本發(fā)明涉及熱管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

電動汽車由于具有節(jié)能環(huán)保的特點，成為今后汽車發(fā)展的方向。

隨著汽車的發(fā)展，車廂內(nèi)的舒適度越來越受到人們的重視，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)式汽車，可以利用內(nèi)燃機(jī)的余熱和發(fā)動機(jī)排氣的熱量來加熱車廂，內(nèi)燃機(jī)車的循環(huán)水在車輛正常行駛的狀態(tài)下的溫度一般大于80度，已經(jīng)基本上可以滿足車廂各種情況下的取暖要求，而電動汽車的動力主要來自于電機(jī)，電動汽車的冷卻循環(huán)水的溫度只有50度，缺少了發(fā)動機(jī)熱量的利用，從而很難達(dá)到取暖要求；另一方面，電動汽車內(nèi)設(shè)置有多個發(fā)熱部件，比如電機(jī)變頻器、電池等，需要采用相應(yīng)的散熱裝置進(jìn)行冷卻，以保證上述元件能夠在允許的溫度范圍內(nèi)工作。

因此，如何提高電動汽車的發(fā)熱部件熱量利用的合理性及發(fā)熱部件的冷卻效果，同時提高電動汽車的車廂的舒適度，實現(xiàn)電動汽車的熱系統(tǒng)的全面管理，就成為本領(lǐng)域的技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)及控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電動汽車發(fā)熱部件需要冷卻而車廂溫度需要提升時，發(fā)熱部件的熱量利用率低，造成能量浪費的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)，包括：

動力總成熱管理回路、電控節(jié)流閥、車身循環(huán)管路和整車控制器；

其中，所述電控節(jié)流閥連接所述動力總成熱管理回路和所述車身循環(huán)管路，所述整車控制器用于獲取所述動力總成熱管理回路的溫度和流量，以及所述車身循環(huán)管路的溫度，計算得到所述車身循環(huán)管路的待補(bǔ)償熱量，并控制所述電控節(jié)流閥，使所述動力總成熱管理回路的熱量通過所述電控節(jié)流閥傳遞至所述車身循環(huán)管路。

優(yōu)選地，所述動力總成熱管理回路包括依次相連的循環(huán)箱、冷卻泵、驅(qū)動電機(jī)控制器循環(huán)管路、驅(qū)動電機(jī)循環(huán)管路。

優(yōu)選地，還包括：與所述整車控制器相連的驅(qū)動電機(jī)溫度傳感器、驅(qū)動電機(jī)控制器溫度傳感器和車身循環(huán)管路溫度傳感器。

優(yōu)選地，還包括：與所述整車控制器相連的冷卻泵進(jìn)液口溫度傳感器、循環(huán)箱進(jìn)液口溫度傳感器、冷卻泵出液口流量傳感器。

優(yōu)選地，所述整車控制器通過冷卻泵電機(jī)與所述冷卻泵相連，通過控制所述冷卻泵電機(jī)控制冷卻泵的扭矩和轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述冷卻泵電機(jī)為高壓交流電機(jī)；

