一种电动汽车热泵系统热管理控制方法及其系统与流程

本技术涉及汽车的领域，尤其是涉及一种电动汽车热泵系统热管理控制方法及其系统。

背景技术：

1、随着新能源电动汽车在市场占有率越来越高，用户对电动汽车要求日益增多，其中较为重要的就是续航里程。电动汽车除行驶耗能大，其次就是空调使用能耗占较大比重，电动汽车通过热管理充分利用废热来提供热量，降低能耗增加续航能力。

2、而热管理控制多为实验标定获得控制策略，传统控制算法多为闭环控制，控制目标皆为温度值。电动汽车热管理系统包括座舱热管理模块、电机电驱热管理模块以及电池热管理模块，且每个模块的控制目标都不同，使得热管理系统需要根据不同目标用不同系统参数进行匹配，从而实现对温度值的调控。如今车辆更新换代频繁，电池容量会发生变化，电机会不断变化，座舱的热密封性会发生变化，甚至座舱材料不同还会改变座舱的热容。使得每个不同型号的车辆，均需要重新对系统目标进行标定获取，同时系统参数也需要对应更改，才能最终使温度值达到指定的温度值，这样的算法需要的标定周期较长，难以适应如今的快节奏迭代更新。

技术实现思路

1、为了改善对于不同型号的车辆，热管理控制系统需要的标定周期较长的问题，本技术提供一种电动汽车热泵系统热管理控制方法及其系统。

2、本技术提供的一种电动汽车热泵系统热管理控制方法及其系统，采用如下的技术方案：

3、一种电动汽车热泵系统热管理控制方法及其系统，包括：

4、获取系统的目标温度值，获取系统的当前温度值、目标温度值以及系统的参数数据，系统的参数数据包括质量、比热容，获取系统的热传递介质的比热容、热传递介质的温度值以及流量；

5、通过将系统的目标温度值与容积、比热容来计算出系统达到目标温度值所需的总热量，通过系统的当前温度值与容积、比热容来计算出系统目前含有的当前热量，通过总热量与当前热量计算出系统能量需求；

6、通过热传递介质的比热容、温度值以及流量来计算出热传递介质所能传递的热量，并使此热量与系统能量需求相匹配；

7、控制热传递介质的流量与温度来使系统的当前热量达到系统所需的总热量。

8、通过采用上述技术方案，当需要测试新车型的热泵系统时，可直接将通过厂商或简单测量得到的参数数据输入，再输入使用者需要的目标温度值，系统便可通过计算得到系统能量需求，再计算得到所需的热传递介质的热量，此时便可拆解热传递介质的温度值与流量，例如空调的温度与出风量，通过此方法便可直接计算得到，而传统需要经过大量的实验，一点点改变空调的温度值与风量来得到适配新车型的数据库，并通过数据库最后选择适配的参数进行标定，耗费大量时间，而本技术可通过已知参数计算得到并建立数学模型，而后进行微调即可完成实验，大大缩短了热泵系统的测试时间。

9、可选的，所述系统包括座舱热管理模块，所述座舱热管理模块用于管理座舱的热量，所述参数数据包括座舱的容积、比热容、阳光透射面积、车辆的表面积、车辆的导热系数；获取座舱外部的环境温度，获取照射在车辆上的阳光强度，获取车速，获取乘客数量，获取座舱的目标温度值；

10、通过阳光强度与车速得到车辆表面的温升量，通过座舱的容积、比热容、车辆的表面积、车辆的导热系数得到综合传热系数；

11、通过车辆表面的温升量、环境温度、座舱的目标温度、综合传热系数计算出赋予热量差值，交换热量差值为车辆外部环境传递给座舱的热量与座舱达到目标温度值时的热量之间的差值；通过赋予热量差值、阳光强度、阳光透射面积、乘客数量计算出座舱热负荷，座舱热负荷为座舱内的热量达到目标温度值所需的热量。

12、通过采用上述技术方案，通过已知的座舱的容积、比热容、阳光透射面积、车辆的表面积、车辆的导热系数，便可得到座舱目前所含的热量，再配合使用者设定的目标温度值即可计算得到座舱热负荷，建立了制热时的数学模型，此座舱热负荷即为座舱热管理模块所需的关系式模型，借此关系式模型便可得到所需热传递介质的温度值与流量，减少了测试的次数，缩短了空调的调试时间。

