專利名稱：一種電動車冷卻系統(tǒng)及其控制算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動車冷卻系統(tǒng)及其控制算法。
背景技術(shù)：
由于電動車沒有傳統(tǒng)的發(fā)動機，其動力全部由電機提供，因此電動部分的散熱要求較高，并且機艙的溫度非常高，因此對電力電子模塊來說，工作條件相當惡劣。由于模塊封裝中芯片密度的增加，熱量密度也會增加，因此散熱技術(shù)和散熱材料的研究對模塊的正常工作以及電子元件的壽命都很重要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上不足，本發(fā)明提供了一種散熱效果好、響應(yīng)及時、節(jié)能的電動車冷卻 系統(tǒng)，及其控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是電動車冷卻系統(tǒng)共有三個循環(huán)回路，小循環(huán)、大循環(huán)和暖風回路，其中小循環(huán)回路是指冷卻液經(jīng)冷卻管依次通過電動泵、電機控制器、電機，不經(jīng)過散熱器，大循環(huán)是指冷卻液經(jīng)冷卻管依次通過電動泵、散熱器、電機控制器、電機，暖風回路是指冷卻液通過冷卻管依次通過電動泵、暖風熱交換器、電機控制器、電機，小循環(huán)和大循環(huán)不能同時運行，它們通過節(jié)溫閥切換，暖風回路可以并且必須與小循環(huán)、大循環(huán)同時運行，暖風回路的運行和關(guān)閉通過節(jié)流閥控制，冷卻系統(tǒng)還包含一個膨脹箱，散熱器和暖風回路熱交換器的限壓閥與膨脹箱的上水口連接，膨脹箱的下水口與主冷卻管并聯(lián)連接至電動泵的入水口，在電機控制器的入口處、電動泵的冷卻液出口處和散熱器的出口處安裝有溫度傳感器，前面所述傳感器信號都連接至冷卻系統(tǒng)控制單元，散熱器上安裝有電動風扇，風扇的轉(zhuǎn)速由冷卻系統(tǒng)控制單元控制，冷卻液的流量大小由電動泵轉(zhuǎn)速控制，電動泵轉(zhuǎn)速由冷卻系統(tǒng)控制單元控制，冷卻系統(tǒng)控制單元根據(jù)前面所述傳感器信號以及通過車載總線發(fā)送過來的其它信號來控制電動泵的轉(zhuǎn)速和散熱器風扇的轉(zhuǎn)速。在上述冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種控制方法，具體控制步驟如下第一步在電動車啟動階段，冷卻系統(tǒng)控制單元檢測到點火鑰匙撥至“0N”位置，啟動電動泵，以默認的低轉(zhuǎn)速運行，節(jié)溫閥處于默認狀態(tài)使系統(tǒng)處于小循環(huán)運行狀態(tài)，同時控制單元監(jiān)測電機控制器冷卻液入水口處溫度傳感器信號，如果溫度大于設(shè)定值，節(jié)溫閥狀態(tài)改變，使系統(tǒng)進入大循環(huán)運行狀態(tài)；第二步在大循環(huán)運行時，冷卻系統(tǒng)控制單元首先獲得系統(tǒng)需要的散熱量，可以通過兩種途徑獲得此數(shù)據(jù)(I)通過車載總線獲得其它控制單元發(fā)送的電機功率輸出值，然后根據(jù)功率損耗圖確定散熱量，或者通過車載總線直接獲得其它控制單元發(fā)送的散熱量值；(2)通過電機控制器入水口溫度和電機出水口溫度的溫差估算散熱量值；根據(jù)散熱量，計算或查表確定冷卻液基本流量和冷卻風扇基本轉(zhuǎn)速；同時，獲得電機和電機控制器的溫度及其變化率、散熱器冷卻液入口和出口處的冷卻液溫度，根據(jù)這些參數(shù)計算或查表確定冷卻液流量和冷卻風扇轉(zhuǎn)速的溫度補償；如果(I)散熱量是通過車載總線獲得的，在車輛運行狀態(tài)發(fā)生變化時，散熱量肯定會發(fā)生較大變化，根據(jù)散熱量變化量，確定冷卻液流量和冷卻風扇轉(zhuǎn)速的預(yù)先介入補償，將預(yù)先介入補償分別加上前面所述冷卻液基本流量和風扇基本轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的溫度補償?shù)玫酱藸顟B(tài)下的冷卻液流量和風扇轉(zhuǎn)速最終值。(2)如果散熱量是根據(jù)電機控制器入水口溫度和電機出水口溫度的溫差估算得到的，則將冷卻液基本流量和冷卻風扇基本轉(zhuǎn)速加上相應(yīng)的溫度補償，即得到最終的冷卻液流量和風扇轉(zhuǎn)速。第三步根據(jù)暖風控制開關(guān)或者HVAC(制熱、通風與空調(diào)系統(tǒng))控制單元通過車載總線發(fā)送過來的暖風控制命令，冷卻系統(tǒng)控制單元控制節(jié)流閥的狀態(tài)，使暖風回路打開或關(guān)閉。
