基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法

技术领域

本发明涉及发动机冷却系统技术领域，具体涉及一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法。

背景技术

现有技术方案，发动机总成、变速箱总成和电机等部件根据在整车上的安装位置，独立布置各自的子冷却系统，整车冷却系统通过水路管道将各个部件的子冷却系统连接起来，形成整车的冷却系统,如图1所示，水箱里的冷却液经风扇散热降温后，通过水泵、发动机冷却器后分别进入发动机、空压机、EGR、尿素加热、燃油箱加热、变速箱等部件单元进行使用，发动机、空压机、EGR的冷却液出水口与回水通道1连通，回水通道1上串联有调温器，当回水通道1的冷却液温度高于调温器开启温度时，调温器开启，回水通道1与回水通道3连通，冷却液经过整车冷却系统的风扇冷却后，经回水通道2重新进入水泵，此时水泵出水端冷却液的温度远小于调温器的开启温度；当回水通道1的冷却液温度低于调温器开启温度时，调温器关闭，回水通道1经回水通道4与回水通道2连通，冷却液不经过整车冷却系统的风扇冷却直接进入水泵，此时水泵出水端冷却液的温度在调温器的开启温度附近。整车冷却系统中水泵出水端冷却液的温度主要取决于调温器的开启温度。

混动整车在现有整车冷却系统基础上，将电机及电机行星轮系并联在整车冷却水路中，如图2所示。发动机、电机、变速箱等部件工作时对工作油温的需求各不相同。发动机燃烧系统(如缸体、缸盖)、EGR、尿素加热系统、燃油加热系统的冷却水路期望工作在108℃左右的高温环境中；变速箱润滑系统、电机行星轮系冷却水路期望工作在85℃左右的环境中；电机冷却水路的进水温度期望工作在65℃左右的中低温环境中，而电池等部件水路进水温度则期望工作在25℃左右的低温环境中。

当现有整车冷却系统调温器的开启温度设置高于100℃时，发动机燃烧系统(如缸体、缸盖)、EGR、尿素加热系统、燃油加热系统工作在最优的工作环境下，效率达到最高；变速箱、电机等工作温度较低的部件就会出现早期失效，大大降低使用寿命；当现有整车冷却系统调温器的开启温度设置低于100℃时，发动机燃烧系统(如缸体、缸盖)、EGR、尿素加热系统、燃油加热系统的效率就无法保证。

传统整车冷却系统调温器的开启温度一般设置在90℃左右，发动机的热效率较低，油耗大。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法，使各温区部件工作在最优工作温度区间。

本发明采用的技术方案是：一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：根据整车各主要部件最优工作温度确定各温区冷却水路的目标出水温度；

S2：将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区的部件进行耦合设计；

S3：计算各温区部件不同工况下最大的散热量Q；

S4：设置调温器的开启温度，通过大、小循环调整水箱冷却液流量分配控制各温区水路的进水温度Tin；

S5：根据各温区水路进水温度Tin、目标出水温度Tout、各温区部件散热量需要Q，根据Q＝CM△T，初步估算各温区冷却液进水流量需要L，建立各温区水路出水温度、进水温度、进水流量对应关系参数表；

S6：在整车上测量不同工况下各温区水路出水温度Ti-out，进水温度Ti-in，进水流量Li，标定对应关系参数表；

S7：将标定后的各温区水路对应关系参数表、散热量Q和目标出水温度T信息录入总线控制单元；

S8：在各温区出水端安装温度传感器并与总线控制单元相连，在各温区进水端设置流量控制装置并与总线控制单元相连；

S9：总线控制单元参考预先录入的对应关系参数表，进水端实测温度Ti-in进而出水端实测温度Ti-out，控制各温区水路流量控制装置，调整水路进水流量。

作为优选，步骤S1中，高温区部件最优工作温度95℃～115℃，中温区部件最优工作温度80℃～110℃，中低温区部件最优工作温度50℃～75℃，低温区部件最优工作温度20℃～40℃。

作为优选，步骤S1中，高温区部件的冷却液进水目标温度为108℃，中温区部件的冷却液进水目标温度为85℃，中低温区部件的冷却液进水目标温度为65℃，低温区部件的冷却液进水目标温度为25℃。

