1.本发明涉及电动汽车冷却系统控制领域，特别涉及一种纯电动汽车制冷制热系统中电控元件的控制方法。


背景技术：

2.电动汽车作为一种低污染、低噪声的新能源汽车，发展迅速，市场占有率逐渐增高。电动汽车的三电系统等需要进行热管理控制，现有技术常见的热管理系统包括在电动汽车上集成冷却/加热液体回路，通过液冷的方式进行降温或通过ptc加热液体的方式对电动汽车进行加热。在制冷制热系统中涉及到的电控元件包括水泵、电子膨胀阀、电机三通阀等，需要对其进行控制仪以满足整个系统的可靠运行，在制热制冷管理系统中一般采用多个水泵进行水循环的控制，一般包括三个水泵分别对应电驱系统(obc/dcdc、mcu、电机等)、ptc回路(用于驱动ptc回路运转对液体进行加热)、电池及bms，用户分别控制三者对应冷却液体回路的流动，通过温度传感器检测对应的温度数据结合水泵的水流控制以及ptc控制从而实现热管理系统，但是这种传统的热管理系统的控制方法都相对较为简单，如在水泵开启控制上仅达到设定的温度要求后就控制水泵的打开，但是水泵实际上是可以控制开度的，如何控制开度以及采用什么参数进行开度的控制在现有技术中均没有公开；而且针对一些温度传感器的故障后就无法进行工作，适应性较差，无法做到故障后的安全工作设定；这些在现有技术中都没有考虑到，对于系统的准确性和可靠性控制都没有做出合理的控制逻辑设置，造成控制方法较为简单，同时在故障后无法因此需要对现有技术的电动汽车热管理系统设计一套新的控制策略来控制保证热管理系统可以可靠准确进行电动汽车的热管理。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纯电动汽车制冷制热系统中电控元件的控制方法，对热管理系统中的水泵、三通阀等做出可靠准确的控制。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纯电动汽车制冷制热系统中电控元件的控制方法，所述电控元件包括用于为电驱系统液冷回路提供液体循环动力的第一水泵，采集电驱系统中dcdc温度、充电机温度、电机温度、电机逆变器温度并将其转换成对应的占空比值，取最大占空比值作为驱动回路最大占空比；采集外界环境温度并转换成外界环境温度补偿占空比；采用驱动回路最大占空比和外界环境温度补偿占空比之和作为第一水泵的控制占空比对水泵进行控制。
5.在对第一水泵进行控制时，当判断采集电驱系统对应的温度传感器发生故障时，通过预先设置的安全温度作为故障的温度传感器采集的温度数据进行占空比的转换。
6.电控元件还包括用于控制ptc液体回路流动的第二水泵，采集ptc出水口温度数据并将其转换成ptc回路占空比并将ptc回路占空比与外界温度补偿占空比做和后的占空比来控制第二水泵的工作。
7.电控元件还包括用于控制电池包液体回路流动的第三水泵，对第三水泵的控制包括：通过bms采集的当前电池包温度和目标电池温度计算温度绝对值差值，并转换成bms工作占空比信号；根据电子膨胀阀的实际工作开度转换成电子膨胀阀补偿占空比，其中电子膨胀阀为控制电池包液体回路和压缩机回路之间的热交换；
8.当检测到bms状态处于工作或充电状态且无bms加热请求、无制冷请求时，将采用bms工作占空比信号来控制第三水泵的工作；
9.当bms存在加热请求时，采用第二水泵的实际工作占空比来控制第三水泵的工作；
10.当bms存在制冷请求时，将bms工作占空比与电子膨胀阀补偿占空比之和作为第三水泵控制占空比信号来控制第三水泵的工作。
11.所述电控元件还包括电子膨胀阀，所述电子膨胀阀用于连接车载空调压缩机回路和电池包液体回路，用于通过电子膨胀阀的开度来控制电池包液体回路和压缩机回路之间的热交换；对电子膨胀阀的控制包括：
12.根据bms采集的当前电池包温度和目标温度值之间的差值并转换为电子膨胀阀开度控制的第一bms工作开度；
13.当bms有制冷请求、乘员舱无制冷请求且无除霜除雾制冷请求时，将电子膨胀阀的开度最大值作为电子膨胀阀实际工作开度进行电子膨胀阀的控制；
14.当乘员舱有除霜除雾制冷请求、bms有制冷需求且bms计算的当前电池包温度和目标温度值之间的差值小于设定的温度阈值时、且压缩机功率达到最大时，采集第一bms工作开度*第一偏移系数进行电子膨胀阀的控制，其中第一偏移系数为小于1且大于0；
