一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)及其控制方法，由電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路、動(dòng)力電池低溫散熱回路、動(dòng)力電池高溫冷卻回路、動(dòng)力電池充電加熱回路、乘員艙加熱器采暖回路和乘員艙制冷回路組成。本發(fā)明可對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的各個(gè)部件進(jìn)行有效的熱管理，可以控制電動(dòng)汽車(chē)電池及驅(qū)動(dòng)部件的工作溫度，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車(chē)完整的熱系統(tǒng)管理，提高整車(chē)熱管理系統(tǒng)的效率，節(jié)約動(dòng)能消耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)及其控制方法，尤其是涉及一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油價(jià)格高導(dǎo)致純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展進(jìn)入提速階段，在當(dāng)前動(dòng)力電池技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車(chē)的高車(chē)速化已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)進(jìn)展階段，而且電動(dòng)汽車(chē)要想取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的霸主地位就必須朝著高速化、高續(xù)航里程的方向發(fā)展，而且能夠在各個(gè)溫度區(qū)間段內(nèi)正常工作。
[0003]眾所周知，電動(dòng)汽車(chē)受溫度影響非常嚴(yán)重，尤其在冬季可能造成車(chē)輛無(wú)法行駛，而在夏季又可能因?yàn)樘鞖膺^(guò)熱導(dǎo)致電池超過(guò)正常工作溫度，因此一整套有序規(guī)劃的熱管理控制系統(tǒng)是保證電動(dòng)汽車(chē)正常可靠運(yùn)行的前提。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)及其控制方法，其解決的技術(shù)問(wèn)題是當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)缺少統(tǒng)一的整車(chē)熱管理系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)管理乘員艙，整車(chē)控制器或電驅(qū)動(dòng)控制器單獨(dú)控制冷卻水泵或風(fēng)扇對(duì)電驅(qū)動(dòng)各零部件進(jìn)行冷卻，高壓電池系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合較少，各系統(tǒng)的熱管理控制無(wú)統(tǒng)一規(guī)劃，效率較低。
[0005]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下方案:
一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)，由電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路、動(dòng)力電池低溫散熱回路、動(dòng)力電池高溫冷卻回路、動(dòng)力電池充電加熱回路、乘員艙加熱器采暖回路和乘員艙制冷回路組成，其特征在于:電驅(qū)動(dòng)散熱器、水泵I以及電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(16)通過(guò)管路連接成所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路，所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路采用冷卻液冷卻；動(dòng)力電池、水泵2以及電池散熱器通過(guò)管路連接成所述動(dòng)力電池低溫散熱回路，水泵2與電池散熱器之間的管路上設(shè)有截止閥3，所述動(dòng)力電池低溫散熱回路采用冷卻液冷卻；動(dòng)力電池高溫冷卻回路包括電池冷卻液循環(huán)回路和空調(diào)冷媒循環(huán)回路，動(dòng)力電池、水泵2和冷卻器(8)通過(guò)管路連接成所述電池冷卻液循環(huán)回路，水泵2和冷卻器(8)之間管路上設(shè)有截止閥6，冷凝器、空壓機(jī)(I)和冷卻器(8)通過(guò)管路連接成所述空調(diào)冷媒循環(huán)回路，空壓機(jī)(I)和冷卻器(8)之間管路上設(shè)有截止閥5，電池冷卻液和空調(diào)冷媒在冷卻器(8)中完成熱交換；動(dòng)力電池、加熱器(7)以及水泵3通過(guò)管路連接成所述動(dòng)力電池充電加熱回路，動(dòng)力電池與加熱器(7)之間管路上設(shè)有截止閥I ;加熱器(7)、加熱芯以及水泵3通過(guò)管路連接成所述乘員艙加熱器采暖回路，加熱器(7)和加熱芯之間設(shè)有截止閥2，加熱器(7)的熱水經(jīng)加熱芯后將加熱芯加熱，鼓風(fēng)機(jī)B (9)將熱風(fēng)吹至乘員艙；冷凝器、空壓機(jī)(I)以及HVAC系統(tǒng)通過(guò)管路連接成所述乘員艙制冷回路，空壓機(jī)(I)與HVAC系統(tǒng)之間設(shè)有截止閥4，鼓風(fēng)機(jī)將HVAC系統(tǒng)產(chǎn)生的冷風(fēng)吹至乘員艙。
