CN101596856A - 一种电动车冷却系统控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车冷却系统控制方法，该方法通过整车控制器检测电机定子温度和逆变器温度，并与设置的打开电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值，关闭电子水泵的电机定子温度阀值，关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值，关闭风扇的电机定子温度阀值，关闭风扇的逆变器温度阀值进行比较，根据比较结果控制水泵和风扇的工作状态。利用本发明的控制方法，能够合理控制电子水泵和风扇的工作状态，保证系统工作在高效率区间，从而大大提高了系统工作的安全性。
Description
技术领域
本发明设计电动车领域，具体来说是一种实现电动车冷却系统控制的方法。
背景技术
社会发展到现阶段，在能源危机和环境污染成为全球发展的重要障碍的形势下，节能环保产品成为各行各业的热门话题。特别是在汽车行业中，人们在提高完善燃油汽车的同时，更加致力于清洁环保车辆的研制和开发，混合动力汽车和纯电动汽车日渐被人们所关注，但是电动汽车的动力电池组作为整车的动力源，因成本及电池技术的限制，曾一度被认为是不可行的方案，因此混合动力的研究一度成为各汽车厂家关注的重点。但是近几年来，随着电池的发展，电动汽车的研究越来越成为人们关注的重点，特别是纯电动车零油耗，零排放的优势能缓解当今能源危机和空气污染两大世界难题，使得世界各国给予电动车项目极大的鼓励和支持。但是纯电动车的能量全部来源于电池，所以纯电动车的续驶里程收到了较大的限制，为了解决纯电动车的续驶里程问题，目前常用的方法是在车上加装发电机组，当电池电量不足时，启动发电机为高压电池充电，即插入式电动车。本文所提到的电动汽车包括纯电动车和插入式电动车。
在电动车中，电机取代常规发动机，将高压电池中的电能转换成机械能提供给整车以驱动车辆运行，电动车上的电机和电机控制器中的逆变器在工作过程中都会产生大量的热量，热量过多堆积将使部件的温度上升，且因电机和电机控制器都布置在前舱内，同时增加前舱的温度。过高的温度对部件本身及整个系统都有一定的危害，并且当温度高于一定值时，电机和逆变器的工作效率随着温度的上升而下降。此外，电动车在驱动和回收能量的工作过程中，电机本身及交直流逆变器也都会产生大量的热量，这些热量的聚集更增加了系统的危险性。因此，必须根据电机和逆变器的工作温度范围区间，设计一套电动车的冷却系统对电机和逆变器进行冷却，以保证电机和逆变器的温度在允许设计范围内。电动车的冷却系统通常依赖电子冷却水泵的工作推动冷却液体在冷却回路中的循环流动，通过热交换，冷却液带走电机和逆变器工作产生的热量，然后经过散热器让热量散发到周围的空气中，为使散热器热量散发更充分，达到更好的冷却效果，通常还在散热器后方设置风扇。
根据上述冷却系统工作的原理，需要对电子水泵和风扇的打开和关闭进行控制，如在温度较低的情况下，电机和逆变器工作效率较低，此时通过电机和逆变器工作产生的热量使其自身温度上升从而使电机和逆变器更快地工作在高效区，此时控制电子水泵和风扇不工作；当电机和逆变器温度过高时，又控制电子水泵和风扇同时工作，防止系统温度过高而造成系统无法工作甚至导致整车故障。
发明内容
本发明的目的在于设计一种电动车冷却系统的控制方法，能够合理控制电子水泵和风扇的工作状态，保证系统工作在高效率区间以及系统的安全性。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种电动车冷却系统控制方法，所述方法包括以下步骤：
(1)整车控制器检测整车系统状态，若整车系统处于要求停止状态，则整车控制器中的冷却系统控制模块要求电子水泵和风扇关闭，若整车系统处于要求运行状态，则进行步骤(2)；
(2)整车控制器检测冷却系统的工作运行参数，若冷却系统中的任一部分出现错误，冷却系统控制模块要求电子水泵和风扇打开，当冷却系统各部分处于正常工作状态，则进行步骤(3)；
(3)冷却系统控制模块分别设置打开电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值，关闭电子水泵的电机定子温度阀值，关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值，关闭风扇的电机定子温度阀值，关闭风扇的逆变器温度阀值，并与检测到的电机定子温度和逆变器温度进行比较；
(4)根据步骤(3)的比较结果对水泵或风扇进行开或关。
