CN112757866A - 一种电动卡车整车热管理系统控制方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动卡车整车热管理系统控制方法，包括：获取驾驶室当前温度Tc0和目标温度Tc1；获取电池管理控制系统当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1；根据驾驶室当前温度Tc0、驾驶室目标温度Tc1、当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1的值，计算出冷媒系统管理模块中压缩机的目标转速，以根据目标转速控制压缩机的转速；根据驾驶室目标温度Tc1与目标电池温度Tb1的差值计算出冷媒电子膨胀阀的目标开度，以根据目标开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。本发明可以合理化控制电池工作温度，解决动力电池使用寿命低问题，降低整车空调和电池热管理的能耗。

Description

一种电动卡车整车热管理系统控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及车用空调技术领域，尤其涉及一种电动卡车整车热管理控制方法及其系统。
背景技术
近年来电动卡车已经越来越普及，电动卡车的整车热管理系统主要由空调系统、电池热管理系统和电控冷却系统三大热管理系统组成。目前电动卡车领域的许多技术尚未成熟，仅以电池组作为能量来源，在三大热管理系统独立运行过程中，布置空间要求高，零部件通用化程度低，进而浪费掉大量的电池电能。由于电动卡车的运行工况复杂，汽车电池组需要经受高温、低温等比较恶劣的环境影响。研究显示，电池组尤其是锂电池组对工作环境温度较为敏感。温度较高时，电池材料老化速度加快，循环使用寿命迅速衰减；温度较低时，电池充放电容量减小，经常在低温环境中工作，电池将会受到不可逆的容量衰减，致使电池使用寿命降低。
而空调系统的性能直接影响了驾乘人员的舒适性，并且电动卡车空调运行需要耗费大量的电池电能，在夏天时约占整车能耗10％。
综合而言，在电动卡车轻量化需求日益提高与电池组能量密度无法进一步提升的矛盾下。提高系统集成化，优化系统能耗在电动卡车热管理应用中变得重中之重。
发明内容
本发明目的在于，提供一种电动卡车整车热管理系统控制方法，以解决原有独立式电池热管理主机体积大、零部件通用化程度低、动力电池使用寿命低和整车空调及电池热管理能耗高的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种电动卡车整车热管理系统控制方法，包括步骤：
获取驾驶室传感器模块传送的电信号后，将所述电信号转换为驾驶室当前温度Tc0，并获取空调控制器内设置的驾驶室目标温度Tc1；
获取电池管理控制系统当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1；
根据所述驾驶室当前温度Tc0、所述驾驶室目标温度Tc1、所述当前电池温度Tb0和所述目标电池温度Tb1的值，计算出冷媒系统管理模块中压缩机的目标转速，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标转速控制所述压缩机的转速；
根据所述驾驶室目标温度Tc1与所述目标电池温度Tb1的差值计算出冷媒电子膨胀阀的目标开度，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。
在某一个实施例中，还包括步骤：通过CAN信号传递水泵转速，以为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力。
在某一个实施例中，还包括步骤：输出制热功率到PTC中，所述PTC制热将所述防冻液温度提升。
在某一个实施例中，还包括步骤：根据冷媒压力传感器传递的冷凝器出口冷媒压力信号，调节电子风扇转速以适应冷媒压力需求。
在某一个实施例中，还包括步骤：根据所述冷媒压力传感器与冷媒温度传感器传递的电池冷却换热器出口处冷媒状态信号，以调节电子膨胀阀开度。
在某一个实施例中，还包括步骤：接收所述压缩机、所述PTC、所述电池管理控制系统、所述水泵或所述空调控制器故障信号后，相应控制故障模块停止，并反馈整车故障报文。
本发明还提供一种电动卡车整车热管理系统，所述电动卡车整车热管理系统包括热管理ECU模块，所述热管理ECU模块用于：
获取驾驶室传感器模块传送的电信号后，将所述电信号转换为驾驶室当前温度Tc0，并获取空调控制器内设置的驾驶室目标温度Tc1；
获取电池管理控制系统当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1；
根据所述驾驶室当前温度Tc0、所述驾驶室目标温度Tc1、所述当前电池温度Tb0和所述目标电池温度Tb1的值，计算出冷媒系统管理模块中压缩机的目标转速，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标转速控制所述压缩机的转速；