[0006]進(jìn)一步，所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路中，冷卻風(fēng)扇(2)輔助電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(16)散熱。[0007]—種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:步驟1、動(dòng)力電池處于充電或放電狀態(tài)時(shí)，其單體最高或電池包平均溫度高于某值時(shí)，動(dòng)力電池仍可繼續(xù)工作，但需要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行散熱時(shí)，即開(kāi)啟對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱回路，熱管理系統(tǒng)控制截止閥3打開(kāi)，開(kāi)啟低溫散熱回路，然后開(kāi)啟冷卻水泵2，冷卻液經(jīng)車(chē)頭部的電池散熱器散熱后回流至動(dòng)力電池，繼續(xù)完成對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱；步驟2、動(dòng)力電池低溫散熱回路不足以帶走動(dòng)力電池?zé)崃繒r(shí)，開(kāi)啟高溫散熱回路對(duì)動(dòng)力電池散熱，電池高溫散熱回路可分別在充電或放電狀態(tài)下進(jìn)行；步驟3、當(dāng)動(dòng)力電池高溫充電時(shí)，若動(dòng)力電池溫度過(guò)高，熱管理系統(tǒng)控制充電回路繼電器斷開(kāi)，放電回路繼電器閉合，控制空壓機(jī)(I)上電制冷，同時(shí)關(guān)閉截止閥3，開(kāi)啟截止閥5，冷卻空氣流經(jīng)冷卻器(8)后，開(kāi)啟截止閥6和水泵2，動(dòng)力電池與冷卻器8的水循環(huán)回路打通，利用空壓機(jī)I對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行降溫，當(dāng)電池溫度低于一定值時(shí)，關(guān)閉空壓機(jī)(I)制冷，關(guān)閉截止閥5，只利用水泵2促使動(dòng)力電池與冷卻器進(jìn)行熱交換散熱來(lái)降低能量損耗，同時(shí)關(guān)閉動(dòng)力電池放電回路，吸合動(dòng)力電池充電回路繼續(xù)充電；充電時(shí)若動(dòng)力電池溫度繼續(xù)上升則首先進(jìn)入步驟I的低溫散熱，低溫散熱不滿(mǎn)足時(shí)再次重復(fù)步驟3，直至動(dòng)力電池電量充滿(mǎn)。
[0008]一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:步驟1、動(dòng)力電池處于充電或放電狀態(tài)時(shí)，其單體最高或電池包平均溫度高于某值時(shí)，動(dòng)力電池仍可繼續(xù)工作，但需要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行散熱時(shí)，即開(kāi)啟對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱回路，熱管理系統(tǒng)控制截止閥3打開(kāi)，開(kāi)啟低溫散熱回路，然后開(kāi)啟冷卻水泵2，冷卻液經(jīng)車(chē)頭部的電池散熱器散熱后回流至動(dòng)力電池，繼續(xù)完成對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱；步驟2、動(dòng)力電池低溫散熱回路不足以帶走動(dòng)力電池?zé)崃繒r(shí)，開(kāi)啟高溫散熱回路對(duì)動(dòng)力電池散熱，電池高溫散熱回路可分別在充電或放電狀態(tài)下進(jìn)行；步驟3、當(dāng)動(dòng)力電池高溫放電時(shí)，若動(dòng)力電池溫度過(guò)高，熱管理系統(tǒng)控制空壓機(jī)(I)通電制冷，同時(shí)關(guān)閉截止閥3，開(kāi)啟截止閥5，冷卻空氣流經(jīng)冷卻器后，開(kāi)啟截止閥6和水泵2，動(dòng)力電池與冷卻器的水循環(huán)回路打通，利用空壓機(jī)I對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行降溫，當(dāng)電池溫度低于一定值時(shí)，關(guān)閉空壓機(jī)(I)制冷，關(guān)閉截止閥5，只利用水泵2促使動(dòng)力電池與冷卻器進(jìn)行熱交換散熱來(lái)降低能量損耗；放電過(guò)程中若動(dòng)力電池溫度繼續(xù)上升則首先進(jìn)入步驟I的低溫散熱，低溫散熱不滿(mǎn)足時(shí)再次重復(fù)步驟3。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟3發(fā)生時(shí)，若駕駛艙內(nèi)有空調(diào)的制冷需求，則開(kāi)啟截止閥4對(duì)艙內(nèi)進(jìn)行制冷，所述步驟3中的電池散熱完成后不關(guān)閉空壓機(jī)(1)，繼續(xù)對(duì)艙內(nèi)制冷；若在步驟3的冷卻過(guò)程中，駕駛艙內(nèi)的制冷需求取消，則關(guān)閉截止閥4，繼續(xù)開(kāi)啟空壓機(jī)(I)對(duì)動(dòng)力電池散熱。
