一种基于智能控制器的车辆热管理系统的制作方法

1.本技术涉及车辆技术领域，尤其是一种基于智能控制器的车辆热管理系统。


背景技术：

2.车辆及工程机械在工作的过程中都会产生大量的热，为了保持装备的正常运行，通常采用冷却风扇强制冷却的方式将热量散发到环境中，从而使各装置保持在正常温度的工作范围内。冷却风扇通常是安装在发动机上，冷却风扇的转速与发动机转速呈正相关变化，发动机转速越高，冷却风扇转速越高、冷却效果越强。
3.但是实际车辆产生的热量并不仅仅与发动机的转速相关，当发动机工作在低转速大工作扭矩的条件下时，虽然发动机的转速较低，但是此时车辆产生的热量也非常高，但是冷却风扇的转速较慢，冷却效果差，就经常造成过热。而当发动机在启动时转速可能会很高，后续会逐渐降低，这时车辆产生的热量实际较少，冷却风扇进行高速转动散热会造成过冷。因此传统的根据发动机转速来调节冷却风扇转速的方法对车辆温度的调节不准确，容易造成缩短系统或部件的寿命、增加能耗、噪音过大、降低工作效率等问题。


技术实现要素：

4.本技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于智能控制器的车辆热管理系统，本技术的技术方案如下：
5.一种基于智能控制器的车辆热管理系统，该车辆热管理系统包括智能控制器以及智能控制器连接并控制的风扇组件和传感器组件，风扇组件包括安装在车辆的发动机冷却液处的冷却液散热器风扇；传感器组件包括设置在车辆的发动机的冷却液内的冷却液温度传感器、车辆的车速传感器以及车辆的环境温度传感器；
6.智能控制器通过冷却液温度传感器采集冷却液实时温度、通过车速传感器采集实时车速、通过环境温度传感器采集实时环境温度；
7.智能控制器确定实时环境温度对应的冷却液第一降温曲线，并确定冷却液第一降温曲线在冷却液实时温度处的第一降温速率，不同的实时环境温度对应不同的冷却液第一降温曲线，且每条冷却液第一降温曲线指示冷却液的温度在对应的实时环境温度下随时间的自然降温趋势；
8.智能控制器确定实时车速对应的冷却液第二降温曲线，并确定冷却液第二
9.降温曲线在冷却液实时温度处的第二降温速率，不同的实时车速对应不同的冷5却液第二降温曲线，且每条冷却液第二降温曲线指示冷却液的温度在对应的实
10.时车速下随时间的自然降温趋势；
11.智能控制器根据第一降温速率和第二降温速率控制冷却液散热器风扇，第一降温速率和第二降温速率相加的总自然降温速率越高，冷却液散热器风扇的转速越低。
12.0其进一步的技术方案为，智能控制器根据第一降温速率和第二降温速率控制冷却液散热器风扇的方法包括：
13.计算第一降温速率和第二降温速率相加的总自然降温速率k1；
14.当总自然降温速率k1达到目标降温速率k0时，控制冷却液散热器风扇关闭；
[0015][0016]
5当总自然降温速率k1未达到目标降温速率k0时，确定冷却液散热器风扇的风扇降温速率k2＝k0-k1；
[0017]
根据预先拟合的转速降温曲线确定与风扇降温速率k2对应的目标转速，并按照目标转速控制冷却液散热器风扇，转速降温曲线指示冷却液散热器风扇在不同转速时对应的降温速率。
[0018]
0其进一步的技术方案为，转速降温曲线指示冷却液散热器风扇在不同的转速区间下的降温速率区间，智能控制器确定冷却液散热器风扇的目标转速的方法包括：
[0019]
当风扇降温速率k2大于等于冷却液散热器风扇的最高转速对应的降温速率时，控制冷却液散热器风扇按照最高转速工作；
[0020]
5当风扇降温速率k2小于冷却液散热器风扇的最高转速对应的降温速率时，
[0021]
控制冷却液散热器风扇按照风扇降温速率k2所在的降温速率区间对应的转速区间工作。
[0022]
其进一步的技术方案为，智能控制器确定冷却液第一降温曲线和冷却液第二降温曲线的方法包括：0确定实时环境温度所在的温度区间对应的冷却液第一降温曲线，以及确定实时车速所在的车速区间对应的冷却液第二降温曲线。
[0023]
其进一步的技术方案为，风扇组件还包括安装在车辆的中冷器上的中冷器风扇，传感器组件还包括设置在车辆的中冷器的出气口的中冷器温度传感器；
[0024]
智能控制器通过中冷器温度传感器采集中冷器实时温度，并根据实时环境温度和中冷器实时温度控制中冷器风扇。
[0025]
其进一步的技术方案为，智能控制器根据实时环境温度和中冷器实时温度控制中冷器风扇，包括：
[0026]
