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CN112829567B - 一种电动汽车冷却系统控制方法 - Google Patents

一种电动汽车冷却系统控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车冷却系统控制方法，属于动力传动技术领域。方法包括：水泵的控制是基于控制器最大水流量要求、最小水流量要求以及与电机转速和电流相关的运行工况的修正系数，计算出基于工况的冷却流量需求，再根据电机各部件本体的实际温度修正系数计算的基于实际温度控制的冷却量需求，两个冷却量需求取最大值得到最终的冷却量需求，基于不同水温下的不同流量需求设定不同的电子水泵占空比。本发明的方法在整车得到验证，较现有技术的方法有了明显的改善。

Description

一种电动汽车冷却系统控制方法
技术领域
本发明具体涉及一种电动汽车冷却系统控制方法，属于动力传动技术领域。
背景技术
纯电动汽车的电机冷却回路一般包括电机、电机控制器MCU（Motor ControlUniter）、DCDC、OBC等零部件，冷却系统执行器包括电子水泵以及散热风扇等部件，现有冷却系统控制一般通过电机本体实际温度值、MCU的实际温度值、DCDC实际温度值、以及OBC的实际温度值来控制电子水泵的转速以及高低速电子风扇的开启和关闭，这种基于实际温度的控制方法在较低的温度点就开启大的水泵占空比和风扇，这种方法从节能角度、NVH角度以及可靠性角度分析都不是最优控制方法。
发明内容
因此，本发明针对现有技术中存在的不足，提出一种电动汽车冷却系统控制方法，为了减少能耗、更加精准的控制温度以及更小的噪音控制考虑将控制方法进行了优化，优化策略改成水泵的控制基于控制器的水流量需求进行控制。
具体的技术方案为：
一种电动汽车冷却系统控制方法，所述方法包括：
水泵的控制是基于控制器最大水流量要求、最小水流量要求以及与电机转速和电流相关的运行工况的修正系数，计算出基于工况的冷却流量需求，再根据电机各部件本体的实际温度修正系数计算的基于实际温度控制的冷却量需求，两个冷却量需求取最大值得到最终的冷却量需求，基于不同水温下的不同流量需求设定不同的电子水泵占空比。
进一步的，所述方法中最大水流量要求是每个部件为保证极端工况或者运行环境下所能正常工作的冷却水流量要求，最大水流量要求是综合考虑电机、电机控制器、DCDC转换器、车载充电机等部件的最大水流量要求后的最终最大水流量外特性曲线。
进一步的，所述方法中最小水流量要求是每个部件为保证自身温度采集的准确性或者功能的正常实现所提出的最小需要冷却回路内水流量的要求，是综合考虑电机、电机控制器、DCDC转换器、车载充电机等部件的最小水流量要求后的最终最小水流量外特性曲线。
进一步的，所述方法中运行工况修正系数是基于不同的电机转速以及输出电流工况下的修正系数。
进一步的，所述方法中根据计算得出的最终目标水流量以及入水口温度值修正系数查表得出水泵占空比信息。
进一步的，所述方法还包括风扇的控制策略，风扇的控制策略为当车速处于低速段时根据水泵占空比以及入水口温度大小分别开启低速风扇和高速风扇，当车速处于高速段时根据不同的水泵占空比和不同的入水口温度分别开启低速风扇和高速风扇。
进一步的，所述风扇的控制策略具体包括：
考虑整车NVH（噪声、振动、声振粗糙度）以及空气流速的影响要求将风扇的控制加入车速因素的考虑，将车速段分为低速段和高速段，在低车速段水泵占空比大于60%且入水口温度大于45℃开低速风扇，水泵占空比大于90%且入水口温度大于50℃开高速风扇；在高车速段水泵占空比大于60%且入水口温度大于50℃开低速风扇，水泵占空比大于90%且入水口温度大于55℃开高速风扇。
