CN114580801A - 车辆热管理控制方法、车辆热管理系统 - Google Patents

车辆热管理控制方法、车辆热管理系统 Download PDF

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CN114580801A CN202011380237.9A CN202011380237A CN114580801A CN 114580801 A CN114580801 A CN 114580801A CN 202011380237 A CN202011380237 A CN 202011380237A CN 114580801 A CN114580801 A CN 114580801A
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杨婷婷
林志铭
刘新海
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Abstract

本发明公开了一种车辆热管理控制方法、车辆热管理控制系统，所述车辆热管理控制方法包括以下步骤：获取所述车辆的当前能量模型和散热模型；根据所述当前能量模型确定所述车辆通过前方目标路段时的产热信息；根据所述散热模型确定所述车辆通过前方目标路段时的散热信息；根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态。根据本发明的车辆热管理控制方法，通过根据当前能量模型和散热模型分别计算车辆通过前方目标路段时的产热量和散热能力，可以更加精确地控制冷却系统切换到具有与产热能力相匹配的散热能力对应的工作状态，使车辆更好地实现热控制和热平衡。

Description

车辆热管理控制方法、车辆热管理系统
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其是涉及一种车辆热管理控制方法、车辆热管理系统。
背景技术
相关技术中指出，传统的发动机和燃料电池的热管理控制，均是由功率变化，引起水温变化，从而调整水泵、节温器、风扇转速等冷却系统零部件的工作状态，保证水温在小范围波动，从而保证水温工作在合理的范围内。这属于一种被动调节。随着水泵、节温器、风扇等零件的电器化发展，相对于传统车热管理系统零部件的机械传动控制，燃料电池使用的电器化零部件在反应速度和控制精度上已经有了很大提高，但被动调节造成的温度波动依然无法避免。温度波动不仅是一种能量浪费，加上燃料电池对温度的敏感性，同时也会对燃料电池的效率造成一定的影响。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种车辆热管理控制方法，所述车辆热管理控制方法可以使燃料电池更好地实现热控制和热平衡。
本发明还提出一种应用上述车辆热管理控制方法的车辆热管理系统。
根据本发明第一方面的车辆热管理控制方法，包括以下步骤：获取所述车辆的当前能量模型和散热模型；根据所述当前能量模型确定所述车辆通过前方目标路段时的产热信息；根据所述散热模型确定所述车辆通过前方目标路段时的散热信息；根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态。
根据本发明的车辆热管理控制方法，通过根据当前能量模型和散热模型分别计算车辆通过前方目标路段时的产热量和散热能力，可以更加精确地控制冷却系统切换到具有与产热能力相匹配的散热能力对应的工作状态，使燃料电池更好地实现热控制和热平衡。
根据本发明的一些实施例，所述车辆具有基础能量模型，所述获取车辆的当前能量模型，包括：获取所述车辆的当前功率和当前车速；将所述当前功率、所述当前车速和所述基础能量模型确定所述当前能量模型。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述当前能量模型确定所述车辆通过目标路段时的产热信息，包括：获取所述目标路段的道路信息；获取所述车辆通过所述目标路段时的车况信息；根据所述道路信息和所述车况信息计算所述车辆在当前能量模型下的产热信息。
进一步地，所述道路信息包括：所述目标路段的道路坡度和/或道路长度和/或堵车状况；所述车况信息包括：所述车辆通过所述目标路段时的车速。
在一些实施例中，所述获取所述目标路段的道路信息，包括：根据所述车辆的车载地图获取所述道路信息。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述散热模型确定所述车辆通过目标路段时的散热信息，包括：获取所述目标路段的环境信息；获取所述车辆通过所述目标路段时的车况信息；根据所述车况信息和所述环境信息计算所述车辆在所述散热模型下的散热信息。
进一步地，所述环境信息包括：所述目标路段的温度和/或光照和/或湿度；所述车况信息包括：所述车辆通过所述目标路段时的车速。
根据本发明的一些实施例，所述车辆具有热管理控制模型，所述根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态，包括：根据所述产热信息、所述散热信息和所述热管理控制模型计算所述冷却系统在所述目标路段的工作模式；控制所述冷却系统调整至所述工作模式。