冷却系统控制模块检测到在温度上升过程中，当电机定子温度大于打开电子水泵的电机定子温度阀值或者逆变器温度大于打开电子水泵的逆变器温度阀值时，冷却系统控制模块控制电子水泵打开。
冷却系统控制模块检测到在温度下降过程中，当电机定子温度小于关闭电子水泵的电机定子温度阀值并且逆变器温度小于关闭电子水泵的逆变器温度阀值，冷却系统控制模块控制电子水泵关闭。
在进行电子水泵打开或关闭控制过程中，打开电子水泵的电机定子温度阀值大于关闭电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值大于关闭电子水泵的逆变器温度阀值。
冷却系统控制模块检测到在温度上升过程中，当电机定子温度大于打开风扇的电机定子温度阀值或者电机逆变器温度大于打开风扇的逆变器温度阀值，冷却系统控制模块控制风扇打开。
冷却系统控制模块检测到在温度下降的过程中，当电机定子温度小于关闭风扇的电机定子温度阀值并且逆变器温度小于关闭风扇的逆变器温度阀值，冷却系统控制模块控制关闭风扇。
在风扇的打开或关闭控制过程中，打开风扇的电机定子温度阀值大于关闭风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值大于关闭风扇的逆变器温度阀值。
在冷却系统控制过程中所设置的阈值，打开电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值，关闭电子水泵的电机定子温度阀值，关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值，关闭风扇的电机定子温度阀值，关闭风扇的逆变器温度阀值，可以通过实际测得的数据进行标定修改，从而防止电子水泵或风扇在临界值附近被频繁打开或关闭。
在冷却系统控制过程中所设置的阈值大小关系为，打开电子水泵的电机定子温度阀值小于打开风扇的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值小于打开风扇的逆变器温度阀值。
此外，打开电子水泵的电机定子温度阀值与关闭电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值与关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值与关闭风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值与关闭风扇的逆变器温度阀值，每组两参数之间的差值范围均为5度。
本发明兼顾系统状态、冷却系统部件的错误状态，利用电动车系统中的电机定子温度和逆变器温度来控制冷却部件的工作状态，将电机温度和逆变器温度控制在常温25℃至80℃之间，保证系统工作在高效率区间，保证系统的安全性。
当系统有错误出现时，无论温度条件是否满足，都要求打开电子水泵和风扇以保证系统的安全性。当系统无错误故障时利用温度来控制冷却部件工作状态，温度低的时候不需要电子水泵和风扇工作，以便节省电能和降低前舱噪音。当温度升高，条件满足时根据实际温度情况先打开电子水泵，随着温度的升高再打开风扇，这样既能满足系统的冷却要求又能合理利用资源。
附图说明
图1是电动车冷却系统结构示意图；
图2是本发明所述的冷却部件控制流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体描述，如图1是电动车冷却系统结构示意图，电子水泵1、电机控制器2、电机水套3、散热器4组成冷却环路，冷却液由注入口6注入后，电子水泵使冷却液在环路中流动，实现冷却系统的正常工作，为增强冷却的效果，风扇5安装在散热器后部，对流经散热器部分的冷却液做进一步冷却。
如图2是冷却部件控制流程图，冷却部件包括电子水泵和风扇。在冷却系统的工作过程中，电机定子温度传感器采集电机定子温度，逆变器温度传感器采集冷逆变器温度，采集的温度信号由电机控制器传送到整车控制器，整车控制器中的冷却系统控制模块根据电机定子温度和逆变器温度，控制电子水泵和风扇的打开或关闭。如图2所示，电子水泵和风扇工作的首要条件是系统处于运行状态，当系统有停机要求时，冷却系统控制模块要求电子水泵和风扇关闭。在满足系统正常的条件下，整车控制器的错误处理模块对电子水泵、逆变器及冷却系统进行监测，当上述三个信号中有任何一个错误信号时，错误控制模块将检测的错误信息发送给冷却系统控制模块，冷却系统控制模块要求电子水泵和风扇打开，保证系统安全。
当满足系统正常、无错误信息的条件下，冷却系统控制模块根据电机定子温度和逆变器温度，通过以下方式实现对电子水泵的控制：