根据所述驾驶室目标温度Tc1与所述目标电池温度Tb1的差值计算出冷媒电子膨胀阀的目标开度，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。
在某一个实施例中，所述热管理ECU模块还用于：
通过CAN信号传递水泵转速，以为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力；
输出制热功率到PTC中，所述PTC制热将所述防冻液温度提升；
根据冷媒压力传感器传递的冷凝器出口冷媒压力信号，调节电子风扇转速以适应冷媒压力需求；
接收所述压缩机、所述PTC、所述电池管理控制系统、所述水泵或所述空调控制器故障信号后，相应控制故障模块停止，并反馈整车故障报文。
在某一个实施例中，还包括驾驶室传感器模块、电池热管理模块、空调管理模块和系统控制传感器模块；
所述驾驶室传感器模块包括光照传感器、室外温度传感器、风道温度传感器和蒸发器温度传感器，所述驾驶室传感器模块用于感应室外温度、风道温度、蒸发器温度和光照强度并将其转换为电信号；
所述电池热管理模块包括电池热管理控制系统，所述电池热管理模块用于将当前电池温度Tb0与目标电池温度Tb1通过CAN信号的形式输入到所述热管理ECU模块；
所述空调管理模块包括空调控制器，所述空调管理模块用于控制驾驶室内部鼓风机风量大小、冷暖风门电机开合角度与模式风门电机开合角度，以进一步控制经过蒸发器制冷后的冷风分配；
所述系统控制传感器模块包括冷媒温度传感器和冷媒压力传感器，所述系统控制传感器模块用于感应冷媒系统循环里面的冷媒状态。
本发明实施例的电动卡车整车热管理系统控制方法及系统中，通过传感器与控制器信息交互，降低整车空调及电池热管理能耗，合理化控制电池工作温度，解决动力电池使用寿命低问题，实时显示该热管理控制系统故障，无需新增额外诊断仪。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的电动卡车整车热管理系统控制方法的流程示意图；
图2是本发明某一实施例提供的电动卡车整车热管理系统中冷媒和防冻液(实线代表冷媒走向，虚线代表防冻液走向)的流向示意图；
图3是本发明某一实施例提供的电动卡车整车热管理系统控制的结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的电动卡车整车热管理系统模块间交互的拓扑图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种电动卡车整车热管理系统控制方法，包括步骤：
S10、获取驾驶室传感器模块传送的电信号后，将所述电信号转换为驾驶室当前温度Tc0，并获取空调控制器内设置的驾驶室目标温度Tc1；
S20、获取电池管理控制系统当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1；
S30、根据所述驾驶室当前温度Tc0、所述驾驶室目标温度Tc1、所述当前电池温度Tb0和所述目标电池温度Tb1的值，计算出冷媒系统管理模块中压缩机的目标转速，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标转速控制压缩机的转速；
S40、根据所述驾驶室目标温度Tc1与所述目标电池温度Tb1的差值计算出冷媒电子膨胀阀的目标开度，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。
在本实施例中，所述驾驶室传感器模块通过光照传感器、室外温度传感器、风道温度传感器、蒸发器温度传感器感应驾驶室舱内相关温度及光照强度并转换为电信号输入到热管理ECU模块。所述热管理ECU模块获取驾驶室传感器模块传递的电信号后，将其转换为驾驶室当前温度Tc0。所述热管理ECU模块接收到来自空调管理模块中空调控制器设置的驾驶室目标温度Tc1。电池热管理模块中BMS(即电池管理控制系统)将现阶段电池温度Tb0与目标电池温度Tb1通过CAN信号的形式输入到所述热管理ECU模块。根据驾驶室当前温度Tc0、驾驶室目标温度Tc1、电池温度Tb0、目标电池温度Tb1的值，所述热管理ECU模块运算输出压缩机目标转速到冷媒系统管理模块中压缩机控制其转速。并根据驾驶室与电池目标差值运算输出冷媒系统管理模块中电子膨胀阀开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。
在某一个实施例中，还包括步骤：通过CAN信号传递水泵转速，以为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力。
在本实施例中，所述热管理ECU模块通过CAN信号传递水泵转速为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力，并到达动力电池内部。在电池模组中电芯温度偏高或偏低时，水泵转速一般为标定的最大值，以使系统中电芯温度迅速换热降温或升温满足整车运行需求。当电池模组中电芯温度处于30℃左右时，水泵处于低速挡位运转。其工作有利于保证电池电芯温度均匀一致进而延长动力电池模组使用寿命。
