CN113745568B - 一种整车热管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整车热管理方法及系统，系统包括迎风散热器、车旁散热器及冷却液循环回路，冷却液循环回路上设有三通阀；其中方法为先获取出水温度偏差和偏差变化率，再计算出所需散热功率P1;再获取环境温度，调取对应的阀开度；根据阀开度，调取对应的风扇运行组合；利用公式计算对应风扇运行组合下的风扇散热功率P2；判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；如果是，将P1赋值给P2，再利用上述公式计算出风扇转速n，根据转速n，控制风扇，根据阀开度，控制三通阀；如果否，再获取风扇运行组合重新匹配。可见，本发明能够在车辆运行的各工况下，为车辆匹配合适的风扇去散热，节约了发动机发出的热量。

Description

一种整车热管理方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆热管理技术领域，尤其涉及一种整车热管理方法及系统。

背景技术

冷却散热系统是重型卡车氢燃料电池系统中众多模块中一个重要的组成部分，对车辆的节能减排影响非常大，据统计，车辆氢燃料发动机发出的能量中，40%的能量都被冷却系统带走了，因此合理配置车辆发动机冷却系统是提高车辆能量利用率的一个有效手段，车辆冷却系统的要求是在保证冷却液温度不会超温的前提下，尽量减少通过散热器散出的热量，散热器散出的热量越少，发动机的热效率越高。

车辆发动机散热系统需要解决的问题有以下几个方面：

第一、冬季外界环境温度很低的过程中，传统的车辆散热器是安装在车辆前端的，车辆前端的迎面风流速较高，散热能力太强，会导致冷却系统带走发动机的能量太多。

第二、有部分方案提出了使用热管理阀减小散热器冷却液流量的方法来降低散热器的散热能力，但是该方法并不适合与氢燃料电池，因为氢燃料电池的运行需要足够的冷却液流量来保证散热安全性，如果单纯减小流过系统的冷却液总流量，会导致氢燃料电池运行过程中进出口温差太大，氢燃料电池遇到这种情况会报警。

第三、车辆工况特别复杂，在超大功率运行工况，单纯靠车辆前端的迎面风机散热器不能满足氢燃料电池散热要求，需要加大散热器的散热能力。

综上所述，车辆氢燃料电池需要比普通车辆散热器的散热能力更强，但是为了提高冬季车辆的热效率，又要在冬季时，降低车辆氢燃料电池散热器的散热能力，而且氢燃料电池对冷却水流量的要求较高，使用普通的热管理阀降低冷却水流量无法满足氢燃料电池的安全性能要求。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于个性化铸型柔性成形生产线的整车热管理方法及系统，能够在车辆运行的各工况下，为车辆匹配合适的风扇去散热，节约了发动机发出的热量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种整车热管理方法，应用于整车热管理系统，所述整车热管理系统包括迎风散热器、车旁散热器、冷却液循环回路及温度检测单元，所述冷却液循环回路包括进水管，所述进水管上设有三通阀，所述迎风散热器和所述车旁散热器均包括至少一个风扇，所有风扇分成多个风扇运行组合；

所述方法，包括以下步骤：

S10、获取出水温度偏差和偏差变化率，所述出水温度偏差为出水温度与预设定温度之差，所述偏差变化率为当前出水温度偏差与上一个出水温度偏差的差值；

S20、根据出水温度偏差和偏差变化率，采用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1;

S30、获取进水温度和环境温度，根据环境温度调取第i个阀开度；

S40、根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合；

S50、获取风扇运行组合对应的风扇散热功率P2；

S60、判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；

S70、如果是，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度，控制三通阀，其中K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数；

如果不是，调取第i+1个阀开度，再执行S40，i为自然数。

优选方式为，所述50中的风扇散热功率P2，利用公式P2=K*n*ΔT+b计算得到，其中，K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数，n为风扇最大转速。

优选方式为，所述三通阀开度包括-45度，0度，30度和70度，定义-45度为第0个阀开度，0度为第1个阀开度，定义30度为第2个阀开度，定义70度为第3个阀开度；

