一种混合动力电动车的制冷控制系统及方法与流程

1.本发明涉及汽车制冷控制的技术领域，具体为一种混合动力电动车的制冷控制系统及方法。

背景技术：

2.混合动力电动车的空调系统需要兼顾驾驶室和动力电池的制冷需求。驾驶室的制冷需要空调系统进行热交换以保持驾驶室内温度比环境温度更低，动力电池的制冷需求是由于动力电池在工作过程中因电芯内阻的存在产生热效应，当动力电池电芯温度超过其正常工作温度的上限时，由于对电芯会造成损害，电池管理系统会限值电芯的放电电流，直到动力电池电芯的温度又恢复到正常范围。在实际应用中，一般通过水冷板与动力电池电芯接触，通过水冷板内水冷管路的低温冷却液带走电芯的热量。而冷却液自身的热量是通过与空调系统的冷媒进行热交换散发掉的，进而形成电池冷却水循环，维持动力电池电芯的温度。在动力电池制冷需要大时，易产生对驾驶室的温度带来“骤变”的影响。因此，如何对驾驶室制冷和动力电池制冷实现制冷平衡，具有重要的意义。

技术实现要素：

3.本发明提供一种混合动力电动车的制冷控制系统及方法，解决现有混合动力电动车在驾驶室和动力电池的制冷需求存在相互影响，造成制冷不平衡的问题，能提高用户驾乘的舒适性和便捷性，增加汽车控制系统的智能性和稳定性。
4.为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
5.一种混合动力电动车的制冷控制系统，包括：二合一换热器、第一电磁膨胀阀、第二电磁膨胀阀、空调压缩机和空调冷凝器；
6.所述二合一换热器通过冷却水循环回路对动力电池的冷却设备相连接，所述二合一换热器通过冷媒回路与驾驶室的制冷设备相连接，所述二合一换热器用于将所述冷却水循环回路内的冷却液与所述冷媒回路中的冷媒进行热交换；
7.车内空调系统通过所述第一电磁膨胀阀控制驾驶室内的制冷量，并通过所述第二电磁膨胀阀控制所述冷媒回路的冷媒流量，所述第一电磁膨胀阀和所述第二电磁膨胀阀分别与三通阀的两个输出端相连接，所述三通阀的输入端与所述空调冷凝器的输出端相连接；
8.所述空调压缩机用于驱动冷媒通过所述空调冷凝器进行散热，并通过调节转速以调整车内空调系统的冷媒流速；
9.车内空调系统根据电芯制冷需求量和驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，以平衡控制驾驶室和动力电池的制冷量。
10.优选的，所述冷却水循环回路包括：电动水泵和储水罐；
11.在所述冷却水循环回路中设置有所述电动水泵与所述储水罐，所述电动水泵用于
驱动冷却液在动力电池的冷却设备与所述二合一换热器之间循环流动。
12.优选的，还包括：散热器和电子风扇；
13.在所述空调冷凝器上设有散热器和电子风扇，以对所述空调冷凝器进行散热。
14.本发明还提供一种用于上述系统的混合动力电动车的制冷控制方法，包括：
15.获取动力电池的放电电流、电芯温度和电芯荷电状态soc，以得到动力电池所产生的焦耳热、反应热和极化热，进而得到的电芯产生热量；
16.将所述电芯产生热量乘以自散热系数，以得到电芯制冷需求量；
17.获取驾驶室内的设定温度差，以计算得到驾驶室制冷需求量；
18.根据所述电芯制冷需求量和所述驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度。
19.优选的，还包括：
20.判断是否获得驾驶室制冷请求，如果是，则判断动力电池是否有制冷请求；
21.如果否，则控制空调压缩机、空调冷凝器和电子风扇启动，并控制所述第一电磁膨胀阀全开，直至达到驾驶室设定温度，维持空调压缩机转速，进入保温阶段。
22.优选的，还包括：
23.如果驾驶室内温度在设定时间内仍小于设定温度，则根据驾驶室制冷需求量调整空调压缩机转速提升的幅度，以增加温度驾驶室的温差变化率。
24.优选的，还包括：
25.如果接收到动力电池制冷请求，且未接收到驾驶室制冷请求，则启动空调压缩机进行强制冷却，空调压缩机启动后按照初始设定转速运行，随后空调压缩机的转速根据每隔一段时间内的电芯制冷需求量进行相应的增减。
