三通阀连接，另一端通过管路依次连接第二水泵和第二三通阀；所述电池储能装置的两端还连接至第二膨胀箱。其中，所述第一三通阀的水平通道一端连接至电池储能装置，另一端分别与暖风芯体、被冷却部件多合一电驱动系统和第一直通阀连接；所述第二三通阀的水平通道一端连接第二水泵，另一端分别与第三直通阀、第一水泵和散热器连接。
52.所述第一三通阀和第二三通阀的垂直通道均连接至第二热交换装置(chiller2)，所述第二冷却装置通过电子膨胀阀与压缩机、冷凝器连接；所述蒸发器还通过电磁阀与压缩机、冷凝器连接。
53.上述整车冷却控制系统中第一电磁阀、第二电磁阀以及散热器部分管路，结合以上电池储能装置、第一三通阀、第二三通阀以及电子膨胀阀、压缩器、冷凝器等，共同组成了电池冷却控制系统，整车运行时，控制器实时监测电池温度传感器反馈的电池温度数据，以此判断是否需要进行冷却，同时，设置两重冷却机制，当温度较高时，将开启第一三通阀和第二三通阀的直流通道，基于散热器和风扇散热；当温度过高时，第一三通阀和第二三通阀三通全开，基于空调系统加速散热。
54.所述系统还包括暖风芯体，一端通过第三直通阀连接至第一水泵，另一端连接至动力总成。所述动力总成、第一水泵、暖风芯体和第三直通阀组成的回路记为整车制暖系统，在整车运行，第一直通阀、第二直通阀，以及第一三通阀和第二三通阀的水平通道均开启的前提下，实时监测室温，若需进行制暖，进一步判断电池温度，在电池温度较低的前提下，控制第一直通阀和第二直通阀关闭，第三直通阀打开，且启动第一水泵和第二水泵，使得动力总成处所产生的热量随管路输送至暖风芯体，作为制暖的一部分热量，一定程度上节约了能源。
55.实施例二
56.在实施例所提供的温度控制系统基础上，本实施例提供了一种电动汽车温度控制方法，应用于整车控制器，包括：整车冷却控制方法、电池冷却控制方法和整车制暖控制方法。具体地，所述控制方法包括：
57.获取整车启动信号，控制第一直通阀、第二直通阀和散热器打开，控制第一水泵和油泵低速运行；
58.获取整车运行信号，控制第一三通阀、第二三通阀的水平通道打开、第二水泵低速
运行；
59.在整车运行过程中，实时监测动力总成各部件的温度、电池储能装置温度和室温；
60.当动力总成各部件温度均大于设定的第一冷却温度阈值时，执行整车冷却控制方法；当电池储能装置温度大于设定的第一电池温度阈值时，执行电池冷却控制方法；当室温低于设定室温阈值且电池储能装置温度低于第一电池温度阈值时，执行整车制暖控制方法。
61.如图2所示，所述整车冷却控制方法被配置为：
62.(1)获取整车启动信号，控制第一直通阀、第二直通阀打开、第一水泵和油泵低速运行；
63.(2)获取多合一电驱动系统中各部件的温度，包括cmdc温度tcm和mcu温度tmcu,判断是否均大于设定的第一冷却温度阈值t
冷1
，若否，保持第一水泵和油泵低速运行；若是，控制第一水泵中速运行，进一步执行步骤(3)；
64.获取电机温度tmot，判断是否大于设定的电机温度阈值tmot1，若否，保持第一水泵和油泵低速运行；若是，控制油泵高速运行；
65.(3)获取多合一电驱动系统中各部件的温度，包括cmdc温度tcm和mcu温度tmcu,判断是否均大于设定的第二冷却温度阈值t
冷2
，若否，保持第一水泵低速运行，若是，控制第一水泵高速运行，并且控制散热器开启、风扇打开。
66.如图3所示，所述电池冷却控制方法被配置为：
67.(1)获取整车运行信号，控制第一三通阀、第二三通阀的水平通道打开、第二水泵低速运行；
68.(2)获取电池温度tbat，判断是否大于设定的第一电池温度阈值tbat
冷1
，若否，保持第二水泵低速运行，继续执行温度值获取和比较判断；若是，控制第二水泵中速运行，同时开启散热器开启、风扇打开；
69.并且进一步判断所述电池温度tbat是否大于设定的第二电池温度阈值tbat
冷2
，若否，则保持第二水泵中速运行和开启风扇状态，若是，则控制第二水泵高速运行，并控制第一三通阀和第二三通阀三通全开、电子膨胀阀打开，压缩机启动，进行热交换。
70.如图4所示，所述整车制暖方法被配置为：
71.(1)获取整车启动信号，控制第一直通阀、第二直通阀打开，同时控制第一三通阀和第二三通阀的水平通道打开；
72.(2)获取乘员舱室内温度，若室内温度值t
室
小于第一室内温度阈值t
室阈1
，进入电池温度阈值判定，若电池温度tbat小于第一电池温度阈值tbat1，控制第一直通阀和第二直通阀关闭，以及第三直通阀打开，同时控制第一水泵和第二水泵开启，暖风芯体开发、hvac开启；进入步骤(3)；否则控制第一三通阀和第二三通阀关闭，返回步骤(2)；
73.若室内温度值t
室
大于第一室内温度阈值t
室阈1
，也进入电池温度阈值判定，若电池温度tbat小于第一电池温度阈值tbat1时，控制第一直通阀和第二直通阀关闭，同时控制第一水泵和第二水泵开启，以及暖风芯体开启，进入步骤(3)；否则，返回步骤(2)。
74.(3)获取动力总成温度，若所述动力总成温度t
动总
(多合一动力总成各部件最高温度)值大于设定的第一动力总成温度阈值t
动总1
时，控制第一直通阀和第二直通阀开启，以及散热器开启；当t
动总
值不大于设定阈值t
动总1
时，维持暖风芯体、hvac的开启。
75.本领域技术人员可以知晓，以上整车冷却控制方法、电池冷却控制方法和整车制暖控制方法是根据控制器对动力总成各部件、电池储能装置和室温进行温度监测的基础上，结合具体冷却或制暖需求进行工作的，三者之间不必然存在先后顺序。
76.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。