所述S30具体为：

S300、获取进水温度和环境温度；

S301、判断环境温度是否小于零；

S3020、如果是，根据环境温度调取第0个阀开度；

S3021、如果否，根据环境温度调取第1个阀开度。

优选方式为，所述迎风散热器包括六个风扇，分别定义为：第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇；所述车旁散热器包括四个风扇，分别定义为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇；则定义风扇运行组合为：风扇运行组合0为第三风扇运行；风扇运行组合1为第三风扇和第四风扇运行；风扇运行组合2为第一风扇、第三风扇和第四风扇运行；风扇运行组合3为第一风扇、第二风扇、第三风扇和第四风扇运行；风扇运行组合4为第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇运行；

风扇运行组合5为第七风扇运行；风扇运行组合6为第七风扇和第八风扇运行；风扇运行组合7为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇。

优选方式为，预设定第0个阀开度，风扇运行组合包括风扇运行组合5、风扇运行组合6和风扇运行组合7；预设定第1个阀开度，风扇运行组合包括风扇运行组合0、风扇运行组合1、风扇运行组合2、风扇运行组合3和风扇运行组合4；预设定第2个阀开度和第3个阀开度，风扇运行组合包括所有风扇运行组合；则

所述S40、根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合j，i和j均为自然数；

所述S50、获取风扇运行组合j对应的风扇散热功率P2；

所述S60、判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；

所述S70、如果是，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度，控制三通阀，其中K为风扇运行组合j对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合j对应的常数；

如果不是，j=j+1,再判断j是否大于7；

如果不大于，执行所述S50，

如果大于，i=i+1，再执行所述S40。

优选方式为，所述变论域模糊自适应PID控制器包括模糊控制器和PID控制器；所述模糊控制器的输入为出水温度偏差和偏差变化率，所述模糊控制器输出至所述PID控制器；所述PID控制器根据出水温度偏差和偏差变化率，获得PID增量，PID增量与PID初值之和为当前PID参数，所述PID控制器根据当前PID参数和所述模糊控制器的输出，计算出所需散热功率P1。

优选方式为，所述PID初值和所述模糊控制器输入输出论域根据电堆电流分段预设定。

一种整车热管理系统，包括控制单元、设在车前的迎风散热器、设在车旁的车旁散热器、冷却液循环回路及温度检测单元；

所述冷却液循环回路包括进水管，所述进水管上设有三通阀；

所述迎风散热器和所述车旁散热器均包括至少一个风扇，所有风扇分成多个风扇运行组合；

所述控制单元分别与所述温度检测单元、所述三通阀及各所述风扇电连接；

还包括分别与所述控制单元电连接的：

功率计算单元，所述功率计算单元用于获取出水温度偏差和偏差变化率，再根据出水温度偏差和偏差变化率，采用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1，并转换成对应的电信号传输至所述控制单元，所述出水温度偏差为出水温度与预设定温度之差，所述偏差变化率为当前出水温度偏差与上一个出水温度偏差的差值;

风扇匹配单元，所述风扇匹配单元用于根据环境温度，调取对应的第i个阀开度，根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合，获取风扇运行组合对应的风扇散热功率P2，再判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1，如果大于等于，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，其中K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数；如果小于，再调取第i+1个阀开度，重新匹配；所述风扇匹配单元传输风扇控制信号和第i个阀开度至所述控制单元；

所述控制单元利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度控制所述三通阀。

优选方式为，还包括与所述控制单元电连接的预设定单元；所述预设定单元用于设定环境温度对应的阀开度；所述预设定单元用于设定阀开度对应的风扇运行组合；所述预设定单元用于根据风扇运行组合设定对应的常数K和b；所述预设定单元用于根据电堆电流设定PID控制器初值和模糊控制器输入输出论域。

