CN116080341A - 商用车的集成式电动空调控制方法和系统 - Google Patents

商用车的集成式电动空调控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种商用车的集成式电动空调控制方法，包括：获取钥匙控制器的挡位信号和车辆的充电信号；根据钥匙控制器的挡位信号和车辆充电信号确定的车辆工况；根据获取的车辆工况控制低压配电盒唤醒空调，以及电池的高压配电盒对所述空调的独立高压供电；通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度；本发明相对现有技术而言解决了汽车关钥匙充电时无法启动空调为电池降温的问题。

Description

商用车的集成式电动空调控制方法和系统
技术领域
本申请所述的集成式电动空调控制系统属于新能源汽车整车乘客舱及动力电池的热管理领域。主要应用于商用车的整车热管理系统。
背景技术
目前，商用车的整车乘客舱及动力电池的热管理系统主要有两种形式：分体式和集成式。
分体式热管理系统将动力电池的冷却系统与乘客舱的空调系统进行分离设计。这种配置形式，乘客舱的制冷、制热与动力电池的制冷、制热为独立式控制，整车可以实现较好的制冷及制热，但总体的成本较高。
集成式的热管理系统采用单一的压缩机给乘客舱和动力电池进行制冷。这种配置形式，成本较低，但对控制的要求较高，需要时时的根据乘客舱及动力电池的冷却要求，进行冷却流量的分配。
因为集成式的热管理系统成本低，且商用车对成本比较敏感，因此集成式的热管理系统已经成为一种趋势。
当前市场上应用的集成式热管理系统的电动空调的供电普遍从车辆的高压配电盒取电，这种配置形式，在电动空调工作之前，必须闭合高压配电盒里面相应的继电器，而闭合高压配电盒里面的继电器之前必须要整车发送上高压的请求，从而导致在点火开关为关钥匙状态时，电动空调无法工作，这导致关钥匙充电时，无法进行动力电池的冷却，影响了车辆的充电功率。
发明内容
本发明的目的是为了解决集成式空调在车辆的钥匙处于关闭状态时，车辆的空调无法启动为电池冷却的问题。本申请的集成空调控制方法包括：
获取钥匙控制器的挡位信号和车辆的充电信号；
根据钥匙控制器的挡位信号和车辆充电信号确定的车辆工况；
根据获取的车辆工况控制低压配电盒唤醒空调，以及电池的高压配电盒对所述空调的独立高压供电；
通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度。
在本申请一较佳的实施方案中，所述挡位信号和车辆充电信号确定车辆工况包括关钥匙充电工况；
在关钥匙充电工况下获取车辆充电信号，根据充电信号唤醒所述低压配电盒，所述低压配电盒通过特定引脚输出高电平信号唤醒所述空调，并且通过低压配电盒向空调低压供电；
在关钥匙充电工控下获取车辆充电信号，根据充电信号唤醒电池管理系统，电池管理系统控制电池高压配电盒对所述空调进行独立的高压供电。
在本申请一较佳的实施方案中，所述“通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度”
进一步包括，所述报文信息包括乘员舱制冷状态；根据所述乘员舱制冷状态调整空调运行。
在本申请一较佳的实施方案中，所述乘员舱制冷状态为“OFF”时关闭乘员舱制冷管路。
在本申请一较佳的实施方案中，所述报文信息包括充电功率，根据所述充电功率调整空调的运行。
在本申请一较佳的实施方案中，所述挡位信号和车辆充电信号确定车辆工况包括上高压工况；
在上高压工况下，唤醒所述低压配电盒，所述低压配电盒通过特定引脚输出高电平信号唤醒所述空调，并且通过低压配电盒向空调低压供电；电池管理系统控制电池高压配电盒对所述空调进行独立的高压供电。