[0010]一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:動(dòng)力電池溫度過(guò)低且在充電時(shí)啟動(dòng)充電加熱回路，熱管理系統(tǒng)控制水泵3開(kāi)啟，并開(kāi)啟截止閥1，水經(jīng)過(guò)加熱器(7)加熱后流至動(dòng)力電池包對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)電池包最低溫度大于一定值時(shí)關(guān)閉截止閥1，關(guān)閉水泵3，完成對(duì)電池的充電加熱。
[0011]一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:當(dāng)乘員艙有采暖需求時(shí)，乘員艙加熱器采暖回路工作，熱管理系統(tǒng)控制水泵3開(kāi)啟，并開(kāi)啟截止閥2，加熱器(7)的熱水經(jīng)加熱芯后將加熱芯加熱，鼓風(fēng)機(jī)B (9)將熱風(fēng)吹至乘員艙；整車(chē)在充電加熱過(guò)程中不允許進(jìn)行乘員艙采暖，當(dāng)充電加熱過(guò)程中，有乘員艙采暖需求時(shí)，待充電加熱完成，才響應(yīng)乘員艙采暖需求。[0012]一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:乘員艙有制冷需求時(shí)，乘員艙制冷回路工作，熱管理系統(tǒng)控制開(kāi)啟截止閥4，關(guān)閉截止閥5，空壓機(jī)(I)壓縮制冷劑制冷，鼓風(fēng)機(jī)A (3)將HVAC產(chǎn)生的冷風(fēng)吹至乘員艙。
[0013]一種電池系統(tǒng)熱管理模式仲裁方法，包括以下步驟:步驟1、電池系統(tǒng)的充電加熱控制是通過(guò)控制加熱器及截止閥對(duì)充電下的電池進(jìn)行加熱，熱管理系統(tǒng)判定電池最低溫度<T3,且充電線(xiàn)連接，發(fā)送充電加熱指令給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)通訊確定不對(duì)高壓電池進(jìn)行充電；熱管理系統(tǒng)打開(kāi)截止閥1、水泵3及加熱器對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)電池單體溫度加熱完成即最低溫>Τ4熱管理系統(tǒng)給電池管理系統(tǒng)發(fā)送充電加熱完成指令，電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)通訊后對(duì)高壓電池進(jìn)行充電；步驟2、低溫冷卻控制是對(duì)動(dòng)力電池在中低溫下的熱能進(jìn)行管理，動(dòng)力電池放電時(shí)，熱管理系統(tǒng)判定Τ5〈動(dòng)力電池溫度〈Τ6開(kāi)啟冷卻水泵2及截止閥3等部件對(duì)電池進(jìn)行散熱；動(dòng)力電池充電時(shí)若電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電池溫度超出一定值時(shí)，則喚醒熱管理系統(tǒng)，啟動(dòng)低溫冷卻回路；步驟3、冷卻器冷卻控制是對(duì)動(dòng)力電池在高溫下的熱能進(jìn)行管理，熱管理系統(tǒng)對(duì)電池高溫進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)電池最高溫度>Τ6控制截止閥5、截止閥6、水泵2、空壓機(jī)(I)、冷卻風(fēng)扇(2)的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池的高溫冷卻；當(dāng)動(dòng)力電池最高溫度<Τ7時(shí)，動(dòng)力電池高溫冷卻完成，關(guān)閉截止閥5，關(guān)閉空壓機(jī)(I);動(dòng)力電池充電時(shí)若電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電池溫度超出一定值時(shí)，則喚醒熱管理系統(tǒng)，啟動(dòng)低溫冷卻回路。
[0014]該純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)及其控制方法具有以下有益效果:
本發(fā)明可對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的各個(gè)部件進(jìn)行有效的熱管理，可以控制電動(dòng)汽車(chē)電池及驅(qū)動(dòng)部件的工作溫度，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車(chē)完整的熱系統(tǒng)管理，提高整車(chē)熱管理系統(tǒng)的效率，節(jié)約動(dòng)能消耗。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1:本發(fā)明純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2:本發(fā)明中電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路工作原理圖；
圖3:本發(fā)明中動(dòng)力電池低溫散熱回路工作原理圖；
圖4:本發(fā)明中動(dòng)力電池高溫冷卻回路工作原理圖；
圖5:本發(fā)明中動(dòng)力電池充電加熱回路工作原理圖；
圖6:本發(fā)明中乘員艙加熱器采暖回路工作原理圖；
圖7:本發(fā)明中乘員艙制冷回路工作原理圖；
圖8:本發(fā)明中熱管理控制系統(tǒng)構(gòu)架方框示意圖；
圖9:本發(fā)明中電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)熱管理流程方框示意圖；