在某一个实施例中，还包括步骤：输出制热功率到PTC中，所述PTC制热将所述防冻液温度提升。
在本实施例中，所述热管理ECU模块制热功率到PTC中，所述PTC制热将所述防冻液温度提升。水泵转速控制了通过电池冷却换热器防冻液的单位时间流量。防冻液单位时间流量与系统换热性能为“凸”曲线关系，即在一定环境下，换热性能随流量增大而增大，然后随流量增大而逐渐下降。
在某一个实施例中，还包括步骤：根据冷媒压力传感器传递的冷凝器出口冷媒压力信号，调节电子风扇转速以适应冷媒压力需求。
在本实施例中，冷媒压力传感器感应冷媒系统循环里面的冷媒状态，并将压力信号传递到所述热管理ECU模块，所述热管理ECU模块根据压力信号调节电子风扇转速以适应冷媒压力需求。
在某一个实施例中，还包括步骤：根据冷媒压力传感器与冷媒温度传感器传递的电池冷却换热器出口处冷媒状态信号，以调节电子膨胀阀开度。
在本实施例中，冷媒压力传感器与冷媒温度传感器实时检测电池冷却换热器出口处冷媒状态，并传递其相关冷媒温度与压力到所述热管理ECU模块中。适时调节电子膨胀阀开度以确保压缩机不因制冷剂液击造成损坏。
在某一个实施例中，还包括步骤：接收压缩机、所述PTC、所述电池管理控制系统、所述水泵或所述空调控制器故障信号后，相应控制故障模块停止，并反馈整车故障报文。
请参阅图3，在本实施例中，与所述热管理ECU模块存在CAN信号交互的压缩机、PTC、电池管理控制系统、水泵、空调控制器等部件出现故障后，均可反馈所述热管理ECU模块。此时，相应控制模块自行停止，并可反馈整车故障报文达到系统保护作用。
请参阅图3，本发明还提供一种电动卡车整车热管理系统，所述电动卡车整车热管理系统包括热管理ECU模块，所述热管理ECU模块用于：
获取驾驶室传感器模块传送的电信号后，将所述电信号转换为驾驶室当前温度Tc0，并获取空调控制器内设置的驾驶室目标温度Tc1；
获取电池管理控制系统当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1；
根据所述驾驶室当前温度Tc0、所述驾驶室目标温度Tc1、所述当前电池温度Tb0和所述目标电池温度Tb1的值，计算出冷媒系统管理模块中压缩机的目标转速，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标转速控制所述压缩机的转速；
根据所述驾驶室目标温度Tc1与所述目标电池温度Tb1的差值计算出冷媒电子膨胀阀的目标开度，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。
在某一个实施例中，所述热管理ECU模块还用于：
通过CAN信号传递水泵转速，以为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力；
输出制热功率到PTC中，所述PTC制热将所述防冻液温度提升；
根据冷媒压力传感器传递的冷凝器出口冷媒压力信号，调节电子风扇转速以适应冷媒压力需求；
接收压缩机、所述PTC、所述电池管理控制系统、所述水泵或所述空调控制器故障信号后，相应控制故障模块停止，并反馈整车故障报文。
在某一个实施例中，还包括驾驶室传感器模块、电池热管理模块、空调管理模块和系统控制传感器模块；
所述驾驶室传感器模块包括光照传感器、室外温度传感器、风道温度传感器和蒸发器温度传感器，所述驾驶室传感器模块用于感应室外温度、风道温度、蒸发器温度和光照强度并将其转换为电信号；
所述电池热管理模块包括电池热管理控制系统，所述电池热管理模块用于将当前电池温度T b0与目标电池温度T b1通过CAN信号的形式输入到所述热管理ECU模块；
所述空调管理模块包括空调控制器，所述空调管理模块用于控制驾驶室内部鼓风机风量大小、冷暖风门电机开合角度与模式风门电机开合角度，以进一步控制经过蒸发器制冷后的冷风分配；
所述系统控制传感器模块包括冷媒温度传感器和冷媒压力传感器，所述系统控制传感器模块用于感应冷媒系统循环里面的冷媒状态。
请参阅图4，在本实施例中，所述驾驶室传感器模块主要由温度传感器及光照传感器构成，主要感应驾驶室内部温度值，用于给空调控制器提供温度信号，为控制系统提供内反馈。光照传感器主要是感应驾驶室受到的太阳辐射，收到太阳辐射较高时，会给驾驶室当前温度值Tc0赋予一个正偏差值，以满足驾驶室空调运行需求。
所述空调管理模块中所述空调控制器控制驾驶室内部鼓风机风量大小、冷暖风门电机开合角度与模式风门电机开合角度来进一步控制经过蒸发器制冷后的冷风分配，以满足驾驶员制冷需求。
所述电池热管理模块，所述热管理ECU模块通过CAN信号传递水泵转速为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力，并到达动力电池内部。在防冻液温度过低的情况下，所述热管理ECU模块输出制热功率到PTC中，PTC制热将防冻液温度提升，以满足动力电池实时目标温度需求。
