CN109130865A - 一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统及方法 - Google Patents

一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统及方法，所述液冷系统用于冷却车载发热组件，所述检测系统包括温度采集及处理系统，所述温度采集及处理系统与整车控制器连接；所述温度采集及处理系统用于实时采集车载发热组件的温度数据及根据采集温度处理得到温度上升速率，所述温度采集及处理系统在温度达到预设阈值时发出请求信号至整车控制器；整车控制器根据请求信号发出控制信号以控制液冷系统工作；所述整车控制器根据发出控制信号后温度采集及处理系统上传的温度上升速率的变化来判断液冷系统的工作状态。本发明通过检测的温度上升速率来判断液冷系统是否正常工作，结构简单，实现方便。

Description

一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车液冷系统领域，特别涉及一种电动汽车液冷系统工作状态的监测系统及方法。
背景技术
随着全世界范围内的不可再生资源日趋紧张，电动汽车作为传统燃油车的替代产品正日益受到重视，各大车企在新能源车领域都已重点布局。
传统燃油车使用发电机为整车12V蓄电池充电，同时为12V用电系统供电，电动汽车因没有发动机，所以没有12V低压系统发电机。电动汽车高压动力电池为整车提供能量来源，通过DCDC变换器为车辆12V系统供电。
早期市场上电动汽车多为A00车型等较小车型，受成本和价格的限值，配置也较为简单，12V系统用电功率较小，DCDC变换器的功率一般不超过1kW，冷却方式采用风冷或自然冷却。
随着市场对电动汽车续航里程、车内空间、整车性能需求的不断提升，电动汽车向着A0以及A级车方向发展，整车配置也越加丰富。整车12V用电系统功率也逐渐提高，很多车型已接近2kW。由于功率提升，DCDC变换器需要液冷来保证可靠工作。由于液冷系统的冷却液的流动靠水泵提供动力，水泵的正常工作才能保证整个系统的正常工作，因水泵本身没有控制器，无法将水泵的工作状态直接发送给整车控制器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车DCDC变换器液冷系统工作状态检测系统及方法，用于根据液冷系统启动后的温度上升速率来判断液冷系统是否正常工作。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，所述液冷系统用于冷却车载发热组件，所述检测检测系统包括温度采集及处理系统，所述温度采集及处理系统与整车控制器连接；
所述温度采集及处理系统用于实时采集车载发热组件的温度数据及根据采集温度处理得到温度上升速率，所述温度采集及处理系统在温度达到预设阈值时发出请求信号至整车控制器；
整车控制器根据请求信号发出控制信号以控制液冷系统工作；所述整车控制器根据发出控制信号后温度采集及处理系统上传的温度上升速率的变化来判断液冷系统的工作状态。
在整车控制器发出控制信号至液冷系统后，温度上升速率下降，则此时整车控制器判断液冷系统正常工作，否则整车控制器判断液冷系统故障。
所述温度采集及处理系统包括温度传感器、数据处理单元，所述温度传感器将采集的温度数据送入至数据处理单元，在温度达到预设液冷系统开启对应的温度阈值时，所述数据处理单元发送请求信号至整车控制器，所述整车控制器根据请求控制液冷系统的电动水泵工作；
所述数据处理单元根据实时传来的温度数据计算车载发热组件的温度上升速率并将数据上传至整车控制器，所述整车控制器根据液冷系统启动后温度上升速率的趋势判断液冷系统的工作状态。
所述检测系统还包括状态提示单元，所述状态提示单元与整车控制器连接，所述整车控制器用于控制状态提示单元发出液冷系统工作状态提示信号。
所述状态提示单元为报警灯，所述报警灯设置在仪表盘上。
所述的车载发热组件包括DCDC变换器、车内各种控制器、驱动电机。
所述数据处理单元采用整车控制器实现或采用新增加的单片机实现。