在本申请一较佳的实施方案中，所述“通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度”
进一步包括整车控制器通过报文信息于控制所述空调运行；
进一步包括电池管理系统通过报文信息控制所述空调运行；
所述报文信息包括乘员舱制冷状态、环境温度信息、电池温度信息、电池当前输出功率信息。
在本申请一较佳的实施方案中，还包括实现上述空调控制系统的商用车的集成式电动空调控制系统，包括：
电池管理系统以及电池高压配电盒，所述电池高压配电盒内包括用于对空调高压配电的继电器；
整车控制器以及低压配电盒，所述低压配电盒内包括与所述空调唤醒端口连接的低压配电模块；
充电系统和钥匙控制器，所述整车控制器根据充电系统的充电信号和钥匙控确定的车辆工况；
整车控制器根据获取的车辆工况制低压配电盒唤醒空调；电池管理系统控制所述高压配电盒，对所述空调的独立高压供电；
通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度。
在本申请一较佳的实施方案中，所述"通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度",进一步包括整车控制器或电池管理系统通过报文信息控制所述空调运行。
在本申请一较佳的实施方案中，所述报文信息包括乘员舱制冷状态、环境温度信息、电池温度信息、电池当前输出功率信息，所述电池管理系统根据上述信息生成控制空调运行的报文信息，所述报文信息通过Can总线发送给空调。
本申请通过对整车高压配电系统进行重新布置及通过整车控制器与BMS的协调控制，解决了当前市场上商用车集成式电动空调在关钥匙充电时不能工作的问题。在关钥匙充电时，在满足动力电池冷却需求的前提下，保证了整车的高压安全。
附图说明
图1所示是本申请的控制流程图。
图2所示是本申请的又一控制流程图。
图3所示是本申请的系统模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请做进一步详尽的描述，实施例是为了帮助本领域技术人员理解本申请的技术方案，而不对本申请的保护范围作任何限制，本申请的保护范围应当以权利要求书的记载为准，本领域技术人员在本发明的旨意下所作的修改均属于本申请的保护范围。
实施例一
请参照附图1,本申请提供一种商用车的集成式电动空调控制方法，包括步骤：
S1获取钥匙控制器的挡位信号和车辆的充电信号；
S2根据钥匙控制器的挡位信号和车辆充电信号确定的车辆工况；
S3根据获取的车辆工况控制低压配电盒唤醒空调，以及电池的高压配
电盒对所述空调的独立高压供电；
S4通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度。
在步骤S1中所述钥匙控制器用于控制车辆的点火状态，典型的钥匙控制器包括多个挡位，所述本身申请中所述钥匙按照不同挡位提供三种信号包括LOCK档信号、ACC档信号、ON档信号，钥匙控制器根据钥匙所在的位置判断当前所需要产生的信号。
当车辆的钥匙处于Lock挡位时车辆的高压配电盒和低压配电盒处于被关闭的状态，ACC当车辆处于ACC档位时车辆的低压配电和处于打开状态，但此时高压配电盒仍处于关闭的状态。当车辆处于On挡位时为高压配电盒低压配电盒均处于打开的状态。
其中充电信号为充电枪插入充电接口后与车载充电系统握手通信后产生的进入充电状态的信号。充电信号中可选地包含，充电功率信息、充电类型信息(例如家冲或商用充电器)、电池充电进度等信息。
在所述步骤S2中，根据钥匙控制器的挡位信号和车辆充电信号确定的车辆工况。根据钥匙所在不同的挡位，以及充电信号ON、OFF信号确定车辆所处的工况。具体参见下表。
Figure BDA0004033928580000051
Figure BDA0004033928580000061
