CN113942362A - 纯电动汽车的热量管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种纯电动汽车的热量管理系统，所述系统包括：车载空调及电池管理系统BMS，电池管理系统BMS的液冷循环在车载空调的换热器处与车载空调进行热交换；所述车载空调包括电动压缩机EAC和PTC加热器，电动压缩机EAC、PTC加热器与整车控制器VCU通讯连接。通过车载空调配合液冷系统对动力电池进行调温，能极大的提高动力电池的调温能力，有利于延长动力电池的使用寿命；在检测到加热器PTC、电动压缩机EAC存在非使能故障时，限制加热器PTC的输出功率及电动压缩机EAC的输出转速，提高了车载空调的运行安全性。

Description

纯电动汽车的热量管理系统及方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，更具体地，本发明涉及一种纯电汽车的热量管理系统及方法。
背景技术
纯电动汽车的动力电池在快速充电放电会有大量热产生，电池会因为温度过高导致性能与寿命受到影响，需要及时对电池进行冷却；或者是在寒冷的环境下，动力电池会因为温度过低影响性能和寿命，需要及时对电池进行加热，现有的动力电池大多是通过液冷循环进行温度调节，调节手段单一，调节效率相对低的问题。
发明内容
本发明提供一种纯电动汽车的热量管理系统，控制车载空调参与动力电池的温度调节。
本发明是这样实现的，一种纯电动汽车的热量管理系统，所述系统包括：
车载空调及电池管理系统BMS，电池管理系统BMS的液冷循环在车载空调的换热器处与车载空调进行热交换；
所述车载空调包括电动压缩机EAC和PTC加热器，电动压缩机EAC、PTC加热器与整车控制器VCU通讯连接。
本发明是这样实现的，基于纯电动汽车的热量管理系统的纯电动汽车的热量管理方法，所述电动压缩机EAC的控制方法具体如下：
S11、整车控制器VCU在接收到BMS制冷请求时，基于动力电池当前温度与目标温度值的差值确定电动压缩机EAC的初始转速Ⅰ；
S12、检测电动压缩机EAC是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S13，若检测结果为是，则将电动压缩机EAC的转速设置为零；
S13、检测电动压缩机EAC是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始转速Ⅰ的乘积作为电动压缩机EAC的转速，若检测结果为否，则将初始转速Ⅰ作为电动压缩机EAC的转速；
S14、在检测到电动压缩机EAC使能请求时，电动压缩机EAC输出相应的转速值。
进一步的，VCU控制器在接收到BMS制冷请求的同时，也接收到驾驶舱制冷请求，则基于如下方法来控制电动压缩机EAC的转速：
S21、在接收到驾驶舱制冷请求时，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值△T2来确定电动压缩机EAC的初始转速Ⅱ，初始转速Ⅰ与初始转速Ⅱ之和为电动压缩机EAC的初始转速；
S22、检测电动压缩机EAC是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S23，若检测结果为是，则将电动压缩机EAC的转速设置为零；
S23、检测电动压缩机EAC是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始转速的乘积作为电动压缩机EAC的转速，若检测结果为否，则将初始转速作为电动压缩机EAC的转速；
S24、在检测到电动压缩机EAC使能请求时，电动压缩机EAC输出相应的转速值。
进一步的，故障系数的取值范围为0到1，故障系数的取值与故障等级反相关，故障等级越高，故障系数取值越小，反之，故障系数取值越大。
进一步的，在步骤S23或步骤S13之后还包括：
检测电动压缩机EAC的转速值是否位于最低转速阈值与最高转速阈值之间，若检测结果为否，则将电动压缩机EAC的转速值修正为距其最近的最低转速阈值或最高转速阈值。
本发明是这样实现的，基于所述纯电动汽车的热量管理系统的纯电动汽车的热量管理方法，所述PTC加热器的控制方法包括如下步骤：
S31、整车控制器VCU在接收到BMS制热请求时，基于动力电池当前温度与目标温度值的差值△T1确定PTC加热器的初始制热功率Ⅰ；
S32、检测PTC加热器是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S33，若检测结果为是，则将PTC加热器的制热功率设置为零；
S33、检测PTC加热器是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始制热功率Ⅰ的乘积作为PTC加热器的制热功率，若检测结果为否，则将制热功率Ⅰ作为PTC加热器的制热功率；
S34、在检测到PTC加热器使能请求时，PTC加热器输出相应的功率值。