15.当乘员舱有除霜除雾制冷请求、bms由制冷请求且当前电池包温度和目标温度值之间的差值≥设定的温度阈值时、且压缩机功率达到最大时，采集第一bms工作开度*第二偏移系数进行电子膨胀阀的控制，其中第而偏移系数大于1；
16.当乘员舱有制冷请求且无除霜除雾制冷请求时，bms有制冷请求，采用第一bms工作开度进行电子膨胀阀的控制；否则，采用电子膨胀阀最低开度来控制电子膨胀阀的开度。
17.所述电控元件还包括三通阀，所述三通阀用于控制ptc加热回路与压缩机回路之间的热交互以及ptc加热回路和电池包液体回路之间的热交互；
18.其控制方法包括：通过bms采集电池包当前温度和目标温度的绝对值差值，查表得到绝对值差值对应的第二bms工作开度；
19.当bms有制热请求、乘员舱无制热请求且无除霜除雾制热请求时，将电机三通阀第一方向处于全开状态进行控制；
20.当乘员舱有除霜除雾制热请求、电池包有制热需求且ptc功率达到最大时，将第二bms工作开度*第三偏移系数作为电机三通阀第一方向的开度进行控制；
21.当乘员舱有制热请求但无除霜除雾制热请求且bms有制热请求时，将第二bms工作开度作为电机三通阀第一方向的开度进行控制；否将电机三通阀第一方向的开度为最小开度进行控制。
22.在对电控元件进行控制时进行控制限值处理，在用于控制电控元件的控制信号超出电控元件的限值范围时按照最小或最大值进行控制。
23.在车辆状态由run状态切换成afterrun状态时，保持run状态下持续工作设定时间后断开电控元件的工作。
24.在对电控元件进行控制时，首先检测电控元件的故障状态，仅在电控元件无故障时才控制其工作，否则发出故障报警。
25.本发明的优点在于：可以对热管理系统中的电控元件进行有效的控制，通过开度不同的不同来实现更加精准的控制，从而保证了电动汽车的热管理的需求；通过设置补偿的方式来对控制进行补偿，也可以保证了控制的精准；在针对加热需求时，可以根据不同情况下进行协调控制，保证了电池包的加热及乘员舱的加热需求，协调整车的热管理可靠运行，提高用户体验。
附图说明
26.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
27.图1为本发明热管理系统各回路示意图。
28.本技术中涉及到的中英文对照如下：
29.1.powermode整车模式
30.2.on启动模式
31.3.charge充电模式
32.4.smartcharge智能补电模式
33.5.off停止模式
34.6.run激活状态
35.7.afterrun停止状态
36.8.run_afterrun激活/停止状态控制
37.9.ptc加热器
38.10.bms电池包
39.11.dcdc直流变换器
40.12.obc充电机
41.13.tbd可标定数据，注：本文中查表数据仍可标定。
具体实施方式
42.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
43.本技术是针对现有技术中的热管理进行中的电控元件进行控制，从而保证了热管理效果的高效可靠，且控制准确度更高以提高用户体验。具体方案如下：
44.首先介绍热管理系统，一般热管理系统是由多个液体回路和空调压缩机回路组成的对车内进行加热或制冷的控制系统，包括电驱系统回路、ptc液体回路、电池包液体回路以及压缩机回路。电驱系统回路主要是通过液体回路对电驱、obd、dcdc等进行液冷，液体回路通过循环的方式带走电驱中的热量的回路；ptc液体回路、电池包液体回路类似，压缩机回路主要是将空调的冷热与电池包液体回路进行热交互，实现温度的交互，也是为了加热，本技术就分别对这回路中的水泵、三通阀等进行控制，具体如下：
45.一种电动汽车制冷制热系统中电控元件的控制方法，所述电控元件包括用于为电驱系统液冷回路提供液体循环动力的第一水泵、用于控制ptc液体回路流动的第二水泵、用
于控制电池包液体回路流动的第三水泵、用于通过电子膨胀阀的开度来控制电池包液体回路和压缩机回路之间的热交换的电子膨胀阀、三通阀。控制方法分别包括三个水泵的控制方法以及电子膨胀阀的控制方法、三通阀的方法。
46.1、第一水泵的控制方法(水泵1)
47.第一水泵用于为电驱系统液冷回路提供液体循环动力的第一水泵，通过第一水泵控制液体循环来对电驱系统中各模块进行降温；