对于不同的工况使用不同的配电方法和系统启动顺序。
在优选的实施例中，按照时序接收钥匙挡位信号和充电信号，如果用户先锁车将车辆的档位设置在lock，则在锁车后监控车辆充电信号。如果用户先充电则监控用户锁车信号。在同时检测到上述两种信号后按照上表确认车辆工况，钥匙所在挡位为Lock同时充电信号为ON时车辆工况为关钥匙充电工况。钥匙为ACC挡位或ON挡位同时检测到充电信号为ON时为开钥匙充电工况。
如果钥匙所在挡位为Lock同时充电信号为OFF时车辆工况为关钥匙工况；如果钥匙所在挡位为ACC同时充电信号为OFF时车辆工况为开钥匙工况；如果钥匙所在挡位为ON同时充电信号为OFF时车辆为上高压工况。
在所述步骤S3根据车辆工况控制低压配电盒唤醒空调，以及高压配电盒对空调供电，具体为：
在车辆工况为开钥匙充电工况时，唤醒低压配电盒低压配电盒唤醒空调控制器，并向空调控制器供电；根据充电信号唤醒电池管理系统(BMS)，电池管理系统通过高压配电盒向空调供电。
在车辆工况为关钥匙工况时，高压配电盒和低压配电盒保持休眠状态，所述空调系统不工作。
在车辆工况为开钥匙工况时，唤醒低压配电盒低压配电盒唤醒空调控制器，电池管理系统通过高压配电盒向空调供电。
在上高压工况下，唤醒所述低压配电盒，所述低压配电盒通过特定引脚输出高电平信号唤醒所述空调，并且通过低压配电盒向空调低压供电；电池管理系统控制电池高压配电盒对所述空调进行独立的高压供电。
在关钥匙充电工况下获取车辆充电信号，充电系统唤醒整车控制器，整车控制器根据充电信号唤醒所述低压配电盒，所述低压配电盒通过特定引脚输出高电平信号唤醒所述空调，并且通过低压配电盒向空调低压供电；
在关钥匙充电工控下获取车辆充电信号，根据充电信号唤醒电池管理系统，电池管理系统控制电池高压配电盒对所述空调进行独立的高压供电。
其中，低压配电盒是电池独立供电的，在其被整车控制器唤醒后能持续对空调供低压电以便于空调控制器持续工作，空调被唤醒后可以接收报文信息。
在其中，该低压配电盒和高压配电盒是独立向空调供电的，与现有技术不同的是现有技术中使用整车的高压配电盒向空调供高压电时只有在钥匙打开的状态下才能够向空调供电，这是由于现有技术中使用集中式高压配电，在钥匙处于Lock挡位时集中式高压供电被关闭。本申请使用独立的高压供电和低压供电的配电盒，在空调不工作时能够关闭高压配电；在关钥匙充电工况下充电信号能够唤醒空调的高压配电盒和低压配电，因此本申请的空调供电不受关钥匙后的影响，在关钥匙充电工况下空调仍然能够根据充电时的电池散热需要启动。
参照图2，在步骤S4中通过报文信息控制空调运行，空调通过总线连接整车系统并空通过总线接收来自整车系统的控制报文。
在步骤S4中进一步包括步骤S41接收整车系统的控制报文。
在步骤S41中所述控制报文包括来自电池管理系统发送的报文，以及来自整车控制器发送的报文。
在本发明优选的实施方案中，包括通过报文收集车辆的与空调运行相关的信息，这其中包括包括乘员舱制冷状态；例如根据乘员舱制冷需求从OFF状态变为ON状态时成员仓空调控制器向整车控制器发送制冷状态改变的报文，又例如乘员舱制冷温度从26摄氏度调整为20摄氏度，时成员仓空调控制器向整车控制器发送制冷状态改变的报文。
所述控制报文还包括与充电状态相关的信息。例如充电装置向电池管理系统发送充电功率信息，以及充电允许的最大功率。电池温度传感器向电池管理系统发送的电池充电时的温度信息，环境温度传感器向电池管理系统发送的环境温度信息，电池管理系统根据电池子系统芯片获取电池当前电量信息。所述报文信息还可以包括，电池的输出功率。
在步骤S4中进一步包括步骤S42通过接收的控制报文信息控制空调运行。
在本发明优选的方案中，所述报文信息统一发送给整车控制器或电池管理系统，以便于根据整车的信息调整空调的整体运行。