进一步的，VCU控制器在接收到BMS制热请求的同时，还接收到了驾驶舱制热请求，则基于如下方法来控制PTC加热器的输出功率：
S41、在接收到驾驶舱制热请求时，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值△T2来确定PTC加热器的初始制热功率Ⅱ，初始制热功率Ⅰ与初始制热功率Ⅱ之和为PTC加热器的初始制热功率；
S42、检测PTC加热器是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S43，若检测结果为是，则将PTC加热器的制热功率设置为零；
S43、检测PTC加热器是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始制热功率的乘积作为PTC加热器的制热功率，若检测结果为否，则将初始制热功率作为PTC加热器的制热功率；
S44、在检测到PTC加热器使能请求时，PTC加热器输出相应的热功率值。
进一步的，故障系数的取值范围为0到1，故障系数的取值与故障等级反相关，故障等级越高，故障系数取值越小，反之，故障系数取值越大。
进一步的，在步骤S33或步骤S43之后还包括：
检测PTC加热器的制热功率是否位于最低功率阈值与最高功率阈值之间，若检测结果为否，则将PTC加热器的制热功率修正为距其最近的最低制功率阈值或最高功率阈值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电动压缩机EAC控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的PTC加热器的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明提供的纯电动汽车的热量管理系统包括：
车载空调及电池管理系统BMS，电池管理系统BMS的液冷循环在车载空调的换热器处与车载空调进行热交换，车载空调包括电动压缩机EAC和PTC加热器，电动压缩机EAC、PTC加热器与整车控制器VCU通讯连接；车载空调除了对驾驶舱的温度进行调节之外，还能对动力电池的温度进行调节，动力电池的液冷循环系统在车载空调的换热器之处与车载空调的冷源或热源进行热交换，进而实现动力电池的温度调节。
图1为本发明实施例提供的电动压缩机EAC控制方法的流程图，该方法具体包括如下步骤：
S11、VCU控制器在接收到BMS制冷请求时，基于动力电池当前温度与目标温度值的差值确定电动压缩机EAC的初始转速Ⅰ；
在本发明实施例中，在动力电池的多个位置进行温度采集，将温度最小值作为当前动力电池的当前温度值，标定动力电池温度与目标温度值的差值△T1与电动压缩机EAC的初始转速Ⅰ的映射关系，其映射关系见表1，具体如下：
表1温度差值△T1与电动压缩机转速映射表
Figure BDA0003259307510000051
S12、检测电动压缩机EAC是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S13，若检测结果为是，则将电动压缩机EAC的转速设置为零；
S13、检测电动压缩机EAC是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始转速Ⅰ的乘积作为电动压缩机EAC的转速，若检测结果为否，则将初始转速Ⅰ作为电动压缩机EAC的转速；
在本发明实施例中，故障系数的取值范围为0到1，故障系数的取值与故障等级反相关，故障等级越高，故障系数取值越小，反之，故障系数取值越大。
S14、在检测到电动压缩机EAC使能请求时，电动压缩机EAC输出相应的转速值。
在本发明实施例中，VCU控制器在接收到BMS制冷请求的同时，又接收到驾驶舱制冷请求，则基于如下方法来控制电动压缩机EAC的转速：
S21、在接收到驾驶舱制冷请求时，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值△T2来确定电动压缩机EAC的初始转速Ⅱ，将初始转速Ⅰ与初始转速Ⅱ之和作为电动压缩机EAC的初始转速；
在本发明实施例中，初始转速Ⅱ可以是采用车载空调的驾驶舱制冷策略进行控制，或者是通过标定驾驶舱温度与目标温度的差值△T2与电动压缩机EAC的初始转速Ⅱ的映射关系，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值来查找对应的初始转速Ⅱ。
S22、检测电动压缩机EAC是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S23，若检测结果为是，则将电动压缩机EAC的转速设置为零；
S23、检测电动压缩机EAC是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始转速的乘积作为电动压缩机EAC的转速，若检测结果为否，则将初始转速作为电动压缩机EAC的转速；
S24、在检测到电动压缩机EAC使能请求时，电动压缩机EAC输出相应的转速值。