当中冷器实时温度高于实时环境温度，且中冷器实时温度与实时环境温度的温差达到温差阈值时，启动中冷器风扇对车辆的中冷器进行散热，否则保持中冷器风扇关闭。
[0027]
本技术的有益技术效果是：
[0028]
本技术公开了一种基于智能控制器的车辆热管理系统，智能控制器以发动机冷却液的温度为基础，并综合考虑车辆所在环境的实时环境温度以及车辆行驶过程中的车速所产生的热交换效果对冷却液的降温作用，相应控制冷却液散热器风扇的工作过程，避免了传统按照发动机转速来控制冷却液散热器风扇的转速所存在的控制不准确的问题，该车辆热管理系统可以更准确地进行车辆温度的调节。
[0029]
该车辆热管理系统除了利用冷却液散热器风扇进行车辆的热管理之外，还利用中冷器风扇对车辆的中冷器进行散热，进一步优化对车辆的温度管理效果。
附图说明
[0030]
图1是本技术一个实施例中的车辆热管理系统的系统结构图。
[0031]
图2是本技术一个实施例中的智能控制器对冷却液散热器风扇的控制流程图。
[0032]
图3是本技术另一个实施例中的智能控制器对冷却液散热器风扇的控制流程图。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明。
[0034]
本技术公开了一种基于智能控制器的车辆热管理系统，请参考图1所示的该车辆热管理系统的系统结构图，该车辆热管理系统包括智能控制器以及该智能控制器连接并控制的风扇组件和传感器组件，风扇组件包括安装在车辆的发动机冷却液处的冷却液散热器风扇，冷却液散热器风扇用于对车辆的发动机冷却液进行散热降温。传感器组件包括设置在车辆的发动机的冷却液内的冷却液温度传感器、车辆的车速传感器以及车辆的环境温度传感器。车辆的车速传感器和环境温度传感器是大部分车辆上都配备的传感器，因此本技术不再详细说明安装位置。
[0035]
智能控制器通过冷却液温度传感器采集冷却液实时温度t1、通过车速传感器采集实时车速v0、通过环境温度传感器采集实时环境温度t2。智能控制器实现的车辆热管理方法包括如下过程，请参考图2所示的流程图：
[0036]
智能控制器确定实时环境温度t2对应的冷却液第一降温曲线，并确定冷却液第一降温曲线在冷却液实时温度处的第一降温速率k1，该第一降温速率即为冷却液第一降温曲线在冷却液实时温度处的切线速率。不同的实时环境温度对应不同的冷却液第一降温曲线，且每条冷却液第一降温曲线指示冷却液的温度在对应的实时环境温度下随时间的自然降温趋势。当车辆所在的环境的外部温度不同时，发动机的冷却液的自然降温趋势是不同的，车辆所在的环境的外部温度越高、发动机的冷却液的自然降温趋势越缓慢、也即降温速率一般较慢，车辆所在的环境的外部温度越低、在外部环境的散热作用下，发动机的冷却液的自然降温速率趋势越快、也即降温速率一般较快。
[0037]
冷却液第一降温曲线通过仿真或实验的方法预先拟合得到并存储在智能控制器中，为了避免温度波动带来的误差，同时在保证精度的情况下减少数据处理量，智能控制器存储不同的温度区间对应的冷却液第一降温曲线，则该步骤中，智能控制器确定实时环境温度所在的温度区间对应的冷却液第一降温曲线。温度区间根据实际情况自定义设置，比如在一个实例中，智能控制器存储有三个不同的温度区间对应的冷却液第一降温曲线，包括低于10℃的温度区间对应的冷却液第一降温曲线、10℃至30℃的温度区间对应的冷却液第一降温曲线、高于30℃的温度区间对应的冷却液第一降温曲线。
[0038]
智能控制器确定实时车速v0对应的冷却液第二降温曲线，并确定冷却液第二降温曲线在冷却液实时温度处的第二降温速率k2，该第二降温速率即为冷却液第二降温曲线在冷却液实时温度处的切线速率。不同的实时车速对应不同的冷却液第二降温曲线，且每条冷却液第二降温曲线指示冷却液的温度在对应的实时车速下随时间的自然降温趋势。当车辆的车速不同时，发动机的冷却液的自然降温趋势是不同的，车辆的车速越高，车辆行驶过程中由于空气对流产生的对发动机的冷却液的散热效果越强，因此发动机的冷却液的自然降温趋势越缓快、也即降温速率一般较快。车辆的车速越慢，车辆行驶过程中由于空气对流产生的对发动机的冷却液的散热效果越弱，发动机的冷却液的自然降温速率趋势越慢、也即降温速率一般较慢。
[0039]
冷却液第二降温曲线通过仿真或实验的方法预先拟合得到并存储在智能控制器中，为了避免温度波动带来的误差，同时在保证精度的情况下减少数据处理量，智能控制器存储不同的车速区间对应的冷却液第二降温曲线。则在该步骤中，智能控制器确定实时车