优选方式为，所述冷却液循环回路还包括出水管，所述出水管分别连接所述迎风散热器出水和所述车旁散热器出水；所述进水管分别连接所述迎风散热器进水和所述车旁散热器进水；所述温度检测单元包括设在所述三通阀进水侧的进水温度传感器、设在所述迎风散热器出水侧的迎风出水温度传感器、设在所述车旁散热器出水侧的车旁出水温度传感器以及环境温度传感器。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的整车热管理方法及系统，其中系统包括迎风散热器、车旁散热器、冷却液循环回路及温度检测单元，冷却液循环回路包括进水管，进水管上设有三通阀，迎风散热器和车旁散热器均包括至少一个风扇；其中方法包括以下步骤：获取出水温度偏差和偏差变化率；根据出水温度偏差和偏差变化率，采用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1;获取环境温度，并根据环境温度调取对应的阀开度；根据阀开度，调取对应的风扇运行组合；利用公式计算对应风扇运行组合下的风扇散热功率P2；判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；如果大于等于，令将P1赋值给P2，再利用上述公式计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，并根据风扇控制信号控制风扇，根据阀开度，控制三通阀；如果不大于，再匹配风扇运行组合，重复执行。可见，本发明能够在车辆运行的各工况下，为车辆匹配合适的风扇去散热，节约了发动机发出的热量。

附图说明

图1是变论域模糊自适应PID控制器、三通阀和风扇调度的示意图；

图2是本发明中整车热管理系统的结构示意图；

图3是三通阀开度为-45度时的结构示意图；

图4是三通阀开度为0度时的结构示意图；

图5是三通阀开度为30度时的结构示意图；

图6是三通阀开度为70度时的结构示意图；

图7是实施例一的流程示意图；

图中：1-迎风散热器，2-车旁散热器，3-三通阀，4-进水管，5-电堆，6-出水管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1至图7共同所示，一种整车热管理方法，应用于整车热管理系统，整车热管理系统包括迎风散热器1、车旁散热器2、冷却液循环回路及温度检测单元，冷却液循环回路包括出水管6和进水管4，进水管4上设有三通阀4，出书管连接迎风散热器1出水和车旁散热器2出水，出水管6还与电堆5出水连接。温度检测单元包括设在三通阀4进水侧的进水温度传感器、设在迎风散热器1出水侧的第一出水温度传感器、设在车旁散热器2出水侧的第二出水温度传感器、以及用于检测环境温度的环境温度传感器。

其中，迎风散热器1和车旁散热器2均包括至少一个风扇，本实施例中迎风散热器1内设有六个风扇，车旁散热器2内设有四个风扇。

本发明的方法，包括以下步骤：

步骤S10、获取出水温度偏差和偏差变化率；通过温度检测单元获取出水管的出水温度，出水温度再与预设定温度作差，得到出水温度偏差，而偏差变化率为当前出水温度偏差与上一个出水温度偏差的差值。

步骤S20、根据出水温度偏差e和偏差变化率de/dt，采用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1；

其中，变论域模糊自适应PID控制器包括模糊控制器和PID控制器；模糊控制器的输入为出水温度偏差e和偏差变化率de/dt，模糊控制器输出至PID控制器；PID控制器根据出水温度偏差e和偏差变化率de/dt，获得PID增量，PID增量与PID初值之和为当前PID参数，PID控制器根据当前PID参数和模糊控制器的输出，计算出所需散热功率P1。一种优选方案，PID初值和模糊控制器输入输出论域根据电堆电流分段预设定，基于电堆电流小于等于130A、130A-260A，大于260A，标定为三段。当然，PID增量也可由PID控制器实时计算得出，参见图2。

步骤S30、获取环境温度，并根据环境温度调取对应的阀开度，阀开度包括-45度（参见图3），0度（参见图4），30度（参见图5）和70度（参见图6）；定义-45度为第0个阀开度，0度为第1个阀开度，定义30度为第2个阀开度，定义70度为第3个阀开度；

本实施例中，步骤S30具体为：

先获取环境温度，再判断环境温度是否小于零；

如果是（环境温度小于零）表明此时为冬天，根据环境温度调取第0个阀开度；

如果否（环境温度大于等于零），表明此时为非冬天，根据环境温度调取第1个阀开度。

步骤S30、获取进水温度和环境温度，根据环境温度调取第i个阀开度；

步骤S40、根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合；

步骤S50、获取风扇运行组合对应的风扇散热功率P2；其中风扇散热功率P2利用公式P2=K*n*ΔT+b计算得到，其中，K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数，n为风扇最大转速（90）。

步骤S60、判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；

步骤S70、如果是，将P1赋值给P2，再利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度，控制三通阀，其中K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数；