所述電動汽車智能熱管理系統(tǒng)還包括：動力電池和直流交流轉(zhuǎn)換器；

所述動力電池通過所述直流交流轉(zhuǎn)換器為所述高壓交流電機(jī)提供能量。

優(yōu)選地，還包括膨脹箱，所述膨脹箱與所述循環(huán)箱相連，用于消除動力總成熱管理回路中的氣泡。

本發(fā)明還提供一種電動汽車智能熱管理控制方法，包括：

獲取動力總成熱管理回路的溫度和流量，以及車身循環(huán)管路的溫度；

計算所述車身循環(huán)管路的待補(bǔ)償熱量；

控制電控節(jié)流閥，使所述動力總成熱管理回路的熱量通過所述電控節(jié)流閥傳遞至所述車身循環(huán)管路。

優(yōu)選地，所述獲取動力總成熱管理回路的溫度和流量，以及車身循環(huán)管路的溫度包括：

獲取驅(qū)動電機(jī)溫度、驅(qū)動電機(jī)控制器溫度、車身循環(huán)管路溫度和冷卻泵出液口流量。

優(yōu)選地，所述計算所述車身循環(huán)管路的待補(bǔ)償熱量包括：

獲取車身循環(huán)管路的實際溫度及所述車身循環(huán)管路的設(shè)定溫度，比較所述實際溫度和所述設(shè)定溫度，計算得到待補(bǔ)償熱量。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的電動汽車智能熱管理系統(tǒng)和控制方法中，通過在動力總成熱管理回路和車身循環(huán)管路之間增加設(shè)置電控節(jié)流閥，并通過整車控制器控制電控節(jié)流閥的開關(guān)或控制通過電控節(jié)流閥液體流量的變化，將從動力總成熱管理回路中的吸收的熱量，傳遞至車身循環(huán)管路中，從而對車廂內(nèi)部進(jìn)行加熱，即通過將動力總成熱管理回路中多余的熱量轉(zhuǎn)移到車身循環(huán)管路中，實現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移以及利用，保證動力總成熱管理回路需要的流量和溫升需求下，提高了整車中的熱量利用率，減少了熱量的浪費。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的整車控制器輸入信號和輸出信號示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種電動汽車智能熱管理控制方法流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)有技術(shù)中，為了實現(xiàn)電動汽車的車廂內(nèi)的溫度保持在人體感覺舒適的溫度，現(xiàn)有技術(shù)中采用了多種方式向車廂內(nèi)加熱：一、采用獨立熱源，即利用PTC(Positive Temperature Coefficient，熱敏電阻)加熱；二、采用燃料加熱保證車廂內(nèi)的溫度始終保持在舒適的溫度范圍內(nèi)；另一方面，為了保證發(fā)熱部件在正常的溫度范圍內(nèi)工作，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用風(fēng)冷散熱器配合水循環(huán)實現(xiàn)對上述元件的冷卻。

然而，上述各種加熱方式中，若采用獨立熱源，比如：PTC進(jìn)行加熱，則需要消耗較多電池的能量，進(jìn)而會減少汽車的行駛里程；若采用燃料加熱，不僅加熱效率較低，而且還會對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時會增加汽車的負(fù)載，另一方面，動力總成中的發(fā)熱部件還需要采用獨立的散熱器進(jìn)行散熱，不僅熱量沒有得到較好地利用，而且環(huán)境溫度較高的情況下，對發(fā)熱部件的冷卻效果也較差，不能控制發(fā)熱部件在最佳的溫度下工作。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)電動汽車動力總成的熱管理回路與車身循環(huán)管路之間是相互獨立的，且動力總成的熱管理回路與車身循環(huán)管路之間的流量和壓力不一樣，無法直接相連，導(dǎo)致動力總成循環(huán)管路的熱量無法提供給車身循環(huán)管路，造成熱量浪費。

基于此，本發(fā)明提供一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)，包括：

動力總成熱管理回路、電控節(jié)流閥、車身循環(huán)管路和整車控制器；

其中，所述電控節(jié)流閥連接所述動力總成熱管理回路和所述車身循環(huán)管路，所述整車控制器用于獲取所述動力總成熱管理回路的溫度和流量，以及所述車身循環(huán)管路的溫度，計算得到所述車身循環(huán)管路的待補(bǔ)償熱量，并控制所述電控節(jié)流閥，使所述動力總成熱管理回路的熱量通過所述電控節(jié)流閥傳遞至所述車身循環(huán)管路。

