电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法及相关装置与流程

1.本发明涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法及相关装置。


背景技术：

2.电动汽车相对于传统汽车，需考虑动力电池的冷却。有些车型中，空调蒸发器和电池冷却器都并联在空调系统中，空调蒸发器用于乘车舱的制冷，电池冷却器用于动力电池的冷却。在空调系统冷量充分的情况，空调蒸发器的电子膨胀阀以及电池冷却器的电子膨胀阀都以默认开度开启，这会导致要么乘客舱冷太快，而动力电池冷却不充分影响电池寿命，要么动力电池冷却很快，乘客舱不够冷导致用户抱怨。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法及相关装置，欲同时保证空调蒸发器温度和电池水温的有效下降，既满足乘客舱舒适性，又保证电池寿命。
4.为了实现上述目的，现提出的方案如下：
5.第一方面，提供一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法，包括：
6.计算得到乘客舱降温需要的冷量；
7.计算得到动力电池冷却需要的冷量；
8.确定空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，等于乘客舱降温需要的冷量与动力电池冷却需要的冷量的比值；
9.根据空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的和为100％，以及所述比值，计算得到空调蒸发器的电子膨胀阀开度和电池冷却器的电池膨胀阀开度。
10.优选的，所述计算得到乘客舱降温需要的冷量，具体包括：
11.根据车外实际温度、车内实际温度、阳光强度和用户的设定温度，计算得到空调蒸发器的目标温度；
12.根据鼓风机档位与鼓风机风量的对应关系，匹配得到与当前鼓风机档位对应的鼓风机风量；
13.根据第一冷量公式，计算得到乘客舱降温需要的冷量，第一冷量公式为：
14.pe＝f
×
c1
×
ga
×
ρ1
×
(tge-te)
15.其中，0＜f＜1，c1为空气比热容常数，ρ1为空气密度，ga为匹配得到的鼓风机风量，tge为空调蒸发器的目标温度，te为空调蒸发器的实际温度。
16.优选的，所述计算得到动力电池冷却需要的冷量，具体包括：
17.根据预设的电芯温度范围与电池冷却系统中冷却水的目标温度的对应关系，匹配得到与动力电池的当前电芯温度所处范围对应的电池冷却系统中冷却水的目标温度；
18.根据电池冷却系统中水泵的当前转速，计算得到电池冷却系统中冷却水的当前水量；
19.根据第二冷量公式，计算得到动力电池冷却需要的冷量，第二冷量公式为：
20.pw＝k
×
c2
×
wa
×
ρ2
×
(tgw-tw)
21.其中，0＜k＜1，c2为水比热容常数，wa为电池冷却系统中冷却水的当前水量，ρ2为水的密度，tgw为匹配得到的电池冷却系统中冷却水的目标温度，tw为电池冷却系统中冷却水的实际温度。
22.优选的，所述根据电池冷却系统中水泵的当前转速，计算得到电池冷却系统中冷却水的当前水量，包括：
23.将所述水泵处于最大转速时电池冷却系统中冷却水的水量，除以所述最大转速，得到水量转速比；
24.将所述水量转速比与电池冷却系统中水泵的当前转速相乘，得到电池冷却系统中冷却水的当前水量。
25.第二方面，提供一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配装置，包括：
26.第一冷量计算单元，用于计算得到乘客舱降温需要的冷量；
27.第二冷量计算单元，用于计算得到动力电池冷却需要的冷量；
28.比值确定单元，用于确定空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，等于乘客舱降温需要的冷量与动力电池冷却需要的冷量的比值；
29.电子膨胀阀开度计算单元，用于根据空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的和为100％，以及所述比值，计算得到空调蒸发器的电子膨胀阀开度和电池冷却器的电池膨胀阀开度。
30.优选的，所述第一冷量计算单元，具体包括：
31.空调蒸发器目标温度子单元，用于根据车外实际温度、车内实际温度、阳光强度和用户的设定温度，计算得到空调蒸发器的目标温度；
32.鼓风机风量子单元，用于根据鼓风机档位与鼓风机风量的对应关系，匹配得到与当前鼓风机档位对应的鼓风机风量；
33.第一冷量计算子单元，用于根据第一冷量公式，计算得到乘客舱降温需要的冷量，第一冷量公式为：
34.pe＝f
×
c1
×
ga
×
ρ1
×
(tge-te)
35.其中，0＜f＜1，c1为空气比热容常数，ρ1为空气密度，ga为空调的鼓风机风量，tge为空调蒸发器的目标温度，te为空调蒸发器的实际温度。
36.优选的，所述第二冷量计算单元，具体包括：
37.冷却水目标温度子单元，用于根据预设的电芯温度范围与电池冷却系统中冷却水的目标温度的对应关系，匹配得到与动力电池的当前电芯温度所处范围对应的电池冷却系统中冷却水的目标温度；
38.水量计算子单元，用于根据电池冷却系统中水泵的当前转速，计算得到电池冷却系统中冷却水的当前水量；
39.第二冷量计算子单元，用于根据第二冷量公式，计算得到动力电池冷却需要的冷量，第二冷量公式为：
40.pw＝k
×
c2
×
wa
×
ρ2
×