速所在的车速区间对应的冷却液第二降温曲线。车速区间根据实际情况自定义设置，比如在一个实例中，智能控制器存储有四个不同的温度区间对应的冷却液第二降温曲线，包括0km/h～20km/h的车速区间对应的冷却液第二降温曲线、20km/h～60km/h的车速区间对应的冷却液第二降温曲线、60km/h～90km/h的车速区间对应的冷却液第二降温曲线、超过90km/h的车速区间对应的冷却液第二降温曲线。
[0040]
智能控制器根据第一降温速率k1和第二降温速率k2控制冷却液散热器风扇，第一降温速率和第二降温速率相加的总自然降温速率越高，冷却液散热器风扇的转速越低。包括，请参考图3所示的流程图：计算第一降温速率k1和第二降温速率k2相加的总自然降温速率k1。当总自然降温速率k1达到目标降温速率k0时，表示通过与外部环境温度的热交换以及车辆行驶过程中的对流过程热交换已经能达到较好的散热效果，则控制冷却液散热器风扇关闭。当总自然降温速率k1未达到目标降温速率k0时，表示仅通过与外部环境温度的热交换以及车辆行驶过程中的对流过程热交换还未能达到所需的散热效果，则确定冷却液散热器风扇的风扇降温速率k2＝k0-k1。根据预先拟合的转速降温曲线确定与风扇降温速率k2对应的目标转速，并按照目标转速控制冷却液散热器风扇，转速降温曲线指示冷却液散热器风扇在不同转速时对应的降温速率。考虑到冷却液散热器风扇的转速较难稳定在一个固定值，而且频繁调节冷却液散热器风扇的转速也容易导致冷却液散热器风扇损坏，因此在一个实施例中，转速降温曲线指示冷却液散热器风扇在不同的转速区间下的降温速率区间，则当风扇降温速率k2大于等于冷却液散热器风扇的最高转速对应的降温速率时，控制冷却液散热器风扇按照最高转速工作。当风扇降温速率k2小于冷却液散热器风扇的最高转速对应的降温速率时，控制冷却液散热器风扇按照风扇降温速率k2所在的降温速率区间对应的转速区间工作，如此既符合冷却液散热器风扇的工作特性，又避免频繁调节。
[0041]
另外在智能控制器按照上述方法进行控制的过程中，当冷却液实时温度低于温度阈值时，持续保持冷却液散热器风扇关闭。
[0042]
比如在一个实例中，假设采集到的实时环境温度t2为15℃，冷却液实时温度t1为87度，则智能控制器确定实时环境温度t2所在的温度区间，也即10℃至30℃的温度区间对应的冷却液第一降温曲线，然后得到第一降温速率k1为0.8摄氏度/分钟。实时车速v0为70km/h，则智能控制器确定实时车速v0所在的车速区间也即60km/h～90km/h的车速区间对应的冷却液第二降温曲线，然后得到第二降温速率k2为1.2摄氏度/分钟。假设预先设定的目标降温速率k0为3摄氏度/分钟，则确定风扇降温速率k2＝1摄氏度/分钟，确定对应的转速区间为最高转速的30％-40％，控制冷却液散热器风扇按照最高转速的30％-40％工作。
[0043]
另外，为了对车辆进行更好的热管理，该风扇组件还包括安装在车辆的中冷器上的中冷器风扇，传感器组件还包括设置在车辆的中冷器的出气口的中冷器温度传感器。该智能控制器通过中冷器温度传感器采集中冷器实时温度，并根据实时环境温度和中冷器实时温度控制中冷器风扇。在一个实施例中，当中冷器实时温度高于实时环境温度，且中冷器实时温度与实时环境温度的温差达到温差阈值时，启动中冷器风扇对车辆的中冷器进行散热，否则保持中冷器风扇关闭。
[0044]
另外，冷却液散热器风扇和中冷器风扇都会向智能控制器反馈实时的风扇转速，智能控制器可以进一步将冷却液散热器风扇和中冷器风扇和风扇转速反馈至车辆中控平台、方便驾乘人员查看风扇组件的运行状态。则当任意一个风扇组件的风扇转速出现异常
时，可以及时确定出现故障的风扇组件，从而有利于及时排除故障。
[0045]
以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本技术不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本技术的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于智能控制器的车辆热管理系统，其特征在于，所述车辆热管理系统包括智能控制器以及所述智能控制器连接并控制的风扇组件和传感器组件，所述风扇组件包括安装在车辆的发动机冷却液处的冷却液散热器风扇；所述传感器组件包括设置在车辆的发动机的冷却液内的冷却液温度传感器、车