CN103273837B - 车用冷却系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用冷却系统及其控制方法，该系统包括依次连成回路的水泵，电机冷却水套、电机控制器冷却水套、电动空压机冷却水套，及散热器，水泵的输出端设有冷却液压力开关，电机冷却水套的输入端设有入口冷却液温度传感器，电机冷却水套的输出端设有出口冷却液温度传感器，散热器附近设有风扇，风扇与主控单元电连接，冷却液压力开关、入口及出口冷却液温度传感器分别与主控单元电连接，主控单元电连接空压机压力开关。本发明通过主控单元与空压机压力开关、电机工作状态、冷却液温度传感器的配合，实现了对水泵进行起停控制和风扇进行起停及多级转速控制，延长了水泵和风扇的使用寿命，降低了能耗，有效保障了行车安全。<!--1-->

Description

车用冷却系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车部件冷却技术，具体地指一种车用冷却系统及其控制方法。

背景技术

在纯电动汽车或混合动力汽车上，一些关键部件，如驱动电机、电机控制器、电动空压机等的发热量很大，过热运行会影响部件的使用寿命，甚至在使用过程中出现故障，因此，需对这些部件进行散热。现有技术是在冷却系统中引入水泵和散热器，只要汽车处于工作状态，就让水泵工作，将驱动电机、电机控制器、电动空压机等产生的热的冷却水带入散热器进行热交换。如：公开号为CN101376337A的中国专利申请，虽对风扇的开启与关闭进行了一定程度的控制，但其冷却系统与控制方法与本发明均不相同，另外其水泵仍为长期工作方式。现有技术中的冷却系统虽然可以达到冷却电动部件的目的，但是这种长期工作方式不但会大幅降低水泵的使用寿命，还会造成能源浪费。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种车用冷却系统及其控制方法，该冷却系统在散热效果良好的前提下降低了能耗，实现节能和高效兼具。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种车用冷却系统，包括依次连成回路的水泵，电机冷却水套、电机控制器冷却水套、电动空压机冷却水套，及散热器，所述水泵的输出端设有冷却液压力开关，所述电机冷却水套的输入端设有入口冷却液温度传感器，所述电机冷却水套的输出端设有出口冷却液温度传感器，所述散热器附近配套设有风扇，所述风扇与主控单元电连接，所述冷却液压力开关、所述入口冷却液温度传感器及所述出口冷却液温度传感器分别与所述主控单元电连接，所述主控单元电连接空压机压力开关。

进一步地，所述冷却液压力开关和所述空压机压力开关均为常闭触点开关。

更进一步地，所述冷却液压力开关的触点接触压力为0.08～0.1Mpa。

一种用于上述车用冷却系统的控制方法，包括如下步骤：

第一步：车辆起步阶段，主控单元上电后，主控单元分别检测空压机压力开关为开或关的信号和入口冷却液温度传感器所测得的温度T1的信号，并获取电机控制器发送的电机工作状态信号，如果：

1）主控单元检测到空压机压力开关为关状态，或者主控单元检测到空压机压力开关为开状态并收到电机工作状态为电机正常工作的信号，则主控单元控制水泵运转，直至T1≤65℃时水泵停止工作，进入第二步；

2）主控单元检测到空压机压力开关为开状态，同时收到电机工作状态为自由的信号，并且T1温度≤65℃，则水泵不工作，进入第二步；

3）主控单元检测到空压机压力开关为开状态，同时收到电机工作状态为自由的信号，并且T1＞65℃，则水泵工作，直至T1≤65℃时水泵停止工作，进入第二步；

第二步：车辆行驶阶段，使水泵运转一段时间后，主控单元检测冷却液压力开关为开或关的信号、空压机压力开关为开或关的信号，并获取电机控制器发送的电机工作状态信号，如果：