所述系统控制传感器模块包括有冷媒温度传感器，冷媒压力传感器，其主要功用是感应冷媒系统循环里面的冷媒状态。在电子风扇后设置冷媒压力传感器保证系统冷媒压力在一个合理范围，保证系统能耗比较高同时保证系统中各零部件可靠性(压力过高会导致制冷剂泄漏或零部件损坏)。冷媒温度传感器保证经过电池冷却换热器后的冷媒温度存在一定的过热温度，其冷媒状态为气态不至于对制冷压缩机液击损伤。
本发明实施例的电动卡车整车热管理系统控制方法及系统中，通过传感器与控制器信息交互，降低整车空调及电池热管理能耗，合理化控制电池工作温度，解决动力电池使用寿命低问题，实时显示该热管理控制系统故障，无需新增额外诊断仪。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动卡车整车热管理系统控制方法，其特征在于，包括步骤：
获取驾驶室传感器模块传送的电信号后，将所述电信号转换为驾驶室当前温度Tc0，并获取空调控制器内设置的驾驶室目标温度Tc1；
获取电池管理控制系统当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1；
根据所述驾驶室当前温度Tc0、所述驾驶室目标温度Tc1、所述当前电池温度Tb0和所述目标电池温度Tb1的值，计算出冷媒系统管理模块中压缩机的目标转速，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标转速控制所述压缩机的转速；
根据所述驾驶室目标温度Tc1与所述目标电池温度Tb1的差值计算出冷媒电子膨胀阀的目标开度，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。
2.根据权利要求1所述的电动卡车整车热管理系统控制方法，其特征在于，还包括步骤：通过CAN信号传递水泵转速，以为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力。
3.根据权利要求2所述的电动卡车整车热管理系统控制方法，其特征在于，还包括步骤：输出制热功率到PTC中，所述PTC制热将所述防冻液温度提升。
4.根据权利要求1所述的电动卡车整车热管理系统控制方法，其特征在于，还包括步骤：根据冷媒压力传感器传递的冷凝器出口冷媒压力信号，调节电子风扇转速以适应冷媒压力需求。
5.根据权利要求1所述的电动卡车整车热管理系统控制方法，其特征在于，还包括步骤：根据所述冷媒压力传感器与冷媒温度传感器传递的电池冷却换热器出口处冷媒状态信号，以调节电子膨胀阀开度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电动卡车整车热管理系统控制方法，其特征在于，还包括步骤：接收所述压缩机、所述PTC、所述电池管理控制系统、所述水泵或所述空调控制器故障信号后，相应控制故障模块停止，并反馈整车故障报文。
7.一种电动卡车整车热管理系统，其特征在于，所述电动卡车整车热管理系统包括热管理ECU模块，所述热管理ECU模块用于：
获取驾驶室传感器模块传送的电信号后，将所述电信号转换为驾驶室当前温度Tc0，并获取空调控制器内设置的驾驶室目标温度Tc1；
获取电池管理控制系统当前电池温度Tb0和目标电池温度Tb1；
根据所述驾驶室当前温度Tc0、所述驾驶室目标温度Tc1、所述当前电池温度Tb0和所述目标电池温度Tb1的值，计算出冷媒系统管理模块中压缩机的目标转速，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标转速控制所述压缩机的转速；
根据所述驾驶室目标温度Tc1与所述目标电池温度Tb1的差值计算出冷媒电子膨胀阀的目标开度，并输出至所述冷媒系统管理模块，以根据所述目标开度控制电池热管理冷媒控制系统与空调热管理系统的冷媒分配。
8.根据权利要求7所述的电动卡车整车热管理系统，其特征在于，所述热管理ECU模块还用于：
通过CAN信号传递水泵转速，以为通过电池冷却换热器的防冻液提供动力；
输出制热功率到PTC中，所述PTC制热将所述防冻液温度提升；
根据冷媒压力传感器传递的冷凝器出口冷媒压力信号，调节电子风扇转速以适应冷媒压力需求；
接收所述压缩机、所述PTC、所述电池管理控制系统、所述水泵或所述空调控制器故障信号后，相应控制故障模块停止，并反馈整车故障报文。
9.根据权利要求7所述的一种电动卡车整车热管理系统，其特征在于，还包括驾驶室传感器模块、电池热管理模块、空调管理模块和系统控制传感器模块；
所述驾驶室传感器模块包括光照传感器、室外温度传感器、风道温度传感器和蒸发器温度传感器，所述驾驶室传感器模块用于感应室外温度、风道温度、蒸发器温度和光照强度并将其转换为电信号；
所述电池热管理模块包括电池热管理控制系统，所述电池热管理模块用于将当前电池温度Tb0与目标电池温度Tb1通过CAN信号的形式输入到所述热管理ECU模块；
所述空调管理模块包括空调控制器，所述空调管理模块用于控制驾驶室内部鼓风机风量大小、冷暖风门电机开合角度与模式风门电机开合角度，以进一步控制经过蒸发器制冷后的冷风分配；
所述系统控制传感器模块包括冷媒温度传感器和冷媒压力传感器，所述系统控制传感器模块用于感应冷媒系统循环里面的冷媒状态。
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