整车控制器或电池管理系统，根据报文启动电池制冷管路、启动乘客舱制冷管路、调整变频器的运行功率。
在本发明优选的方案中，当乘客舱制冷状态为“OFF”时关闭乘员舱制冷管路。
在本发明优选的方案中，根据当前充电功率和允许的最大充电功率控制空调运行。当电池温度超过设置的阈值后，同时当前充电功率超过最大充电功率的80％时则将空调运行功率调整为最大。
在本发明优选的方案中，根据电池的温度控制空调运行，例如建立电池温度与空调变频器的运行频率的函数关系式，根据该函数关系式的输出结果控制所述空调变频器的运行频率。典型的通过PID算法将当前温度和目标温度作为参数，通过该算法计算空调变频器的实时运行频率，并将运行频率作为空调变频器的运行频率。
在本发明优选的方案中，根据乘客舱制冷需求调整乘客舱制冷冷媒与电池制冷冷媒之间的流量分配，例如建立制冷冷媒流量与乘客舱温度的函数关系式，根据该函数关系式，同样的可以通过PID算法建立所述流量分配函数控制冷媒的流量分配。
实施例二
如图3所示本申请商用车的集成式电动空调控制系统示意图，其包括电池管理系统以及电池高压配电盒，所述电池高压配电盒内包括用于对空调高压配电的继电器；
整车控制器以及低压配电盒，所述低压配电盒内包括与所述空调唤醒端口连接的低压配电模块；
充电系统和钥匙控制器，所述整车控制器根据充电系统的充电信号和钥匙控确定的车辆工况；
整车控制器根据获取的车辆工况控制低压配电盒唤醒空调；
电池管理系统控制所述高压配电盒，对所述空调的独立高压供电；
通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度。
所述充电系统、整车控制器、低压配电盒、BMS管理系统内通过Can总线连接以传递所述报文信息。
在关钥匙充电工况下，整车控制器接收到钥匙控制器发送的关钥匙信号，整车控制器同时接收到所述充电系统发出的充电信号。整车控制器通过总线唤醒低压配电盒，具体而言所述低压配电盒中包括低压配电盒控制器，低压配电盒控制器接收到唤醒消息控制所述低压配电盒相应的继电器闭合输出高电平信号，该高电平信号连接至空调控制器的唤醒端口，通过该唤醒端口空调控制器被唤醒。空调控制器被唤醒后通过DC端口检测DC/DC模块是否正常上电，如果DC/DC模块未上电则空调控制器等待高压上电报文。
整车控制器接收到充电系统发出的充电信号后，整车控制器向电池管理系统发送充电报文信息，电池管理系统控制其对空调供电的高压配电盒对空调配电，电池管理系统内的相应高压继电器吸合完成对空调的高压上电。
所述电池管理系统完成对空调的高压上电后向整车控制器和空调控制器发送完成高压上电的报文。所述空调控制器收到完成高压上电的报文后检测DC/DC模块的工作状态，在确认所述DC/DC工作状态正常时空调控制器等待控制报文信息。
整车控制系统或电池管理系统通过报文信息控制所述空调运行。所述空调管理系统根据报文信息启动空调运行前，先通过空调高压预充电路对空调的变频器进行预充电以防止可能发生的继电器拉电弧现象。所述空调预充电路包括用于预充电串联的继电器和电阻。
在本发明优选的方案中，还包括乘员舱制冷控制器、环境温度传感器、电池温度传感器。所述电池管理系统根据上述信息生成控制空调运行的报文信息，所述报文信息通过Can总线发送给空调。
本申请通过对整车高压配电系统进行重新布置及通过整车控制器与BMS的协调控制，解决了当前市场上集成式电动空调在关钥匙充电时不能工作的问题。在关钥匙充电时，在满足动力电池冷却需求的前提下，保证了整车的高压安全。
整体技术方案总结为：
(1)使用动力电池的高压输出直接给集成式电动空调进行供电，将集成式空调的工作状态与车辆的高压配电模块进行解耦，避免关钥匙充电时对车辆高压配电模块的操作，提升充电时的车辆高压安全性。
(2)在关钥匙充电时，利用整车控制器的IO输出控制低压配电盒给集成式电动空调提供低压供电。
