CN114475157A - 电动汽车热管理软件架构及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电动汽车热管理软件架构及电动汽车，该软件架构通过对工况进行归纳分类，分别通过热源回路工作状态及循环回路工作状态来对热管理的所有工况进行全覆盖，执行器控制模块根据以上两个回路的状态确定当前的输出，实现热管理系统所有执行器的控制，最终以此架构实现控制软件的高内聚、低耦合要求。该软件架构相对通常的状态分层架构，能够最大程度确保在热管理系统原理发生变更时软件变更最小化，提高了热管理系统控制软件的质量稳定性及兼容性。

Description

电动汽车热管理软件架构及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车热管理领域，具体涉及一种电动汽车热管理软件架构及电动汽车。
背景技术
随着电动汽车的快速发展，热管理系统已成为维持车辆正常工作温度及成员舒适性的重要零部件。但热管理系统工况复杂，控制对象繁多，因此热管理系统的软件控制逻辑也相对复杂。
现有的技术一般是通过对热管理系统各个工况逐一进行识别，每一个工况对应一种执行器输出。因此，在增加新工况或者新的执行机构时，控制软件需要大规模的变更，故需要有一套高效合理的软件架构来支撑控制软件的各种需求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种电动汽车热管理软件架构及电动汽车，解决热管理系统在增加新工况或者新的执行机构时控制软件需要大规模变更的问题。
本发明提供了一种电动汽车热管理软件架构，包括状态管理模块和各状态下执行器控制模块；其中：
状态管理模块，用于根据热管理系统的原理归纳出该系统的所有状态，并将该系统的所有状态划分为：
①热源工作状态
根据热管理系统传感器及用户需求综合判断出该系统的热源需求情况，包括：无热源需求、制冷需求、热泵制热需求、PTC制热需求、PTC+热泵制热需求及PTC+制冷需求；
②循环工作状态
根据热管理系统传感器及用户需求综合判断出该系统水循环的工作回路或状态，包括：乘员舱加热/冷却需求范围及对应执行器状态、电池包加热/冷却需求范围及对应执行器状态、电机余热利用/自冷却需求范围及对应执行器状态；
各状态下执行器控制模块，用于根据热源工作状态和循环工作状态控制相应执行器进行相应动作。
进一步，各状态下执行器控制模块包括热源执行器子模块、循环执行器子模块和执行器仲裁管理子模块；热源执行器子模块用于控制热源执行器，循环执行器子模块用于控制循环执行器，执行器仲裁管理子模块用于控制既属于热源执行器也属于循环执行器和既不属于热源执行器也不属于循环执行器的执行器。
进一步，制热或制冷时，乘员舱需求+电池包需求＝100％。
进一步，无热源需求为无加热或制冷需求。
进一步，该软件架构还包括信号输入输出处理模块，用于对输入输出信号进行数据类型转换。
进一步，该软件架构还包括诊断模块，用于执行热管理系统的诊断服务。
本发明还提供一种电动汽车，该电动汽车采用上述的电动汽车热管理软件架构。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明提出一种电动汽车热管理软件架构，通过状态管理模块对工况进行归纳分类，分别通过热源回路工作状态及循环回路工作状态来对热管理的所有工况进行全覆盖，各状态下执行器控制模块根据以上两个回路的状态确定当前的输出，实现热管理系统所有执行器的控制。
附图说明
图1为本发明实施例的热管理系统示意图；
图2为本发明实施例的热管理软件架构图。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提出一种汽车热管理软件架构，通过对工况进行归纳分类，分别通过热源回路工作状态及循环回路工作状态来对热管理的所有工况进行全覆盖，执行器控制模块根据以上两个回路的状态确定当前的输出，实现热管理系统所有执行器的控制，最终以此架构实现控制软件的高内聚、低耦合要求。该软件架构相对通常的状态分层架构，能够最大程度确保在热管理系统原理发生变更时软件变更最小化，提高了热管理系统控制软件的质量稳定性及兼容性。
以图1所示的热管理系统原理图为例，对本发明的软件架构进行说明，本发明重在软件架构设计方法，不局限于此热管理系统。如图1和表1所示，该热管理系统组成如下：
表1热管理系统组成表
Figure BDA0003517880410000031
本发明根据实际的系统工况定义了状态管理模块，该模块覆盖了热管理的全部工况。此外，在与执行器控制模块和信号输入输出处理模块的配合下最大程度的做到软件解耦，能够快速灵活的应用于不同的热管理项目，即便信号矩阵或执行器发生变化，其对软件变更带来的代价也是最小的。如图2所示，本发明实施例的ASW应用软件的软件架构划分为：
a.状态管理模块TMSM：
该模块为该软件架构的核心，根据热管理系统的原理归纳出该系统所有的状态均可划分为：
①热源工作状态
根据系统传感器及用户需求综合判断出当前热管理系统的热源需求情况：