1）在空压机压力开关为关状态或者电机工作状态为电机正常工作时，主控单元检测到冷却液压力开关为开状态，则水泵正常工作，进入第三步；

2）在空压机压力开关为关状态或者电机工作状态为电机正常工作时，主控单元监测到冷却液压力开关信号为关状态，则认为水泵出现故障，系统报警；

第三步：水泵已经正常工作，主控单元检测入口冷却液温度传感器所测得的温度T1的信号和出口冷却液温度传感器所测得的温度T2的信号，根据T2与T1间温差的大小对风扇转速进行分级控制。

上述电机工作状态为自由的信号是指电机处于不工作状态但电机正常无故障。

进一步地，在所述第三步中，如果：

1）T2-T1≤8℃时，

a）且当T1≤45℃时，风扇不工作;

b）且当45℃<T1≤65℃时，风扇运行；

2）T2-T1>8℃时，风扇运行；

3）在空压机压力开关为关状态或者电机工作状态为电机正常工作时，主控单元检测到T1>65℃，系统报警。

进一步地，在所述第三步中，当T2-T1≤8℃，且45℃<T1≤65℃时，

1）如果60℃<T1≤65℃，风扇以转速V=1000～3000转/分钟的转速运行；

2）如果55℃<T1≤60℃，风扇以80%V的转速运行，其中，V=1000～3000转/分钟；

3）如果45℃<T1≤55℃，风扇以50%V的转速运行，其中，V=1000～3000转/分钟。

更进一步地，在所述第三步中，当T2-T1>8℃时，风扇以转速V=1000～3000转/分钟的转速运行。

优选地，在所述第二步中，保证水泵在车辆行驶起始时的运转时间＞1分钟。

进一步优选地，水泵正常工作时，水泵出口处的压力为0.12～0.15Mpa。水泵正常工作时，水泵出口处的实际压力应大于冷却液压力开关的触点接触压力，从而使冷却液压力开关的触点为开状态。

本发明相对于现有技术，其优点在于:

其一、本发明中的主控单元与空压机压力开关、电机工作状态、入口冷却液温度传感器配合，根据需要对水泵进行起停控制，降低能耗的同时延长了电动水泵的使用寿命。

其二、本发明中的主控单元与水泵工作状态、入口冷却液温度传感器、出口冷却液温度传感器配合，根据需要对风扇进行起停和多级转速控制，进一步节约能量的同时延长了风扇的使用寿命。

其三、本发明中的主控单元与空压机压力开关、电机工作状态、冷却液压力传感器、入口冷却液温度传感器配合，实时监控水泵和风扇运行情况，及时发现水泵和风扇的运行故障，报告给驾驶员，因此,本发明的冷却系统及其控制方法在确保冷却系统正常运行的同时有效保障了行车安全。

附图说明

图1为车用冷却系统的结构示意图。

图2为车用冷却系统控制方法在车辆起步阶段的控制流程示意图。

图3为车用冷却系统控制方法在车辆行驶阶段的控制流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明，但是本发明并不限于下述实施例。

通常，电动车上的电机要求进水温度小于65℃，电机控制器要求的水温与电机工作环境相当，电动空压机的进水温度要求小于80℃，因此通过电机，电机控制器，电动空压机的最大散热量，可设计水泵流量，通过单位时间流经的冷却液质量和查出冷却液的比热，进而可获知冷却液从水泵出口分别流经电机，电机控制器，电动空压机以后温度升高差额，根据此原理设计出了一种车用冷却系统，如图1所示，本车用冷却系统包括由内装冷却液的冷却管道12连通并构成回路的水泵2，电机冷却水套5、电机控制器冷却水套7、电动空压机冷却水套8，及散热器1，所述水泵2的输出端设有冷却液压力开关3，所述电机冷却水套5的输入端设有入口冷却液温度传感器4，所述电机冷却水套5的输出端设有出口冷却液温度传感器6，所述散热器1附近配套设有风扇10，所述风扇10与主控单元ECU11电连接，用来加强散热，所述冷却液压力开关3、所述入口冷却液温度传感器4及所述出口冷却液温度传感器6分别与所述主控单元11电连接，所述主控单元11电连接空压机压力开关9。入口冷却液温度传感器4和出口冷却液温度传感器6用来感知冷却液的温度并将信号提供给主控单元11；冷却液压力开关3用来感知冷却液的压力并将信号提供给主控单元11，所述冷却液压力开关3和所述空压机压力开关9均为常闭触点开关，所述冷却液压力开关3的触点接触压力为0.08～0.1Mpa，优选0.1Mpa；如果水泵工作正常时，水泵2出口处的正常压力高于冷却液压力开关3的触点接触压力，用水压表可测得水泵2出口处的压力为0.12～0.15，优选0.15MPa。电机冷却水套5与电动车上的电机模块固定连接成一体，电机控制器冷却水套7与电动车上的电机控制器固定连接成一体，电动空压机冷却水套8与电动车上的电动空压机固定连接成一体，空压机压力开关9装在电动空压机内。其中，散热器1为一水箱；根据电机、电机控制器、电动空压机对温度要求由低到高的顺序，使冷却液经过水泵2加压，然后依次流经电机冷却水套5，电机控制器冷却水套7，电动空压机冷却水套8，中间通过冷却管道12连接，冷却液流动方向如图1中的箭头所示，之后再经过水箱降温，然后又由水泵2加压进行新一轮的降温。