第四步在電動車停車階段，冷卻系統(tǒng)電控單元檢測到點火鑰匙撥至“OFF”位置，則電控單元控制電動泵和電動風扇以默認的轉(zhuǎn)速運行直到電機控制器入水口溫度小于設(shè)定值。本發(fā)明的有益效果是，可以在滿足混合動力汽車電動部分冷卻需求的同時，使電動部分部件溫度保持在可靠的工作范圍，并減少能耗，節(jié)約能源，并具有一定的前期預(yù)判，減少了冷卻系統(tǒng)的滯后性。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖I是本發(fā)明冷卻系統(tǒng)示意圖。圖2所示為本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的控制算法在車輛啟動階段的示意圖。圖3所示為本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的控制算法在車輛啟動之后的示意圖第一實施例。圖4所示為本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的控制算法在車輛啟動之后的示意圖第二實施例。圖5所示為本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的控制算法對暖風回路的控制示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本電動車冷卻系統(tǒng)包括電動泵3、散熱器8、電機控制器冷卻水套I、電機冷卻水套2、暖風回路熱交換器9，其連接關(guān)系為電機控制器I、電機2、電動泵3組成小循環(huán)冷卻回路，電機控制器I、電機2、電動泵3、散熱器8最成大循環(huán)冷卻回路，電機控制器I、電機2、電動泵3、暖風回路熱交換器9組成暖風回路。其中，電機控制器冷卻水套I、電機冷卻水套2、電動泵3處于三個循環(huán)回路的所共用的冷卻液管路14上，冷卻液管路14和暖風回路的冷卻液管路17連接處設(shè)置有閥門6，冷卻液管路14和大循環(huán)冷卻液管路15、小循環(huán)冷卻液管路16連接處設(shè)置有閥門5。閥門6可以采用可變流量二通閥，控制閥門6的開度可以實時調(diào)整暖風回路的水流量，閥門5可以采用三通節(jié)溫閥，三通節(jié)溫閥可以是電子控制閥，也可以是溫度控制閥。冷卻液的流量見圖中箭頭所示，冷卻液經(jīng)過電動泵3加壓之后，通過小循環(huán)管路16、或大循環(huán)管路15、或小循環(huán)管路16與暖風管路17、或大循環(huán)管路15與暖風管路17，先進入電機控制器冷卻水套I對電機控制器進行冷卻，再進入電機冷卻水套對電機進行冷卻，然后又經(jīng)過電動泵3進行加壓進行新一輪的循環(huán)。在電機控制器冷卻水套I入水口處安裝有溫度傳感器12，用來監(jiān)測進入電機控制器冷卻水套I的冷卻液溫度，在電動泵3的出水口和散熱器8的出水口安裝有溫度傳感器4和11，用來監(jiān)測散熱器8的散熱效果。散熱器8和熱交換器9的蓋具有限壓閥，限壓閥連接至膨脹箱13的上水口，在散熱器8或熱交換器9內(nèi)蒸汽壓力升高到限定值時，限壓閥打開，冷卻液通過限壓閥進入膨脹箱；膨脹箱13的下水口連接至電動泵的入水口，冷卻液溫度降低之后體積縮小，系統(tǒng)再次運行時，冷卻液管14內(nèi)會出現(xiàn)空氣，此時膨脹箱13內(nèi)的冷卻液通過下水口進入電動泵3的入水口，這樣就保證了冷卻管路壓力不會過大并且不會進入空氣。如圖2所不，在車輛啟動時，冷卻系統(tǒng)控制器首先對系統(tǒng)進彳丁初始化，即控制電磁閥5狀態(tài)，使系統(tǒng)處于小循環(huán)運行狀態(tài)，即冷卻液通過冷卻液管16進行循環(huán)，同時關(guān)閉電磁閥6以切斷暖風回路，并且控制電動泵3，使冷卻液以默認的流量qO進行循環(huán)，在系統(tǒng)初始 化完成之后，系統(tǒng)監(jiān)測溫度傳感器4的值，當溫度傳感器4的值(即冷卻液溫度)超過限定值Tl時，冷卻系統(tǒng)控制器認為系統(tǒng)車輛啟動完成，系統(tǒng)進入正常運行狀態(tài)，如果在一定時間t內(nèi)，冷卻液溫度仍未達到Tl，系統(tǒng)強制進入正常運行狀態(tài)，其中默認流量qO、限定值Tl和超時時間t根據(jù)車輛具體情況在實車試驗階段進行標定。