(tgw-tw)
41.其中，0＜k＜1，c2为水比热容常数，wa为电池冷却系统中冷却水的当前水量，ρ2为水的密度，tgw为电池冷却系统中冷却水的目标温度，tw为电池冷却系统中冷却水的实际温度。
42.优选的，所述水量计算子单元，具体用于：
43.将所述水泵处于最大转速时电池冷却系统中冷却水的水量，除以所述最大转速，得到水量转速比；
44.将所述水量转速比与电池冷却系统中水泵的当前转速相乘，得到电池冷却系统中冷却水的当前水量。
45.第三方面，提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如第一方面中任意一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法的各个步骤。
46.第四方面，提供一种空调控制器，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器，用于存储程序；
47.所述处理器，用于执行所述程序，实现如第一方面中任意一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法的各个步骤。
48.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
49.上述技术方案提供的一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法及相关装置，方法包括确定空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，等于乘客舱降温需要的冷量与动力电池冷却需要的冷量的比值，并结合两个电子膨胀阀开度的和为100％，计算得到两个电子膨胀阀各自的开度。由于两个电子膨胀阀开度的比值，与相应的冷量的比值相同，进而使得制冷需求大一方，多分配冷量，制冷需求小的一方，少分配冷量；既满足乘客舱舒适性，又保证电池寿命。
50.进一步的，通过公式pe＝f
×
c1
×
ga
×
ρ1
×
(tge-te)，计算乘客舱降温需要的冷量；以及通过公式pw＝k
×
c2
×
wa
×
ρ2
×
(tgw-tw)计算动力电池冷却需要的冷量；使得两个冷量的计算较为准确，进而使得后续两个电子膨胀阀开度计算更加准确。
51.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
52.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
53.图1为本发明实施例提供的一种空调系统的示意图；
54.图2为本发明实施例提供的一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法的流程图；
55.图3为本发明实施例提供的一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配装置的示意图；
56.图4为本发明实施例提供的一种空调控制器的示意图。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.参见图1，为本实施例提供的一种空调系统的示意图。空调蒸发器的电子膨胀阀11和电池冷却器的电子膨胀阀12并联在空调系统中。空调系统还包括电动压缩机13、蒸发器温度传感器14和鼓风机15等。电池冷却系统还包括水泵16和冷却水温度传感器17等。通过调节空调蒸发器的电子膨胀阀11的开度，来调节乘车舱的制冷效果；通过调节电池冷却器的电子膨胀阀12的开度来调节对动力电池的冷却效果。
59.参见图2，为本实施例提供的一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配方法，该方法可应用在空调控制器中，可以通过电池管理模块向空调控制器发送电池冷却开启请求，来触发该方法。该方法包括以下步骤：
60.s21：计算得到乘客舱降温需要的冷量。
61.在一个具体实施例中，计算乘客舱降温需要的冷量的过程具体包括以下步骤：
62.步骤211：根据车外实际温度、车内实际温度、阳光强度和用户的设定温度，计算得到空调蒸发器的目标温度。
63.空调系统开启后空调控制器从相应的传感器获取车外实际温度、车内实际温度和阳光强度等信息，在接收到用户的设定温度后，通过内部算法计算得到空调蒸发器的目标温度。本发明对于计算空调蒸发器的目标温度的算法，并不限定，任何可以计算空调蒸发器的目标温度的算法，本发明均可以采用。
64.步骤212：根据鼓风机档位与鼓风机风量的对应关系，匹配得到与当前鼓风机档位对应的鼓风机风量。
65.鼓风机档位与鼓风机风量存在一一对应的关系，预先确定鼓风机档位与鼓风机风量的对应关系，这样在实际运行过程中根据该对应关系，直接匹配得到与当前鼓风机档位对应的鼓风机风量。下表一种鼓风机档位与鼓风机风量的关系表。
66.鼓风机档位鼓风机风量1ga12ga23ga34ga4
67.步骤213：根据第一冷量公式，计算得到乘客舱降温需要的冷量。
68.第一冷量公式为：
69.pe＝f
×
c1
×
ga
×
ρ1
×
(tge-te)
70.其中，0＜f＜1，c1为空气比热容常数，ρ1为空气密度，ga为匹配得到的鼓风机风量，tge为空调蒸发器的目标温度，te为空调蒸发器的实际温度。本实施例中c1取值为1.005，ρ1取值为1.2。
71.s22：计算得到动力电池冷却需要的冷量。
72.在一个具体实施例中，计算动力电池冷却需要的冷量的过程具体包括以下步骤：