48.对水泵1的控制需要检测车辆是否存在故障，要保证车辆无低压系统故障且水泵无故障时才能工作：检测整车低压系统电压处于正常工作电压范围(8-20v，tbd)时，输出“低压工作电压正常”，否则“低压工作电压故障”。检测水泵1的故障：当检测到水泵1控制器故障反馈lin通讯信号为过流故障、空载故障、过压故障、过温故障之一并持续一段时间(5s，tbd)时，输出“水泵1故障”，并发出故障报警。
49.对于水泵1的控制，实际上水泵是通过pwm占空比信号来控制的，不同占空比水泵1的工作状态是不同的开启开度也是不同的。水泵：线性控制区域为10-100对应开度为0％-100％，10对应0％(全关)，100对应100％(全开)。
50.水泵1的控制根据多个参数来设置，采集电驱系统中dcdc温度、充电机温度、电机温度、电机逆变器温度并将其转换成对应的占空比值，取最大占空比值作为驱动回路最大占空比；采集外界环境温度并转换成外界环境温度补偿占空比；采用驱动回路最大占空比和外界环境温度补偿占空比之和作为第一水泵的控制占空比对水泵进行控制。
51.将温度转换成控制用的占空比信号时，通过查表的方式进行，查表通过预先标定的关系表根据温度不同来进行查表标定获取，将“dcdc温度”、“充电机温度”、“电机温度”、“电机逆变器温度”分别查下列对应表格得到四个占空比值，取最大占空比值作为“驱动回路最大占空比”。表格如下：
52.[0053][0054][0055]
通过“外界环境温度”查下表，作为“外界温度补偿占空比”，表格对应的数据也是预先标定设置，如下表格示意，可以根据多次测量标定来实现不同外温度下的对应标定关系。
[0056]
[0057]
当检测到与水泵1控制相关的传感器故障时，即在对第一水泵进行控制时，当判断采集电驱系统对应的温度传感器发生故障时，通过预先设置的安全温度作为故障的温度传感器采集的温度数据进行占空比的转换：
[0058]
检测到dcdc温度传感器故障时，将“安全温度”(20℃，tbd)作为“dcdc温度”，否则将“dcdc传感器温度值”作为“dcdc温度”。
[0059]
检测到obc温度传感器故障时，将“安全温度”(20℃，tbd)作为“obc温度”，否则将“obc传感器温度值”作为“obc温度”。
[0060]
检测到电机温度传感器故障时，将“安全温度”(15℃，tbd)作为“电机温度”，否则将“电机传感器温度值”作为“电机温度”。
[0061]
检测到电机逆变器温度传感器故障时，将“安全温度”(20℃，tbd)作为“电机逆变器温度”，否则将“电机逆变器传感器温度值”作为“电机逆变器温度”。
[0062]
然后根据各温度来实现转换成对应的占空比数值然后进行水泵1的控制。在对水泵1进行控制时，需要保证无故障也就是：检测到无“低压工作电压故障”及无“水泵1故障”时，将“驱动回路最大占空比”与“外界温度补偿占空比”的和作为“水泵1控制占空比”。将“水泵1控制占空比”做限值处理(最小值不得小于0，最大值不得大于100)及run_afterrun控制后，作为“水泵1实际工作占空；当水泵1控制占空比超出预先设置的限值范围，当大于限值范围则以限值的最大值作为占空比，若小于最小限值，则以最小限值作为控制用占空比。
[0063]
2、第二水泵控制(水泵2)
[0064]
采集ptc出水口温度数据并将其转换成ptc回路占空比并将ptc回路占空比与外界温度补偿占空比做和后的占空比来控制第二水泵的工作。
[0065]
检测到水泵2控制器故障反馈lin通讯信号为过流故障、空载故障、过压故障、过温故障之一并持续一段时间(5s，tbd)时，输出“水泵2故障”[0066]
将“ptc出水口温度”查下表得到“ptc回路占空比”。
[0067][0068][0069]
检测到无“低压工作电压故障”及无“水泵2故障”时，将“ptc回路占空比”与“外界温度补偿占空比”的和作为“水泵2控制占空比”。将“水泵2控制占空比”做限值处理(最小值不得小于0，最大值不得大于100)及run_afterrun控制后，作为“水泵2实际工作占空比”。
[0070]
3、对第三水泵的控制包括：通过bms采集的当前电池包温度和目标电池温度计算温度绝对值差值，并转换成bms工作占空比信号；根据电子膨胀阀的实际工作开度转换成电
子膨胀阀补偿占空比，其中电子膨胀阀为控制电池包液体回路和压缩机回路之间的热交换；
[0071]
当检测到bms状态处于工作或充电状态且无bms加热请求、无制冷请求时，将采用bms工作占空比信号来控制第三水泵的工作；