作为优选，步骤S1中，高温区部件包括发动机，中温区部件包括变速箱，中低温区部件包括电机，低温区部件包括电池和驾驶室。

作为优选，步骤S4中，设置调温器的开启温度T，通过调整电子水泵的进水流量控制各温区水路的进水温度Tin；第一回水通道的水温低于调温器开启温度T时，调温器开启，冷却水由第一回水通道、第二回水通道进入第三回水通道，不经过整车风扇冷却直接进入高温区进水通道，这个循环回路称为小循环；当第一回水通道的水温高于调温器开启温度T时，调温器关闭，冷却水由第一回水通道进入第四回水通道，经过整车风扇冷却后进入高温区进水通道，这个循环回路称为大循环，调温器的开启温度T设置参考各温区部件最优工作温度区间进行提升，接近高温区部件目标出水温度Tout-h。

作为优选，步骤S6中，整车工况标定包括高速物流工况、城市混合路况和山区长爬坡工况。

本发明取得的有益效果是：本发明将各温区部件油路、水路重新进行耦合设计，计算各温区散热量需求Q，设定目标出水温度Tout；通过调整大、小循环冷却水路冷却液流量分配控制各温区冷却水路的进水温度；确定各温区进水温度、出水温度及进水流量对应关系；通过调整各温区水路进水流量控制各温区水路出水温度，使各温区部件工作在最优工作温度区间。

附图说明

图1-2为现有冷却系统的连接示意图；

图3为本发明的控制原理图；

图4为本发明的冷却系统的连接示意图；

图5为本发明的冷却系统的一种实施例的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图3-5所示，本发明的一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法，包括以下步骤：

S1：根据整车各主要部件最优工作温度确定各温区冷却水路的目标出水温度；

S2：将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区的部件进行耦合设计；

S3：计算各温区部件不同工况下最大的散热量Q；

S4：设置调温器的开启温度，通过大、小循环调整水箱冷却液流量分配控制各温区水路的进水温度Tin；

S5：根据各温区水路进水温度Tin、目标出水温度Tout、各温区部件散热量需要Q，根据Q＝CM△T，初步估算各温区冷却液进水流量需要L，建立各温区水路出水温度、进水温度、进水流量对应关系参数表；

S6：在整车上测量不同工况下各温区水路出水温度Ti-out，进水温度Ti-in，进水流量Li，标定对应关系参数表；

S7：将标定后的各温区水路对应关系参数表、散热量Q和目标出水温度T信息录入总线控制单元；

S8：在各温区出水端安装温度传感器并与总线控制单元相连，在各温区进水端设置流量控制装置并与总线控制单元相连；

S9：总线控制单元参考预先录入的对应关系参数表，进水端实测温度Ti-in进而出水端实测温度Ti-out，控制各温区水路流量控制装置，调整水路进水流量。

本发明将各温区部件油路、水路重新进行耦合设计，计算各温区散热量需求Q，设定目标出水温度Tout；通过调整大、小循环冷却水路冷却液流量分配控制各温区冷却水路的进水温度；确定各温区进水温度、出水温度及进水流量对应关系；通过调整各温区水路进水流量控制各温区水路出水温度，使各温区部件工作在最优工作温度区间。

实施例一：一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法，包括以下步骤：

S1：根据整车各主要部件最优工作温度确定各温区冷却水路的目标出水温度；高温区部件最优工作温度95℃～115℃，中温区部件最优工作温度80℃～110℃，中低温区部件最优工作温度50℃～75℃，低温区部件最优工作温度20℃～40℃；高温区部件的冷却液进水目标温度为108℃，中温区部件的冷却液进水目标温度为85℃，中低温区部件的冷却液进水目标温度为65℃，低温区部件的冷却液进水目标温度为25℃；高温区部件包括发动机，中温区部件包括变速箱，中低温区部件包括电机，低温区部件包括电池和驾驶室；如下：

S2：将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区的部件进行耦合设计；

S3：计算各温区部件不同工况下最大的散热量Q；

S4：设置调温器的开启温度，通过大、小循环调整水箱冷却液流量分配控制各温区水路的进水温度Tin；

S5：根据各温区水路进水温度Tin、目标出水温度Tout、各温区部件散热量需要Q，根据Q＝CM△T，初步估算各温区冷却液进水流量需要L，建立各温区水路出水温度、进水温度、进水流量对应关系参数表；