在本发明实施例中，在步骤S23或步骤S13之后还包括：
检测电动压缩机EAC的转速值是否位于最低转速阈值与最高转速阈值之间，若检测结果为否，则将电动压缩机EAC的转速值修正为距其最近的最低转速阈值或最高转速阈值。
本发明提供的电动压缩机的控制方法具有如下有益技术效果：
(1)通过车载空调配合液冷系统对动力电池降温，能极大的提高动力电池的降温速度，有利于延长动力电池的使用寿命；
(2)在检测到电动压缩机存在非使能故障时，对电动压缩机做出限速处理，提高了电动压缩机的运行安全性。
图2为本发明实施例提供的PTC加热器控制方法的流程图，该方法具体包括如下步骤：
S31、在接收到BMS制热请求时，基于动力电池当前温度与目标温度值的差值△T1确定PTC加热器的初始制热功率Ⅰ；
在本发明实施例中，在动力电池的多个位置进行温度采集，将温度最小值作为当前动力电池的当前温度值，标定动力电池当前温度与目标温度值的差值△T1与PTC加热器的初始制热功率Ⅰ的映射关系，其映射关系见表2，具体如下：
表2温度差值△T1与PTC加热器制热功率映射表
Figure BDA0003259307510000071
S32、检测PTC加热器是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S33，若检测结果为是，则将PTC加热器的制热功率设置为零；
S33、检测PTC加热器是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始制热功率Ⅰ的乘积作为PTC加热器的制热功率，若检测结果为否，则将制热功率Ⅰ作为PTC加热器的制热功率；
在本发明实施例中，故障系数的取值范围为0到1，故障系数的取值与故障等级反相关，故障等级越高，故障系数取值越小，反之，故障系数取值越大。
S34、在检测到PTC加热器使能请求时，PTC加热器输出相应的功率值。
VCU控制器在接收到BMS制热请求的同时，还接收到了驾驶舱制热请求，则基于如下方法来控制PTC加热器的输出功率：
S41、在接收到驾驶舱制热请求时，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值△T2来确定PTC加热器的初始制热功率Ⅱ，将初始制热功率Ⅰ与初始制热功率Ⅱ之和作为PTC加热器的初始制热功率；
在本发明实施例中，初始制热功率Ⅱ可以采用现有车载空调的驾驶舱制热策略进行控制，或者是通过标定驾驶舱温度与目标温度的差值△T2与PTC加热器的初始制热功率Ⅱ的映射关系，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值来查找对应的初始制热功率Ⅱ。
S42、检测PTC加热器是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S43，若检测结果为是，则将PTC加热器的制热功率设置为零；
S43、检测PTC加热器是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始制热功率的乘积作为PTC加热器的制热功率，若检测结果为否，则将初始制热功率作为PTC加热器的制热功率；
S44、在检测到PTC加热器使能请求时，PTC加热器输出相应的热功率值。
在本发明实施例中，在步骤S33或步骤S43之后还包括：
检测PTC加热器的制热功率是否位于最低功率阈值与最高功率阈值之间，若检测结果为否，则将PTC加热器的制热功率修正为距其最近的最低制功率阈值或最高功率阈值。
本发明提供的电动压缩机的控制方法具有如下有益技术效果：
(3)通过车载空调配合液冷系统对动力电池升温，能极大的提高动力电池的升温速度，有利于延长动力电池的使用寿命；
(4)在检测到加热器PTC存在非使能故障时，限制加热器PTC的输出功率，提高了电动压缩机的运行安全性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，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，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纯电动汽车的热量管理系统，其特征在于，所述系统包括：
车载空调及电池管理系统BMS，电池管理系统BMS的液冷循环在车载空调的换热器处与车载空调进行热交换；
所述车载空调包括电动压缩机EAC和PTC加热器，电动压缩机EAC、PTC加热器与整车控制器VCU通讯连接。
2.基于权利要求1所述纯电动汽车的热量管理系统的纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，所述电动压缩机EAC的控制方法具体如下：
S11、整车控制器VCU在接收到BMS制冷请求时，基于动力电池当前温度与目标温度值的差值确定电动压缩机EAC的初始转速Ⅰ；