13、可选的，获取座舱内的当前温度值，通过目标温度值与当前温度值计算出座舱温度差值；

14、通过将座舱温度差值乘以比例系数，再与座舱温度差值按照积分系数积分计算后相加得到座舱pi控制项；

15、通过座舱pi控制项、座舱热负荷计算出座舱能量需求，座舱能量需求为经过矫正的座舱内的热量达到目标温度所需的热量；

16、通过座舱能量需求拆解计算出对座舱进行热量传递的热传递介质的风量以及目标温度值。

17、通过采用上述技术方案，通过座舱pi控制项来对座舱热负荷进行反馈矫正，从而得到了座舱能量需求，座舱能量需求即为座舱热管理模块所需的数学模型，此时便可通过拆解座舱能量需求直接得到热传递介质的温度值与风量的关系式或热传递介质的模型，降低了通过大量测试来建立数据或数据表，来寻找关系式或建立相关模型的概率，减少了测试次数，缩短了测试的时间。

18、可选的，获取热传递介质进入座舱时的实际温度值，通过热传递介质的实际温度值与热传递介质的目标温度值计算出热传递介质的温度值差值；

19、通过热传递介质的温度值差值、风量以及比热容来计算出风损失热量，风损失热量为热传递介质在传递至座舱前损失的热量；

20、原先的座舱能量需求上加上风损失热量计算出实际的座舱能量需求，然后再次进行热量的传递。

21、通过采用上述技术方案，通过计算风损失热量反馈给座舱能量需求，大大降低了风在传递至座舱之前做产生的能量损失，对座舱能量需求计算与实际情况之间产生偏差的概率，减小了误差，提高了数学模型的精确性。

22、可选的，获取座舱内的当前温度值，通过当前温度值与目标温度值计算出温度变化值；

23、通过温度变化值、座舱的容积、座舱的比热容计算出座舱的实际已获得热量；

24、将实际已获得热量从座舱能量需求中减去，计算出实际的座舱能量需求，再根据实际的座舱能量需求进行热量的传递。

25、通过采用上述技术方案，通过实际已获得热量反馈给座舱能量需求，例如前一次计算得到座舱能量需求为1单位，而实际只传递了0.8单位的热量，此时通过实际已获得热量反馈便将剩余的0.2单位反馈给了下一次的座舱能量需求，若是下一次的座舱能量需求计算出来为1单位，则需加上上一次少的0.2单位，即下一次的座舱能量需求为1.2单位，从而达到弥补修正的作用，从而达到反馈减小误差的作用，降低了误差一次次叠加而导致后续难以修正的概率，提高了数学模型的稳定性。

26、可选的，获取座舱内的相对湿度、当前温度值、内循环空气比例，获取座舱外部的环境温度，获取进入座舱的实际风量；

27、通过内循环空气比例、座舱内的当前温度值、座舱外部的环境温度计算出进气温度；

28、通过进气温度、相对湿度计算出露点温度；

29、通过露点温度、进气温度、实际风量计算出座舱湿负荷；

30、座舱制热需求为座舱能量需求，而座舱制冷需求为座舱能量需求与座舱湿负荷比较取最小值，且座舱制冷需求中的目标温度值恒小于座舱内的温度值。

31、通过采用上述技术方案，通过计算出座舱湿负荷，实现了对湿度与温度的数学模型的建立，建立对湿度控制以及制冷控制的数学模型，使得可得到在湿度控制以及制冷时的热传递介质的温度值与流量的关系式，进一步加快了在座舱制冷时的热传递介质的参数的测试。

32、可选的，所述系统包括电池热管理模块，所述电池热管理模块用于管理电池的热量，所述参数数据包括电池的芯体最高温度、芯体最低温度、与热传递介质接触进行热量交换的接触面积、导热系数、质量、比热容、目标电池进水温度以及电池所用的热传递介质的比热容；

