CN116101013B - 一种电动汽车低温行车热管理的控制方法、系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动汽车低温行车热管理的控制方法、系统及汽车，包括，检测空调侧冷却液的实际温度；根据所述实际温度与空调的目标温度，生成对应的乘员舱采暖优先级信号；根据所述乘员舱采暖优先级信号、所述电池热管理需求信号及当前车辆状态确定初始值；根据确定的初始值控制乘员舱采暖和电池加热，得到电池加热结果；根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到调整量，并将调整量与初始值进行累加，得到当前三通比例阀开度的调整值；获取当前三通比例阀开度的调整值，根据当前调整值对三通比例阀进行控制。本发明通过控制三通比例阀的开度，实现整车热管理的合理配置，在满足乘员舱采暖的情况下，提升电池的加热效果及放电能力。

Description

一种电动汽车低温行车热管理的控制方法、系统及汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车低温行车热管理技术领域，特别是涉及一种电动汽车低温行车热管理的控制方法、系统及汽车。
背景技术
在低温环境下，由于电动汽车乘员舱和动力电池系统都有加热的需求，而如何对两者热管理进行分配是一个较为困难的课题。目前关于低温环境下整车热管理的分配方法较多，有些是采用两个独立加热器，即乘员舱采暖和动力电池加热分别装配加热器，这种方式控制简单，但成本较高；有些是采用单个加热器，但是热分配方式较为简单，不会随着整车状态的变化发生改变，未综合考虑到乘员舱的采暖情况及动力电池的加热情况动态调整热管理分配的策略。
如上所述的情况，目前出现一种通过换热器将空调回路的热量带到动力电池温控回路中，在动力电池回路中通过截止阀和水泵将热量带入到电池包内，对电池进行加热。但是，当前已有的电动汽车动力电池加热控制方法，无法实现对两者的热量实现有效的分配控制。在低温环境下，单个的加热器很难同时满足乘员舱采暖和电池加热的需求，需要在这两者中进行取舍，对于行车工况，乘员舱的采暖优先度是高于动力电池的加热优先度，对动力电池进行加热的目的是为了提高动力电池的放电量，进而达到提高续航里程的目的，如果不对动力电池加热，车辆性能会较差，因此，行车工况下如何合理的在满足乘员舱采暖需求的前提下对动力电池进行加热是目前的一大难点。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种电动汽车低温行车热管理的控制方法、系统及汽车，解决现有方法无法在乘员舱和电池都需要加热时，合理、有效的实现热量动态控制的技术问题。
一方面，提供一种电动汽车低温行车热管理的控制方法，包括：
电动汽车行驶过程中，响应于乘员舱采暖信号，检测空调侧冷却液的实际温度；根据所述实际温度与空调的目标温度生成对应的乘员舱采暖优先级信号；
获取乘员舱采暖优先级信号、电池热管理需求信号；根据所述乘员舱采暖优先级信号、所述电池热管理需求信号及当前车辆状态确定三通比例阀开度的初始值；
根据确定的三通比例阀开度的初始值控制乘员舱采暖和电池加热，得到电池加热结果；
根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，并将所述三通比例阀开度的调整量与所述三通比例阀开度的初始值进行累加，得到当前三通比例阀开度的调整值；
获取当前三通比例阀开度的调整值，根据当前三通比例阀开度的调整值对三通比例阀进行控制。
优选地，所述根据所述实际温度与空调的目标温度生成对应的乘员舱采暖优先级信号，具体包括：
判断所述实际温度与空调的目标温度的差值是否满足预设的优先级阈值范围；
当所述实际温度与空调的目标温度的差值处于预设的优先级阈值范围时，判定乘员舱采暖优先级为高，生成对应的乘员舱采暖优先级信号为乘员舱采暖优先级为高；
当所述实际温度与空调的目标温度的差值未处于预设的优先级阈值范围时，判定乘员舱采暖优先级为低，生成对应的乘员舱采暖优先级信号为乘员舱采暖优先级为低。
优选地，所述确定三通比例阀开度的初始值，具体包括：
当乘员舱采暖优先级为高时，将三通比例阀开度的初始值设置为第一初始值；
当乘员舱采暖优先级为低时，将三通比例阀初始值设置为第二初始值；
其中，所述第一初始值小于所述第二初始值。
优选地，所述得到电池加热结果，具体包括：
检测电池回路冷却液实时温度值；
当电池回路冷却液实时温度值大于等于预设的目标温度值时，判定此时电池冷却液温度已经足够，生成电池加热结果为加热温度足够；
当电池回路冷却液实时温度值小于预设的目标温度值时，判定此时电池冷却液温度不足，生成电池加热结果为加热温度不足。
