CN107116990A - 插电式混合动力轿车暖风系统及其控制方法 - Google Patents

插电式混合动力轿车暖风系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种插电式混合动力轿车暖风系统及其控制方法，所述系统包括发动机、电动水泵、暖风水箱、高压PTC、电磁阀、高压蓄电池、空调控制器、鼓风机、发动机控制器和整车控制器。本发明的插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，在纯电动模式时，通过电动水泵带动发动机冷却液循环，充分利用发动机冷却液的余温制暖，减少高压PTC电能消耗，提高燃油经济性；合理选择控制发动机和电动水泵工作的发动机冷却液温度区间，尽可能减少对发动机工作时间的影响，又能满足不同的制暖需求。

Description

插电式混合动力轿车暖风系统及其控制方法
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，特别涉及一种插电式混合动力轿车暖风系统及其控制方法。
背景技术
目前有一些关于混合动力汽车暖风系统的专利，如专利文献1(CN101386255)、专利文献2(CN105128624A)和专利文献3(CN205130859U)，这些专利所述的系统均包含一个电动水泵和加热装置，可以实现混合动力车辆不同模式下的供暖需求，但其控制方法比较简单，未考虑制暖方案对经济性的影响。
混合动力汽车暖风系统主要包括一个发动机冷却液循环和一个电加热循环，其控制方法主要是在纯电动行驶时电加热循环制暖，发动机工作时发动机冷却液循环制暖，可实现不同模式下的供暖需求，但该控制方法在纯电动行驶时需要一直提供一部分电能供加热装置加热，而没有利用发动机冷却液的余温来制暖，经济性较差。
发明内容
本发明目的是提出一种插电式混合动力轿车暖风系统及其控制方法，通过控制发动机、电动水泵和高压PTC的工作状态，在实现采暖需求的同时，提高整车燃油经济性。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种插电式混合动力轿车暖风系统，其包括发动机、电动水泵、暖风水箱、高压PTC、电磁阀、高压蓄电池、空调控制器、鼓风机、发动机控制器和整车控制器；
所述电动水泵的进水口与所述发动机的暖风循环的出水口连通，所述电动水泵的出水口与所述暖风水箱的进水口连通；所述暖风水箱的出水口与所述发动机暖风循环的进水口连通；
所述高压PTC设置于所述暖风水箱上，并通过电磁阀连接于所述高压蓄电池；
所述空调控制器信号连接于所述鼓风机和继电器，所述发动机控制器信号连接于所述发动机；
所述整车控制器信号连接于所述电磁阀，以控制所述电磁阀的接通或者关断，并且所述整车控制器、空调控制器和发动机控制器均通过CAN网络相互连接，以传输数据。
可选的，所述发动机控制器将发动机工作状态和冷却液温度通过CAN网络发送给整车控制器，所述空调控制器将室外温度、空调设置温度和空调风量档位通过CAN网络传输给整车控制器，所述整车控制器根据发动机工作状态、冷却液温度、室外温度、空调设置温度和空调风量档位控制高压PTC和继电器。
本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，采用上述的插电式混合动力轿车暖风系统，其包括：
S10、开启暖风开关，整车控制器通过CAN总线接收整车模式信号，以及发动机控制器发出的发动机工作状态信号和发动机冷却液温度信号；当整车处于CD模式，或者整车处于CS模式并且发动机冷却液温度低于温度区间下限时，执行步骤S20；当整车处于CS模式并且发动机冷却液温度高于温度区间下限T_low时，执行步骤S30；
S20、整车控制器通过电磁阀控制高压PTC工作，通过继电器控制电动水泵关闭，通过发动机控制器控制发动机维持当前工作状态；
S30、整车控制器首先根据发动机工作状态信号判断发动机工作状态，如果发动机停机，则执行步骤S40；如果发动机工作，则执行步骤S50；
S40、进入发动机冷却液循环模式二：整车控制器通过电磁阀控制高压PTC关闭，通过继电器控制电动水泵开启，通过发动机控制器控制发动机停机；