圖10:本發(fā)明中電池系統(tǒng)熱管理模式仲裁方框示意圖；
圖11:本發(fā)明中熱管理系統(tǒng)診斷示意方框圖。
[0016]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
I—空壓機(jī)；2—冷卻風(fēng)扇；3—鼓風(fēng)機(jī)A ；4一7jC泵I ;5—7jC泵I ;6—7_K泵3 ；7一加熱器；8—冷卻器；9—鼓風(fēng)機(jī)B ； 10一截止閥I ;11一截止閥2 ；12—截止閥3 ； 13—截止閥4 ； 14一截止閥5 ; 15—截止閥6 ; 16 —電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合圖1至圖11，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明: 如圖1所示，一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)，由電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路、動(dòng)力電池低溫散熱回路、動(dòng)力電池高溫冷卻回路、動(dòng)力電池充電加熱回路、乘員艙加熱器采暖回路和乘員艙制冷回路組成，其特征在于:電驅(qū)動(dòng)散熱器、水泵I以及電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16通過(guò)管路連接成所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路，所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路采用冷卻液冷卻?’動(dòng)力電池、水泵2以及電池散熱器通過(guò)管路連接成所述動(dòng)力電池低溫散熱回路，水泵2與電池散熱器之間的管路上設(shè)有截止閥3，所述動(dòng)力電池低溫散熱回路采用冷卻液冷卻；動(dòng)力電池高溫冷卻回路包括電池冷卻液循環(huán)回路和空調(diào)冷媒循環(huán)回路，動(dòng)力電池、水泵2和冷卻器8通過(guò)管路連接成所述電池冷卻液循環(huán)回路，水泵2和冷卻器8之間管路上設(shè)有截止閥6，冷凝器、空壓機(jī)I和冷卻器8通過(guò)管路連接成所述空調(diào)冷媒循環(huán)回路，空壓機(jī)I和冷卻器8之間管路上設(shè)有截止閥5，電池冷卻液和空調(diào)冷媒在冷卻器8中完成熱交換；動(dòng)力電池、加熱器7以及水泵3通過(guò)管路連接成所述動(dòng)力電池充電加熱回路，動(dòng)力電池與加熱器7之間管路上設(shè)有截止閥I ;加熱器7、加熱芯以及水泵3通過(guò)管路連接成所述乘員艙加熱器采暖回路，加熱器7和加熱芯之間設(shè)有截止閥2，加熱器7的熱水經(jīng)加熱芯后將加熱芯加熱，鼓風(fēng)機(jī)B9將熱風(fēng)吹至乘員艙；冷凝器、空壓機(jī)I以及HVAC系統(tǒng)通過(guò)管路連接成所述乘員艙制冷回路，空壓機(jī)I與HVAC系統(tǒng)之間設(shè)有截止閥4，鼓風(fēng)機(jī)A3將HVAC系統(tǒng)產(chǎn)生的冷風(fēng)吹至乘員艙。
[0018]步驟一、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16的冷卻包括對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器的冷卻，其冷媒為冷卻液，冷卻風(fēng)扇2輔助電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)散熱，散熱回路請(qǐng)參考圖2。驅(qū)動(dòng)電機(jī)或者驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器溫度過(guò)高或溫升過(guò)快時(shí)控制水泵I實(shí)現(xiàn)冷卻液的循環(huán)，冷卻液經(jīng)車(chē)頭部的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)散熱器散熱后回流至驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器，繼續(xù)完成對(duì)二者的散熱。若水泵I開(kāi)啟后驅(qū)動(dòng)電機(jī)或電機(jī)控制器溫度繼續(xù)升高則控制冷卻風(fēng)扇2開(kāi)啟，加快對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16的散熱；
步驟二、動(dòng)力電池處于充電或放電狀態(tài)時(shí)，其單體最高或電池包平均溫度高于某值時(shí)(非溫度上限，比如30-35°C )，動(dòng)力電池仍可繼續(xù)工作，但需要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行散熱時(shí)，即開(kāi)啟對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱回路，低溫散熱回路請(qǐng)參考圖3。熱管理系統(tǒng)控制截止閥3打開(kāi)，開(kāi)啟低溫散熱回路，然后開(kāi)啟冷卻水泵2，冷卻液經(jīng)車(chē)頭部的電池散熱器散熱后回流至動(dòng)力電池，繼續(xù)完成對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱。