优选地，所述根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，具体包括：
当电池加热结果为加热温度足够时，根据用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的减小量；
当电池加热结果为加热温度不足时，根据用空调侧回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的增加量。
优选地，还包括：
当根据用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表时，并判断用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值是否满足预设的温差变化范围阈值；
若用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值处于预设的温差变化范围阈值内，则判定此时热管理的控制处于稳定状态，不调节三通比例阀的开度；
若用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值超出预设的温差变化范围阈值，则判定此时热管理的控制处于不稳定状态，根据用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的实时调整量，并根据所述实时调整量控制三通比例阀开度。
优选地，还包括：
当得到三通比例阀开度的调整量时，按照预设的间隔时间节点对三通比例阀的开度进行调整。
另一方面，还提供一种电动汽车低温行车热管理的控制系统，用以所述的电动汽车低温行车热管理的控制方法，包括：
空调控制器，用以电动汽车低温行车中，响应于乘员舱采暖信号，检测空调侧冷却液的实际温度；根据所述实际温度与空调的目标温度生成对应的乘员舱采暖优先级信号；
整车控制器，用以获取乘员舱采暖优先级信号、电池热管理需求信号；根据所述乘员舱采暖优先级信号、所述电池热管理需求信号及当前车辆状态确定三通比例阀开度的初始值；并根据确定的三通比例阀开度的初始值控制乘员舱采暖和电池加热，得到电池加热结果；以及，根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，并将所述三通比例阀开度的调整量与所述三通比例阀开度的初始值进行累加，得到当前三通比例阀开度的调整值；
三通比例阀控制器，用以获取当前三通比例阀开度的调整值并根据当前三通比例阀开度的调整值对三通比例阀进行控制。
另一方面，还提供一种汽车，通过所述的电动汽车低温行车热管理的控制方法对电动汽车低温行车热管理进行控制。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的电动汽车低温行车热管理的控制方法、系统及汽车，在空调系统与电池系统共用一个加热器的情况下，通过控制三通比例阀的开度，使得在低温行车工况时，实现整车热管理的合理配置，在满足乘员舱采暖的情况下，尽量提升动力电池的加热效果，提升电池的放电能力，进而达到提高整车动力性和续航能力的目的。
同时，综合考虑了乘员舱的采暖需求和电池系统的加热需求，利用空调采暖回路冷却液目标值与实际值的差值作为控制变量，实现优先满足乘员舱采暖需求，富余热量分配给动力电池系统的目的；在控制的过程中增加了温差范围偏差和调整步长时间两种控制方式，以减小三通比例阀的波动对乘员舱采暖效果的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例中一种整车热管理系统架构示意图。
图2为本发明实施例中一种电动汽车低温行车热管理的控制方法的主流程示意图。
图3为本发明实施例中一种电动汽车低温行车热管理的控制系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明提出了一种电动汽车低温行车热管理的控制方法，首先简述本文所提到的热管理系统架构：空调温控管路与动力电池温控管路是两套独立的管路，通过换热器进行热交换，高压加热器(PTC)安装在空调侧温控管路上，动力电池温控管路中安装了三通比例阀(ECV)可以用来调节流经换热器的流量，达到控制乘员舱与动力电池热量分配的目的。
如图2所示，为本发明提供的一种电动汽车低温行车热管理的控制方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：