33、通过芯体最高温度、芯体最低温度计算出电池中的最高内阻与最低内阻，并通过最高内阻与最高内阻计算出电池的平均内阻；

34、获取电池输出电流，通过电池输出电流与平均内阻计算出电池产出热量；

35、获取实际电池进水温度，电池进水温度为热传递介质接触到电池前的温度，通过目标电池进水温度与实际电池进水温度计算出电池进水温度差值；

36、通过将电池进水温度差值乘以比例系数，再与电池进水温度差值按照积分系数积分计算后相加得到电池pi控制项；

37、通过电池产出热量与电池pi控制项计算得出电池需求能量；

38、通过电池与热传递介质之间的接触面积、电池的导热系数计算出热传递介质与电池交换热量的目标换热效率；

39、通过电池需求能量、热传递介质的比热容、电池的目标换热效率拆解计算出所需电池的热传递介质的温度值以及流量。

40、通过采用上述技术方案，通过计算得到电池产出热量，再通过电池pi控制项来进行反馈矫正，以及目标换热效率建立了电池的数学模型，通过此数学模型可以拆解得到电池的热传递介质的温度值以及流量，从而大大缩短了测试周期。

41、可选的，获取电池出水温度，通过电池出水温度、电池进水温度计算出电池的实际换热效率，再将计算出的电池的实际换热效率替换目标换热效率；

42、获取电池的目标温度值与当前温度值，通过电池的目标温度值、当前温度值计算出电池的温度变化值；

43、通过电池的温度变化值、电池的质量、比热容计算出电池的实际已获得能量；

44、通过电池的实际已获得能量来对电池需求能量进行矫正。

45、通过采用上述技术方案，在第一次运行时数学模型采用目标换热效率，而在运行开始后通过实际运行测量计算得到的实际换热效率来对初始的目标换热效率进行替换，使数学模型更加贴近实际，提高了数学模型的精确度，减小了计算与实际产生的误差，进一步缩短测试周期。

46、可选的，所述系统包括电机电驱热管理模块，所述电机电驱热管理模块用于管理电机电驱的热量，所述参数数据包括电机电驱的质量、比热容、与热传递介质接触进行热量交换的接触面积、导热系数以及电机电驱所用的热传递介质的比热容；

47、获取电机电驱的目标温度值，通过目标温度值、电机电驱的质量、比热容计算出电机电驱达到目标温度值时所含的热量；

48、获取电机电驱的当前温度值，通过当前温度值、电机电驱的质量、比热容计算出电机电驱当前所含有的热量，通过电机电驱当前含有的热量与电机电驱达到目标温度值所含的热量计算出电机电驱需求能量；

49、通过电机电驱与热传递介质之间的接触面积、电机电驱的导热系数计算出热传递介质与电机电驱交换热量的换热效率；

50、通过电机电驱需求能量、热传递介质的比热容以及电机电驱的换热效率拆解计算出所需电机电驱的热传递介质的温度值以及流量。

51、通过采用上述技术方案，通过电机电驱需求能量、换热效率以及热传递介质的参数建立电机电驱热量的数学模型，通过此数学模型也拆解出若是需要压住电机电驱所产生的热量，所需的热传递介质的温度值以及流量，进一步缩短了测试周期；但此数学模型通常在电机电驱的温度过高的情况下使用，在电机电驱正常工作时，热传递介质作用是将电机电驱上的热量带走供给电池与座舱，节省了给电池与座舱升温而制热所消耗的电能，降低了能耗，达到节电的目的。

52、可选的，一种系统，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行的计算机程序。

53、通过采用上述技术方案，通过处理器来对程序进行运行，从而对数据进行处理，通过存储器来对程序、数据进行存储并供处理器调用。

54、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

55、1.本技术可通过已知参数计算得到并建立数学模型，将温度这个目标值转化成热量，热量可作为座舱、电池、电机电驱以及热传递介质的中间值进行计算，而后进行微调即可完成对热传递介质温度值与流量的标定参数实验，大大缩短了热泵系统的测试时间。

56、2.将电机电驱上的热量带走供给电池与座舱，节省了给电池与座舱升温而制热所消耗的电能，降低了能耗，达到节电的目的。