CN112644249B - 一种结合地图、vcu指令及空调的车辆冷却系统控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，其中，车载冷却系统通过具备热传递功能的第一蒸发器，将车辆驱动冷却系统的冷却液同车载空调的制冷剂进行热交换，利用车载空调的制冷散热能力，统一进行热管理实现车辆驱动系统冷却液的温度控制。此外，其减少了车辆驱动冷却系统的冷却系统控制器和散热风扇的数量，达到一定程度上的减重及增加车辆安装空间的目的，还可以减少新能源汽车能耗。同时车载冷却系统根据智能网联技术的地图，GPS定位等数据判断前方路况，结合整车控制器直接进行控制，对电机系统提前进行高效降温，使电机系统处于较优的工作温度，提高整车的动力性。

Description

一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体是指一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法。
背景技术
现有驱动电机系统冷却方案为匹配设计电动循环水泵、散热风扇转速连续可调的冷却系统；其一般控制方式是：在电机温度T＜阈值T1且电机控制器温度M＜阈值M1时，冷却系统的散热风扇不进行工作。在电机温度T＞阈值T2或者电机控制器温度M＞阈值M2时，冷却系统的散热风扇全转速运转；在阈值T2＞电机温度T≥阈值T1或阈值M2＞电机控制器温度M≥阈值M1，冷却系统根据电机或者电机控制器的温度变化进行线性控制，电机温度从T1逐步上升至T2或电机控制器温度从M1逐步上升至M2时，散热电子风扇根据冷却系统控制器发出的占空比进行线性调节开启到全转速运行。上述现有技术需安装独立的冷却系统控制器和散热风扇，占据车辆空间，同时因为无法得知行驶需求，仅针对温度变化进行控制，有一定的滞后性，没法提前对驱动电机系统进行温度管理，降低冷却液的温度。因此，需要设计一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法。
发明内容
本发明提供一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明采用如下技术方案：
一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，车辆冷却系统包括车载空调、电机冷却液循环回路、第一电磁阀以及第一膨胀阀，所述车载空调的第二制冷剂循环回路包括依次连接的压缩机、冷凝器以及干燥瓶；电机冷却液循环回路包括首尾依次连接的水箱、水泵、电机控制器、电机以及第一蒸发器；所述第一蒸发器、压缩机、冷凝器、干燥瓶、第一电磁阀以及第一膨胀阀依次首尾连接形成第一制冷剂循环回路；该车辆冷却系统的控制方法具体包括以下步骤：
步骤(一)：设定电机的两个温度阈值，分别为T1和T2，且T1< T2；若电机的当前温度在温度区间[T1，T2)之内则进入步骤(三)，否则进入步骤(二)；
步骤(二)：设定电机控制器的两个温度阈值，分别为M1和M2，且M1<M2；若电机控制器的当前温度在温度区间[M1，M2)之内则进入步骤(三)，否则进入步骤(四)；
步骤(三)：判断整车控制器是否发送大扭矩指令，如有大扭矩指令需求则进入步骤(八)，否则进入步骤(六)；
步骤(四)：若电机的当前温度＞T2或电机控制器的当前温度＞M2，则进入所述步骤(八)，否则进入步骤(五)；
步骤(五)：关闭第一电磁阀，电机冷却液进入自循环模式，车辆冷却系统只需按满足车厢内部制冷需求进行工作，无需考虑电机系统的散热需求；
步骤(六)：结合智能网联技术，根据车载GPS数据判断前方是否进入长爬坡路段，若前方有长爬坡路况则进入步骤(八)，否则进入步骤(七)；
步骤(七)：车辆冷却系统根据电机和电机控制器温度进入制冷散热能力线性控制模式；
步骤(八)：车辆冷却系统进入最大制冷散热能力运转模式。
具体地，所述步骤(三)中，由整车控制器发送制冷量需求，车辆冷却系统通过控制压缩机的工作功率、冷凝器的工作功率和/或第一膨胀阀的开度实现对制冷散热能力的线性控制。
更具体地，所述步骤(三)中，整车控制器综合考虑电机，电机控制器的当前温度、车辆扭矩的需求情况以及前方路况后，实时发送一个占空比在阈值PWM1到阈值PWM2之间的可调电信号PWM，并按以下公式实时计算和控制制冷剂流量Lx：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，PWM表示可调电信号的当前占空比，PWM1，PWM2均表示预设的占空比阈值，为常数，且PWM2>PWM1；Lmax表示制冷剂的最大流量，为常数；Lmin表示制冷剂的最小流量，为常数。
作为一种具体实施方式，设定PWM1=50%，PWM2=100%，Lmin=50%*Lmax，则制冷剂流量Lx=PWM*Lmax。
进一步，按以下公式实时计算和控制压缩机功率P1：
Figure 288737DEST_PATH_IMAGE002