[0019]當(dāng)?shù)蜏厣岵粷M(mǎn)足電池的冷卻效果即開(kāi)啟低溫散熱回路后動(dòng)力電池溫度繼續(xù)上升時(shí)，則開(kāi)啟電池高溫冷卻回路對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行散熱，請(qǐng)參考步驟三。
[0020]步驟三、低溫散熱回路不足以帶走動(dòng)力電池?zé)崃繒r(shí)，開(kāi)啟高溫散熱回路對(duì)動(dòng)力電池散熱，電池高溫散熱回路請(qǐng)參考圖4。電池高溫散熱回路可分別在充電或放電狀態(tài)下進(jìn)行。
[0021]步驟四、當(dāng)動(dòng)力電池高溫充電時(shí)，若動(dòng)力電池溫度過(guò)高(比如36_45°C)，熱管理系統(tǒng)控制充電回路繼電器斷開(kāi)，放電回路繼電器閉合，控制空壓機(jī)I上電制冷，同時(shí)關(guān)閉截止閥3，開(kāi)啟截止閥5，冷卻空氣流經(jīng)冷卻器8后，開(kāi)啟截止閥6和水泵2，動(dòng)力電池與冷卻器8的水循環(huán)回路打通，利用空壓機(jī)I對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行降溫，當(dāng)電池溫度低于一定值時(shí)(比如低于25°C后)，關(guān)閉空壓機(jī)I制冷，關(guān)閉截止閥5，只利用水泵2促使動(dòng)力電池與冷卻器進(jìn)行熱交換散熱來(lái)降低能量損耗。同時(shí)關(guān)閉動(dòng)力電池放電回路，吸合動(dòng)力電池充電回路繼續(xù)充電。
[0022]充電時(shí)若動(dòng)力電池溫度繼續(xù)上升則首先進(jìn)入步驟二的低溫散熱，低溫散熱不滿(mǎn)足時(shí)再次重復(fù)步驟四，直至動(dòng)力電池電量充滿(mǎn)。
[0023]步驟五、當(dāng)動(dòng)力電池高溫放電時(shí)，若動(dòng)力電池溫度過(guò)高(比如36_45°C)，熱管理系統(tǒng)控制空壓機(jī)I上電制冷，同時(shí)關(guān)閉截止閥3，開(kāi)啟截止閥5，冷卻空氣流經(jīng)冷卻器后，開(kāi)啟截止閥6和水泵2，動(dòng)力電池與冷卻器的水循環(huán)回路打通，利用空壓機(jī)I對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行降溫，當(dāng)電池溫度低于一定值時(shí)(比如低于25度后)，關(guān)閉空壓機(jī)I制冷，關(guān)閉截止閥5，只利用水泵2促使動(dòng)力電池與冷卻器進(jìn)行熱交換散熱來(lái)降低能量損耗。
[0024]放電過(guò)程中若動(dòng)力電池溫度繼續(xù)上升則首先進(jìn)入步驟二的低溫散熱，低溫散熱不滿(mǎn)足時(shí)再次重復(fù)步驟五。
[0025]步驟六、步驟五發(fā)生時(shí)，若駕駛艙內(nèi)有空調(diào)的制冷需求，則開(kāi)啟截止閥4對(duì)艙內(nèi)進(jìn)行制冷，步驟五中的電池散熱完成后不關(guān)閉空壓機(jī)1，繼續(xù)對(duì)艙內(nèi)制冷。若在步驟五的冷卻過(guò)程中，駕駛艙內(nèi)的制冷需求取消，則關(guān)閉截止閥4，繼續(xù)開(kāi)啟空壓機(jī)I對(duì)動(dòng)力電池散熱。
[0026]步驟七、動(dòng)力電池溫度過(guò)低(比如_20°C到5°C)且在充電時(shí)啟動(dòng)充電加熱回路，如圖5所示。熱管理系統(tǒng)控制水泵3開(kāi)啟，并開(kāi)啟截止閥I，水經(jīng)過(guò)加熱器7加熱后流至動(dòng)力電池包對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)電池包最低溫度大于一定值時(shí)(5°C以上)關(guān)閉截止閥1，關(guān)閉水泵3，完成對(duì)電池的充電加熱。
[0027]步驟八、當(dāng)乘員艙有采暖需求時(shí)，加熱器采暖回路工作，熱管理系統(tǒng)控制水泵3開(kāi)啟，并開(kāi)啟截止閥2，加熱回路請(qǐng)參考圖6。加熱器7的熱水經(jīng)加熱芯后將加熱芯加熱，鼓風(fēng)機(jī)B9將熱風(fēng)吹至乘員艙。整車(chē)在充電加熱過(guò)程中不允許進(jìn)行乘員艙采暖，當(dāng)充電加熱過(guò)程中，有乘員艙采暖需求時(shí)，待充電加熱完成，才響應(yīng)乘員艙采暖需求。
[0028]步驟九、乘員艙有制冷需求時(shí)，乘員艙制冷回路工作，熱管理系統(tǒng)控制開(kāi)啟截止閥4，關(guān)閉截止閥5，乘員艙制冷回路請(qǐng)參考圖7?？諌簷C(jī)I壓縮制冷劑制冷，鼓風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)吹至乘員艙。
[0029]【具體實(shí)施方式】2:熱管理控制策略。
[0030]步驟十、電動(dòng)汽車(chē)熱管理的控制系統(tǒng)框架請(qǐng)參考圖8。分為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻控制、充電加熱控制、低溫冷卻控制、冷卻器冷卻控制、空調(diào)回路控制和在線(xiàn)故障診斷。
[0031]步驟十一、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻控制，接收來(lái)自電機(jī)控制的電機(jī)溫度、逆變器溫度、電驅(qū)動(dòng)溫度故障信息、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)水溫度及出水溫度等作為控制輸入，當(dāng)電機(jī)或逆變器溫度過(guò)高或溫升過(guò)快或電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)溫度采集異常時(shí)，控制水泵和風(fēng)扇開(kāi)啟對(duì)其進(jìn)行冷卻，水泵和風(fēng)扇的開(kāi)啟溫度點(diǎn)根據(jù)實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)溫度特性確定?？刂屏鞒虆⒖紙D9。