进一步的，所述方法还包括车辆下高压后后运行控制，所述车辆下高压后后运行控制具体为：当车辆下电停机时水泵和风扇做后运行处理，根据控制器实际温度以及环境温度，高速风扇和低速风扇会继续运行一段时间，水泵也会继续维持一段时间。
本发明的有益效果在于：本发明的电动汽车冷却系统控制方法与现有技术相比，具有以下优点：
水流量需求计算包括基于入水口温度的最大水流量以及最小水流量要求，并根据不同的车辆行驶工况以及控制器或者电机本体的实际温度进行不同系数的修正，修正后得到实际的水流量需求。这种基于工况的修正方法优点为可以根据实时散热量需求提前开启水泵以及风扇，防止电机或者其他控制器实际温度的上升。风扇的控制是基于不同的车速条件下水泵占空比以及入口水温进行低速风扇和高速风扇的控制。优化后的方法在整车得到验证，较现有技术的方法有了明显的改善。
附图说明
图1为水泵控制策略框图；
图2为风扇的控制策略框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：
电动汽车电机回路冷却系统的控制方法，关于水泵的控制是基于控制器最大水流量 Flow_max以及最小水流量 Flow_min要求以及与电机转速和电流相关的运行工况的修正系数f (i,rpm)计算出基本冷却流量需求Flow_Req1，再根据各部件本体的实际温度修正系数f (temp)计算的冷却量需求Flow_Req2，两个冷却量需求取最大值得到最终的冷却量需求Flow_ReqFinal，基于不同水温下的不同流量需求设定不同的电子水泵占空比。风扇的控制为当车速较低时根据水泵占空比以及入水口温度大小分别开启低速风扇和高速风扇，当车速较高时根据不同的水泵占空比和不同的入水口温度分别开启低速风扇和高速风扇。当车辆下电停机时水泵和风扇都会做后运行处理，根据控制器实际温度以及环境温度高速风扇和低速风扇会继续运行一段时间，水泵也会继续维持一段时间，当温度传感器出现故障时以保护整车部件以及功能为原则水泵高速运转，风扇合理选择低速风扇或者高速风扇运转。
如图1、图2所示；
最大水流量要求：
最大水流量要求是每个部件为保证极端工况或者运行环境下所能正常工作的冷却水流量要求，最大水流量要求Flow_max是综合考虑电机、电机控制器、DCDC、OBC等部件的最大水流量要求后的最终最大水流量外特性曲线。
最小水流量要求：
最小水流量要求是每个部件为保证自身温度采集的准确性或者功能的正常实现所提出的最小需要冷却回路内水流量的要求，Flow_min是综合考虑电机、电机控制器、DCDC、OBC等部件的最小水流量要求后的最终最小水流量外特性曲线。
运行工况修正系数：
运行工况修正系数f (i,rpm)是基于不同的电机转速以及输出电流工况下的修正系数，并且防止修正系数的波动频率需要对电机转速以及电流值做滤波处理，考虑不同电机转速以及电流下实际输出功率不同，工作效率不同因而所需要的散热量也不相同，因此需要根据不同的工况输出不同的修正系数。
基于工况修正系数的水流量要求：
基于工况修正系数的水流量要求Flow_Req1的计算方法如下：
Flow_Req1＝Flow_min＋(Flow_max－Flow_min)×f (i,rpm)
基于实际温度控制的水流量要求：
基于工况修正系数的水流量要求Flow_Req2的计算方法如下：
Flow_Req2＝Flow_min＋(Flow_max－Flow_min)×f (temp)
最终冷却回路需要的水流量要求：
最终取基于工况修正系数的水流量要求Flow_Req1以及基于实际温度控制的水流量要求Flow_Req2中较大的水流量要求Flow_ReqFinal作为最终的目标水流量。
水泵的占空比控制：