温度上升的过程中：当Temot＞Temot_pump_ON或者Tinv＞Tinv_pump_ON，冷却系统控制模块控制电子水泵打开，Temot为电机定子温度，Temot_pump_ON为设定的需要打开电子水泵的电机定子温度阀值，Tinv为逆变器温度，Tinv_pump_ON为设定的需要打开电子水泵的逆变器温度阀值；
温度下降的过程中：当Temot＜Temot_pump_OFF并且Tinv＜Tinv_pump_OFF，冷却系统控制模块控制电子水泵关闭，Temot为电机定子温度，Temot_pump_OFF为设定的需要关闭电子水泵的电机定子温度阀值，Tinv为逆变器温度，Tinv_pump_OFF为设定的需要关闭电子水泵的逆变器温度阀值。
其中，Temot_pump_ON＞Temot_pump_OFF，Tinv_pump_ON＞Tinv_pump_OFF，该四个标定变量值可以通过实际测得的数据进行标定修改，这样设置标定量关系是为了防止电子水泵在临界值附近被频繁打开或关闭。例如：只设定一个开关值T，假定其它限制条件对水泵并无影响的前提下，当电机定子温度高于T时，电子水泵响应控制信号要求开始工作，水泵工作后冷却管路里面的温度会有所降低，随即降低，只要低于T值，控制信号就使水泵关闭，如此造成频繁打开与关闭影响系统的稳定性，实际冷却系统工作过程中可以将Temot_pump_ON，Tinv_pump_ON，Temot_pump_OFF，Tinv_pump_OFF的温度分别设置为45℃，55℃，40℃，50℃。
冷却系统控制模块根据电机定子温度和逆变器温度，通过以下方式实现对风扇的控制：
温度上升的过程中：当Temot＞Temot_fan_ON或者Tinv＞Tinv_fan_ON，冷却系统控制模块控制打开风扇，Temot为电机定子温度，Temot_fan_ON为设定的需要打开风扇的电机定子温度阀值，Tinv为逆变器温度，Tinv_fan_ON为设定的需要打开风扇的逆变器温度阀值；
温度下降的过程中：当Temot＜Temot_fan_OFF并且Tinv＜Tinv_fan_OFF，冷却系统控制模块控制关闭风扇，Temot为电机定子温度，Temot_fan_OFF为设定的需要关闭风扇的电机定子温度阀值，Tinv为逆变器温度，Tinv_fan_OFF为设定的需要关闭风扇的逆变器温度阀值。
其中，Temot_fan_ON＞Temot_fan_OFF，Tinv_fan_ON＞Tinv_fan_OFF，该四个标定变量值可以通过实际测得的数据进行标定修改，这些标定量关系设置是为了防止风扇在临界值附近被频繁打开或关闭，实际冷却系统工作过程中可以将Temot_fan_ON，Tinv_fan_ON，Temot_fan_OFF，Tinv_fan_OFF的温度分别设置为55℃，75℃，50℃，70℃。
当温度较低时，不需要打开冷却部件。当电机定子温度上升至Temot_pump_ON或者逆变器温度上升至Tinv_pump_ON打开电子水泵。在电子水泵工作的条件下能满足冷却效果则风扇不打开。当电机定子温度上升到Temot_fan_ON或者逆变器温度上升至Tinv_fan_ON时打开风扇，此时电子水泵和风扇同时工作，使电动车冷却系统的冷却效果达到最优。
Temot_pump_ON＜Temot_fan_ON，Tinv_pump_ON＜Tinv_fan_ON，电子水泵打开的温度值低于风扇打开的温度值，使冷却效率更高。因为风扇运行是对流经散热器的冷却液进行热交换，所以当电子水泵工作冷却液在流动的过程中风扇的工作效率较高。
Temot_pump_ON与Temot_pump_OFF、Tinv_pump_ON与Tinv_pump_OFF、Temot_fan_ON与Temot_fan_OFF，Tinv_fan_ON与Tinv_fan_OFF，前述每组两参数之间的差值范围均为5度，这样既保证留有一定的余量又能在适当的时候打开或关闭冷却部件，以达到保证系统安全的前提下节省能源降低前舱噪声。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1、一种电动车冷却系统控制方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)整车控制器检测整车系统状态，若整车系统处于要求停止状态，则整车控制器中的冷却系统控制模块要求电子水泵和风扇关闭，若整车系统处于要求运行状态，则进行步骤(2)；
(2)整车控制器检测冷却系统的工作运行参数，若冷却系统中的任一部分出现错误，冷却系统控制模块要求电子水泵和风扇打开，当冷却系统各部分处于正常工作状态，则进行步骤(3)；