其中，PWM表示可调电信号的当前占空比，PWM1，PWM2均表示预设的占空比阈值，为常数，且PWM2>PWM1；P1max表示压缩机最大转速对应的功率，为常数，P1min表示压缩机最小转速对应的功率，为常数。
进一步，取一个制冷剂的流量阈值L1，且Lmin＜L1＜Lmax；当制冷剂流量Lx在区间[Lmin，L1]之内时，冷凝器的冷凝风扇功率为Pmin当制冷剂流量Lx在区间（L1，Lmax]之内时，按以下公式实时计算和控制冷凝器的冷凝风扇功率：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
其中，Pmax表示冷凝风扇功率的最大值，为常数；Pmin表示冷凝风扇功率的最小值，为常数；Lx表示当前的制冷剂流量；Lmax表示制冷剂的最大流量，为常数，L1表示制冷剂的流量阈值，为常数，且Lmin＜L1＜Lmax。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明公开的车载冷却系统通过具备热传递功能的第一蒸发器，将车辆驱动冷却系统的冷却液同车载空调的制冷剂进行热交换，利用车载空调的制冷散热能力，统一进行热管理实现车辆驱动系统冷却液的温度控制。此外，其减少了车辆驱动冷却系统的冷却系统控制器和散热风扇的数量，达到一定程度上的减重及增加车辆安装空间的目的，还可以减少新能源汽车能耗。同时车载冷却系统根据智能网联技术的地图，GPS定位等数据判断前方路况，结合整车控制器直接进行控制，对电机系统提前进行高效降温，使电机系统处于较优的工作温度，提高整车的动力性。
附图说明
图1为本发明中，车辆冷却系统的结构框图。
图2为本发明中，车载冷却系统控制方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，包括车辆冷却系统，该车辆冷却系统包括电机冷却液循环回路、第一制冷剂循环回路和第二制冷剂循环回路。其中，电机冷却液循环回路包括首尾依次连接的水箱、水泵、电机控制器、电机以及第一蒸发器；第二制冷剂循环回路即为车载空调的制冷剂循环回路，包括首尾依次连接的压缩机、冷凝器、干燥瓶、第二电磁阀、第二膨胀阀以及第二蒸发器；第一制冷剂循环回路包括首尾依次连接的第一蒸发器、压缩机、冷凝器、干燥瓶、第一电磁阀以及第一膨胀阀。
如图1和图2所示，上述车辆冷却系统结合整车控制器的扭矩指令需求和智能网联技术，根据车载GPS数据判定车辆即将进入的行驶工况对该车辆冷却系统的制冷散热能力进行线性控制，且由整车控制器根据电机温度和电机控制器温度报文信息判断并发出制冷需求PWM给空调控制器，具体控制方法包括以下步骤：
步骤(一)：设定电机的两个温度阈值，分别为T1和T2，且T1< T2；若电机的当前温度在温度区间[T1，T2)之内则进入步骤(三)，否则进入步骤(二)；
步骤(二)：设定电机控制器的两个温度阈值，分别为M1和M2，且M1<M2；若电机控制器的当前温度在温度区间[M1，M2)之内则进入步骤(三)，否则进入步骤(四)；
步骤(三)：判断整车控制器是否发送大扭矩指令，如有大扭矩指令需求则进入步骤(八)，否则进入步骤(六)；
步骤(四)：若电机的当前温度＞T2或电机控制器的当前温度＞M2，则进入所述步骤(八)，否则进入步骤(五)；
步骤(五)：关闭第一电磁阀，电机冷却液进入自循环模式，车辆冷却系统只需按满足车厢内部制冷需求进行工作，无需考虑电机系统的散热需求；
步骤(六)：结合智能网联技术，根据车载GPS数据判断前方是否进入长爬坡路段，若前方有长爬坡路况则进入步骤(八)，否则进入步骤(七)；
步骤(七)：车辆冷却系统根据电机和电机控制器温度进入制冷散热能力线性控制模式；
步骤(八)：车辆冷却系统进入最大制冷散热能力运转模式。
如图1和图2所示，具体地，上述步骤(七)中，由整车控制器发送制冷量需求，车辆冷却系统通过控制压缩机的工作功率、冷凝器的工作功率和/或第一膨胀阀的开度实现对制冷散热能力的线性控制，具体如下：
如图1和图2所示，整车控制器综合考虑电机，电机控制器的当前温度、车辆扭矩的需求情况以及前方路况后，实时发送一个占空比在阈值PWM1到阈值PWM2之间的可调电信号PWM，并按以下公式实时计算和控制制冷剂流量Lx：
Figure 363003DEST_PATH_IMAGE001
其中，PWM表示可调电信号的当前占空比，PWM1，PWM2均表示预设的占空比阈值，为常数，且PWM2>PWM1；Lmax表示制冷剂的最大流量，为常数；Lmin表示制冷剂的最小流量，为常数。
例如，设定PWM1=50%，PWM2=100%，Lmin=50%*Lmax，则制冷剂流量Lx=PWM*Lmax。
如图1和图2所示，按以下公式实时计算和控制压缩机功率P1：
Figure 297461DEST_PATH_IMAGE002
其中，PWM表示可调电信号的当前占空比，PWM1，PWM2均表示预设的占空比阈值，为常数，且PWM2>PWM1；P1max表示压缩机最大转速对应的功率，为常数，P1min表示压缩机最小转速对应的功率，为常数。