根据计算得出的最终目标水流量 Flow_ReqFinal以及入水口温度值修正系数f(water_temp)去查表得出水泵占空比信息，此查表信息需要在实车标定验证，保证在不同的温度下该占空比可以准确输出目标水流量的值。
风扇的控制：
考虑整车NVH以及空气流速的影响要求将风扇的控制加入车速因素的考虑，将车速段分为低速段和高速段，在低车速段水泵占空比大于60%且入水口温度大于45℃开低速风扇，水泵占空比大于90%且入水口温度大于50℃开高速风扇；在高车速段水泵占空比大于60%且入水口温度大于50℃开低速风扇，水泵占空比大于90%且入水口温度大于55℃开高速风扇。
车辆下高压后后运行控制：
如果在高压状态断开前水泵或者风扇已经在运行状态当车辆从整车高压状态断开高压并且进入低压模式后根据电机或者各控制器实际温度以及环境温度值判断水泵和风扇是否还需要持续运行，如果实际温度较高水泵和风扇还会持续运行一段时间，此种工况称为后运行工况，进入后运行工况后根据不同的水泵占空比后运行时间有所不同，高速风扇以及低速风扇的运行时间也有所不同。
故障模式控制：
当温度传感器出现故障时以保护整车部件以及功能为原则水泵高速运转，风扇合理选择低速风扇或者高速风扇运转。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车冷却系统控制方法，其特征在于，所述方法包括：水泵的控制是基于控制器最大水流量要求、最小水流量要求以及与电机转速和电流相关的运行工况的修正系数，计算出基于工况的冷却流量需求，再根据电机各部件本体的实际温度修正系数计算基于实际温度控制的冷却量需求，在两个冷却量需求中取最大值得到最终的冷却量需求，基于不同水温下的不同流量需求设定不同的电子水泵占空比；
所述方法还包括风扇的控制策略，风扇的控制策略为当车速处于低速段时根据水泵占空比以及入水口温度大小分别开启低速风扇和高速风扇，当车速处于高速段时根据不同的水泵占空比和不同的入水口温度分别开启低速风扇和高速风扇；所述风扇的控制策略具体包括：
考虑整车NVH以及空气流速的影响要求将风扇的控制加入车速因素的考虑，将车速段分为低速段和高速段，在低车速段水泵占空比大于60%且入水口温度大于45℃开低速风扇，水泵占空比大于90%且入水口温度大于50℃开高速风扇；在高车速段水泵占空比大于60%且入水口温度大于50℃开低速风扇，水泵占空比大于90%且入水口温度大于55℃开高速风扇。
2.如权利要求1所述的电动汽车冷却系统控制方法，其特征在于，所述方法中最大水流量要求为每个部件为保证极端工况或者运行环境下所能正常工作的冷却水流量要求，最大水流量要求是综合考虑电机、电机控制器、DCDC转换器、车载充电机等部件的最大水流量要求后的最终最大水流量外特性曲线。
3.如权利要求1所述的电动汽车冷却系统控制方法，其特征在于，所述方法中最小水流量要求为每个部件为保证自身温度采集的准确性或者功能的正常实现所提出的最小需要冷却回路内水流量的要求，是综合考虑电机、电机控制器、DCDC转换器、车载充电机等部件的最小水流量要求后的最终最小水流量外特性曲线。
4.如权利要求1所述的电动汽车冷却系统控制方法，其特征在于，所述方法中运行工况修正系数为基于不同的电机转速以及输出电流工况下的修正系数。
5.如权利要求1所述的电动汽车冷却系统控制方法，其特征在于，所述方法中根据计算得出的最终目标水流量以及入水口温度值修正系数查表得出水泵占空比信息。
6.如权利要求1所述的电动汽车冷却系统控制方法，其特征在于，所述方法还包括车辆下高压后后运行控制，所述车辆下高压后后运行控制具体为：当车辆下电停机时水泵和风扇做后运行处理，根据控制器实际温度以及环境温度，高速风扇和低速风扇继续运行一段时间，水泵也继续维持一段时间。
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