进一步地，所述冷却系统包括：风扇和/或水泵和/或节温器，所述控制所述冷却系统系统调整至工作模式，包括：控制所述风扇调整至预设转速和/或控制所述水泵调整至预设转速和/或控制所述节温器调整至预设开度。
根据本发明第二方面的车辆热管理系统，包括：获取模块，所述获取模块用于获取所述车辆的当前能量模型和散热模型；第一确定模块，所述第一确定模块用于根据所述当前能量模型确定所述车辆通过前方目标路段时的产热信息；第二确定模块，所述第二确定模块用于根据所述散热模型确定所述车辆通过前方目标路段时的散热信息；控制模块，所述控制模块用于根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态。
根据本发明的车辆热管理系统，由第一确定模块根据获取模块获取到的信息计算车辆的产热信息，第二确定模块根据获取模块获取到的信息计算车辆的散热信息，然后由控制模块用于根据产热信息和散热信息控制车辆的冷却系统的工作状态，由此可以对车辆的产热和散热进行精确管理，确保车辆的热平衡，提升车辆动力系统的使用寿命和热稳定性，进而提升用户体验。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的车辆热管理控制方法的控制逻辑图；
图2是图1中所示车辆热管理控制方法的一个具体实施例的控制逻辑图；
图3是根据本发明第二方面的车辆热管理系统的示意图；
图4是图3中所示的获取模块的示意图；
图5是工作温度对燃料电池极化曲线的影响示意图。
附图标记：
车辆热管理系统100：
获取模块1，第一信息获取单元11，第二信息获取单元12，
第一确定模块2，第二确定模块3，控制模块4。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1到图5描述根据本发明第一方面实施例的车辆热管理控制方法。
如图1所示，根据本发明第一方面实施例的车辆热管理控制方法，包括以下步骤：S1，获取所述车辆的当前能量模型和散热模型；S2，根据所述当前能量模型确定所述车辆通过前方目标路段时的产热信息；根据所述散热模型确定所述车辆通过前方目标路段时的散热信息；S3，根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态。
需要说明的是，能量模型是在车辆的长期运行过程中，通过在统计不同车速、坡度、滚阻、Cd值、整车重量以及不同工况下的整车功率需求等因数的基础上进行数据分析而建立的整车能耗模型，根据不同的实际工况、整车功率需求、空调等附件功耗，锂电SOC状态，能量模型可以对燃料电池和锂电池的功率输出进行分配，换言之，根据能量模型以及车辆，可以估算车辆在不同工况下通过目标路段所需能耗及产热能力。
散热模型是通过对车辆格栅、冷凝器性能数据、散热器性能数据、风扇性能数据、机舱布置等多种数据进行综合的数据统计及分析，由CFD仿真计算各种环境温度、光照、湿度下的燃料电池散热能力的一种模型，换言之，通过散热模型，可以估算车辆在不同工况环境下的散热能力或效率。
具体而言，车辆的当前能量模型为车辆在当前整车重量下的能量模型，由于车辆在不同情况下会有不同的整车重量，例如乘员数量的变化或负载物品的变化均会导致整车重量发生变化，整车重量变化会导致车辆的能耗发生变化，因此，通过当前能量模型可以大致确定车辆通过前方目标路段时的能耗需求及相应的产热量，通过散热模型可以大致估算车辆通过前方目标路段时的散热效率，通过对车辆通过前方的目标路段时的产热量和散热能力的计算，可以更加精确地控制冷却系统切换到具有与产热能力相匹配的散热能力对应的工作状态，使车辆的燃料电池更好地实现热控制和热平衡。
根据本发明的车辆热管理控制方法，通过根据当前能量模型和散热模型分别计算车辆通过前方目标路段时的产热量和散热能力，可以更加精确地控制冷却系统切换到具有与产热能力相匹配的散热能力对应的工作状态，使燃料电池更好地实现热控制和热平衡。
根据本发明的一些实施例，参考图2，所述车辆具有基础能量模型，所述获取车辆的当前能量模型，包括：获取所述车辆的当前功率和当前车速；将所述当前功率、所述当前车速和所述基础能量模型确定所述当前能量模型。
具体而言，基础能量模型可以是某一型号车辆的通用的能量模型，由于车辆的重量、车速和发动机功率通常存在一定关系，通过将车辆的当前功率和当前车速代入基础能量模型，可以确定车辆的当前能量模型。
根据本发明的一些实施例，参考图2，所述根据所述当前能量模型确定所述车辆通过目标路段时的产热信息，包括：获取所述目标路段的道路信息；获取所述车辆通过所述目标路段时的车况信息；根据所述道路信息和所述车况信息计算所述车辆在当前能量模型下的产热信息。
具体而言，可以先获取目标路段的道路信息例如坡度、长度等，然后根据道路信息确定车辆通过目标路段时应当保持的车况，例如，车辆在通过目标路段时应当采用的档位、保持的车速等，然后根据车况信息计算出车辆在当前能量模型下通过目标路段时的产热量。