S50、进入发动机冷却液循环模式一：整车控制器通过电磁阀控制高压PTC关闭，通过继电器控制电动水泵关闭，通过发动机控制器控制发动机工作；
其中，当暖风系统处于发动机冷却液循环模式一，整车控制器判断发动机冷却液温度高于温度区间上限或发动机停机时，跳转进入发动机冷却液循环模式二；当暖风系统处于发动机冷却液循环模式二，整车控制器判断发动机冷却液温度低于温度区间下限或发动机工作时，跳转进入发动机冷却液循环一模式。
可选的，所述温度区间通过以下方法确定：
整车控制器从空调控制器接收室外温度、空调设置温度和空调风量挡位信号，计算室外温度和空调设置温度的温度差，根据该温度差和空调风量挡位计算发动机冷却液的温度区间。
可选的，如果温度差为t_low、t_mid和t_high，则对应3个温度区间上限T_high1、T_high2和T_high3，其中T_high1<T_high2<T_high3，空调风量挡位为低、中和高，对应3个温度区间下限T_low1、T_low2和T_low3，其中，T_low1>T_low2>T_low3，温度差越大，空调风量挡位越高，对应的温度区间上限越高，温度区间下限越低，由此得到九个温度区间[T_high3,T_low3]、[T_high3,T_low2]、[T_high2,T_low3]、[T_high2,T_low2]、[T_high3,T_low1]、[T_high1,T_low3]、[T_high2,T_low1]、[T_high1,T_low2]、[T_high1,T_low1]。
本发明具有如下有益效果：本发明的插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，在纯电动模式时，通过电动水泵带动发动机冷却液循环，充分利用发动机冷却液的余温制暖，减少高压PTC电能消耗，提高燃油经济性；合理选择控制发动机和电动水泵工作的发动机冷却液温度区间，尽可能减少对发动机工作时间的影响，又能满足不同的制暖需求。
附图说明
图1为本发明的插电式混合动力轿车暖风系统结构示意图；图1为本发明结构示意图；
图2为发动机冷却液温度控制区间选取原理图；
图中标记示意为：1-发动机；2-电动水泵；3-暖风水箱；4-高压PTC；5-鼓风机；6-电磁阀；7-高压电池；8-继电器；9-空调控制器；10-发动机控制器；11-整车控制器；12-CAN网络。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种插电式混合动力轿车暖风系统，其包括：发动机、电动水泵、暖风水箱、高压PTC、电磁阀、高压蓄电池、空调控制器、鼓风机、发动机控制器和整车控制器。
所述电动水泵的进水口与所述发动机的暖风循环的出水口连通，所述电动水泵的出水口与所述暖风水箱的进水口连通；所述暖风水箱的出水口与所述发动机暖风循环的进水口连通，从而在所述电动水泵工作时，能够在发动机暖风循环、暖风水箱和电动水泵之间形成冷却液循环，当所述鼓风机所产生的风通过所述暖风水箱时，能通过所述暖风水箱提高风的温度。
所述高压PTC设置于所述暖风水箱上，并通过电磁阀连接于所述高压蓄电池，本实施例中，所述高压蓄电池可以为车辆的动力电池，而且当所述电磁阀处于接通位置时，所述高压蓄电池向所述高压PTC提供电能，并且当所述高压PTC工作，所述鼓风机所产生的风通过所述暖风水箱时，由于高压PTC所产生的热量，使得通过所述暖风水箱风的温度得到提高。
所述空调控制器信号连接于所述鼓风机，以在所述空调控制器的控制下，使得所述鼓风机工作或关闭；并且，所述空调控制器还信号连接于所述继电器，以在所述空调控制器的控制下，使得所述继电器接通或者关断。
所述发动机控制器信号连接于所述发动机，以控制所述发动机工作或关闭，并接收发动机工作状态和冷却液温度信号。
所述整车控制器信号连接于所述电磁阀，以控制所述电磁阀的接通或者关断，并且所述整车控制器、空调控制器和发动机控制器均通过CAN网络相互连接，以传输数据，本实施例中，所述发动机控制器将发动机工作状态和冷却液温度通过CAN网络发送给整车控制器，所述空调控制器将室外温度、空调设置温度和空调风量档位等信号通过CAN网络传输给整车控制器，所述整车控制器根据发动机工作状态、冷却液温度、室外温度、空调设置温度和空调风量档位等信号控制高压PTC和继电器(电动水泵)工作。