[0072]
当bms存在加热请求时，采用第二水泵的实际工作占空比来控制第三水泵的工作；
[0073]
当bms存在制冷请求时，将bms工作占空比与电子膨胀阀补偿占空比之和作为第三水泵控制占空比信号来控制第三水泵的工作。
[0074]
在水泵3进行控制时，需无故障，检测到水泵3控制器故障反馈lin通讯信号为过流故障、空载故障、过压故障、过温故障之一并持续一段时间(5s，tbd)时，输出“水泵3故障”[0075]
根据bms“当前温度”和“目标温度”绝对值差值，查下表得到“bms工作占空比”。
[0076][0077]
根据“电子膨胀阀实际工作开度”，查下表得到“电子膨胀阀补偿占空比”。
[0078][0079]
检测到无“低压工作电压故障”及无“水泵3故障”时，依次进行以下4个流程：
[0080]
当bms状态为running、charging且无“bms加热请求”和无“制冷请求时”时，将“bms工作占空比”作为“水泵3控制占空比1”进行控制；
[0081]
当bms有“加热请求”时，将“水泵2实际工作占空比”作为“水泵3控制占空比1”进行控制；
[0082]
当bms有“制冷请求”时，将“bms工作占空比”与“电子膨胀阀补偿占空比”之和作为“水泵3控制占空比1”进行水泵3控制；
[0083]
将“水泵3控制占空比1”做限值处理(最小值不得小于0，最大值不得大于100)及run_afterrun控制后，作为“水泵3实际工作占空比”。
[0084]
4、电子膨胀阀
[0085]
电子膨胀阀用于连接车载空调压缩机回路和电池包液体回路，用于通过电子膨胀阀的开度来控制电池包液体回路和压缩机回路之间的热交换；对电子膨胀阀的控制包括：
[0086]
根据bms采集的当前电池包温度和目标温度值之间的差值并转换为电子膨胀阀开度控制的第一bms工作开度；
[0087]
当bms有制冷请求、乘员舱无制冷请求且无除霜除雾制冷请求时，将电子膨胀阀的开度最大值作为电子膨胀阀实际工作开度进行电子膨胀阀的控制；
[0088]
当乘员舱有除霜除雾制冷请求、bms有制冷需求且bms计算的当前电池包温度和目标温度值之间的差值小于设定的温度阈值时、且压缩机功率达到最大时，采集第一bms工作开度*第一偏移系数进行电子膨胀阀的控制，其中第一偏移系数为小于1且大于0；
[0089]
当乘员舱有除霜除雾制冷请求、bms由制冷请求且当前电池包温度和目标温度值之间的差值≥设定的温度阈值时、且压缩机功率达到最大时，采集第一bms工作开度*第二偏移系数进行电子膨胀阀的控制，其中第而偏移系数大于1；
[0090]
当乘员舱有制冷请求且无除霜除雾制冷请求时，bms有制冷请求，采用第一bms工作开度进行电子膨胀阀的控制；否则，采用电子膨胀阀最低开度来控制电子膨胀阀的开度。
[0091]
电子膨胀阀：线性控制区域为32-480对应开度为1％-100％，0对应0％(全关)，480对应100％(全开)。
[0092]
检测到电子膨胀阀控制器故障反馈lin通讯信号为线圈短路故障、线圈开路故障、过温故障、空转故障之一并持续一段时间(5s，tbd)时，输出“电子膨胀阀故障”。
[0093]
根据bms“当前温度”和“目标温度”绝对值差值，查下表得到“bms工作开度1”。
[0094][0095]
检测到无“低压工作电压故障”及无“电子膨胀阀故障”时，进行以下5个流程：
[0096]
当bms有“制冷请求”，乘员舱无“制冷请求”且无“除霜除雾制冷请求”时，将“480”作为“电子膨胀阀开度1”；
[0097]
当乘员舱有“除霜除雾制冷请求”、bms有“制冷需求”时且bms“当前温度”和“目标温度”绝对值差＜“安全温度”(15℃，tbd)，“压缩机功率达到最大”时，将“bms工作开度1”*偏移系数(0.8，tbd)作为“电子膨胀阀开度1”；
[0098]
当乘员舱有“除霜除雾制冷请求”、bms有“制冷请求”且bms“当前温度”和“目标温度”绝对值差≥“安全温度”(15℃，tbd)、“压缩机功率达到最大”时，将“bms工作开度1”*偏移系数(1.2，tbd)作为“电子膨胀阀开度1”；
[0099]
当乘员舱有“制冷请求”但无“除霜除雾制冷请求”，bms有“制冷请求”时，将“bms工作开度1”作为“电子膨胀阀开度1”，否则将“0”作为“电子膨胀阀开度1”。
[0100]