如图2所示，在电动车起步阶段，驾驶员将钥匙打到“on”档给主控单元11上电，此时主控单元11接收到空压机压力开关9和电机控制器发送的工作状态信息，以及冷却液压力开关3的信号和入口冷却液温度传感器4的信号，如果空压机压力开关9闭合（即电动空压机需要工作），则水泵工作；如果空压机压力开关9打开（即空压机已经将气打满），电机控制器发送电机工作的状态信息，则水泵工作；如果压力开关打开，电机控制器发送电机自由的状态信息，入口冷却液温度传感器感知温度大于65℃，则水泵工作；通过冷却，当温度低于65℃时水泵停止工作。

如图3所示，在电动车行驶阶段，主控单元11接收冷却液压力开关3，空压机压力开关9和电机控制器发送的工作状态信息，来判断水泵2是否发生故障。冷却液压力开关3和空压机压力开关9为常闭触点开关，水泵2正常工作时冷却液压力开关3为开状态。如果水泵工作正常，此时水泵2出口实际压力0.15MPa大于冷却液压力开关3的触点接触压力0.1MPa，冷却液压力开关3的触点为开状态，主控单元11判断冷却系统工作正常；如果冷却系统出现水泵故障时，冷却系统内部的压力将无法建立，水泵2出口处的压力将低于冷却液压力开关3的触点接触压力0.1MPa,冷却液压力开关3的触点开关闭合，主控单元监测到压力开关为关状态，则认为水泵当前工作出现故障。当判断出水泵2当前工作出现故障，主控单元11将故障通过报文形式发送给仪表，仪表板上显示红色的stop指示灯，仪表向驾驶员报警通知驾驶员停车；当判断出水泵2正常时，主控单元11接收入口冷却液温度传感器4，出口冷却液温度传感器6的温度信号T1和T2,空压机压力开关9，以及电机控制器发送的工作状态信息。如果T2-T1≤8℃，且T1≤45℃，则风扇10不工作；如果T2-T1≤8℃，且60℃<T1≤65℃，则风扇10以最大转速V运行，该最大转速V优选1000～3000转/分钟；如果T2-T1≤8℃，且55℃<T1≤60℃，则风扇10以80%V的转速运行；如果T2-T1≤8℃，且45℃<T1≤55℃，则风扇10以50%V的转速运行；如果T2-T1>8℃时，风扇以最大转速V=1000～3000转/分钟运行；水泵正常工作情况下，T1>65℃，则冷却系统认为风扇10出现故障，主控单元11将故障通过报文形式发送给仪表，仪表板上显示红色的stop指示灯向驾驶员报警，通知驾驶员停车，从而确保电动车冷却系统正常运行，保障电动车安全。

Claims (8)