如果不是，调取第i+1个阀开度，再执行S40，i为自然数。

本发明的方法，先根据迎风散热器1和车旁散热器2中风扇的位置，将所有风扇分为多个风扇运行组合，再通过散热曲线计算出各风扇运行组合下的风扇散热功率P2，将预设定风扇运行组合与风扇散热功率P2的对应关系；还预设定三通阀的各阀开度下的风扇运行组合，以及阀开度与环境温度之间的对应关系。

在车辆运行时，根据温度检测单元实时获取出水温度，得到实时出水温度偏差以及偏差变化率，利用变论域模糊自适应PID控制器计算出所需散热功率P1。

温度检测单元检测实时环境温度，根据环境温度调取对应阀开度，调取阀开度下的风扇运行组合，再获取风扇运行组合下的风扇散热功率P2，并判断此阀开度此风扇运行组合下的风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1，如果大于等于，表明此阀开度下此风扇运行组合可满足散热需求，则令P1=K*n*ΔT+b，计算风扇出转速n，再控制风扇运行组合下的各风扇运行，控制三通阀的开度。可见，采用本发明的方法后，能够在车辆运行的各工况下，为车辆匹配合适的风扇去散热，节约了发动机发出的热量。

如图2所示，迎风散热器1包括六个风扇，分别定义为：第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇；车旁散热器2包括四个风扇，分别定义为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇；则定义风扇运行组合为：

第0风扇运行组合为第三风扇运行；第1风扇运行组合为第三风扇和第四风扇运行；第2风扇运行组合为第一风扇、第三风扇和第四风扇运行；第3风扇运行组合为第一风扇、第二风扇、第三风扇和第四风扇运行；第4风扇运行组合为第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇运行；

第5风扇运行组合为第七风扇运行；第6风扇运行组合为第七风扇和第八风扇运行；第7风扇运行组合为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇。当然迎风散热器1和车旁散热器2的风扇运行组合可分别定义，而定义仅为了描述方便。

预设定第0个阀开度，风扇运行组合包括风扇运行组合5、风扇运行组合6和风扇运行组合7；预设定第1个阀开度，风扇运行组合包括风扇运行组合0、风扇运行组合1、风扇运行组合2、风扇运行组合3和风扇运行组合4；预设定第2个阀开度和第3个阀开度，风扇运行组合包括所有风扇运行组合；则

如图7所示，本发明的方法：

步骤S40、根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合j，i和j均为自然数；

步骤S50、获取风扇运行组合j对应的风扇散热功率P2；

步骤S60、判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；

步骤S70、如果是，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度，控制三通阀4，其中K为风扇运行组合j对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合j对应的常数；

如果不是，j=j+1,再判断j是否大于7；

如果不大于，执行步骤S50，

如果大于，i=i+1，再执行步骤S40。

本实施例中分为两组情况：

1、当环境温度小于零，为冬天时，三通阀4的开度为-45度，此时迎风散热器1的六个风扇全关，仅利于车旁散热器2的四个风扇，匹配过程为：即风扇运行组合5、风扇运行组合6和风扇运行组合7依次匹配，匹配过程中散热能力逐渐增强，因冬季散热需求不大，故，上述三种组合一定有一组满足需求，当其中任一组合满足需求时，将令P1=K*n*ΔT+b，计算出的转速n，生成对应的PWM信号的占空比，发送三通阀4的开度。上述匹配的过程为散热能力逐渐加强的过程，本发明在冬天通过迎风散热器1来散热，避免了发动机热量过多的散去。

2、当环境温度不小于零，为非冬天时，先第0个阀开度开始匹配，即从0度开始，先从迎风散热器1的六个风扇开始，即从风扇运行组合0一直匹配到的风扇运行组合3，其中任一风扇运行组合的风扇散热功率P2，大于等于所需散热功率P1，将令P1=K*n*ΔT+b，计算出的转速n，生成对应的PWM信号的占空比，发送三通阀4的开度；

当0度下，没有匹配成功，则调取第1个阀开度，即从30度开始匹配，此时同时使用迎风散热器1和车旁散热器2的风扇，即从风扇运行组合0一直匹配到的第风扇运行组合7，匹配成功后同上。