所述数据处理单元通过CAN电路、CAN网络与整车控制器连接。
一种电动汽车液冷系统工作状态的检测方法，整车控制器发出控制液冷系统工作的控制信号后，实时监控车载发热组件的温度上升速率的变化，当温度上升速率下降，则此时整车控制器判断液冷系统正常工作，否则整车控制器判断液冷系统故障。
所述整车控制器与温度采集及处理系统连接，所述温度采集及处理系统包括温度传感器、数据处理单元，所述温度传感器实时采集车载发热组件的温度数据，所述数据处理单元用于对温度数据进行处理计算温度上升速率以及发送液冷开启请求信号。
本发明的优点在于：通过温度上升速率来判断液冷系统是否正常工作，结构简单，仅需要在原有温度传感器的基础上增加计算温度速度的数据处理单元即可实现，检测结果准确可靠，实现方便；同时增加的数据处理单元可以集成在整车控制器中或者通过整车控制器中的软件来实现温度上升速率的计算，此时硬件上基本上没有改进，仅仅是控制逻辑以及整车控制器内部计算做改进，将预先准备好的计算方法设置在整车控制器内，即可实现快速的判断，不增加具体的部件结构。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为整车冷却系统示意图；
图2为DCDC变换器功率器件、温度传感器(PTC)、水道位置示意图。
图3为本发明原理框图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
目前DCDC变换器与整车其它控制器共用液冷系统，冷却液流动由水泵提供动力，整车控制器根据各个控制器的请求开启或关闭水泵，因水泵本身没有控制器，所以水泵实际工作状态不能发送到整车CAN网络上。本申请适用于整车的液冷系统的工作状态的检测，采用尽可能少的对整车结构的改进以及成本完成对于整车内的液冷系统的工作状态的检测。
电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其中液冷系统用于冷却车载发热组件，车载发热组件包括DCDC变换器、各种车载控制器以及驱动电机等，以DCDC变换器为例进行说明，实际上DCDC变换器很多情况下采用与整车其他部件共用一套液冷系统，本发明适用共用液冷系统也可适用单独液冷系统对DCDC变换器的冷却。
工作状态检测系统包括温度采集及处理系统，温度采集及处理系统与整车控制器连接；温度采集及处理系统包括温度传感器、数据处理单元，温度传感器将采集的温度数据送入至数据处理单元，在温度达到预设液冷系统开启对应的温度阈值时，数据处理单元发送请求信号至整车控制器，整车控制器根据请求控制液冷系统的电动水泵工作；
数据处理单元根据实时传来的温度数据计算车载发热组件的温度上升速率并将数据上传至整车控制器，整车控制器根据液冷系统启动后温度上升速率的趋势判断液冷系统的工作状态。
在整车控制器发出控制信号至液冷系统后，温度上升速率下降，则此时整车控制器判断液冷系统正常工作，否则整车控制器判断液冷系统故障。
由于液冷系统工作造成热量被带走，从而使得在车载控制器发出控制信号至液冷系统的电动水泵时，如果水泵正常工作，此时就会将DCDC变换器的热量带走一部分，使得温度上升速率下降甚至为负数，负数表示温度由高变低，无论什么情况，只要是在发出控制信号后，温度上升速率比之前的温度上升速率下降，就可以认为此时的液冷系统的水泵正常工作。否则，则由于温度没有降低或者温度上升速率持续增加等情况都是由于液冷系统未正常工作。
检测系统还包括状态提示单元，状态提示单元与整车控制器连接，整车控制器用于控制状态提示单元发出液冷系统工作状态提示信号。状态提示单元为报警灯，报警灯设置在仪表盘上。当整车控制器判断液冷系统故障时，控制报警灯亮红灯来给出故障提醒信号。
数据处理单元采用整车控制器实现或采用新增加的单片机实现。通过外设单片机的方式来实现数据处理单元，此时整个检测系统新增加的部件仅有单片机，温度传感器为现有的液冷系统启动的传感器、整车控制器为车载VCU，在单片机中增加控制方法计算出温度上升速率以及发出请求，然后在整车控制器中对应设置控制逻辑即可实现工作状态的检测，增加的硬件成本较低，实现方便，其余部分可以通过编程快速实现；当计算单元通过整车控制器来实现时，此时仅需要在整车控制器中对应编程实现数据处理单元即可，不需要新增加硬件结构。若数据处理单元采用单片机等新增加的处理芯片时，数据处理单元通过CAN电路、CAN网络与整车控制器连接。采用整车CAN网络将数据上传至整车控制器。