(3)关钥匙充电时，利用BMS控制动力电池的高压输出继电器给集成式电动空调提供高压电。
(4)动力电池的BMS根据自身的充电状态及温度，对集成式电动空调进行控制，以在当前充电状态下满足自身的冷却需求。

Claims (10)

1.商用车的集成式电动空调控制方法，其特征在于，包括：
获取钥匙控制器的挡位信号和车辆的充电信号；
根据钥匙控制器的挡位信号和车辆充电信号确定的车辆工况；
根据获取的车辆工况控制低压配电盒唤醒空调，以及电池的高压配电盒对所述空调的独立高压供电；
通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度。
2.根据权利要求1所述的商用车的集成式电动空调控制方法，其特征在于，
所述挡位信号和车辆充电信号确定车辆工况包括关钥匙充电工况；
在关钥匙充电工况下获取车辆充电信号，根据充电信号唤醒所述低压配电盒，所述低压配电盒通过特定引脚输出高电平信号唤醒所述空调，并且通过低压配电盒向空调低压供电；
在关钥匙充电工况下获取车辆充电信号，根据充电信号唤醒电池管理系统，电池管理系统控制电池高压配电盒对所述空调进行独立的高压供电。
3.根据权利要求2所述的商用车的集成式电动空调控制方法，所述“通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度”
进一步包括，所述报文信息包括乘员舱制冷状态；根据所述乘员舱制冷状态调整空调运行。
4.根据权利要求3所述的商用车的集成式电动空调控制方法，所述乘员舱制冷状态为“OFF”时关闭乘员舱制冷管路。
5.根据权利要求3所述的商用车的集成式电动空调控制方法，所述报文信息包括充电功率，根据所述充电功率调整空调的运行。
6.根据权利要求1所述的商用车的集成式电动空调控制方法，其特征在于，所述挡位信号和车辆充电信号确定车辆工况包括上高压工况；
在上高压工况下，唤醒所述低压配电盒，所述低压配电盒通过特定引脚输出高电平信号唤醒所述空调，并且通过低压配电盒向空调低压供电；电池管理系统控制电池高压配电盒对所述空调进行独立的高压供电。
7.根据权利要求6所述的商用车的集成式电动空调控制方法，所述“通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度”
进一步包括整车控制器通过报文信息于控制所述空调运行；
进一步包括电池管理系统通过报文信息控制所述空调运行；
所述报文信息包括乘员舱制冷状态、环境温度信息、电池温度信息、电池当前输出功率信息。
8.商用车的集成式电动空调控制系统，其特征在于包括：
电池管理系统以及电池高压配电盒，所述电池高压配电盒内包括用于对空调高压配电的继电器；
整车控制器以及低压配电盒，所述低压配电盒内包括与所述空调唤醒端口连接的低压配电模块；
充电系统和钥匙控制器，所述整车控制器根据充电系统的充电信号和钥匙控确定的车辆工况；
整车控制器根据获取的车辆工况控制低压配电盒唤醒空调；电池管理系统控制所述高压配电盒，对所述空调的独立高压供电；
通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度。
9.根据权利8所述商用车的集成式电动空调控制系统，其特征在于：所述"通过报文信息控制空调运行以通过空调调整充电时电池的温度",进一步包括整车控制器或电池管理系统通过报文信息控制所述空调运行。
10.根据权利9所述商用车的集成式电动空调控制系统，其特征在于：所述报文信息包括乘员舱制冷状态、环境温度信息、电池温度信息、电池当前输出功率信息，所述电池管理系统根据上述信息生成控制空调运行的报文信息，所述报文信息通过Can总线发送给空调。
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