当30度下，没有匹配成功，则调取第2个阀开度，即从70度开始匹配，此时同时使用迎风散热器1和车旁散热器2的风扇，即从风扇运行组合0一直匹配到的第风扇运行组合7，匹配成功后同上。

阀开度逐渐增大，风扇运行数量逐渐增多，散热能力逐渐增强，采用上述几种阀开度和风扇运行组合后，基本能够满足散热需求，还避免了发动机的热量被过多的带走。

实施例二：

如图1至图6共同所示，一种整车热管理系统，应用实施例一整车热管理方法，包括控制单元、设在车前的迎风散热器1、设在车旁的车旁散热器2、冷却液循环回路及温度检测单元，冷却液循环回路包括进水管4，进水管4上设有三通阀4，迎风散热器1和车旁散热器2均包括至少一个风扇，控制单元分别与温度检测单元、三通阀4及各风扇电连接；还包括分别与所述控制单元电连接的功率计算单元、风扇匹配单元和预设定单元。其中控制单元可为但不限于STM32系列单片机。

其中，功率计算单元用于获取出水温度偏差和偏差变化率，再根据出水温度偏差和偏差变化率，采用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1，并转换成对应的电信号传输至所述控制单元;

其中，风扇匹配单元用于根据环境温 度，调取对应的第i个阀开度，根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合，获取风扇运行组合对应的风扇散热功率P2，再判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1，如果大于等于，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度，控制三通阀4，其中K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数；如果小于，再调取第i+1个阀开度，重新匹配，i为自然数；风扇匹配单元传输风扇控制信号和第i个阀开度至控制单元。

控制单元利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度控制三通阀4。

其中，预设定单元用于设定环境温度对应的阀开度；预设定单元用于设定阀开度对应的风扇运行组合；预设定单元用于根据风扇运行组合设定对应的常数K和b；预设定单元用于根据电堆电流设定PID控制器初值和模糊控制器输入输出论域。

冷却液循环回路还包括出水管6，出水管分别连接迎风散热器1出水和车旁散热器2出水；进水管分别连接迎风散热器1进水和所述车旁散热器2进水；温度检测单元包括设在所述三通阀4进水侧的进水温度传感器、设在迎风散热器1出水侧的迎风出水温度传感器、设在车旁散热器2出水侧的车旁出水温度传感器以及环境温度传感器，参见图2。

其中，迎风散热器1和车旁散热器2均包括至少一个风扇，本实施例中迎风散热器1内设有六个风扇，车旁散热器2内设有四个风扇。迎风散热器1包括六个风扇，分别定义为：第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇；为了方便控制，控制单元通过PWM1信号控制第一风扇运行，PWM2信号控制第二风扇运行，PWM3信号控制第三风扇运行，PWM4信号控制第四风扇运行，PWM5信号控制第五风扇和第六风扇运行。

车旁散热器2包括四个风扇，分别定义为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇；则定义风扇运行组合为：为了方便控制，控制单元通过PWM6信号控制第七风扇运行，PWM7信号控制第八风扇运行，PWM8信号控制第九风扇和第十风扇运行，参见图2。

风扇运行组合0为第三风扇运行；

风扇运行组合1为第三风扇和第四风扇运行；

风扇运行组合2为第一风扇、第三风扇和第四风扇运行；

风扇运行组合3为第一风扇、第二风扇、第三风扇和第四风扇运行；

风扇运行组合4为第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇运行；

风扇运行组合5为第七风扇运行；

风扇运行组合6为第七风扇和第八风扇运行；

风扇运行组合7为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇。

本发明车辆运行时，温度检测单元实时检测进水温度、出水温度和环境温度，并转换成对应的电信号传输至控制单元，控制单元再分别传输给所需功率计算单元，所需功率计算单元根据出水温度，计算出出水温度偏差和偏差变化率，再利用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1，将所需散热功率P1转换成对应的电信号传输至控制单元。

控制单元再传输给风扇运行匹配单元，同时控制单元还传输进水温度和环境温度给风扇运行匹配单元。

风扇运行匹配单元根据接收的进水温度和环境温度，计算出气液温差ΔT，然后再根据环境温度，调取对应的阀开度，比如0度，30度，70度和-45度，再根据阀开度调度对应风扇运行组合，并算出该风扇运行组合下的风扇散热功率P2，将风扇散热功率P2与所需散热功率P1进行比较，若风扇散热功率P2大于等于所需散热功率P1，表明该风扇运行组合可满足散热需求，利用P1=K*n*ΔT+b公式计算出转速n，将转速n和阀开度分别转换成对应的电信号传输至控制单元。