电动汽车行驶过程中，响应于乘员舱采暖信号，检测空调侧冷却液的实际温度；根据所述实际温度与空调的目标温度生成对应的乘员舱采暖优先级信号；也就是，空调控制器根据乘员舱采暖需求(乘员舱采暖信号)以及空调侧冷却液的实际温度与空调的目标温度的温度差确定乘员舱采暖优先级信号，并将该信号与空调侧冷却液的实际温度、目标温度信号、PTC功率通过CAN信号等发送给整车控制器(VCU)。
具体实施例中，判断所述实际温度与空调的目标温度的差值是否满足预设的优先级阈值范围；当所述实际温度与空调的目标温度的差值处于预设的优先级阈值范围时，判定乘员舱采暖优先级为高，生成对应的乘员舱采暖优先级信号为乘员舱采暖优先级为高；当所述实际温度与空调的目标温度的差值未处于预设的优先级阈值范围时，判定乘员舱采暖优先级为低，生成对应的乘员舱采暖优先级信号为乘员舱采暖优先级为低。
进一步的，获取乘员舱采暖优先级信号、电池热管理需求信号；根据所述乘员舱采暖优先级信号、所述电池热管理需求信号及当前车辆状态确定三通比例阀开度的初始值；由于，在行车工况下，需优先满足乘员舱的采暖需要，有富余热量时再分配给电池进行加热。VCU收到信号后，根据乘员舱采暖优先级信号、电池热管理需求信号以当前车辆状态给定一个三通比例阀的初始值(该初始值是通过低温实车测试得到)。根据动力电池加热需求、乘员舱采暖优先级得到三通比例阀开度初始值，不同的优先级对应不同的初始值，当乘员舱采暖需求较强时，将比例阀的开度调小，优先满足乘员舱的采暖需求，当乘员舱采暖需求较弱时，将比例阀的开度适当调大，此时乘员舱的采暖需求较弱，可以给电池系统分配更多的热量。其中，电池管理系统(BMS)将电池热管理需求，电池回路冷却液的目标值、实际值通过CAN信号发送给整车控制器。
具体实施例中，当乘员舱采暖优先级为高时，将三通比例阀开度的初始值设置为第一初始值；当乘员舱采暖优先级为低时，将三通比例阀初始值设置为第二初始值；其中，所述第一初始值小于所述第二初始值。也就是，当乘员舱采暖优先级为高时，三通比例阀固定在一个较小的开度值(三通比例阀的开度值越大，带走空调侧的热量越多，给电池分配的热量就越多)。当乘员舱采暖优先级为低时，将三通比例阀初始值适当调大，但也不能给的过大，给的过大会造成空调冷却回路温度突变，给乘客造成不好的感受。
进一步的，根据确定的三通比例阀开度的初始值控制乘员舱采暖和电池加热，得到电池加热结果。如果电池回路冷却液温度高于目标值时，认为此时电池冷却液温度已经足够，否则，认为此时电池冷却液温度不足。
具体实施例中，检测电池回路冷却液实时温度值；当电池回路冷却液实时温度值大于等于预设的目标温度值时，判定此时电池冷却液温度已经足够，生成电池加热结果为加热温度足够；当电池回路冷却液实时温度值小于预设的目标温度值时，判定此时电池冷却液温度不足，生成电池加热结果为加热温度不足。
进一步的，根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，并将所述三通比例阀开度的调整量与所述三通比例阀开度的初始值进行累加，得到当前三通比例阀开度的调整值；也就是，根据空调侧冷却液实时温度与修正后的目标温度的差值计算得到三通比例阀开度的变化量，为了防止比例阀开度频繁变化导致水温频繁波动，增加了温差范围偏差量，温差在偏差以内时，不对阀开度进行调整，此外增加了每隔若干时间对变化量再将累加入初始值的控制方式。
具体实施例中，当电池加热结果为加热温度足够时，根据用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的减小量；当电池加热结果为加热温度不足时，根据用空调侧回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的增加量。也就是，如果电池回路冷却液实时温度高于目标值时，认为此时电池冷却液温度已经足够，可减小三通比例阀的开度，此时用电池回路冷却液温度实时值与目标值的差值通过查表的方式得到阀开度的减小量，如果电池回路冷却液温度未达到目标值时，用空调侧冷却液的实时温度与目标温度信号的差值，同样通过查表的方式得到阀开度的变化量。
为了减小阀开度的波动对乘员舱采暖的影响，增加两种控制方式对三通比例阀进行控制：其一，在上述实施例进行根据用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表时，判断用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值是否满足预设的温差变化范围阈值；若用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值处于预设的温差变化范围阈值内，则判定此时热管理的控制处于稳定状态，不调节三通比例阀的开度；若用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值超出预设的温差变化范围阈值，则判定此时热管理的控制处于不稳定状态，根据用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的实时调整量，并根据所述实时调整量控制三通比例阀开度。