一种换热装置的控制方法及控制系统与流程

车辆装置的制造及其改造技术1.本发明涉及换热装置技术领域，具体涉及一种换热装置的控制方法及控制系统。背景技术：2.车辆在不同季节以及一天中不同时段运行时，所对应的环境温度相差较大，相应的散热需求也是不同的，在这样的情况下，如果车辆按照同样的热管理系统策略进行降温，就可能存在散热供应过多或者不足的情况，进而影响散热效果。技术实现要素：3.本发明的目的是提供一种换热装置的控制方法及控制系统，其空冷开启温度与环境温度存在负相关的映射关系，可以根据环境温度进行调节，以控制空冷单元的介入时机，有利于保证散热效果和降低能源消耗。4.为解决上述技术问题，本发明提供一种换热装置的控制方法，所述换热装置包括液冷单元和空冷单元，包括如下步骤：步骤s1，获取环境温度和待冷却部件的实时温度；步骤s2，控制所述液冷单元开启；步骤s3，判断所述实时温度是否大于或者等于空冷开启温度，若是，执行下述步骤s4；步骤s4，控制所述空冷单元开启；所述空冷开启温度与所述环境温度存在负相关的映射关系。5.在上述的方案中，空冷开启温度并非定值，而是与环境温度呈负相关的映射关系的一个变化值，这样，可以根据环境温度的变化及时地调整空冷开启温度，当环境温度较高时，空冷开启温度可以较低，以便空冷单元及时介入，进而强化冷却效果，当环境温度较低时，空冷开启温度可以较高，以充分地利用环境冷量，并能够延缓空冷单元的介入，以降低能源的消耗。6.可选地，在所述步骤s1之后、所述步骤s2之前还包括：步骤s11，判断所述实时温度是否大于或者等于液冷开启温度，若是，执行所述步骤s2；所述液冷开启温度小于或者等于所述空冷开启温度，且所述液冷开启温度与所述环境温度也存在负相关的映射关系。7.可选地，所述液冷单元包括液冷泵，所述步骤s2之后还包括：步骤s21，判断t1是否小于tps，若是，执行步骤s22；步骤s22，控制所述液冷泵以液冷最小工作占空比运行；其中，t1为所述实时温度，tps为液冷起始调节温度。8.可选地，在所述步骤s21中，若否，执行步骤s23；步骤s23，判断t1是否小于tfs，若是，执行步骤s24；步骤s24，控制所述液冷泵以液冷设定工作占空比运行；所述液冷设定工作占空比通过下述公式一计算；9.公式一：10.其中，pwmpump为所述液冷设定工作占空比，pwmpo为所述液冷泵的液冷最佳工作占空比，pwmpmin为所述液冷泵的液冷最小工作占空比，tfs为所述空冷开启温度。11.可选地，在所述步骤s23中，若否，执行步骤s25；步骤s25，判断所述实时温度的变化趋势，若所述实时温度处于上升趋势，执行所述步骤s26；步骤s26，判断t1是否小于tf1，若是，执行步骤s27，若否，执行步骤s28；步骤s27，控制所述液冷泵以所述液冷最佳工作占空比运行；步骤s28，控制所述液冷泵以液冷最大工作占空比运行；其中，tf1为所述空冷单元的第一空冷全开温度。12.可选地，在所述步骤s25中，若所述实时温度处于下降趋势，执行步骤s29；步骤s29，判断t1是否小于tf2，若是，执行步骤s27，若否，执行步骤s28；其中，tf2为所述空冷单元的第二空冷全开温度，且tf2《tf1。13.可选地，所述空冷系统包括风扇，所述步骤s4之后还包括：步骤s41，判断所述实时温度的变化趋势，若所述实时温度处于上升趋势，执行步骤s42；步骤s42，判断t1是否小于tf1，若是，执行步骤s43，若否，执行步骤s44；步骤s43，控制所述风扇以第一空冷设定工作占空比运行；步骤s44，控制所述风扇以空冷最大工作占空比运行；所述第一空冷设定工作占空比通过下述公式二计算；14.