S12、检测电动压缩机EAC是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S13，若检测结果为是，则将电动压缩机EAC的转速设置为零；
S13、检测电动压缩机EAC是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始转速Ⅰ的乘积作为电动压缩机EAC的转速，若检测结果为否，则将初始转速Ⅰ作为电动压缩机EAC的转速；
S14、在检测到电动压缩机EAC使能请求时，电动压缩机EAC输出相应的转速值。
3.如权利要求2所述纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，VCU控制器在接收到BMS制冷请求的同时，也接收到驾驶舱制冷请求，则基于如下方法来控制电动压缩机EAC的转速：
S21、在接收到驾驶舱制冷请求时，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值△T2来确定电动压缩机EAC的初始转速Ⅱ，初始转速Ⅰ与初始转速Ⅱ之和为电动压缩机EAC的初始转速；
S22、检测电动压缩机EAC是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S23，若检测结果为是，则将电动压缩机EAC的转速设置为零；
S23、检测电动压缩机EAC是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始转速的乘积作为电动压缩机EAC的转速，若检测结果为否，则将初始转速作为电动压缩机EAC的转速；
S24、在检测到电动压缩机EAC使能请求时，电动压缩机EAC输出相应的转速值。
4.如权利要求2或3所述纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，故障系数的取值范围为0到1，故障系数的取值与故障等级反相关，故障等级越高，故障系数取值越小，反之，故障系数取值越大。
5.如权利要求2或3所述纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，在步骤S23或步骤S13之后还包括：
检测电动压缩机EAC的转速值是否位于最低转速阈值与最高转速阈值之间，若检测结果为否，则将电动压缩机EAC的转速值修正为距其最近的最低转速阈值或最高转速阈值。
6.基于权利要求1所述纯电动汽车的热量管理系统的纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，所述PTC加热器的控制方法包括如下步骤：
S31、整车控制器VCU在接收到BMS制热请求时，基于动力电池当前温度与目标温度值的差值△T1确定PTC加热器的初始制热功率Ⅰ；
S32、检测PTC加热器是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S33，若检测结果为是，则将PTC加热器的制热功率设置为零；
S33、检测PTC加热器是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始制热功率Ⅰ的乘积作为PTC加热器的制热功率，若检测结果为否，则将制热功率Ⅰ作为PTC加热器的制热功率；
S34、在检测到PTC加热器使能请求时，PTC加热器输出相应的功率值。
7.如权利要求6所述纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，VCU控制器在接收到BMS制热请求的同时，还接收到了驾驶舱制热请求，则基于如下方法来控制PTC加热器的输出功率：
S41、在接收到驾驶舱制热请求时，基于驾驶舱当前温度与目标温度的差值△T2来确定PTC加热器的初始制热功率Ⅱ，初始制热功率Ⅰ与初始制热功率Ⅱ之和为PTC加热器的初始制热功率；
S42、检测PTC加热器是否存使能故障，若检测结果为否，则执行步骤S43，若检测结果为是，则将PTC加热器的制热功率设置为零；
S43、检测PTC加热器是否存在非使能故障，若检测结果为是，将故障系数与初始制热功率的乘积作为PTC加热器的制热功率，若检测结果为否，则将初始制热功率作为PTC加热器的制热功率；
S44、在检测到PTC加热器使能请求时，PTC加热器输出相应的热功率值。
8.如权利要求5或6所述纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，故障系数的取值范围为0到1，故障系数的取值与故障等级反相关，故障等级越高，故障系数取值越小，反之，故障系数取值越大。
9.如权利要求5或6所述纯电动汽车的热量管理方法，其特征在于，在步骤S33或步骤S43之后还包括：
检测PTC加热器的制热功率是否位于最低功率阈值与最高功率阈值之间，若检测结果为否，则将PTC加热器的制热功率修正为距其最近的最低制功率阈值或最高功率阈值。
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