S0：无热源需求→无加热或制冷需求
S1：制冷需求→乘员舱或电池包有降温需求
S2：热泵制热需求→在较低环境温度或较小制热性能需求情况下的制热需求
S3：PTC制热需求→在更低环境温度情况下的制热需求
S4：PTC+热泵制热需求→在非常低环境温度且有较大制热性能需求情况下的制热需求
S5：PTC+制冷→制热除湿需求
②循环工作状态
根据系统传感器及用户需求综合判断出当前热管理系统水循环的工作回路或状态(3个必要状态)。
D1：乘员舱加热/冷却需求范围为0～100％；加热时由3W-V1比例阀来控制，制冷时由EXV2阀来控制，且乘员舱需求+电池包需求＝100％；
实际信号定义例(下同)：
①乘员舱加热有效信号
②乘员舱加热需求百分比→由3W-V1比例阀控制
③乘员舱制冷有效信号
④乘员舱制冷需求百分比→由EXV2阀控制
(若有除湿需求则可能加热和制冷同时有效)
D2：电池包加热/冷却需求范围为0～100％；加热时由3W-V1比例阀来控制，制冷时由EXV2阀来控制，且乘员舱需求+电池包需求＝100％
D3：电机余热利用/自冷却需求范围为：0或1；电机余热利用状态时3W-V2将水循环切换至电池包，4W-V切换为电机水回路与电池包水回路互通；当为电机自冷却状态时3W-V2将水循环切换至室外换热器，4W-V切换为电机水回路与电池包水回路阻断。
b.各状态下执行器控制模块
分别根据热源工作状态和循环工作状态控制热源执行器和循环执行器进行动作。部分执行器不仅属于热源执行器也属于循环执行器，如PUMP2，还有执行器既不属于热源执行器也不属于循环执行器，如FAN，将这两类执行器的控制需要特殊判断，故放在执行器仲裁管理模块中。
例如：冬季-10℃最大制热工况
环境温度在-10℃以下最大制热工况下，热泵制热和PTC制热需要同时工作为成员舱单独制热。
①热源工作状态判断模块根据环境温度和用户的制热需求判断出当前需要在S4模式：PTC+热泵制热。
②循环状态判断模块根据当前为成员舱单热，确定D1、D2的3W-V1为成员舱100％开度，电池包为0％开度。制热状态下EXV2为关闭状态。D3根据电机当前温度判断是否可以作为补充热源。若温度未达到制热温度则控制4W-V隔离电机水循环和电池水循环；若温度足够高则连接电机水循环和电池水循环。3W-V2根据电机实际温度控制电机的散热或蓄热制热。
③待热源和循环状态确定各执行器的姿态后，各执行器分别根据各自的控制逻辑进行执行器的控制。
c.诊断模块
执行热管理相关的诊断服务，包括：配置处理，状态读取，强制驱动，故障处理。
d.信号输入输出处理模块
为了进一步实现软硬件解耦，运用该模块对总线，传感器及IO信号进行数据类型转换，使其满足热管理算法的信号数据类型需求。
本发明还提供一种电动汽车，该电动汽车采用上述的电动汽车热管理软件架构。
本发明提高了热管理控制系统软件的兼容性，在含有热泵的热管理系统中，无论执行器以及工况的需求如何变化，能够最大程度确保在热管理系统原理发生变更时软件变更最小化，提高热管理系统控制软件的质量稳定性及兼容性。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动汽车热管理软件架构，其特征在于，包括状态管理模块和各状态下执行器控制模块；其中：
状态管理模块，用于根据热管理系统的原理归纳出该系统的所有状态，并将该系统的所有状态划分为：
①热源工作状态
根据热管理系统传感器及用户需求综合判断出该系统的热源需求情况，包括：无热源需求、制冷需求、热泵制热需求、PTC制热需求、PTC+热泵制热需求及PTC+制冷需求；
②循环工作状态
根据热管理系统传感器及用户需求综合判断出该系统水循环的工作回路或状态，包括：乘员舱加热/冷却需求范围及对应执行器状态、电池包加热/冷却需求范围及对应执行器状态、电机余热利用/自冷却需求范围及对应执行器状态；
各状态下执行器控制模块，用于根据热源工作状态和循环工作状态控制相应执行器进行相应动作。
2.根据权利要求1所述的电动汽车热管理软件架构，其特征在于，各状态下执行器控制模块包括热源执行器子模块、循环执行器子模块和执行器仲裁管理子模块；热源执行器子模块用于控制热源执行器，循环执行器子模块用于控制循环执行器，执行器仲裁管理子模块用于控制既属于热源执行器也属于循环执行器和既不属于热源执行器也不属于循环执行器的执行器。
3.根据权利要求1所述的电动汽车热管理软件架构，其特征在于，制热或制冷时，乘员舱需求+电池包需求＝100％。
4.根据权利要求1所述的电动汽车热管理软件架构，其特征在于，无热源需求为无加热或制冷需求。
5.根据权利要求1所述的电动汽车热管理软件架构，其特征在于，该软件架构还包括信号输入输出处理模块，用于对输入输出信号进行数据类型转换。
6.根据权利要求1所述的电动汽车热管理软件架构，其特征在于，该软件架构还包括诊断模块，用于执行热管理系统的诊断服务。
7.一种电动汽车，其特征在于，该电动汽车采用权利要求1至6中任意一项所述的电动汽车热管理软件架构。
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