S6：在整车上测量不同工况下各温区水路出水温度Ti-out，进水温度Ti-in，进水流量Li，标定对应关系参数表；

S7：将标定后的各温区水路对应关系参数表、散热量Q和目标出水温度T信息录入总线控制单元；

S8：在各温区出水端安装温度传感器并与总线控制单元相连，在各温区进水端设置流量控制装置并与总线控制单元相连；

S9：总线控制单元参考预先录入的对应关系参数表，进水端实测温度Ti-in进而出水端实测温度Ti-out，控制各温区水路流量控制装置，调整水路进水流量。

实施例二：一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法，包括以下步骤：

S1：根据整车各主要部件最优工作温度确定各温区冷却水路的目标出水温度；高温区部件最优工作温度95℃～115℃，中温区部件最优工作温度80℃～110℃，中低温区部件最优工作温度50℃～75℃，低温区部件最优工作温度20℃～40℃；高温区部件的冷却液进水目标温度为108℃，中温区部件的冷却液进水目标温度为85℃，中低温区部件的冷却液进水目标温度为65℃，低温区部件的冷却液进水目标温度为25℃；高温区部件包括发动机，中温区部件包括变速箱，中低温区部件包括电机，低温区部件包括电池和驾驶室；如下：

S2：将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区的部件进行耦合设计；根据整车各主要部件最优工作温度区间，将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区部件的油路、水路进行耦合设计；

S3：计算各温区部件不同工况下最大的散热量Q；计算各温区部件各工况下最大的散热量，如高温区部件散热量需求：Qh，中温区部件散热量需求：Qm，中低温区部件散热量需求：Qz，低温区部件散热量需求Ql；

S4：设置调温器的开启温度，通过大、小循环调整水箱冷却液流量分配控制各温区水路的进水温度Tin；

S5：根据各温区水路进水温度Tin、目标出水温度Tout、各温区部件散热量需要Q，根据Q＝CM△T，初步估算各温区冷却液进水流量需要L，建立各温区水路出水温度、进水温度、进水流量对应关系参数表；

S6：在整车上测量不同工况下各温区水路出水温度Ti-out，进水温度Ti-in，进水流量Li，标定对应关系参数表；

S7：将标定后的各温区水路对应关系参数表、散热量Q和目标出水温度T信息录入总线控制单元；

S8：在各温区出水端安装温度传感器并与总线控制单元相连，在各温区进水端设置流量控制装置并与总线控制单元相连；

S9：总线控制单元参考预先录入的对应关系参数表，进水端实测温度Ti-in进而出水端实测温度Ti-out，控制各温区水路流量控制装置，调整水路进水流量。

实施例三：一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法，包括以下步骤：

S1：根据整车各主要部件最优工作温度确定各温区冷却水路的目标出水温度；高温区部件最优工作温度95℃～115℃，中温区部件最优工作温度80℃～110℃，中低温区部件最优工作温度50℃～75℃，低温区部件最优工作温度20℃～40℃；高温区部件的冷却液进水目标温度为108℃，中温区部件的冷却液进水目标温度为85℃，中低温区部件的冷却液进水目标温度为65℃，低温区部件的冷却液进水目标温度为25℃；高温区部件包括发动机，中温区部件包括变速箱，中低温区部件包括电机，低温区部件包括电池和驾驶室；如下：

S2：将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区的部件进行耦合设计；根据整车各主要部件最优工作温度区间，将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区部件的油路、水路进行耦合设计；

S3：计算各温区部件不同工况下最大的散热量Q；计算各温区部件各工况下最大的散热量，如高温区部件散热量需求：Qh，中温区部件散热量需求：Qm，中低温区部件散热量需求：Qz，低温区部件散热量需求Ql；

S4：设置调温器的开启温度，通过大、小循环调整水箱冷却液流量分配控制各温区水路的进水温度Tin；结合图4设置调温器的开启温度T，通过调整电子水泵的进水流量控制各温区水路的进水温度Tin。第一回水通道1的水温低于调温器开启温度T时，调温器开启，冷却水由第一回水通道1、第二回水通道2进入第三回水通道3，不经过整车风扇冷却直接进入高温区进水通道，这个循环回路称为小循环；当第一回水通道1的水温高于调温器开启温度T时，调温器关闭，冷却水由第一回水通道1进入第四回水通道4，经过整车风扇冷却后进入高温区进水通道，这个循环回路称为大循环，调温器的开启温度T设置参考各温区部件最优工作温度区间进行提升，接近高温区部件目标出水温度Tout-h；

S5：根据各温区水路进水温度Tin、目标出水温度Tout、各温区部件散热量需要Q，根据Q＝CM△T，初步估算各温区冷却液进水流量需要L，建立各温区水路出水温度、进水温度、进水流量对应关系参数表；