73.步骤221：根据预设的电芯温度范围与电池冷却系统中冷却水的目标温度的对应关系，匹配得到与动力电池的当前电芯温度所处范围对应的电池冷却系统中冷却水的目标温度。
74.预先设定电芯温度范围与电池冷却系统中冷却水的目标温度的对应关系，这样在计算动力电池冷却需要的冷量时，先确定动力电池的当前电芯温度的所处范围，在根据预设的对应关系，匹配到对应的冷却水目标温度。
75.示例性的，预先设定大于36℃的电芯温度范围对应电池冷却系统中冷却水的目标温度为19℃，以及小于33℃的电芯温度范围对应电池冷却系统中冷却水的目标温度为20℃。这样当动力电池的当前电芯温度为37℃时，则确定其所处范围为大于36℃的电芯温度范围，匹配得到对应的电池冷却系统中冷却水的目标温度为19℃。当动力电池的当前电芯温度为32℃时，则确定其所处范围为小于33℃的电芯温度范围，匹配得到对应的电池冷却系统中冷却水的目标温度为20℃。
76.步骤222：根据电池冷却系统中水泵的当前转速，计算得到电池冷却系统中冷却水的当前水量。
77.电池冷却系统中冷却水的水量为电池冷却系统中，单位时间内通过一个截面的冷却水的容量，电池冷却系统中水泵16的转速越高，则冷却水的水量越大。预先设定水泵16的转速与冷却水的水量的关系式，这样根据电池冷却系统中水泵的当前转速，可以计算得到电池冷却系统中冷却水的当前水量。
78.具体的，水泵16的转速与冷却水的水量的关系式可以为wa＝wmax
×
s/smax，wmax是水泵16处于最大转速smax时电池冷却系统中冷却水的水量。即将水泵16处于最大转速smax时电池冷却系统中冷却水的水量wmax，除以所述最大转速smax，得到水量转速比wmax/smax；将水量转速比wmax/smax与电池冷却系统中水泵16的当前转速s相乘，得到电池冷却系统中冷却水的当前水量wa。
79.步骤223：根据第二冷量公式，计算得到动力电池冷却需要的冷量。
80.第二冷量公式为：
81.pw＝k
×
c2
×
wa
×
ρ2
×
(tgw-tw)
82.其中，0＜k＜1，c2为水比热容常数，wa为电池冷却系统中冷却水的当前水量，ρ2为水的密度，tgw为匹配得到的电池冷却系统中冷却水的目标温度，tw为电池冷却系统中冷却水的实际温度。在本实施例中c2取值为4.2，ρ2取值为100。
83.s23：确定空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，等于乘客舱降温需要的冷量与动力电池冷却需要的冷量的比值。
84.s24：根据空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的和为100％，以及空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，计算得到空调蒸发器的电子膨胀阀开度和电池冷却器的电池膨胀阀开度。
85.具体的可以通过公式d1＝pe/(pw pe)计算得到空调蒸发器的电子膨胀阀开度，通过d2＝1-pe/(pw pe)计算得到电池冷却器的电池膨胀阀开度，d1为空调蒸发器的电子膨胀阀开度，d2电池冷却器的电池膨胀阀开度。每个电子膨胀阀的最大开度均为100％。
86.本实施例提供的上述方法，由于两个电子膨胀阀开度的比值，与相应的冷量的比值相同，进而使得制冷需求大一方，多分配冷量，制冷需求小的一方，少分配冷量；既满足乘
客舱舒适性，又保证电池寿命。
87.对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。
88.下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
89.参见图3，为本实施例提供的一种电池冷却器和空调蒸发器的冷量分配装置，该装置包括：第一冷量计算单元31、第二冷量计算单元32、比值确定单元33和电子膨胀阀开度计算单元34。
90.第一冷量计算单元31，用于计算得到乘客舱降温需要的冷量。
91.第二冷量计算单元32，用于计算得到动力电池冷却需要的冷量。
92.比值确定单元33，用于确定空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，等于乘客舱降温需要的冷量与动力电池冷却需要的冷量的比值。
93.电子膨胀阀开度计算单元34，用于根据空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的和为100％，以及空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，计算得到空调蒸发器的电子膨胀阀开度和电池冷却器的电池膨胀阀开度。
94.本实施例提供的上述装置，比值确定单元33确定两个电子膨胀阀开度的比值，与相应的冷量的比值相同，进而使得制冷需求大一方，多分配冷量，制冷需求小的一方，少分配冷量；既满足乘客舱舒适性，又保证电池寿命。
95.在一个具体实施例中，第一冷量计算单元31，具体包括：空调蒸发器目标温度子单元、鼓风机风量子单元和第一冷量计算子单元。
96.空调蒸发器目标温度子单元，用于根据车外实际温度、车内实际温度、阳光强度和用户的设定温度，计算得到空调蒸发器的目标温度。
97.鼓风机风量子单元，用于根据鼓风机档位与鼓风机风量的对应关系，匹配得到与当前鼓风机档位对应的鼓风机风量。
98.第一冷量计算子单元，用于根据第一冷量公式，计算得到乘客舱降温需要的冷量，第一冷量公式为：