如图1和图2所示，此外，取一个制冷剂的流量阈值L1，且Lmin＜L1＜Lmax；当制冷剂流量Lx在区间[Lmin，L1]之内时，冷凝器的冷凝风扇功率为Pmin当制冷剂流量Lx在区间（L1，Lmax]之内时，按以下公式实时计算和控制冷凝器的冷凝风扇功率：
Figure 821983DEST_PATH_IMAGE003
其中，Pmax表示冷凝风扇功率的最大值，为常数；Pmin表示冷凝风扇功率的最小值，为常数；Lx表示当前的制冷剂流量；Lmax表示制冷剂的最大流量，为常数，L1表示制冷剂的流量阈值，为常数，且Lmin＜L1＜Lmax。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，其特征在于：车辆冷却系统包括车载空调、电机冷却液循环回路、第一电磁阀以及第一膨胀阀，所述车载空调的第二制冷剂循环回路包括依次连接的压缩机、冷凝器、干燥瓶、第二电磁阀、第二膨胀阀以及第二蒸发器；电机冷却液循环回路包括首尾依次连接的水箱、水泵、电机控制器、电机以及第一蒸发器；所述第一蒸发器、压缩机、冷凝器、干燥瓶、第一电磁阀以及第一膨胀阀依次首尾连接形成第一制冷剂循环回路；该车辆冷却系统的控制方法具体包括以下步骤：
步骤(一)：设定电机的两个温度阈值，分别为T1和T2，且T1< T2；若电机的当前温度在温度区间[T1，T2)之内则进入步骤(三)，否则进入步骤(二)；
步骤(二)：设定电机控制器的两个温度阈值，分别为M1和M2，且M1<M2；若电机控制器的当前温度在温度区间[M1，M2)之内则进入步骤(三)，否则进入步骤(四)；
步骤(三)：判断整车控制器是否发送大扭矩指令，如有大扭矩指令需求则进入步骤(八)，否则进入步骤(六)；
步骤(四)：若电机的当前温度＞T2或电机控制器的当前温度＞M2，则进入所述步骤(八)，否则进入步骤(五)；
步骤(五)：关闭第一电磁阀，电机冷却液进入自循环模式，车辆冷却系统只需按满足车厢内部制冷需求进行工作，无需考虑电机系统的散热需求；
步骤(六)：结合智能网联技术，根据车载GPS数据判断前方是否进入长爬坡路段，若前方有长爬坡路况则进入步骤(八)，否则进入步骤(七)；
步骤(七)：车辆冷却系统根据电机和电机控制器温度进入制冷散热能力线性控制模式；
步骤(八)：车辆冷却系统进入最大制冷散热能力运转模式。
2.根据权利要求1所述的一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，其特征在于：所述步骤(三)中，由整车控制器发送制冷量需求，车辆冷却系统通过控制压缩机的工作功率、冷凝器的工作功率和/或第一膨胀阀的开度实现对制冷散热能力的线性控制。
3.根据权利要求1或2所述的一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，其特征在于：所述步骤(三)中，整车控制器综合考虑电机，电机控制器的当前温度、车辆扭矩的需求情况以及前方路况后，实时发送一个占空比在阈值PWM1到阈值PWM2之间的可调电信号PWM，并按以下公式实时计算和控制制冷剂流量Lx：
Figure 377011DEST_PATH_IMAGE001
其中，PWM表示可调电信号的当前占空比，PWM1，PWM2均表示预设的占空比阈值，为常数，且PWM2>PWM1；Lmax表示制冷剂的最大流量，为常数；Lmin表示制冷剂的最小流量，为常数。
4.根据权利要求3所述的一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，其特征在于：按以下公式实时计算和控制压缩机功率P1：
Figure 12260DEST_PATH_IMAGE002
其中，PWM表示可调电信号的当前占空比，PWM1，PWM2均表示预设的占空比阈值，为常数，且PWM2>PWM1；P1max表示压缩机最大转速对应的功率，为常数，P1min表示压缩机最小转速对应的功率，为常数。
5.根据权利要求4所述的一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，其特征在于：取一个制冷剂的流量阈值L1，且Lmin＜L1＜Lmax；当制冷剂流量Lx在区间[Lmin，L1]之内时，冷凝器的冷凝风扇功率为Pmin当制冷剂流量Lx在区间（L1，Lmax]之内时，按以下公式实时计算和控制冷凝器的冷凝风扇功率：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，Pmax表示冷凝风扇功率的最大值，为常数；Pmin表示冷凝风扇功率的最小值，为常数；Lx表示当前的制冷剂流量；Lmax表示制冷剂的最大流量，为常数，L1表示制冷剂的流量阈值，为常数，且Lmin＜L1＜Lmax。
6.根据权利要求4所述的一种结合地图、VCU指令及空调的车辆冷却系统控制方法，其特征在于：设定PWM1=50%，PWM2=100%，Lmin=50%*Lmax，则Lx=PWM*Lmax。
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