进一步地，参考图2，所述道路信息包括：所述目标路段的道路坡度和/或道路长度和/或堵车状况；所述车况信息包括：所述车辆通过所述目标路段时的车速。
具体而言，目标路段的道路信息可以是道路坡度、长度及堵车状况中的一种或全部，当然道路信息还可以包括：平整度、湿滑度等，车况信息可以是车速，还可以包括档位，以及车辆内部功能部件的运行情况，例如空调是否开启，还可以是车辆的驾驶模式等，由此可以使车辆通过前方路段时的产热信息的计算更加准确，提升智能化程度和用户体验。
在一些实施例中，参考图2，所述获取所述目标路段的道路信息，包括：根据所述车辆的车载地图获取所述道路信息。由于当前车载地图的精确度均有大幅提升且功能相对完备，因此可以通过车载地图获取相关道路信息。
根据本发明的一些实施例，参考图2，所述根据所述散热模型确定所述车辆通过目标路段时的散热信息，包括：获取所述目标路段的环境信息；获取所述车辆通过所述目标路段时的车况信息；根据所述车况信息和所述环境信息计算所述车辆在所述散热模型下的散热信息。
具体地，由于车辆所处环境(包括温度、湿度等)对车辆的冷却系统的散热具有一定的影响效果，同时空气相对车辆的流速也对车辆的散热具有一定程度的影响，而空气相对车辆的流速主要是由车辆的车况如车速决定，因此可以通过对车况信息和环境信息进行计算从而确定车辆在该散热模型下通过目标路段时的散热效率。
进一步地，参考图2，所述环境信息包括：所述目标路段的温度和/或光照和/或湿度；所述车况信息包括：所述车辆通过所述目标路段时的车速。
具体而言，环境信息可以是目标路段的温度、湿度及光照中的任意一种或多种，环境信息还可以包括风速，车况信息为车辆通过目标路段是的车速，由此，可以使车辆的散热效率的计算更加精确。
根据本发明的一些实施例，参考图2，所述车辆具有热管理控制模型，所述根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态，包括：根据所述产热信息、所述散热信息和所述热管理控制模型计算所述冷却系统在所述目标路段的工作模式；控制所述冷却系统调整至所述工作模式。
具体而言，车辆的热管理控制模型可以根据当前能量模型计算出的产热信息和散热模型计算出的散热信息来计算冷却系统在车辆通过该目标路段时的最佳工作状态，并将冷却系统调整至最佳工作状态，以确保燃料电池的热平衡。
需要说明的是，此处的热管理控制模型既可以根据当前能量模型要求的燃料电池功率，计算对应的燃料电池散热功率，也可以将燃料电池散热需求功率与散热模型计算出的散热能力，运算得到对应的冷却系统各零部件工作状态。
进一步地，所述冷却系统包括：风扇和/或水泵和/或节温器，所述控制所述冷却系统系统调整至工作模式，包括：控制所述风扇调整至预设转速和/或控制所述水泵调整至预设转速和/或控制所述节温器调整至预设开度。
具体而言，冷却系统可以包括：风扇、水泵及节温器，热管理控制模型控制冷却系统调整至工作模式包括：将风扇调整是预设转速、将水泵调整至预设转速和将节温器调整至预设开度中的其中一种或多种，以确保车辆具有足够的散热能力。
下面描述根据本发明第一方面的车辆热管理控制方法的具体的应用实施例。
实施例一，
车辆在行驶过程中，通过车载地图，接收到前方道路为长上坡路段，道路信息包括坡度、长度等，将上述信息输入当前能量模型，计算出车辆通过前方坡路的输出功率会增加▲W，且为使车辆保持热平衡，对应的散热功率为W1，同时，接收到当前路段的环境温度，外部光照，环境湿度以及车速，将上述信息输入到散热模型，计算出冷却系统当前的散热能力为W2，热管理控制模型将W1与W2比较，为避免水温升高和保证电堆进出口温差，水泵转速需达到Vpump，节温器需转到角度θ，风扇转速需提高到Vfan，将运算出的参数输出到对应零部件进行控制，从而主动达到该功率下的热平衡状态，避免由水温升高后被动达到，保证水温稳定性。
实施例二，
车辆在行驶过程中，通过车载地图，接收到前方道路为长下坡路段，此时车辆以较大大输出功率行驶，风扇转速、水泵转速都以很高的功率状态在运行，此时水温也相对很高。根据坡度、长度以及车辆空调等附件功率状态，当前能量模型计算出车辆的输出功率会减小▲W，为保证车辆的热平衡，对应的散热功率应当为W1，同时，接收到当前路段的环境温度，外部光照，环境湿度以及车速，将上述信息输入到散热模型，计算出车辆在当前的散热能力为W2，热管理控制模型将W1与W2比较，确定水泵转速需降低到Vpump，节温器需转到角度θ，风扇转速需降低到Vfan。
W2此时可能足够低，因此，长下坡行驶时的自然风速，可以替代风扇提供的冷却效果，这样，即使当前水温较高，也可以提前降低或关闭风扇转速，降低水泵转速。风扇转速降低，还能使得水温下降缓慢，对燃料电池的效率有一定贡献(在合理的温度区间内，根据燃料电池原理，水温越高效率越高)。不仅可以一定层度上对提升燃料电池效率，还能达到一定的节能效果。
下面参考图3和图4描述根据本发明第二方面实施例的车辆热管理系统100。
根据本发明第二方面的车辆热管理系统100，包括：获取模块1、第一确定模块2、第二确定模块3和控制模块4。