将“电子膨胀阀开度1”做限值处理(最小值不得小于0，最大值不得大于480)及run_afterrun控制后，作为“电子膨胀阀实际工作开度”。
[0101]
5、三通阀
[0102]
三通阀用于控制ptc加热回路与压缩机回路之间的热交互以及ptc加热回路和电池包液体回路之间的热交互；其控制方法包括：通过bms采集电池包当前温度和目标温度的绝对值差值，查表得到绝对值差值对应的第二bms工作开度；
[0103]
当bms有制热请求、乘员舱无制热请求且无除霜除雾制热请求时，将电机三通阀第一方向处于全开状态进行控制；
[0104]
当乘员舱有除霜除雾制热请求、电池包有制热需求且ptc功率达到最大时，将第二bms工作开度*第三偏移系数作为电机三通阀第一方向的开度进行控制；
[0105]
当乘员舱有制热请求但无除霜除雾制热请求且bms有制热请求时，将第二bms工作开度作为电机三通阀第一方向的开度进行控制；否将电机三通阀第一方向的开度为最小开度进行控制。
[0106]
电机三通阀：ptc端口为常开，开度恒为100％。bms和乘员舱为相对开度，即bms开度为20％。则乘员舱开度为80％。本方法采用控电机三通阀bms口，线性控制区域为0-100对应开度为0％-100％，0对应0％(全关)，100对应100％(全开)。
[0107]
检测到电机三通阀控制器故障反馈lin通讯信号为确定电机三通阀故障状态为过压故障、欠压故障、过流故障、过温故障、堵转故障之一并持续一段时间(5s，tbd)时，输出“电机三通阀故障”[0108]
根据bms“当前温度”和“目标温度”绝对值差值，查下表得到“bms工作开度2”。
[0109][0110]
检测到无“低压工作电压故障”及无“电机三通阀故障”时，进行以下4个流程：
[0111]
当bms有“制热请求”，乘员舱无“制热请求”且无“除霜除雾制热请求”时，将“100”作为“电机三通阀开度1”；
[0112]
乘员舱有除霜除雾制热需求、电池包有制热需求时，且ptc功率达到最大时，将“bms工作开度2”*偏移系数(0.8，tbd)作为“电机三通阀开度1”；
[0113]
当乘员舱有“制热请求”但无“除霜除雾制热请求”、bms有“制热请求”时，将“bms工作开度2”作为“电机三通阀开度1”，否则将“0”作为“电机三通阀开度1”。
[0114]
将“电机三通阀开度1”做限值处理(最小值不得小于0，最大值不得大于100)及run_afterrun控制后，作为“电机三通阀实际工作开度”。
[0115]
在本技术中，在对电控元件进行控制时进行控制限值处理，在用于控制电控元件的控制信号超出电控元件的限值范围时按照最小或最大值进行控制。
[0116]
run_afterrun控制，即车辆在powermode＝on、charge、smartcharge模式(run状态)时，热管理系统(水泵1、水泵2、水泵3、电子膨胀阀、电机三通阀)按照整车实际工况进行工作；车辆从run状态切换为afterrun状态(powermode＝off)时，热管理系统保持上一工作状态运行一段时间(20s，tbd)。在车辆状态由run状态切换成afterrun状态时，保持run状态下持续工作设定时间后断开电控元件的工作。
[0117]
本技术突出的特点包括1、三水泵+电子膨胀阀+电机三通阀的控制实现了区域性系统热管理，vcu根据乘员舱、动力电池、电机、电机逆变器、dcdc、充电机等不同热管理需求进行对应的系统热管理分配，大大提高了热管理系统的安全性、高效性和经济性
[0118]
2、本发明采用lin通讯传递故障信号相对于传统pwm波信号传递更准确更迅速，并且对热管理系统重要部件均进行故障诊断及对应的故障处理方法，极大地提高了系统的安全性。
[0119]
3、设置了run和afterrun两种工作模式，采用不同的管理方法进行系统热管理，大大提高了系统安全性和经济性。
[0120]
4、本发明afterrun模式适用于不同车型，应用领域更广泛。对于在powermode＝off时，热管理系统传感器能够持续工作一段时间的车型，本发明可以控制热管理系统按照
整车实际工况进行工作；对于在powermode＝off时，热管理系统传感器直接关闭的车型，本发明可控制热管理系统保持上一状态持续工作一段时间。
[0121]
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。