如圖3所示，系統(tǒng)進入正常運行狀態(tài)時，首先切換電磁閥5的狀態(tài)，使系統(tǒng)在大循環(huán)狀態(tài)運行，即冷卻液通過冷卻液管15流經(jīng)散熱器8，冷卻系統(tǒng)控制器通過車載總線獲得系統(tǒng)需要的散熱量Q，根據(jù)散熱量Q的值，可以通過計算的方式得到冷卻液基礎(chǔ)流量ql和散熱器8的冷卻風扇7的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速fl,也可以通過查表的方式獲得,數(shù)據(jù)表格通過標定確定，表格存儲在冷卻系統(tǒng)控制器中，由獲得的散熱量Q計算得到散熱量Q隨時間的變化率，根據(jù)此變化率，計算或查表得到冷卻液流量和冷卻風扇7轉(zhuǎn)速的預(yù)先介入補償q2和f2，冷卻系統(tǒng)控制器通過總線或其它方式得到電機I和電機控制器2當前的溫度及其變化率，計算或查表得到冷卻液流量的溫度補償q3，所查表格通過標定確定，冷卻系統(tǒng)控制器監(jiān)測溫度傳感器4和11的值，得到散熱器8的入水口和出水口的冷卻液溫度，將它們相減得到溫差，根據(jù)溫差大小計算或查表得到冷卻風扇7轉(zhuǎn)速的溫度補償f2，將ql、q2和q3相加得到最終的冷卻液流量q，將fl、f2和f3相加得到風扇7的最終轉(zhuǎn)速f，冷卻系統(tǒng)控制器根據(jù)q和f的值控制電動泵3的轉(zhuǎn)速和風扇7的轉(zhuǎn)速。圖4所示為系統(tǒng)進入正常運行狀態(tài)時的第二實施例，其與圖3的區(qū)別在于系統(tǒng)需要的散熱量Q不是從總線獲得的，而是根據(jù)電機控制器入水口溫度和電機出水口溫度的溫差估算得到的，并且不再計算預(yù)先介入補償，將冷卻液基礎(chǔ)流量ql和風扇7的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速f I加上相應(yīng)的溫度補償q3和f3即得到最終的冷卻液流量q和風扇7的轉(zhuǎn)速f。如圖5所示，冷卻系統(tǒng)控制器根據(jù)暖風回路開關(guān)狀態(tài)或從總線上得到的暖風開啟或關(guān)閉的命令，打開或關(guān)閉電磁閥5，打開電磁閥5，冷卻液通過冷卻液管17流經(jīng)散熱器9，散發(fā)的熱量被風扇10吹進駕駛室，風扇10的轉(zhuǎn)速由空調(diào)控制器控制。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車冷卻系統(tǒng)，其特征在于其包含三個循環(huán)回路小循環(huán)、大循環(huán)和暖風回路，所述三個回路有共用的冷卻管路，所述共用的冷卻管路上有散熱器和電動泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)，其特征在于，小循環(huán)回路是指冷卻液經(jīng)冷卻管依次通過電動泵、電機控制器、電機，不經(jīng)過散熱器，大循環(huán)是指冷卻液經(jīng)冷卻管依次通過電動泵、散熱器、電機控制器、電機，暖風回路是指冷卻液通過冷卻管依次通過電動泵、暖風熱交換器、電機控制器、電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)，其特征在于，小循環(huán)和大循環(huán)不能同時運行，它們通過節(jié)溫閥切換，暖風回路可以并且必須與小循環(huán)、大循環(huán)同時運行，暖風回路的運行和關(guān)閉通過節(jié)流閥控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)，其特征在于，冷卻系統(tǒng)還包含一個膨脹箱，散熱器和暖風回路熱交換器的限壓閥與膨脹箱的上水口連接，膨脹箱的下水口與主冷卻管并聯(lián)連接至電動泵的入水口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在電機控制器的入口處、電動泵的冷卻液出口處和散熱器的出口處安裝有溫度傳感器，前面所述傳感器信號都連接至冷卻系統(tǒng)控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)，其特征在于，散熱器上安裝有電動風扇，風扇的轉(zhuǎn)速由冷卻系統(tǒng)控制單元控制，冷卻液的流量大小由電動泵轉(zhuǎn)速控制，電動泵轉(zhuǎn)速由冷卻系統(tǒng)控制單元控制，冷卻系統(tǒng)控制單元根據(jù)前面所述傳感器信號以及通過車載總線發(fā)送過來的其它信號來控制電動泵的轉(zhuǎn)速和散熱器風扇的轉(zhuǎn)速。