控制单元根据转速n生成对应的风扇控制信号-PWM信号的占空比，控制风扇运行，根据阀开度，控制三通阀4。可见，本发明能够在车辆运行的各工况下，为车辆匹配合适的风扇去散热，节约了发动机发出的热量，避免冬季过多的发动机热量被散去。

如图3所示，阀开度为-45度时，迎风散热器开启1/4，车旁散热器开启3/4，该状态是在冬季比较冷的状态下，迎风散热器散热能力太强，使用车旁散热器来进行散热，降低氢燃料电池能量的损耗，在迎风散热器关闭的过程中，车旁散热器是逐渐打开的，保证流过氢燃料电池总的冷却液流量不会减少。

如图4所示，阀开度为0度时，迎风散热器全开，车旁散热器开启1/10，该状态是车辆运行在不是很冷的工况下，优先利用迎风散热器，应为迎风散热器可以借助发动机迎面风来散热，电动风机开启的转速小，可以节约一部分风机能量。

如图5所示，阀开度为30度时，迎风散热器全开，车旁散热器逐渐打开，该状态是发动机功率较大，迎风散热器一直保持全开，车旁散热器逐渐打开的过程，利用车旁散热器增加车辆散热能力。

如图6所示，阀开度为70度时，迎风散热器全开，车旁散热器全开，该状态是发动机功率最大时，迎风散热器和车旁散热器都需要全开，提供最大的散热能力。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种整车热管理方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整车热管理方法，其特征在于，应用于整车热管理系统，所述整车热管理系统包括迎风散热器、车旁散热器、冷却液循环回路及温度检测单元，所述冷却液循环回路包括进水管，所述进水管上设有三通阀，所述迎风散热器和所述车旁散热器均包括至少一个风扇，所有风扇分成多个风扇运行组合；

所述方法，包括以下步骤：

S10、获取出水温度偏差和偏差变化率，所述出水温度偏差为出水温度与预设定温度之差，所述偏差变化率为当前出水温度偏差与上一个出水温度偏差的差值；

S20、根据出水温度偏差和偏差变化率，采用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1;

S30、获取进水温度和环境温度，根据环境温度调取第i个阀开度；

S40、根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合；

S50、获取风扇运行组合对应的风扇散热功率P2；

S60、判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；

S70、如果是，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度，控制三通阀，其中K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数；

如果不是，调取第i+1个阀开度，再执行S40，i为自然数。

2.根据权利要求1所述的整车热管理方法，其特征在于，所述S50中的风扇散热功率P2，利用公式P2=K*n*ΔT+b计算得到，其中，K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数，n为风扇最大转速。

3.根据权利要求2所述的整车热管理方法，其特征在于，所述三通阀开度包括-45度，0度，30度和70度，定义-45度为第0个阀开度，0度为第1个阀开度，定义30度为第2个阀开度，定义70度为第3个阀开度；

所述S30具体为：

S300、获取进水温度和环境温度；

S301、判断环境温度是否小于零；

S3020、如果是，根据环境温度调取第0个阀开度；

S3021、如果否，根据环境温度调取第1个阀开度。

4.根据权利要求3所述的整车热管理方法，其特征在于，所述迎风散热器包括六个风扇，分别定义为：第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇；所述车旁散热器包括四个风扇，分别定义为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇；

则定义风扇运行组合为：

风扇运行组合0为第三风扇运行；风扇运行组合1为第三风扇和第四风扇运行；风扇运行组合2为第一风扇、第三风扇和第四风扇运行；风扇运行组合3为第一风扇、第二风扇、第三风扇和第四风扇运行；风扇运行组合4为第一风扇、第二风扇、第三风扇、第四风扇、第五风扇和第六风扇运行；