实施例2
本实施例提供了一种插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，其采用实施例1中所述的插电式混合动力轿车暖风系统来实现，并具体包括：
S10、当开启暖风开关，整车有制暖或除霜除雾需求时，整车控制器通过CAN总线接收整车模式信号mode，以及发动机控制器发出的发动机工作状态信号Eng_status和发动机冷却液温度信号T_eng；并判断mode和T_eng的值。当整车处于CD(电量消耗阶段)模式(mode＝CD)，或者整车处于CS(电量维持阶段)模式(mode＝CS)并且发动机冷却液温度低于温度区间下限T_low时(mode＝CS&&T_eng<T_low)，执行步骤S20，即进入高压PTC加热循环。当整车处于CS(电量维持阶段)模式，并且发动机冷却液温度高于温度区间下限T_low时(mode＝CS&&T_eng>T_low)，执行步骤S30，即进入发动机冷却液循环。
S20、整车控制器通过电磁阀控制高压PTC工作、通过继电器控制电动水泵关闭、通过发动机控制器控制发动机维持当前工作状态(高压PTC加热循环)。
S30、整车控制器首先根据发动机工作状态信号判断发动机工作状态，如果发动机停机(Eng_status＝Eng_off)，则执行步骤S40。如果发动机工作(Eng_status＝Eng_on)，则执行步骤S50(发动机冷却液循环)。
S40、整车控制器通过电磁阀控制高压PTC关闭，通过继电器控制电动水泵开启，通过发动机控制器控制发动机停机(进入发动机冷却液循环模式二)。
S50、整车控制器通过电磁阀控制高压PTC关闭，通过继电器控制电动水泵关闭，通过发动机控制器控制发动机工作(进入发动机冷却液循环模式一)。
而且在所述步骤S30中，发动机冷却液循环模式一和发动机冷却液循环模式二跳转原则如下：暖风系统处于发动机冷却液循环模式一工作时，当整车控制器判断发动机冷却液温度高于温度区间上限T_high(T_eng>T_high)或发动机停机时，跳转进入发动机冷却液循环模式二。当暖风系统处于发动机冷却液循环模式二工作时，当整车控制器判断发动机冷却液温度低于温度区间下限T_low(T_eng<T_low)或发动机工作时，跳转进入发动机冷却液循环一模式。
温度区间[T_low―T_high]的确定：整车控制器从空调控制器接收室外温度、空调设置温度和空调风量挡位信号，计算室外温度和空调设置温度的温度差，根据温度差和空调风量挡位计算发动机冷却液温度区间。发动机冷却液温度区间△T的大小和温度区间上限T_high随着温度差和空调风量挡位的不同而变化。温度区间选择方法如下，假设温度差为[t_low、t_mid、t_high]，对应3个温度区间上限[T_high1、T_high2、T_high3](T_high1<T_high2<T_high3)，空调风量挡位[低、中、高]，对应3个温度区间下限[T_low1、T_low2、T_low3](T_low1>T_low2>T_low3)，温度差越大，空调风量挡位越高，对应的温度区间上限越高，温度区间下限越低，由此可以得到九个温度区间[T_high3,T_low3]、[T_high3,T_low2]、[T_high2,T_low3]、[T_high2,T_low2]、[T_high3,T_low1]、[T_high1,T_low3]、[T_high2,T_low1]、[T_high1,T_low2]、[T_high1,T_low1]，如表1所示。
表1：温度区间表
本发明的插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，在纯电动模式时，通过电动水泵带动发动机冷却液循环，充分利用发动机冷却液的余温制暖，减少高压PTC电能消耗，提高燃油经济性；合理选择控制发动机和电动水泵工作的发动机冷却液温度区间，尽可能减少对发动机工作时间的影响，又能满足不同的制暖需求。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种插电式混合动力轿车暖风系统，其特征在于，包括发动机、电动水泵、暖风水箱、高压PTC、电磁阀、高压蓄电池、空调控制器、鼓风机、发动机控制器和整车控制器；