一种电动汽车液冷系统工作状态的检测方法，该方法基于上述硬件系统来实现，整车控制器发出控制液冷系统工作的控制信号后，实时监控车载发热组件的温度上升速率的变化，当温度上升速率下降，则此时整车控制器判断液冷系统正常工作，否则整车控制器判断液冷系统故障。整车控制器与温度采集及处理系统连接，温度采集及处理系统包括温度传感器、数据处理单元，温度传感器实时采集车载发热组件的温度数据，所述数据处理单元用于对温度数据进行处理计算温度上升速率以及发送液冷开启请求信号。
本发明利用DCDC变换器功率器件温度上升速率，判断冷却系统是否正常运行。DCDC功率器件温度达到设定阈值时，会发送水泵开启请求给整车控制器，整车控制器控制水泵开启，冷却系统正常工作后，DCDC变换器功率器件温升速率会明显下降。如果因水泵或其它问题冷却系统未能正常工作，DCDC变换器功率器件温度会保持较高的上升速率，由此可以判断冷却系统没有正常工作。
本发明一种电动汽车DCDC变换器液冷系统工作状态检测方案中整车冷却系统结构示意图如图1所示。水泵开启或关闭受整车控制器控制，开启时保证冷却系统中冷却液流动的流速满足所有液冷部件的需求。散热器通过与外界的热交换降低冷却液的温度。DCDC变换器和其它液冷部件的水道都串联接入冷却系统中，当内部温度上升到阈值时，发出开启水泵请求给整车控制器，液冷系统工作。
DCDC变换器功率器件、温度传感器、水道位置示意图如图2所示。功率器件为发热源，散热片要紧密贴装在DCC变换器腔体内部水道部位，以实现最好的液冷散热效果。温度传感器也安装在功率器件附近且用散热性能良好的导热材料固定在DCDC变换器腔体内部水道部位，可以更好的达到检测发热器件和水道温度的目的。
本发明一种电动汽车DCDC变换器液冷系统工作状态检测方案电路原理结构框图如图3所示，包括DCDC变换器控制电路、DCDC变换器水道温度采集电路、CAN电路。控制电路也就是用于计算处理的单片机电路。
水道温度检测电路由R1和温度传感器电阻Rt组成，其相当于温度传感器，随着温度变化，温度传感器阻值Rt变化，Rt两端电压VS＝Vref*Rt/(R1+Rt)。
整车上电，DCDC即进入工作状态，为12V蓄电池充电，同时为整车12V系统用电器提供电源。DCDC的功率由整车12V系统用电设备总功率决定，整车12V长时负载全部开启，DCDC稳态输出达到最大。
在负载功率PLOAD条件下,起始温度为T0，Rt阻值为R0，Vs_1＝Vref*R0/(R1+R0)。DCDC功率器件持续发热，在温度传感器检测位置温度未达到请求水泵的温度前，温度持续上升。经过时间t，温度上升到Tx，对应温度传感器阻值Rx，Vs_2＝Vref*Rx/(R1+Rx)。温度上升速率为KT＝(Tx-T0)/t,VS的电压变化速率为Kv＝(Vs_2-Vs_1)/t。当温度传感器检测位置温度达到请求水泵温度时，DCDC通过CAN发送水泵请求指令给整车控制器，整车控制器接通水泵电路，水泵工作，冷却系统正常运行。从水泵运行开始温度为T0＇，Rt阻值为R0＇，Vs_1＇＝Vref*R0＇/(R1+R0＇)。经过时间t，温度上升到Tx＇，对应温度传感器阻值Rx＇,V s_2＇＝Vref*Rx＇/(R1+Rx＇)。温度上升速率为KT＇＝(Tx＇-T0＇)/t，电压变化速率为Kv＇＝(Vs_2＇-Vs_1＇)/t。