也就是，利用温差查表时，首先设定一个温差范围，如果温差小于一定范围，则认为此时热系统较为稳定，不调节比例阀的开度，若温差超出范围值，再根据查表来调整，比如空调侧冷却液的实时温度高于目标值且超过温差调整范围，则增大阀开度，将多余热量分配给动力电池系统，反之，若空调侧冷却液的实时温度低于目标值且超过温差调整范围，则减小阀开度，优先保证乘员舱采暖需求。
其二，当得到三通比例阀开度的调整量时，按照预设的间隔时间节点对三通比例阀的开度进行调整。也就是，在根据温差查表得到比例阀的变化量后，并不是随时都对阀开度进行调整，而是间隔若干时间对阀的开度进行一次调节。再将经过上述步骤得到三通比例阀开度变化量累加到开度初始值中，最终得到当前阀开度的计算值。
进一步的，获取当前三通比例阀开度的调整值，根据当前三通比例阀开度的调整值对三通比例阀进行控制。也就是，VCU将计算得到三通比例阀开度值通过LIN通讯发送到三通比例阀控制器，三通比例阀控制器控制其内部电机实现三通比例阀到指定位置。
如图3所示，为本发明还提供的一种电动汽车低温行车热管理的控制系统的一个实施例的示意图。在该实施例中，包括：
空调控制器，用以电动汽车低温行车中，响应于乘员舱采暖信号，检测空调侧冷却液的实际温度；根据所述实际温度与空调的目标温度生成对应的乘员舱采暖优先级信号；
整车控制器，用以获取乘员舱采暖优先级信号、电池热管理需求信号；根据所述乘员舱采暖优先级信号、所述电池热管理需求信号及当前车辆状态确定三通比例阀开度的初始值；并根据确定的三通比例阀开度的初始值控制乘员舱采暖和电池加热，得到电池加热结果；以及，根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，并将所述三通比例阀开度的调整量与所述三通比例阀开度的初始值进行累加，得到当前三通比例阀开度的调整值；
三通比例阀控制器，用以获取当前三通比例阀开度的调整值并根据当前三通比例阀开度的调整值对三通比例阀进行控制。
本发明还提供一种汽车，通过所述的电动汽车低温行车热管理的控制方法对电动汽车低温行车热管理进行控制。
关于电动汽车低温行车热管理的控制系统及汽车的具体实现过程，可参考上述所述电动汽车低温行车热管理的控制方法的具体实现过程，在此不再赘述。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的电动汽车低温行车热管理的控制方法、系统及汽车，在空调系统与电池系统共用一个加热器的情况下，通过控制三通比例阀的开度，使得在低温行车工况时，实现整车热管理的合理配置，在满足乘员舱采暖的情况下，尽量提升动力电池的加热效果，提升电池的放电能力，进而达到提高整车动力性和续航能力的目的。
同时，综合考虑了乘员舱的采暖需求和电池系统的加热需求，利用空调采暖回路冷却液目标值与实际值的差值作为控制变量，实现优先满足乘员舱采暖需求，富余热量分配给动力电池系统的目的；在控制的过程中增加了温差范围偏差和调整步长时间两种控制方式，以减小三通比例阀的波动对乘员舱采暖效果的影响。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种电动汽车低温行车热管理的控制方法，其特征在于，包括：
电动汽车行驶过程中，响应于乘员舱采暖信号，检测空调侧冷却液的实际温度；根据所述实际温度与空调的目标温度，生成对应的乘员舱采暖优先级信号；
获取乘员舱采暖优先级信号、电池热管理需求信号；根据所述乘员舱采暖优先级信号、所述电池热管理需求信号及当前车辆状态确定三通比例阀开度的初始值；
根据确定的三通比例阀开度的初始值控制乘员舱采暖和电池加热，得到电池加热结果；
根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，并将所述三通比例阀开度的调整量与所述三通比例阀开度的初始值进行累加，得到当前三通比例阀开度的调整值；
获取当前三通比例阀开度的调整值，根据当前三通比例阀开度的调整值对三通比例阀进行控制；
其中，当查询预设的比例阀调整表时，判断电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值是否满足预设的温差变化范围阈值；
若电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值处于预设的温差变化范围阈值内，则判定此时热管理的控制处于稳定状态，不调节三通比例阀的开度；