所述电动水泵的进水口与所述发动机的暖风循环的出水口连通，所述电动水泵的出水口与所述暖风水箱的进水口连通；所述暖风水箱的出水口与所述发动机暖风循环的进水口连通；
所述高压PTC设置于所述暖风水箱上，并通过电磁阀连接于所述高压蓄电池；
所述空调控制器信号连接于所述鼓风机和继电器，所述发动机控制器信号连接于所述发动机；
所述整车控制器信号连接于所述电磁阀，以控制所述电磁阀的接通或者关断，并且所述整车控制器、空调控制器和发动机控制器均通过CAN网络相互连接，以传输数据。
2.根据权利要求1所述的插电式混合动力轿车暖风系统，其特征在于，所述发动机控制器将发动机工作状态和冷却液温度通过CAN网络发送给整车控制器，所述空调控制器将室外温度、空调设置温度和空调风量档位通过CAN网络传输给整车控制器，所述整车控制器根据发动机工作状态、冷却液温度、室外温度、空调设置温度和空调风量档位控制高压PTC和继电器。
3.一种插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，其采用权利要求2所述的插电式混合动力轿车暖风系统，其特征在于，包括：
S10、开启暖风开关，整车控制器通过CAN总线接收整车模式信号，以及发动机控制器发出的发动机工作状态信号和发动机冷却液温度信号；当整车处于CD模式，或者整车处于CS模式并且发动机冷却液温度低于温度区间下限时，执行步骤S20；当整车处于CS模式并且发动机冷却液温度高于温度区间下限T_low时，执行步骤S30；
S20、整车控制器通过电磁阀控制高压PTC工作，通过继电器控制电动水泵关闭，通过发动机控制器控制发动机维持当前工作状态；
S30、整车控制器首先根据发动机工作状态信号判断发动机工作状态，如果发动机停机，则执行步骤S40；如果发动机工作，则执行步骤S50；
S40、进入发动机冷却液循环模式二：整车控制器通过电磁阀控制高压PTC关闭，通过继电器控制电动水泵开启，通过发动机控制器控制发动机停机；
S50、进入发动机冷却液循环模式一：整车控制器通过电磁阀控制高压PTC关闭，通过继电器控制电动水泵关闭，通过发动机控制器控制发动机工作；
其中，当暖风系统处于发动机冷却液循环模式一，整车控制器判断发动机冷却液温度高于温度区间上限或发动机停机时，跳转进入发动机冷却液循环模式二；当暖风系统处于发动机冷却液循环模式二，整车控制器判断发动机冷却液温度低于温度区间下限或发动机工作时，跳转进入发动机冷却液循环一模式。
4.根据权利要求3所述的插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，其特征在于，所述温度区间通过以下方法确定：
整车控制器从空调控制器接收室外温度、空调设置温度和空调风量挡位信号，计算室外温度和空调设置温度的温度差，根据该温度差和空调风量挡位计算发动机冷却液的温度区间。
5.根据权利要求4所述的插电式混合动力轿车暖风系统控制方法，其特征在于，如果温度差为t_low、t_mid和t_high，则对应3个温度区间上限T_high1、T_high2和T_high3，其中T_high1<T_high2<T_high3，空调风量挡位为低、中和高，对应3个温度区间下限T_low1、T_low2和T_low3，其中，T_low1>T_low2>T_low3，温度差越大，空调风量挡位越高，对应的温度区间上限越高，温度区间下限越低，由此得到九个温度区间[T_high3,T_low3]、[T_high3,T_low2]、[T_high2,T_low3]、[T_high2,T_low2]、[T_high3,T_low1]、[T_high1,T_low3]、[T_high2,T_low1]、[T_high1,T_low2]、[T_high1,T_low1]。
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