[0032]步驟十二、熱管理系統(tǒng)接收電池本體的最高最低溫度、電池溫度采集異常信號(hào)、電池冷卻回路的進(jìn)出水溫度、充電狀態(tài)等信息對(duì)電池的熱管理模式進(jìn)行仲裁，分為充電加熱控制、低溫冷卻控制、冷卻器冷卻控制，控制流程參考圖10。
[0033]步驟十三、如圖10所示，電池系統(tǒng)的充電加熱控制是通過(guò)控制加熱器及截止閥(參看步驟七)對(duì)充電下的電池進(jìn)行加熱。熱管理系統(tǒng)判定電池最低溫度<T3 (T3—般選-20°C至+5°C之間)，且充電線(xiàn)連接，發(fā)送充電加熱指令給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)通訊確定不對(duì)高壓電池進(jìn)行充電。熱管理系統(tǒng)打開(kāi)截止閥1、水泵3及加熱器對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)電池單體溫度加熱完成即最低溫>T4 (一般選+5°C以上)熱管理系統(tǒng)給電池管理系統(tǒng)發(fā)送充電加熱完成指令，電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)通訊后對(duì)高壓電池進(jìn)行充電。
[0034]步驟十四、如圖10所示，低溫冷卻控制是對(duì)動(dòng)力電池在中低溫下的熱能進(jìn)行管理(參看步驟二)，動(dòng)力電池放電時(shí)，熱管理系統(tǒng)判定T5 (一般選30°C以上)< 動(dòng)力電池溫度〈T6(40°C以下)開(kāi)啟冷卻水泵2及截止閥3等部件對(duì)電池進(jìn)行散熱。動(dòng)力電池充電時(shí)若電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電池溫度超出一定值(一般偏高)時(shí)，則喚醒熱管理系統(tǒng)，啟動(dòng)低溫冷卻回路。
[0035]步驟十五、如圖10所示，冷卻器冷卻控制是對(duì)動(dòng)力電池在高溫下的熱能進(jìn)行管理(參看步驟四五六)。熱管理系統(tǒng)對(duì)電池高溫進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)電池最高溫度>T6 ( 一般選40°C以上)控制截止閥5、截止閥6、水泵2、空壓機(jī)1、冷卻風(fēng)扇等的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池的高溫冷卻。當(dāng)動(dòng)力電池最高溫度<T7(—般選20-30°C之間)時(shí)，動(dòng)力電池高溫冷卻完成，關(guān)閉截止閥5，關(guān)閉空壓機(jī)I。動(dòng)力電池充電時(shí)若電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電池溫度超出一定值(嚴(yán)重偏高)時(shí)，則喚醒熱管理系統(tǒng)，啟動(dòng)低溫冷卻回路，可參考步驟四。
[0036]步驟十六、空調(diào)回路控制功能，能夠根據(jù)駕駛員的制冷、制熱、除霜除霧等需求分別開(kāi)啟冷卻風(fēng)扇、空壓機(jī)1、PTC、鼓風(fēng)機(jī)等部件滿(mǎn)足乘員艙的熱交換和除霧需求。
[0037]步驟十七、熱管理系統(tǒng)能夠?qū)?zhí)行器件的使能狀態(tài)做出實(shí)時(shí)診斷，通過(guò)使能端的診斷狀態(tài)反饋對(duì)水泵1-3、風(fēng)扇、截止閥1-6等器件的使能信號(hào)短路、斷路等做出診斷。參考圖11。
[0038]步驟十八、熱管理系統(tǒng)能夠根據(jù)步驟十七中的診斷確定水泵、風(fēng)扇、截止閥等部件的驅(qū)動(dòng)電路是否異常，并在異常時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的冷卻回路，關(guān)閉路徑參考圖11。
[0039]步驟十九、熱管理系統(tǒng)能夠根據(jù)電池系統(tǒng)的進(jìn)出水溫度判定對(duì)截止閥的控制是否有效，并在控制無(wú)效時(shí)積極停止熱管理系統(tǒng)的加熱器或空壓機(jī)I等的工作，避免對(duì)零部件的損壞，同時(shí)節(jié)約整車(chē)動(dòng)能消耗。
[0040]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)，由電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路、動(dòng)力電池低溫散熱回路、動(dòng)力電池高溫冷卻回路、動(dòng)力電池充電加熱回路、乘員艙加熱器采暖回路和乘員艙制冷回路組成，其特征在于:電驅(qū)動(dòng)散熱器、水泵I以及電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(16)通過(guò)管路連接成所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路，所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路采用冷卻液冷卻；動(dòng)力電池、水泵2以及電池散熱器通過(guò)管路連接成所述動(dòng)力電池低溫散熱回路，水泵2與電池散熱器之間的管路上設(shè)有截止閥3，所述動(dòng)力電池低溫散熱回路采用冷卻液冷卻；動(dòng)力電池高溫冷卻回路包括電池冷卻液循環(huán)回路和空調(diào)冷媒循環(huán)回路，動(dòng)力電池、水泵2和冷卻器(8)通過(guò)管路連接成所述電池冷卻液循環(huán)回路，水泵2和冷卻器(8)之間管路上設(shè)有截止閥6，冷凝器、空壓機(jī)(I)和冷卻器(8)通過(guò)管路連接成所述空調(diào)冷媒循環(huán)回路，空壓機(jī)(I)和冷卻器(8)之間管路上設(shè)有截止閥5，電池冷卻液和空調(diào)冷媒在冷卻器(8)中完成熱交換；動(dòng)力電池、加熱器(7)以及水泵3通過(guò)管路連接成所述動(dòng)力電池充電加熱回路，動(dòng)力電池與加熱器(7)之間管路上設(shè)有截止閥I ;加熱器(7)、加熱芯以及水泵3通過(guò)管路連接成所述乘員艙加熱器采暖回路，加熱器(7)和加熱芯之間設(shè)有截止閥2，加熱器(7)的熱水經(jīng)加熱芯后將加熱芯加熱，鼓風(fēng)機(jī)B (9)將熱風(fēng)吹至乘員艙；冷凝器、空壓機(jī)(I)以及HVAC系統(tǒng)通過(guò)管路連接成所述乘員艙制冷回路，空壓機(jī)(I)與HVAC系統(tǒng)之間設(shè)有截止閥4，鼓風(fēng)機(jī)A (3)將HVAC系統(tǒng)產(chǎn)生的冷風(fēng)吹至乘員艙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)，其特征在:所述電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻回路中，冷卻風(fēng)扇(2)輔助電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(16)散熱。
3.一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:步驟1、動(dòng)力電池處于充電或放電狀態(tài)時(shí)，其單體最高或電池包平均溫度高于某值時(shí)，動(dòng)力電池仍可繼續(xù)工作，但需要對(duì)動(dòng)力 電池進(jìn)行散熱時(shí)，即開(kāi)啟對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱回路，熱管理系統(tǒng)控制截止閥3打開(kāi)，開(kāi)啟低溫散熱回路，然后開(kāi)啟冷卻水泵2，冷卻液經(jīng)車(chē)頭部的電池散熱器散熱后回流至動(dòng)力電池，繼續(xù)完成對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱；步驟2、動(dòng)力電池低溫散熱回路不足以帶走動(dòng)力電池?zé)崃繒r(shí)，開(kāi)啟高溫散熱回路對(duì)動(dòng)力電池散熱，電池高溫散熱回路可分別在充電或放電狀態(tài)下進(jìn)行；步驟3、當(dāng)動(dòng)力電池高溫充電時(shí)，若動(dòng)力電池溫度過(guò)高，熱管理系統(tǒng)控制充電回路繼電器斷開(kāi)，放電回路繼電器閉合，控制空壓機(jī)(I)上電制冷，同時(shí)關(guān)閉截止閥3，開(kāi)啟截止閥5，冷卻空氣流經(jīng)冷卻器(8)后，開(kāi)啟截止閥6和水泵2，動(dòng)力電池與冷卻器8的水循環(huán)回路打通，利用空壓機(jī)I對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行降溫，當(dāng)電池溫度低于一定值時(shí)，關(guān)閉空壓機(jī)(I)制冷，關(guān)閉截止閥5，只利用水泵2促使動(dòng)力電池與冷卻器進(jìn)行熱交換散熱來(lái)降低能量損耗，同時(shí)關(guān)閉動(dòng)力電池放電回路，吸合動(dòng)力電池充電回路繼續(xù)充電；充電時(shí)若動(dòng)力電池溫度繼續(xù)上升則首先進(jìn)入步驟I的低溫散熱，低溫散熱不滿(mǎn)足時(shí)再次重復(fù)步驟3，直至動(dòng)力電池電量充滿(mǎn)。
4.一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:步驟1、動(dòng)力電池處于充電或放電狀態(tài)時(shí)，其單體最高或電池包平均溫度高于某值時(shí)，動(dòng)力電池仍可繼續(xù)工作，但需要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行散熱時(shí)，即開(kāi)啟對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱回路，熱管理系統(tǒng)控制截止閥3打開(kāi)，開(kāi)啟低溫散熱回路，然后開(kāi)啟冷卻水泵2，冷卻液經(jīng)車(chē)頭部的電池散熱器散熱后回流至動(dòng)力電池，繼續(xù)完成對(duì)動(dòng)力電池的低溫散熱；步驟2、動(dòng)力電池低溫散熱回路不足以帶走動(dòng)力電池?zé)崃繒r(shí)，開(kāi)啟高溫散熱回路對(duì)動(dòng)力電池散熱，電池高溫散熱回路可分別在充電或放電狀態(tài)下進(jìn)行；步驟3、當(dāng)動(dòng)力電池高溫放電時(shí)，若動(dòng)力電池溫度過(guò)高，熱管理系統(tǒng)控制空壓機(jī)(I)通電制冷，同時(shí)關(guān)閉截止閥3，開(kāi)啟截止閥5，冷卻空氣流經(jīng)冷卻器后，開(kāi)啟截止閥6和水泵2，動(dòng)力電池與冷卻器的水循環(huán)回路打通