若电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值超出预设的温差变化范围阈值，则判定此时热管理的控制处于不稳定状态，根据电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的实时调整量，并根据所述实时调整量控制三通比例阀开度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际温度与空调的目标温度生成对应的乘员舱采暖优先级信号，具体包括：
判断所述实际温度与空调的目标温度的差值是否满足预设的优先级阈值范围；
当所述实际温度与空调的目标温度的差值处于预设的优先级阈值范围时，判定乘员舱采暖优先级为高，生成对应的乘员舱采暖优先级信号为乘员舱采暖优先级为高；
当所述实际温度与空调的目标温度的差值未处于预设的优先级阈值范围时，判定乘员舱采暖优先级为低，生成对应的乘员舱采暖优先级信号为乘员舱采暖优先级为低。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定三通比例阀开度的初始值，具体包括：
当乘员舱采暖优先级为高时，将三通比例阀开度的初始值设置为第一初始值；
当乘员舱采暖优先级为低时，将三通比例阀初始值设置为第二初始值；
其中，所述第一初始值小于所述第二初始值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到电池加热结果，具体包括：
检测电池回路冷却液实时温度值；
当电池回路冷却液实时温度值大于等于预设的目标温度值时，判定此时电池冷却液温度已经足够，生成电池加热结果为加热温度足够；
当电池回路冷却液实时温度值小于预设的目标温度值时，判定此时电池冷却液温度不足，生成电池加热结果为加热温度不足。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，具体包括：
当电池加热结果为加热温度足够时，根据电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的减小量；
当电池加热结果为加热温度不足时，根据空调侧回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的增加量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当得到三通比例阀开度的调整量时，按照预设的间隔时间节点对三通比例阀的开度进行调整。
7.一种电动汽车低温行车热管理的控制系统，用以实现如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，包括：
空调控制器，用以电动汽车低温行车中，响应于乘员舱采暖信号，检测空调侧冷却液的实际温度；根据所述实际温度与空调的目标温度生成对应的乘员舱采暖优先级信号；
整车控制器，用以获取乘员舱采暖优先级信号、电池热管理需求信号；根据所述乘员舱采暖优先级信号、所述电池热管理需求信号及当前车辆状态确定三通比例阀开度的初始值；并根据确定的三通比例阀开度的初始值控制乘员舱采暖和电池加热，得到电池加热结果；以及，根据电池加热结果查询预设的比例阀调整表得到三通比例阀开度的调整量，并将所述三通比例阀开度的调整量与所述三通比例阀开度的初始值进行累加，得到当前三通比例阀开度的调整值；
三通比例阀控制器，用以获取当前三通比例阀开度的调整值并根据当前三通比例阀开度的调整值对三通比例阀进行控制；
其中，当查询预设的比例阀调整表时，判断用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值是否满足预设的温差变化范围阈值；
若用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值处于预设的温差变化范围阈值内，则判定此时热管理的控制处于稳定状态，不调节三通比例阀的开度；
若用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值超出预设的温差变化范围阈值，则判定此时热管理的控制处于不稳定状态，根据用电池回路冷却液实时温度值与目标温度值的差值查询预设的比例阀调整表，得到三通比例阀开度的实时调整量，并根据所述实时调整量控制三通比例阀开度。
8.一种汽车，其特征在于，通过如权利要求1-6任一项所述的方法对电动汽车低温行车热管理进行控制。
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