99.pe＝f
×
c1
×
ga
×
ρ1
×
(tge-te)
100.其中，0＜f＜1，c1为空气比热容常数，ρ1为空气密度，ga为空调的鼓风机风量，tge为空调蒸发器的目标温度，te为空调蒸发器的实际温度。
101.在一个具体实施例中，第二冷量计算单元32，具体包括：冷却水目标温度子单元、水量计算子单元和第二冷量计算子单元。
102.冷却水目标温度子单元，用于根据预设的电芯温度范围与电池冷却系统中冷却水的目标温度的对应关系，匹配得到与动力电池的当前电芯温度所处范围对应的电池冷却系统中冷却水的目标温度。
103.水量计算子单元，用于根据电池冷却系统中水泵的当前转速，计算得到电池冷却系统中冷却水的当前水量。
104.第二冷量计算子单元，用于根据第二冷量公式，计算得到动力电池冷却需要的冷
量，第二冷量公式为：
105.pw＝k
×
c2
×
wa
×
ρ2
×
(tgw-tw)
106.其中，0＜k＜1，c2为水比热容常数，wa为电池冷却系统中冷却水的当前水量，ρ2为水的密度，tgw为电池冷却系统中冷却水的目标温度，tw为电池冷却系统中冷却水的实际温度。
107.在一个具体实施例中，水量计算子单元，具体用于：
108.将所述水泵处于最大转速时电池冷却系统中冷却水的水量，除以所述最大转速，得到水量转速比；
109.将所述水量转速比与电池冷却系统中水泵的当前转速相乘，得到电池冷却系统中冷却水的当前水量。
110.参见图4，为本实施例提供的一种空调控制器的示意图。空调控制器的硬件结构可以包括：至少一个处理器41，至少一个通信接口42，至少一个存储器43和至少一个通信总线44；且处理器41、通信接口42、存储器43通过通信总线44完成相互间的通信。
111.处理器41在一些实施例中可以是一个cpu(central processing unit，中央处理器)，或者是asic(application specific integrated circuit，特定集成电路)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等。
112.通信接口42可以包括标准的有线接口、无线接口。通常用于在空调控制器与其他电子设备或系统之间建立通信连接。
113.存储器43包括至少一种类型的可读存储介质。可读存储介质可以为如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器等nvm(non-volatile memory，非易失性存储器)。可读存储介质还可以是高速ram(random access memory，随机存取存储器)存储器。可读存储介质在一些实施例中可以是空调控制器的内部存储单元，例如该空调控制器的硬盘。在另一些实施例中，可读存储介质还可以是空调控制器的外部存储设备，例如该空调控制器上配备的插接式硬盘、smc(smart media card,智能存储卡)、sd(secure digital,安全数字)卡，闪存卡(flash card)等。
114.其中，存储器43存储有计算机程序，处理器41可调用存储器43存储的计算机程序，所述计算机程序用于：
115.计算得到乘客舱降温需要的冷量；
116.计算得到动力电池冷却需要的冷量；
117.确定空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，等于乘客舱降温需要的冷量与动力电池冷却需要的冷量的比值；
118.根据空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的和为100％，以及所述比值，计算得到空调蒸发器的电子膨胀阀开度和电池冷却器的电池膨胀阀开度。
119.所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
120.图4仅示出了具有组件41～44的空调控制器，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
121.本发明实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：
122.计算得到乘客舱降温需要的冷量；
123.计算得到动力电池冷却需要的冷量；
124.确定空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的比值，等于乘客舱降温需要的冷量与动力电池冷却需要的冷量的比值；
125.根据空调蒸发器的电子膨胀阀开度与电池冷却器的电池膨胀阀开度的和为100％，以及所述比值，计算得到空调蒸发器的电子膨胀阀开度和电池冷却器的电池膨胀阀开度。
126.所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
127.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
128.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
129.本说明书中各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，且本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合。
130.对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。