本發(fā)明還提供一種電動汽車智能熱管理控制方法，包括：

獲取動力總成熱管理回路的溫度和流量，以及車身循環(huán)管路的溫度；

計算所述車身循環(huán)管路的待補(bǔ)償熱量；

控制電控節(jié)流閥，使所述動力總成熱管理回路的熱量通過所述電控節(jié)流閥傳遞至所述車身循環(huán)管路。

本發(fā)明提供的電動汽車智能熱管理系統(tǒng)和控制方法中，通過在動力總成熱管理回路和車身循環(huán)管路之間增加設(shè)置電控節(jié)流閥，并通過整車控制器控制電控節(jié)流閥的開關(guān)或控制通過電控節(jié)流閥的液體流量的變化，將從動力總成熱管理回路中的吸收的熱量，傳遞至車身循環(huán)管路中，從而對車廂內(nèi)部進(jìn)行加熱，即通過將動力總成熱管理回路中多余的熱量轉(zhuǎn)移到車身循環(huán)管路中，實現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移以及利用，保證動力總成熱管理回路需要的流量和溫升需求下，提高了整車中的熱量利用率，減少了熱量的浪費。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中，實線雙箭頭的連接線表示通訊信號的傳遞，虛線單箭頭表示熱管理系統(tǒng)中的液體流動方向。其中，電動汽車智能熱管理系統(tǒng)，包括：動力總成熱管理回路1、電控節(jié)流閥2、車身循環(huán)管路3和整車控制器(VCU)4；其中，電控節(jié)流閥2連接動力總成熱管理回路1和車身循環(huán)管路3，整車控制器4用于獲取動力總成熱管理回路1的溫度和流量，以及車身循環(huán)管路3的溫度，計算得到車身循環(huán)管路3的待補(bǔ)償熱量，并控制電控節(jié)流閥2，使動力總成熱管理回路1的熱量通過電控節(jié)流閥2傳遞至車身循環(huán)管路3。

如圖1所示，本發(fā)明實施例中動力總成熱管理回路包括依次相連的循環(huán)箱11、冷卻泵12、驅(qū)動電機(jī)控制器13循環(huán)管路和驅(qū)動電機(jī)14循環(huán)管路，需要說明的是，本發(fā)明附圖1中采用驅(qū)動電機(jī)控制器13代替驅(qū)動電機(jī)控制器的循環(huán)管路；采用驅(qū)動電機(jī)14表示驅(qū)動電機(jī)的循環(huán)管路，但本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，驅(qū)動電機(jī)控制器13和驅(qū)動電機(jī)14上均設(shè)置有冷卻循環(huán)管路，用于將驅(qū)動電機(jī)控制器13和驅(qū)動電機(jī)14工作過程中產(chǎn)生的熱量帶走，以便冷卻驅(qū)動電機(jī)控制器13和驅(qū)動電機(jī)14。其中，循環(huán)箱11是冷卻液的主要存儲空間，通過折彎水管增加了散熱面積。

本發(fā)明實施例中的電動汽車智能熱管理系統(tǒng)還包括：與整車控制器4相連的驅(qū)動電機(jī)溫度傳感器、驅(qū)動電機(jī)控制器溫度傳感器和車身循環(huán)管路溫度傳感器。與整車控制器4相連的冷卻泵進(jìn)液口溫度傳感器、循環(huán)箱進(jìn)液口溫度傳感器、冷卻泵出液口流量傳感器，上述所有溫度傳感器用于獲取溫度傳感器所在位置的溫度，并將溫度信號傳輸至整車控制器4，冷卻泵出液口流量傳感器用于獲取通過冷卻泵出液口的流量信息，并將所述流量信號傳輸至整車控制器4，需要說明的是，上述傳感器在圖中均未示出。

本發(fā)明實施例中的電動汽車智能熱管理系統(tǒng)還包括：冷卻泵電機(jī)5，整車控制器4通過冷卻泵電機(jī)5與冷卻泵12相連，通過控制冷卻泵電機(jī)5控制冷卻泵12的扭矩和轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明實施例中電控節(jié)流閥2可以控制動力總成循環(huán)回路1流向車身循環(huán)管路3的流量，受整車控制器4的驅(qū)動和控制。車身循環(huán)管路3上的PTC6通過消耗動力電池(圖中未示出)的直流電，轉(zhuǎn)化為電阻的熱量消耗，加熱車身循環(huán)管路3中的液體，提升車內(nèi)環(huán)境溫度，車身循環(huán)管路3中存儲用于提升車內(nèi)溫度的液體。