1.一种车用冷却系统的控制方法，该车用冷却系统包括依次连成回路的水泵(2)，电机冷却水套(5)、电机控制器冷却水套(7)、电动空压机冷却水套(8)，及散热器(1)，所述水泵(2)的输出端设有冷却液压力开关(3)，所述电机冷却水套(5)的输入端设有入口冷却液温度传感器(4)，所述电机冷却水套(5)的输出端设有出口冷却液温度传感器(6)，所述散热器(1)附近配套设有风扇(10)，所述风扇(10)与主控单元(11)电连接，所述冷却液压力开关(3)、所述入口冷却液温度传感器(4)及所述出口冷却液温度传感器(6)分别与所述主控单元(11)电连接，所述主控单元(11)电连接空压机压力开关(9)，该车用冷却系统的控制方法，包括如下步骤：

第一步：车辆起步阶段，主控单元上电后，主控单元分别检测空压机压力开关为开或关的信号和入口冷却液温度传感器所测得的温度T1的信号，并获取电机控制器发送的电机工作状态信号，如果：

1)主控单元检测到空压机压力开关为关状态，或者主控单元检测到空压机压力开关为开状态并收到电机工作状态为电机正常工作的信号，则主控单元控制水泵运转，直至T1≤65℃时水泵停止工作，进入第二步；

2)主控单元检测到空压机压力开关为开状态，同时收到电机工作状态为自由的信号，并且T1温度≤65℃，则水泵不工作，进入第二步；

3)主控单元检测到空压机压力开关为开状态，同时收到电机工作状态为自由的信号，并且T1＞65℃，则水泵工作，直至T1≤65℃时水泵停止工作，进入第二步；

第二步：车辆行驶阶段，使水泵运转一段时间后，主控单元检测冷却液压力开关为开或关的信号、空压机压力开关为开或关的信号，并获取电机控制器发送的电机工作状态信号，如果：

1)在空压机压力开关为关状态或者电机工作状态为电机正常工作时，主控单元检测到冷却液压力开关为开状态，则水泵正常工作，进入第三步；

2)在空压机压力开关为关状态或者电机工作状态为电机正常工作时，主控单元监测到冷却液压力开关信号为关状态，则认为水泵出现故障，系统报警；

第三步：水泵已经正常工作，主控单元检测入口冷却液温度传感器所测得的温度T1的信号和出口冷却液温度传感器所测得的温度T2的信号，根据T2与T1间温差的大小对风扇转速进行分级控制。

2.根据权利要求1所述车用冷却系统的控制方法，其特征在于：所述冷却液压力开关(3)和所述空压机压力开关(9)均为常闭触点开关。

3.根据权利要求1所述车用冷却系统的控制方法，其特征在于：所述冷却液压力开关(3)的触点接触压力为0.08～0.1Mpa。

4.根据权利要求1所述车用冷却系统的控制方法，其特征在于：在所述第三步中，如果：

1)T2-T1≤8℃时，

a)且当T1≤45℃时，风扇不工作；

b)且当45℃<T1≤65℃时，风扇运行；

2)T2-T1>8℃时，风扇运行；

3)在空压机压力开关为关状态或者电机工作状态为电机正常工作时，主控单元检测到T1>65℃，系统报警。

5.根据权利要求1或4所述车用冷却系统的控制方法，其特征在于：在所述第三步中，当T2-T1≤8℃，且45℃<T1≤65℃时，

1)如果60℃<T1≤65℃，风扇以转速V＝1000～3000转/分钟的转速运行；

2)如果55℃<T1≤60℃，风扇以80％V的转速运行，其中，V＝1000～3000转/分钟；

3)如果45℃<T1≤55℃，风扇以50％V的转速运行，其中，V＝1000～3000转/分钟。

6.根据权利要求1或4所述车用冷却系统的控制方法，其特征在于：在所述第三步中，当T2-T1>8℃时，风扇以转速V＝1000～3000转/分钟的转速运行。

7.根据权利要求1所述车用冷却系统的控制方法，其特征在于：在所述第二步中，保证水泵在车辆行驶起始时的运转时间＞1分钟。

8.根据权利要求1所述车用冷却系统的控制方法，其特征在于：水泵正常工作时，水泵出口处的压力为0.12～0.15Mpa。