(3)冷却系统控制模块分别设置打开电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值，关闭电子水泵的电机定子温度阀值，关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值，关闭风扇的电机定子温度阀值，关闭风扇的逆变器温度阀值，并与检测到的电机定子温度和逆变器温度进行比较；
(4)根据步骤(3)的比较结果对水泵或风扇进行开或关。
2、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，冷却系统控制模块检测到在温度上升过程中，当电机定子温度大于打开电子水泵的电机定子温度阀值或者逆变器温度大于打开电子水泵的逆变器温度阀值时，冷却系统控制模块控制电子水泵打开。
3、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，冷却系统控制模块检测到在温度下降过程中，当电机定子温度小于关闭电子水泵的电机定子温度阀值并且逆变器温度小于关闭电子水泵的逆变器温度阀值，冷却系统控制模块控制电子水泵关闭。
4、根据权利1、2或3所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，打开电子水泵的电机定子温度阀值大于关闭电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值大于关闭电子水泵的逆变器温度阀值。
5、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，冷却系统控制模块检测到在温度上升过程中，当电机定子温度大于打开风扇的电机定子温度阀值或者电机逆变器温度大于打开风扇的逆变器温度阀值，冷却系统控制模块控制风扇打开。
6、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，冷却系统控制模块检测到在温度下降的过程中，当电机定子温度小于关闭风扇的电机定子温度阀值并且逆变器温度小于关闭风扇的逆变器温度阀值，冷却系统控制模块控制关闭风扇。
7、根据权利1、5或6所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，打开风扇的电机定子温度阀值大于关闭风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值大于关闭风扇的逆变器温度阀值。
8、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，打开电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值，关闭电子水泵的电机定子温度阀值，关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值，关闭风扇的电机定子温度阀值，关闭风扇的逆变器温度阀值，可以通过实际测得的数据进行标定修改，从而防止电子水泵或风扇在临界值附近被频繁打开或关闭。
9、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，打开电子水泵的电机定子温度阀值小于打开风扇的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值小于打开风扇的逆变器温度阀值。
10、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，打开电子水泵的电机定子温度阀值与关闭电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值与关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值与关闭风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值与关闭风扇的逆变器温度阀值，每组两参数之间的差值范围均为5度。
11、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，电机定子温度信号和逆变器温度信号通过CAN总线传送。
12、根据权利要求1所述的电动车冷却系统控制方法，其特征在于，打开电子水泵的电机定子温度阀值，打开电子水泵的逆变器温度阀值，关闭电子水泵的电机定子温度阀值，关闭电子水泵的逆变器温度阀值，打开风扇的电机定子温度阀值，打开风扇的逆变器温度阀值，关闭风扇的电机定子温度阀值分别设置为45℃，55℃，40℃，50℃，55℃，75℃，50℃，70℃。
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