因水泵工作，液冷系统会带走功率器件产生的热量，很大程度降低温度传感器温度上升速率。在DCDC发送水泵请求的工况下，如果温度传感器温度变化速率，即温度采样电路采样电压变化速率小于标定值KV_标定，就可以判定冷却系统在正常工作，标定值KV_标定可以采用在发出控制信号至液冷系统水泵的时刻之前的一个微小的时间时间t内电压的变化速率以此速率来代表温度在整车控制器发出控制信号一瞬间的温度上升速率。只要之后的温度上升速率变小，就可以判断液冷系统正常工作。DCDC变换器发送冷却回路工作正常的信息给整车控制器。如果采样电压变化率大于设定值KV_标定＇，温度传感器采样温度上升速率仍然很快，则可以判定冷却回路没有正常工作，DCDC发送报警信息给整车控制器，在仪表点亮相应的报警灯进行提醒。以上从热敏电阻的角度来说明温度采集电路，实际上温度采集电路采用现有技术的温度传感器即可，也就是现有技术中液冷系统启动所需的温度采集对应的温度传感器。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，所述液冷系统用于冷却车载发热组件，其特征在于：所述检测系统包括温度采集及处理系统，所述温度采集及处理系统与整车控制器连接；
所述温度采集及处理系统用于实时采集车载发热组件的温度数据及根据采集温度处理得到温度上升速率，所述温度采集及处理系统在温度达到预设阈值时发出请求信号至整车控制器；
整车控制器根据请求信号发出控制信号以控制液冷系统工作；所述整车控制器根据发出控制信号后温度采集及处理系统上传的温度上升速率的变化来判断液冷系统的工作状态。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其特征在于：在整车控制器发出控制信号至液冷系统后，温度上升速率下降，则此时整车控制器判断液冷系统正常工作，否则整车控制器判断液冷系统故障。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其特征在于：所述温度采集及处理系统包括温度传感器、数据处理单元，所述温度传感器将采集的温度数据送入至数据处理单元，在温度达到预设液冷系统开启对应的温度阈值时，所述数据处理单元发送请求信号至整车控制器，所述整车控制器根据请求控制液冷系统的电动水泵工作；
所述数据处理单元根据实时传来的温度数据计算车载发热组件的温度上升速率并将数据上传至整车控制器，所述整车控制器根据液冷系统启动后温度上升速率的趋势判断液冷系统的工作状态。
4.如权利要求1-3任一所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其特征在于：所述检测系统还包括状态提示单元，所述状态提示单元与整车控制器连接，所述整车控制器用于控制状态提示单元发出液冷系统工作状态提示信号。
5.如权利要求4所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其特征在于：所述状态提示单元为报警灯，所述报警灯设置在仪表盘上。
6.如权利要求1-3任一所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其特征在于：所述的车载发热组件包括DCDC变换器、车内各种控制器、驱动电机。
7.如权利要求1-3任一所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其特征在于：所述数据处理单元采用整车控制器实现或采用新增加的单片机实现。
8.如权利要求1-3任一所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测系统，其特征在于：所述数据处理单元通过CAN电路、CAN网络与整车控制器连接。
9.一种电动汽车液冷系统工作状态的检测方法，其特征在于：整车控制器发出控制液冷系统工作的控制信号后，实时监控车载发热组件的温度上升速率的变化，当温度上升速率下降，则此时整车控制器判断液冷系统正常工作，否则整车控制器判断液冷系统故障。
10.如权利要求9所述的一种电动汽车液冷系统工作状态的检测方法，其特征在于：所述整车控制器与温度采集及处理系统连接，所述温度采集及处理系统包括温度传感器、数据处理单元，所述温度传感器实时采集车载发热组件的温度数据，所述数据处理单元用于对温度数据进行处理计算温度上升速率以及发送液冷开启请求信号。
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