本發(fā)明實施例在循環(huán)回路不同位置設(shè)置溫度傳感器和流量傳感器，將車身循環(huán)管路3與動力總成熱管理回路1通過電控節(jié)流閥2連接，在低溫環(huán)境下，將動力總成熱管理回路的熱量帶到車身循環(huán)管路，降低了動力總成熱管理回路的熱量浪費。整車控制器通過采集不同循環(huán)回路的溫度信號和流量信號，控制冷卻泵的轉(zhuǎn)速和流量，保證車身循環(huán)管路需要的流量和溫升需求，從而避免使用動力電池對PCT加熱以保證車身循環(huán)管路的溫升，進(jìn)而提高了動力電池的能量利用效率，延長了整車?yán)m(xù)航里程。

請參見圖2，圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種電動汽車智能熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；所述電動汽車智能熱管理系統(tǒng)除包括上面實施例所述結(jié)構(gòu)之外，還包括：動力電池7和直流交流轉(zhuǎn)換器(DCAC)8；動力電池7通過直流交流轉(zhuǎn)換器8為高壓交流電機(jī)(也即冷卻泵電機(jī)5)提供能量。動力電池7作為儲能裝置，為電動汽車智能熱管理系統(tǒng)提供能量和高電壓，電壓范圍一般為48V-700V。DCAC8將動力電池7的直流電，通過電力電子變化，輸出三相交變電流，提供給冷卻泵電機(jī)5，整車控制器通過改變DCAC8輸出電流的大小和頻率，調(diào)節(jié)冷卻泵電機(jī)5的扭矩和轉(zhuǎn)速，使得冷卻泵12輸出壓力和流量滿足熱管理系統(tǒng)的需求。

冷卻泵電機(jī)5為三相交流電機(jī)，相電壓為高壓，范圍一般在27V-380V，可采用永磁同步電機(jī)或者交流異步電機(jī)等，輸出軸與冷卻泵12轉(zhuǎn)子連接。冷卻泵12通過旋轉(zhuǎn)，為熱管理系統(tǒng)循環(huán)回路提供所需的壓力和流量。本實施例中冷卻泵電機(jī)5采用高壓交流電機(jī)，高壓交流電機(jī)較低壓直流電機(jī)具有輸出電流小、工作效率高、可靠性高等優(yōu)點。

本實施例中所述電動汽車智能熱管理系統(tǒng)還可以包括膨脹箱9，膨脹箱9與循環(huán)箱11連接，用于存儲部分冷卻液，為冷卻液的膨脹提供空間，消除循環(huán)回路中的氣泡。

所述電動汽車智能熱管理系統(tǒng)還可以包括散熱風(fēng)扇10，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，控制散熱風(fēng)扇的散熱速度，散熱風(fēng)扇10的轉(zhuǎn)速控制由整車控制器4通過發(fā)送一定頻率、不同占空比的PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)波形信號控制，占空比越大，散熱風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動電流越大，散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，散熱功率越大。

整車控制器VCU采集熱管理循環(huán)回路不同位置溫度傳感器、流量傳感器，與DCAC、電機(jī)控制器和PTC等進(jìn)行通訊，獲取部件的運行狀態(tài)和需求，控制冷卻泵電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，獲取熱管理系統(tǒng)需求的壓力和流量。驅(qū)動電機(jī)控制器通過電力電子變化，控制驅(qū)動電機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動電機(jī)控制器功率單元如IGBT等會產(chǎn)生熱量，需要將溫度控制在一定范圍內(nèi)。電機(jī)定子繞組通過不同頻率和幅值的電流，產(chǎn)生鐵損和銅損等損失，會以熱量的形式散發(fā)出來，同樣需要進(jìn)行冷卻，將溫升控制在合理范圍內(nèi)。