7.一種用于權(quán)利要求I所述電動車冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在包含以下步驟 a)第一步在電動車啟動階段，冷卻系統(tǒng)控制單元檢測到點火鑰匙撥至“ON”位置，啟動電動泵，以默認的低轉(zhuǎn)速運行，節(jié)溫閥處于默認狀態(tài)使系統(tǒng)處于小循環(huán)運行狀態(tài)，同時控制單元監(jiān)測電機控制器冷卻液入水口處溫度傳感器信號，如果溫度大于設(shè)定值，節(jié)溫閥狀態(tài)改變，使系統(tǒng)進入大循環(huán)運行狀態(tài)； b)第二步在大循環(huán)運行時，冷卻系統(tǒng)控制單元首先獲得系統(tǒng)需要的散熱量，并監(jiān)測電機和電機控制器的溫度及其變化率、散熱器冷卻液入口和出口處的冷卻液溫度，根據(jù)這些參數(shù)計算得到冷卻液的流量和散熱器風扇的轉(zhuǎn)速。
c)第三步根據(jù)暖風控制開關(guān)或者HVAC(制熱、通風與空調(diào)系統(tǒng))控制單元通過車載總線發(fā)送過來的暖風控制命令，冷卻系統(tǒng)控制單元控制節(jié)流閥的狀態(tài)，使暖風回路打開或關(guān)閉。
d)第四步在電動車停車階段，冷卻系統(tǒng)電控單元檢測到點火鑰匙撥至“OFF”位置，則電控單元控制電動泵和電動風扇以默認的轉(zhuǎn)速運行直到電機控制器入水口溫度小于設(shè)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)控制算法，其特征是在于，在第二步中，散熱量的獲得可以通過車載總線獲得，也可以根據(jù)電機控制器入水口溫度和電機出水口溫度的溫差估算得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)控制算法，其特征是在于，在第二步中，將冷卻液的流量分為三個部分基本流量，溫度補償部分和預(yù)先介入補償部分；將冷卻風扇的轉(zhuǎn)速也分為三個部分基本轉(zhuǎn)速，溫度補償部分和預(yù)先介入補償部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的電動汽車冷卻系統(tǒng)控制算法，其特征是在于，根據(jù)散熱量計算或查表得到冷卻液基本流量，根據(jù)電機和電機控制器的溫度及其變化率、散熱器冷卻液入口和出口處的冷卻液溫度，計算或查表確定冷卻液流量和冷卻風扇轉(zhuǎn)速的溫度補償，并且，如果 a)散熱量是通過車載總線獲得的，根據(jù)散熱量變化量，計算或查表確定冷卻液流量和冷卻風扇轉(zhuǎn)速的預(yù)先介入補償，將預(yù)先介入補償分別加上前面所述冷卻液基本流量和風扇基本轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的溫度補償?shù)玫酱藸顟B(tài)下的冷卻液流量和風扇轉(zhuǎn)速最終值。
b)如果散熱量是根據(jù)電機控制器入水口溫度和電機出水口溫度的溫差估算得到的，則將冷卻液基本流量和冷卻風扇基本轉(zhuǎn)速加上相應(yīng)的溫度補償，即得到最終的冷卻液流量和風扇轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電動汽車冷卻系統(tǒng)，包含三個循環(huán)回路小循環(huán)、大循環(huán)和暖風回路，所述三個回路有共用的冷卻管路，共用的冷卻管路上有散熱器和電動泵。小循環(huán)回路是指冷卻液經(jīng)冷卻管依次通過電動泵、電機控制器、電機，不經(jīng)過散熱器，大循環(huán)是指冷卻液經(jīng)冷卻管依次通過電動泵、散熱器、電機控制器、電機，暖風回路是指冷卻液通過冷卻管依次通過電動泵、暖風熱交換器、電機控制器、電機，冷卻系統(tǒng)還包含一個膨脹箱，散熱器和暖風回路熱交換器的限壓閥與膨脹箱的上水口連接，膨脹箱的下水口與主冷卻管并聯(lián)連接至電動泵的入水口，在電機控制器的入口處、電動泵的冷卻液出口處和散熱器的出口處安裝有溫度傳感器，前面所述傳感器信號都連接至冷卻系統(tǒng)控制單元，冷卻系統(tǒng)控制單元根據(jù)從車載總線獲得的信息以及傳感器信息控制系統(tǒng)的運行；本發(fā)明還提供了一種用于所述電動汽車冷卻系統(tǒng)的控制方法，保證電動汽車動力部分的正常運行。
文檔編號B60K11/02GK102745063SQ20111009705
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者焦玉, 譚方平 申請人:北京超力銳豐科技有限公司