辆的车速传感器以及车辆的环境温度传感器；所述智能控制器通过冷却液温度传感器采集冷却液实时温度、通过车速传感器采集实时车速、通过环境温度传感器采集实时环境温度；所述智能控制器确定实时环境温度对应的冷却液第一降温曲线，并确定所述冷却液第一降温曲线在所述冷却液实时温度处的第一降温速率，不同的实时环境温度对应不同的冷却液第一降温曲线，且每条冷却液第一降温曲线指示冷却液的温度在对应的实时环境温度下随时间的自然降温趋势；所述智能控制器确定实时车速对应的冷却液第二降温曲线，并确定所述冷却液第二降温曲线在所述冷却液实时温度处的第二降温速率，不同的实时车速对应不同的冷却液第二降温曲线，且每条冷却液第二降温曲线指示冷却液的温度在对应的实时车速下随时间的自然降温趋势；所述智能控制器根据所述第一降温速率和所述第二降温速率控制所述冷却液散热器风扇，所述第一降温速率和所述第二降温速率相加的总自然降温速率越高，所述冷却液散热器风扇的转速越低。2.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述智能控制器根据所述第一降温速率和所述第二降温速率控制所述冷却液散热器风扇的方法包括：计算所述第一降温速率和所述第二降温速率相加的总自然降温速率k1；当所述总自然降温速率k1达到目标降温速率k0时，控制所述冷却液散热器风扇关闭；当所述总自然降温速率k1未达到目标降温速率k0时，确定所述冷却液散热器风扇的风扇降温速率k2＝k0-k1；根据预先拟合的转速降温曲线确定与所述风扇降温速率k2对应的目标转速，并按照所述目标转速控制所述冷却液散热器风扇，所述转速降温曲线指示所述冷却液散热器风扇在不同转速时对应的降温速率。3.根据权利要求2所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述转速降温曲线指示所述冷却液散热器风扇在不同的转速区间下的降温速率区间，所述智能控制器确定所述冷却液散热器风扇的目标转速的方法包括：当所述风扇降温速率k2大于等于所述冷却液散热器风扇的最高转速对应的降温速率时，控制所述冷却液散热器风扇按照所述最高转速工作；当所述风扇降温速率k2小于所述冷却液散热器风扇的最高转速对应的降温速率时，控制所述冷却液散热器风扇按照所述风扇降温速率k2所在的降温速率区间对应的转速区间工作。4.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述智能控制器确定冷却液第一降温曲线和冷却液第二降温曲线的方法包括：确定实时环境温度所在的温度区间对应的冷却液第一降温曲线，以及确定实时车速所在的车速区间对应的冷却液第二降温曲线。5.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述风扇组件还包括安装在车
辆的中冷器上的中冷器风扇，所述传感器组件还包括设置在车辆的中冷器的出气口的中冷器温度传感器；所述智能控制器通过中冷器温度传感器采集中冷器实时温度，并根据实时环境温度和中冷器实时温度控制所述中冷器风扇。6.根据权利要求5所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述智能控制器根据实时环境温度和中冷器实时温度控制所述中冷器风扇，包括：当所述中冷器实时温度高于所述实时环境温度，且所述中冷器实时温度与所述实时环境温度的温差达到温差阈值时，启动所述中冷器风扇对车辆的中冷器进行散热，否则保持所述中冷器风扇关闭。

技术总结
本申请公开了一种基于智能控制器的车辆热管理系统，涉及车辆技术领域，该车辆热管理系统中，智能控制器通过环境温度传感器采集实时环境温度并确定对应的冷却液第一降温曲线，继而得到冷却液第一降温曲线在冷却液实时温度处的第一降温速率；智能控制器还通过车速传感器采集实时车速并确定对应的冷却液第二降温曲线，继而得到冷却液第二降温曲线在冷却液实时温度处的第二降温速率，然后根据第一降温速率和第二降温速率控制冷却液散热器风扇。智能控制器以发动机冷却液的温度为基础，并综合考虑车辆所在环境的实时环境温度以及车辆行驶过程中的车速所产生的热交换效果对冷却液的降温作用，可以更准确地进行车辆温度的调节。节。节。


技术研发人员：李伟栋 徐荣飞
受保护的技术使用者：无锡宏盛换热系统有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/6/12