风扇运行组合5为第七风扇运行；风扇运行组合6为第七风扇和第八风扇运行；风扇运行组合7为：第七风扇、第八风扇、第九风扇和第十风扇。

5.根据权利要求4所述的整车热管理方法，其特征在于，

预设定第0个阀开度，风扇运行组合包括风扇运行组合5、风扇运行组合6和风扇运行组合7；

预设定第1个阀开度，风扇运行组合包括风扇运行组合0、风扇运行组合1、风扇运行组合2、风扇运行组合3和风扇运行组合4；

预设定第2个阀开度和第3个阀开度，风扇运行组合包括所有风扇运行组合；则

所述S40、根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合j，i和j均为自然数；

所述S50、获取风扇运行组合j对应的风扇散热功率P2；

所述S60、判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1；

所述S70、如果是，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度，控制三通阀，其中K为风扇运行组合j对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合j对应的常数；

如果不是，调取风扇运行组合j+1,再判断j+1是否大于7；

如果不大于，执行所述S50，

如果大于，调取第i+1个阀开度，再执行所述S40。

6.根据权利要求1至5任一项所述的整车热管理方法，其特征在于，所述变论域模糊自适应PID控制器包括模糊控制器和PID控制器；

所述模糊控制器的输入为出水温度偏差和偏差变化率，所述模糊控制器输出至所述PID控制器；

所述PID控制器根据出水温度偏差和偏差变化率，获得PID增量，PID增量与PID初值之和为当前PID参数，所述PID控制器根据当前PID参数和所述模糊控制器的输出，计算出所需散热功率P1。

7.根据权利要求6所述的整车热管理方法，其特征在于，所述PID初值和所述模糊控制器输入输出论域根据电堆电流分段预设定。

8.一种整车热管理系统，其特征在于，包括控制单元、设在车前的迎风散热器、设在车旁的车旁散热器、冷却液循环回路及温度检测单元；

所述冷却液循环回路包括进水管，所述进水管上设有三通阀；

所述迎风散热器和所述车旁散热器均包括至少一个风扇，所有风扇分成多个风扇运行组合；

所述控制单元分别与所述温度检测单元、所述三通阀及各所述风扇电连接；

还包括分别与所述控制单元电连接的：

功率计算单元，所述功率计算单元用于获取出水温度偏差和偏差变化率，再根据出水温度偏差和偏差变化率，采用变论域模糊自适应PID控制器，计算出所需散热功率P1，并转换成对应的电信号传输至所述控制单元，所述出水温度偏差为出水温度与预设定温度之差，所述偏差变化率为当前出水温度偏差与上一个出水温度偏差的差值;

风扇匹配单元，所述风扇匹配单元用于根据环境温度，调取对应的第i个阀开度，根据第i个阀开度，调取对应的风扇运行组合，获取风扇运行组合对应的风扇散热功率P2，再判断风扇散热功率P2是否大于等于所需散热功率P1，如果大于等于，利用公式P1=K*n*ΔT+b，计算出风扇转速n，根据转速n生成对应的风扇控制信号，其中K为风扇运行组合对应的常数，ΔT为进水温度和环境温度之差，b为风扇运行组合对应的常数；如果小于，再调取第i+1个阀开度，重新匹配；所述风扇匹配单元传输风扇控制信号和第i个阀开度至所述控制单元，i为自然数；

所述控制单元利用风扇控制信号控制风扇，根据第i个阀开度控制所述三通阀。

9.根据权利要求8所述的整车热管理系统，其特征在于，还包括与所述控制单元电连接的预设定单元；

所述预设定单元用于设定环境温度对应的阀开度；

所述预设定单元用于设定阀开度对应的风扇运行组合；

所述预设定单元用于根据风扇运行组合设定对应的常数K和b；

所述预设定单元用于根据电堆电流设定PID控制器初值和模糊控制器输入输出论域。

10.根据权利要求8所述的整车热管理系统，其特征在于，所述冷却液循环回路还包括出水管，所述出水管分别连接所述迎风散热器出水和所述车旁散热器出水；所述进水管分别连接所述迎风散热器进水和所述车旁散热器进水；

所述温度检测单元包括设在所述三通阀进水侧的进水温度传感器、设在所述迎风散热器出水侧的迎风出水温度传感器、设在所述车旁散热器出水侧的车旁出水温度传感器以及环境温度传感器。

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