26.优选的，还包括：
27.如果共同接收到驾驶室制冷请求和动力电池制冷请求，则通过调整第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，每隔一段时间，根据电芯制冷需求量的大小，增加或减小第二电磁膨胀阀的开度；
28.当第二电磁膨胀阀开度增大到第一设定开度阈值时，使第二电磁膨胀阀的开度保持恒定，并增加空调压缩机的转速，以达到电芯和所述驾驶室的制冷量需求。
29.优选的，还包括：
30.当驾驶室制冷需求稳定时，对于电芯的制冷需求，首先选择通过调整第二膨胀阀的开度来实现，只有当第二膨胀阀的开度大于第二设定开并阈值时，才开始增加空调压缩机转速。
31.本发明提供一种混合动力电动车的制冷控制系统及方法，根据电芯制冷需求量和驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，以平衡控制驾驶室和动力电池的制冷量，解决现有混合动力电动车在驾驶室和动力电池的制冷需求存在相互影响，造成制冷不平衡的问题，能提高用户驾乘的舒适性和便捷性，增加汽车控制系统的智能性和稳定性。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作
简单地介绍。
33.图1为本发明提供的一种混合动力电动车的制冷控制系统的示意图。
34.图2是本发明提供的一种混合动力电动车的制冷控制方法的示意图。
35.图3是本发明实施例提供的一种混合动力电动车的制冷控制逻辑示意图。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
37.针对当前混合动力电动车对驾驶室和动力电池的制冷需求存在相互影响，易造成制冷不平衡的问题，本发明提供一种混合动力电动车的制冷控制系统及方法，解决现有混合动力电动车在驾驶室和动力电池的制冷需求存在相互影响，造成制冷不平衡的问题，能提高用户驾乘的舒适性和便捷性，增加汽车控制系统的智能性和稳定性。
38.如图1所示，一种混合动力电动车的制冷控制系统，包括：二合一换热器、第一电磁膨胀阀、第二电磁膨胀阀、空调压缩机和空调冷凝器。
39.所述二合一换热器通过冷却水循环回路对动力电池的冷却设备相连接，所述二合一换热器通过冷媒回路与驾驶室的制冷设备相连接，所述二合一换热器用于将所述冷却水循环回路内的冷却液与所述冷媒回路中的冷媒进行热交换。车内空调系统通过所述第一电磁膨胀阀控制驾驶室内的制冷量，并通过所述第二电磁膨胀阀控制所述冷媒回路的冷媒流量，所述第一电磁膨胀阀和所述第二电磁膨胀阀分别与三通阀的两个输出端相连接，所述三通阀的输入端与所述空调冷凝器的输出端相连接。所述空调压缩机用于驱动冷媒通过所述空调冷凝器进行散热，并通过调节转速以调整车内空调系统的冷媒流速。
40.车内空调系统根据电芯制冷需求量和驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，以平衡控制驾驶室和动力电池的制冷量。
41.进一步，所述冷却水循环回路包括：电动水泵和储水罐；在所述冷却水循环回路中设置有所述电动水泵与所述储水罐，所述电动水泵用于驱动冷却液在动力电池的冷却设备与所述二合一换热器之间循环流动。
42.该系统还包括：散热器和电子风扇；在所述空调冷凝器上设有散热器和电子风扇，以对所述空调冷凝器进行散热。
43.具体地，动力电池、二合一换热器、电动水泵、储水罐形成冷却水循环回路，由电动水泵控制流量。空调压缩机、空调冷凝器、三通接头、电磁膨胀阀、二合一换热器形成冷媒回路，冷媒回路是专门为电池水循环的冷却液进行降温的，而另一路的冷却水循环回路是为驾驶室制冷。空调压缩机要将上述两个冷媒回路循环回来的冷媒进行压缩降温，以实现热交换的循环。空调冷媒和动力电池冷却液两种冷却介质在二合一换热器中进行热量交换。本系统将空调压缩机的转速调节由事后调节改为事先调节，并增加了电子膨胀阀开度的调节，减少了对空调压缩机转速调节的频率，使得整个控制系统更加稳定。