，利用空壓機(jī)I對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行降溫，當(dāng)電池溫度低于一定值時(shí)，關(guān)閉空壓機(jī)(I)制冷，關(guān)閉截止閥5，只利用水泵2促使動(dòng)力電池與冷卻器進(jìn)行熱交換散熱來(lái)降低能量損耗；放電過(guò)程中若動(dòng)力電池溫度繼續(xù)上升則首先進(jìn)入步驟I的低溫散熱，低溫散熱不滿(mǎn)足時(shí)再次重復(fù)步驟3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述步驟3發(fā)生時(shí)，若駕駛艙內(nèi)有空調(diào)的制冷需求，則開(kāi)啟截止閥4對(duì)艙內(nèi)進(jìn)行制冷，所述步驟3中的電池散熱完成后不關(guān)閉空壓機(jī)(1)，繼續(xù)對(duì)艙內(nèi)制冷；若在步驟3的冷卻過(guò)程中，駕駛艙內(nèi)的制冷需求取消，則關(guān)閉截止閥4，繼續(xù)開(kāi)啟空壓機(jī)(I)對(duì)動(dòng)力電池散熱。
6.一種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:動(dòng)力電池溫度過(guò)低且在充電時(shí)啟動(dòng)充電加熱回路，熱管理系統(tǒng)控制水泵3開(kāi)啟，并開(kāi)啟截止閥1，水經(jīng)過(guò)加熱器(7)加熱后流至動(dòng) 力電池包對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)電池包最低溫度大于一定值時(shí)關(guān)閉截止閥1，關(guān)閉水泵3，完成對(duì)電池的充電加熱。
7.—種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:當(dāng)乘員艙有采暖需求時(shí)，乘員艙加熱器采暖回路工作，熱管理系統(tǒng)控制水泵3開(kāi)啟，并開(kāi)啟截止閥2，加熱器(7)的熱水經(jīng)加熱芯后將加熱芯加熱，鼓風(fēng)機(jī)B (9)將熱風(fēng)吹至乘員艙；整車(chē)在充電加熱過(guò)程中不允許進(jìn)行乘員艙采暖，當(dāng)充電加熱過(guò)程中，有乘員艙采暖需求時(shí)，待充電加熱完成，才響應(yīng)乘員艙采暖需求。
8.—種純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)熱管理控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:乘員艙有制冷需求時(shí)，乘員艙制冷回路工作，熱管理系統(tǒng)控制開(kāi)啟截止閥4，關(guān)閉截止閥5，空壓機(jī)(I)壓縮制冷劑制冷，鼓風(fēng)機(jī)A (3)將HVAC產(chǎn)生的冷風(fēng)吹至乘員艙。
9.一種電池系統(tǒng)熱管理模式仲裁方法，包括以下步驟:步驟1、電池系統(tǒng)的充電加熱控制是通過(guò)控制加熱器及截止閥對(duì)充電下的電池進(jìn)行加熱，熱管理系統(tǒng)判定電池最低溫度<T3,且充電線(xiàn)連接，發(fā)送充電加熱指令給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)通訊確定不對(duì)高壓電池進(jìn)行充電；熱管理系統(tǒng)打開(kāi)截止閥1、水泵3及加熱器對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)電池單體溫度加熱完成即最低溫>Τ4熱管理系統(tǒng)給電池管理系統(tǒng)發(fā)送充電加熱完成指令，電池管理系統(tǒng)與充電機(jī)通訊后對(duì)高壓電池進(jìn)行充電；步驟2、低溫冷卻控制是對(duì)動(dòng)力電池在中低溫下的熱能進(jìn)行管理，動(dòng)力電池放電時(shí)，熱管理系統(tǒng)判定Τ5〈動(dòng)力電池溫度〈Τ6開(kāi)啟冷卻水泵2及截止閥3等部件對(duì)電池進(jìn)行散熱；動(dòng)力電池充電時(shí)若電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電池溫度超出一定值時(shí)，則喚醒熱管理系統(tǒng)，啟動(dòng)低溫冷卻回路；步驟3、冷卻器冷卻控制是對(duì)動(dòng)力電池在高溫下的熱能進(jìn)行管理，熱管理系統(tǒng)對(duì)電池高溫進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)電池最高溫度>Τ6控制截止閥5、截止閥6、水泵2、空壓機(jī)(I)、冷卻風(fēng)扇(2)的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池的高溫冷卻；當(dāng)動(dòng)力電池最高溫度<Τ7時(shí)，動(dòng)力電池高溫冷卻完成，關(guān)閉截止閥5，關(guān)閉空壓機(jī)(I);動(dòng)力電池充電時(shí)若電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電池溫度超出一定值時(shí)，則喚醒熱管理系統(tǒng)，啟動(dòng)低溫冷卻回路。
【文檔編號(hào)】B60H1/00GK103612570SQ201310396841
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】肖巖, 張國(guó)華, 王換換 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司