具体地，获取模块1可以用于获取车辆的当前能量模型和散热模型；第一确定模块2用于根据当前能量模型确定车辆通过前方目标路段时的产热信息；第二确定模块3用于根据散热模型确定车辆通过前方目标路段时的散热信息；控制模块4用于根据产热信息和散热信息控制车辆的冷却系统的工作状态；其中，第一确定模块2和获取模块1、控制模块4分别通讯连接，第二确定模块3和获取模块1、控制模块4通讯连接。
根据本发明的车辆热管理系统100，由第一确定模块2根据获取模块1获取到的信息计算车辆的产热信息，第二确定模块3根据获取模块1获取到的信息计算车辆的散热信息，然后由控制模块4用于根据产热信息和散热信息控制车辆的冷却系统的工作状态，由此可以对车辆的产热和散热进行精确管理，确保车辆的热平衡，提升燃料电池的使用寿命和热稳定性，进而提升用户体验。
进一步地，获取模块1可以包括：第一信息获取单元11和第二信息获取单元12，第一信息获取单元11用于获取车辆前方目标路段的道路信息和/或车况信息，第一信息单元可以与第一确定模块2通讯连接；第二信息获取单元12可以用于获取车辆前方目标路段的环境信息和/或车况信息，第二信息单元可以和第二确定模块3通讯连接。
根据本发明实施例的车辆热管理系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车辆热管理控制方法，其特征在于，包括：
获取所述车辆的当前能量模型和散热模型；
根据所述当前能量模型确定所述车辆通过前方目标路段时的产热信息；
根据所述散热模型确定所述车辆通过前方目标路段时的散热信息；
根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态。
2.根据权利要求1所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述车辆具有基础能量模型，所述获取车辆的当前能量模型，包括：
获取所述车辆的当前功率和当前车速；
将所述当前功率、所述当前车速和所述基础能量模型确定所述当前能量模型。
3.根据权利要求1所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述根据所述当前能量模型确定所述车辆通过目标路段时的产热信息，包括：
获取所述目标路段的道路信息；
获取所述车辆通过所述目标路段时的车况信息；
根据所述道路信息和所述车况信息计算所述车辆在当前能量模型下的产热信息。
4.根据权利要求3所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述道路信息包括：所述目标路段的道路坡度和/或道路长度和/或堵车状况；
所述车况信息包括：所述车辆通过所述目标路段时的车速。
5.根据权利要求3所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述获取所述目标路段的道路信息，包括：
根据所述车辆的车载地图获取所述道路信息。
6.根据权利要求1所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述根据所述散热模型确定所述车辆通过目标路段时的散热信息，包括：
获取所述目标路段的环境信息；
获取所述车辆通过所述目标路段时的车况信息；
根据所述车况信息和所述环境信息计算所述车辆在所述散热模型下的散热信息。
7.根据权利要求6所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述环境信息包括：所述目标路段的温度和/或光照和/或湿度；
所述车况信息包括：所述车辆通过所述目标路段时的车速。
8.根据权利要求1所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述车辆具有热管理控制模型，所述根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态，包括：
根据所述产热信息、所述散热信息和所述热管理控制模型计算所述冷却系统在所述目标路段的工作模式；
控制所述冷却系统调整至所述工作模式。
9.根据权利要求8所述的车辆热管理控制方法，其特征在于，所述冷却系统包括：风扇和/或水泵和/或节温器，所述控制所述冷却系统系统调整至工作模式，包括：
控制所述风扇调整至预设转速和/或控制所述水泵调整至预设转速和/或控制所述节温器调整至预设开度。
10.一种车辆热管理系统，其特征在于，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取所述车辆的当前能量模型和散热模型；
第一确定模块，所述第一确定模块用于根据所述当前能量模型确定所述车辆通过前方目标路段时的产热信息；
第二确定模块，所述第二确定模块用于根据所述散热模型确定所述车辆通过前方目标路段时的散热信息；
控制模块，所述控制模块用于根据所述产热信息和所述散热信息控制所述车辆的冷却系统的工作状态。
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