44.可见，本发明提供一种混合动力电动车的制冷控制系统，根据电芯制冷需求量和驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，以平衡控制驾驶室和动力电池的制冷量，解决
现有混合动力电动车在驾驶室和动力电池的制冷需求存在相互影响，造成制冷不平衡的问题，能提高用户驾乘的舒适性和便捷性，增加汽车控制系统的智能性和稳定性。
45.如图2所示，本发明还提供一种用于上述系统的混合动力电动车的制冷控制方法，包括：
46.s1：获取动力电池的放电电流、电芯温度和电芯荷电状态soc，以得到动力电池所产生的焦耳热、反应热和极化热，进而得到的电芯产生热量。
47.s2：将所述电芯产生热量乘以自散热系数，以得到电芯制冷需求量。
48.s3：获取驾驶室内的设定温度差，以计算得到驾驶室制冷需求量。
49.s4：根据所述电芯制冷需求量和所述驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度。
50.在实际应用中，电芯在充放电过程中会产生热量，产生的热量主要包括反应热、极化热和焦耳热。这些热量是由充放电倍率、电芯荷电状态soc、电芯温度等因素制约的。可以通过电芯的试验测试获得。
51.电芯的数据是可以在开发验证过程中，通过大量的试验测得的。电芯的内阻r(i，t，soc)是由放电电流i、电芯温度t、电芯荷电状态soc共同确定的。由焦耳定律q＝i2rt，可以计算得电芯在t时间内由于内阻产生的热量。这些热量若不能被制冷系统带走，则会导致电芯温度升高。
52.在车辆实际行驶过程中，驾驶员不会频繁地调整驾驶室内温度，而环境温度也是相对稳定的，因此我们认为驾驶室内的制冷需求是相对稳定的。而动力电池要满足车辆加速、减速、爬坡、匀速行驶等各种工况，其充电或放电的电流大小是一直在变化的，同样其内阻也是不断变化的。我们由下述公式计算在t0到t1时间段内电芯由于内阻产生的热量。
53.根据公式计算焦耳热，公式中的各变量可以通过汽车内的传感器采集，比如电芯的充放电电流i可以通过霍尔传感器测得，电芯温度t可以通过温度传感器测得，soc值可以通过特定的算法计算，而电芯的内阻作为电芯本身的特性是在电芯开发过程中的试验中测得的。
54.同理反应热、极化热可以由如下积分公式计算：
[0055][0056][0057]q反应
(i,t,soc)、q
极化
(i,t,soc)表示在某个特定的i、t、soc状态下，反应热、极化热产生的速率，该变量与i、t、soc的对应关系由实验数据测得。
[0058]
将反应热、极化热、焦耳热累加起来，得到如下公式：
[0059]qbattery
＝q
反应热
+q
极化热
+q
焦耳热
；
[0060]
在由t0到t1时间段计算得出的电芯产生的热量乘以自散热系数η(u，t)后，得到电芯实际产生的热量。自散热系数η(u，δt)是由车速u、环境温度与电芯温度差δt共同确定的一个参数，其物理含义代表在温差δt、车速为u时，通过自然风冷将电芯的一部分热量带
走。q
battery
·
η(u,δt)这部分的热量即需要制冷系统带走，否则即会导致电芯温度升高。
[0061]
而对于驾驶室的制冷需求q
cab
(u,δt')是由车速u、环境温度与驾驶室设定温度差δt'共同确定。驾驶室是相对密封的环境，其制冷需求不能通过自然风冷带走，因此没有自散热系数的概念。
[0062]
首先是空调压缩机转速n，n越大提供的制冷效果越强，其次是两个制冷回路的第一电磁膨胀阀的开度p1、第二电磁膨胀阀的开度p2,其中p1+p2＝100％。电子膨胀阀开度大，代表通过其所在回路的冷媒流量增多，会提升制冷效果，反之亦然。
[0063]
如图3所示，该方法还包括：
[0064]
判断是否获得驾驶室制冷请求，如果是，则判断动力电池是否有制冷请求；如果否，则控制空调压缩机、空调冷凝器和电子风扇启动，并控制所述第一电磁膨胀阀全开，直至达到驾驶室设定温度，维持空调压缩机转速，进入保温阶段。
[0065]
具体地，仅驾驶室有制冷需求q
cab