S6：在整车上测量不同工况下各温区水路出水温度Ti-out，进水温度Ti-in，进水流量Li，标定对应关系参数表；

S7：将标定后的各温区水路对应关系参数表、散热量Q和目标出水温度T信息录入总线控制单元；

S8：在各温区出水端安装温度传感器并与总线控制单元相连，在各温区进水端设置流量控制装置并与总线控制单元相连；

S9：总线控制单元参考预先录入的对应关系参数表，进水端实测温度Ti-in进而出水端实测温度Ti-out，控制各温区水路流量控制装置，调整水路进水流量。

实施例四：一种基于整车部件最优工作温度分区分配冷却液流量的控制方法，包括以下步骤：

S1：根据整车各主要部件最优工作温度确定各温区冷却水路的目标出水温度；高温区部件最优工作温度95℃～115℃，中温区部件最优工作温度80℃～110℃，中低温区部件最优工作温度50℃～75℃，低温区部件最优工作温度20℃～40℃；高温区部件的冷却液进水目标温度为108℃，中温区部件的冷却液进水目标温度为85℃，中低温区部件的冷却液进水目标温度为65℃，低温区部件的冷却液进水目标温度为25℃；高温区部件包括发动机，中温区部件包括变速箱，中低温区部件包括电机，低温区部件包括电池和驾驶室；如下：

S2：将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区的部件进行耦合设计；根据整车各主要部件最优工作温度区间，将整车冷却系统相关部件列入各温区，将同一温区部件的油路、水路进行耦合设计；

S3：计算各温区部件不同工况下最大的散热量Q；计算各温区部件各工况下最大的散热量，如高温区部件散热量需求：Qh，中温区部件散热量需求：Qm，中低温区部件散热量需求：Qz，低温区部件散热量需求Ql；

S4：设置调温器的开启温度，通过大、小循环调整水箱冷却液流量分配控制各温区水路的进水温度Tin；结合图4设置调温器的开启温度T，通过调整电子水泵的进水流量控制各温区水路的进水温度Tin。第一回水通道1的水温低于调温器开启温度T时，调温器开启，冷却水由第一回水通道1、第二回水通道2进入第三回水通道3，不经过整车风扇冷却直接进入高温区进水通道，这个循环回路称为小循环；当第一回水通道1的水温高于调温器开启温度T时，调温器关闭，冷却水由第一回水通道1进入第四回水通道4，经过整车风扇冷却后进入高温区进水通道，这个循环回路称为大循环，调温器的开启温度T设置参考各温区部件最优工作温度区间进行提升，接近高温区部件目标出水温度Tout-h；

S5：根据各温区水路进水温度Tin、目标出水温度Tout、各温区部件散热量需要Q，根据Q＝CM△T，初步估算各温区冷却液进水流量需要L，建立各温区水路出水温度、进水温度、进水流量对应关系参数表；根据各温区水路出水端的目标出水温度Tout、进水端的进水温度Tin及散热量需求Q，参考各温区部件最优工作温度区间，根据Q＝CMΔT＝CM(Tout-Tin)，初步计算各温区进水流量，建立进水流量、进水温度与出水温度之间的对应关系参数表，如下表所示：

S6：在整车上测量不同工况下各温区水路出水温度Ti-out，进水温度Ti-in，进水流量Li，标定对应关系参数表；将各温区冷却水路进水温度、进水流量及出水温度对应关系参数信息录入总线控制单元，在整车上进行对应关系参数标定。整车工况标定包括高速物流工况、城市混合路况、山区长爬坡等各种不同工况；

S7：将标定后的各温区水路对应关系参数表、散热量Q和目标出水温度T信息录入总线控制单元；

S8：在各温区出水端安装温度传感器并与总线控制单元相连，在各温区进水端设置流量控制装置并与总线控制单元相连；重新耦合后的方案在各温区冷却水路的进水端、出水端布置温度传感器，温度传感器将温度信号反馈到总线控制单元；

S9：总线控制单元参考预先录入的对应关系参数表，进水端实测温度Ti-in进而出水端实测温度Ti-out，控制各温区水路流量控制装置，调整水路进水流量；控制单元根据测量数据及预先导入的对应关系参数表信息，调整各温区冷却水路的进水流量，将各温区水路出水温度控制在目标出水温度附近，最终将各温区部件的工作温度控制在最优的工作温度范围。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。