如圖3所示，圖3為整車控制器輸入信號和輸出信號框圖。輸入信號有驅(qū)動電機(jī)溫度信號、驅(qū)動電機(jī)控制器溫度信號、冷卻泵進(jìn)液口溫度信號、循環(huán)箱進(jìn)液口溫度信號、車身循環(huán)管路溫度信號和冷卻泵出液口流量信號等。輸出信號有冷卻泵電機(jī)扭矩信號、冷卻泵電機(jī)轉(zhuǎn)速信號和電控節(jié)流閥控制信號等。

本發(fā)明實施例將冷卻泵電機(jī)由低壓直流電機(jī)替換為高壓交流電機(jī)，由于高壓交流電機(jī)具有輸出電流小、工作效率高、可靠性高等優(yōu)點，相對于低壓直流電機(jī)故障率降低，減少了維修和維護(hù)成本。另外，在循環(huán)回路不同位置設(shè)置溫度傳感器和流量傳感器，將車身循環(huán)管路與動力總成熱管理回路通過電控節(jié)流閥連接，在低溫環(huán)境下，將動力總成熱管理回路的熱量帶到車身循環(huán)管路中，保證動力總成熱管理回路需要的流量和溫升需求下，提高了整車中的熱量利用率，減少了熱量的浪費。

本發(fā)明還提供一種電動汽車智能熱管理控制方法，如圖4所示，為所述控制方法的流程圖，包括：

步驟S101：獲取動力總成熱管理回路的溫度和流量，以及車身循環(huán)管路的溫度；

所述獲取動力總成熱管理回路的溫度和流量，以及車身循環(huán)管路的溫度包括：獲取驅(qū)動電機(jī)溫度、驅(qū)動電機(jī)控制器溫度、車身循環(huán)管路溫度和冷卻泵出液口流量。

步驟S102：計算所述車身循環(huán)管路的待補(bǔ)償熱量；

所述計算所述車身循環(huán)管路的待補(bǔ)償熱量包括：獲取車身循環(huán)管路的實際溫度及所述車身循環(huán)管路的設(shè)定溫度，比較所述實際溫度和所述設(shè)定溫度，計算得到待補(bǔ)償熱量。

步驟S103：控制電控節(jié)流閥，使所述動力總成熱管理回路的熱量通過所述電控節(jié)流閥傳遞至所述車身循環(huán)管路。

具體的，控制方法包括：

1)整車控制器根據(jù)驅(qū)動電機(jī)溫度信號、驅(qū)動電機(jī)控制器溫度信號等溫度傳感器的溫度信號確定驅(qū)動部件的溫升情況，計算循環(huán)回路需求的流量和壓力。

2)整車控制器通過采集冷卻泵進(jìn)液口溫度信號、循環(huán)箱進(jìn)液口溫度信號等判斷循環(huán)箱的冷卻能力。若超出循環(huán)箱的冷卻能力，則整車控制器控制散熱風(fēng)扇按照一定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，提升循環(huán)箱的冷卻能力；否則，散熱風(fēng)扇關(guān)閉。

3)整車控制器獲取冷卻泵出液口流量信號與計算的循環(huán)回路流量信號進(jìn)行對比，通過調(diào)節(jié)冷卻泵的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，形成閉環(huán)控制，提高流量控制精度。

4)當(dāng)駕駛員開暖風(fēng)時，整車控制器控制PTC工作。整車控制器通過采集車身循環(huán)管路溫度信號，判斷動力總成熱管理回路補(bǔ)償車身循環(huán)管路的流量信號。整車控制器通過控制電控節(jié)流閥，控制動力總成熱管理回路補(bǔ)償車身循環(huán)管路的流量大小。通過補(bǔ)償，可降低對PTC功率需求，減小對動力電池的能量消耗。

5)整車控制器通過控制DCAC，發(fā)送冷卻泵電機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速信號指令，控制DCAC輸出電流的幅值和頻率。

整車控制器通過采集循環(huán)回路上不同的溫度信號和流量信號，控制冷卻泵的轉(zhuǎn)速和流量，保證動力總成熱管理回路的流量和溫升需求，提高動力電池的能量利用效率，延長整車?yán)m(xù)航里程。

需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。