(u,δt')时，启动空调压缩机、冷凝器及其风扇，第一电磁膨胀阀全开，空调压缩机每隔一段时间根据温差δt'、温差变化率dδt'，调整转速提升的幅度，直至达到驾驶室设定温度附近，维持空调压缩机转速，进入保温阶段。
[0066]
该方法还包括：如果驾驶室内温度在设定时间内仍小于设定温度，则根据驾驶室制冷需求量调整空调压缩机转速提升的幅度，以增加温度驾驶室的温差变化率。
[0067]
该方法还包括：如果接收到动力电池制冷请求，且未接收到驾驶室制冷请求，则启动空调压缩机进行强制冷却，空调压缩机启动后按照初始设定转速运行，随后空调压缩机的转速根据每隔一段时间内的电芯制冷需求量进行相应的增减。
[0068]
具体地，动力电池有制冷q
battery
·
η(u,δt)需求时，当该值超过某一设定阈值时，且空调压缩机未启动时，则启动空调压缩机进行强制冷却。空调压缩机启动后按照某一初始设定转速运行，随后空调压缩机的转速根据每隔一段时间制冷需求q
battery
·
η(u,δt)的大小，进行相应的增减。可以理解的是，选择了合适的时间间隔后，电芯由于内阻存在而放出的热量，导致电芯自身温度的升高具有滞后性，而在计算出制冷需求的那一时刻，即对空调压缩机的转速进行了事先调节。
[0069]
该方法还包括：如果共同接收到驾驶室制冷请求和动力电池制冷请求，则通过调整第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，每隔一段时间，根据电芯制冷需求量的大小，增加或减小第二电磁膨胀阀的开度。
[0070]
当第二电磁膨胀阀开度增大到第一设定开度阈值时，使第二电磁膨胀阀的开度保持恒定，并增加空调压缩机的转速，以达到电芯和所述驾驶室的制冷量需求。
[0071]
具体地，在驾驶室有制冷需求，且未达到设定温度，动力电池也有制冷q
battery
·
η(u,δt)需求，且该值超过某一设定阈值时，空调压缩机已经启动，则调整第一电磁膨胀阀的开度p1和第二电磁膨胀阀的开度p2，每隔一段时间，根据制冷需求q
battery
·
η(u,δt)的大小，增加或减小第二电磁膨胀阀的的开度p2，而空调压缩机的转速仍按照之前的控制策略进行调节，当第二电磁膨胀阀的开度p2增大到某一阈值(如50％)时，保持第二电磁膨胀阀的开度p2恒定，空调压缩机的转速除了按照之前的控制策略进行调节外，还额外增加由制冷需求q
battery
·
η(u,δt)所需要增加的空调压缩机转速。
[0072]
该方法还包括：当驾驶室制冷需求稳定时，对于电芯的制冷需求，首先选择通过调整第二膨胀阀的开度来实现，只有当第二膨胀阀的开度大于第二设定开并阈值时，才开始
增加空调压缩机转速。
[0073]
具体地，当驾驶室制冷需求稳定时，即驾驶室温度已经降至设定温度时。对于电芯的制冷需求q
battery
·
η(u,δt)，优先选择通过调整第二电磁膨胀阀的开度p2满足，只有当第二电磁膨胀阀的开度p2超过阈值(如75％)时，才开始增加空调压缩机转速，可以理解的时，第二电磁膨胀阀的开度p2增加的同时第一电磁膨胀阀的开度p1减小，但在驾驶室温度已经降至设定温度时，这种微小变化不会对乘员的体感温度造成较大的差异。
[0074]
可见，本发明提供一种混合动力电动车的制冷控制方法，根据电芯制冷需求量和驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，以平衡控制驾驶室和动力电池的制冷量，解决现有混合动力电动车在驾驶室和动力电池的制冷需求存在相互影响，造成制冷不平衡的问题，能提高用户驾乘的舒适性和便捷性，增加汽车控制系统的智能性和稳定性。
[0075]
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种混合动力电动车的制冷控制系统，其特征在于，包括：二合一换热器、第一电磁膨胀阀、第二电磁膨胀阀、空调压缩机和空调冷凝器；所述二合一换热器通过冷却水循环回路对动力电池的冷却设备相连接，所述二合一换热器通过冷媒回路与驾驶室的制冷设备相连接，所述二合一换热器用于将所述冷却水循环回路内的冷却液与所述冷媒回路中的冷媒进行热交换；车内空调系统通过所述第一电磁膨胀阀控制驾驶室内的制冷量，并通过所述第二电磁膨胀阀控制所述冷媒回路的冷媒流量，所述第一电磁膨胀阀和所述第二电磁膨胀阀分别与三通阀的两个输出端相连接，所述三通阀的输入端与所述空调冷凝器的输出端相连接；所述空调压缩机用于驱动冷媒通过所述空调冷凝器进行散热，并通过调节转速以调整车内空调系统的冷媒流速；车内空调系统根据电芯制冷需求量和驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，以平衡控制驾驶室和动力电池的制冷量。2.根据权利要求1所述的混合动力电动车的制冷控制系统，其特征在于，所述冷却水循环回路包括：电动水泵和储水罐；在所述冷却水循环回路中设置有所述电动水泵与所述储水罐，所述电动水泵用于驱动冷却液在动力电池的冷却设备与所述二合一换热器之间循环流动。3.根据权利要求2所述的混合动力电动车的制冷控制系统，其特征在于，还包括：散热器和电子风扇；在所述空调冷凝器上设有散热器和电子风扇，以对所述空调冷凝器进行散热。4.一种用于权利要求1至3任一项所述系统的混合动力电动车的制冷控制方法，其特征在于，包括：获取动力电池的放电电流、电芯温度和电芯荷电状态soc，以得到动力电池所产生的焦耳热、反应热和极化热，进而得到的电芯产生热量；将所述电芯产生热量乘以自散热系数，以得到电芯制冷需求量；获取驾驶室内的设定温度差，以计算得到驾驶室制冷需求量；根据所述电芯制冷需求量和所述驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度。5.根据权利要求4所述的混合动力电动车的制冷控制方法，其特征在于，还包括：判断是否获得驾驶室制冷请求，如果是，则判断动力电池是否有制冷请求；如果否，则控制空调压缩机、空调冷凝器和电子风扇启动，并控制所述第一电磁膨胀阀全开，直至达到驾驶室设定温度，维持空调压缩机转速，进入保温阶段。6.根据权利要求5所述的混合动力电动车的制冷控制方法，其特征在于，还包括：如果驾驶室内温度在设定时间内仍小于设定温度，则根据驾驶室制冷需求量调整空调压缩机转速提升的幅度，以增加温度驾驶室的温差变化率。7.根据权利要求6所述的混合动力电动车的制冷控制方法，其特征在于，还包括：如果接收到动力电池制冷请求，且未接收到驾驶室制冷请求，则启动空调压缩机进行强制冷却，空调压缩机启动后按照初始设定转速运行，随后空调压缩机的转速根据每隔一段时间内的电芯制冷需求量进行相应的增减。
8.根据权利要求7所述的混合动力电动车的制冷控制方法，其特征在于，还包括：如果共同接收到驾驶室制冷请求和动力电池制冷请求，则通过调整第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度，每隔一段时间，根据电芯制冷需求量的大小，增加或减小第二电磁膨胀阀的开度；当第二电磁膨胀阀开度增大到第一设定开度阈值时，使第二电磁膨胀阀的开度保持恒定，并增加空调压缩机的转速，以达到电芯和所述驾驶室的制冷量需求。9.根据权利要求8所述的混合动力电动车的制冷控制方法，其特征在于，还包括：当驾驶室制冷需求稳定时，对于电芯的制冷需求，首先选择通过调整第二膨胀阀的开度来实现，只有当第二膨胀阀的开度大于第二设定开并阈值时，才开始增加空调压缩机转速。

技术总结

本发明提供一种混合动力电动车的制冷控制系统及方法，该方法包括：获取动力电池的放电电流、电芯温度和电芯荷电状态SOC，以得到动力电池所产生的焦耳热、反应热和极化热，进而得到的电芯产生热量；将所述电芯产生热量乘以自散热系数，以得到电芯制冷需求量；获取驾驶室内的设定温度差，以计算得到驾驶室制冷需求量；根据所述电芯制冷需求量和所述驾驶室制冷需求量调节得到空调压缩机转速，及调节动力电池制冷和驾驶室制冷所对应的第一电磁膨胀阀和第二电磁膨胀阀的开度。本发明能提高用户驾乘的舒适性和便捷性，增加汽车控制系统的智能性和稳定性。性和稳定性。性和稳定性。