公式二：15.其中，pwmfan1为所述第一空冷设定工作占空比，t1为所述实时温度，tfs为所述空冷开启温度，pwmfmax为所述空冷最大工作占空比，pwmfmin为所述空冷最小工作占空比，tf1为所述空冷单元的第一空冷全开温度。16.可选地，在所述步骤s41中，若所述实时温度处于下降趋势，执行步骤s45；步骤s45，判断t1是否小于tf2，若是，执行步骤s46，若否，执行步骤s44；步骤s46，控制所述风扇以第二空冷设定工作占空比运行；所述第二空冷设定工作占空比通过下述公式三计算；17.公式三：18.其中，pwmfan2为所述第二空冷设定工作占空比，tfc为空冷关闭温度，且tfc《tfs，tf2为所述空冷单元的第二空冷全开温度，且tf2《tf1。19.本发明还提供一种换热装置的控制系统，所述换热装置包括液冷单元和空冷单元，所述控制系统包括：第一温度传感器，用于检测环境温度；第二温度传感器，用于检测待冷却部件的实时温度；控制器，与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述液冷单元以及所述空冷单元均信号连接，所述控制器用于接收所述环境温度和所述实时温度，所述控制器用于控制所述液冷单元开启，所述控制器还用于在所述实时温度大于或者等于所述空冷开启温度时、控制所述空冷单元开启；所述空冷开启温度与所述环境温度存在负相关的映射关系。20.可选地，所述控制器还用于在所述实时温度大于或者等于所述液冷开启温度时、控制所述液冷单元开启；所述液冷开启温度小于或者等于所述空冷开启温度，且所述液冷开启温度与所述环境温度也存在负相关的映射关系。21.可选地，所述液冷单元包括液冷泵，所述控制器还用于在t1《tfs时、控制所述液冷泵以液冷设定工作占空比运行；所述液冷设定工作占空比通过下述公式一计算；22.公式一：23.其中，pwmpump为所述液冷设定工作占空比，t1为所述实时温度，tps为所述液冷起始调节温度，pwmpo为所述液冷泵的液冷最佳工作占空比，pwmpmin为所述液冷泵的液冷最小工作占空比，tfs为所述空冷开启温度。24.可选地，在所述实时温度处于上升趋势时，所述控制器还用于在tfs≤t1《tf1时、控制所述液冷泵以所述液冷最佳工作占空比运行，所述控制器还用于在t1≥tf1时、控制所述液冷泵以液冷最大工作占空比运行；在所述实时温度处于下降趋势时，所述控制器还用于在tfs≤t1《tf2时、控制所述液冷泵以所述液冷最佳工作占空比运行，所述控制器还用于在t1≥tf2时、控制所述液冷泵以所述液冷最大工作占空比运行；其中，tf1为所述空冷单元的第一空冷全开温度，tf2为所述空冷单元的第二空冷全开温度，且tf2《tf1。25.可选地，所述空冷单元包括风扇；在所述实时温度处于上升趋势时，所述控制器还用于在tfs≤t1《tf1时、控制所述风扇以第一空冷设定工作占空比运行，所述控制器还用于在t1≥tf1时、控制所述风扇以空冷最大工作占空比运行；在所述风扇开启后、且所述实时温度处于下降趋势时，所述控制器还用于在tfc≤t1《tf2时、控制所述风扇以第二空冷设定工作占空比运行，所述控制器还用于在t1≥tf2时、控制所述风扇以空冷最大工作占空比运行；所述第一空冷设定工作占空比、所述第二空冷设定工作占比分别通过下述公式二、公式三计算；26.公式二：27.公式三：28.其中，pwmfan1为所述第一空冷设定工作占空比，t1为所述实时温度，tfs为所述空冷开启温度，pwmfmax为所述空冷最大工作占空比，pwmfmin为所述空冷最小工作占空比，tf1为所述空冷单元的第一空冷全开温度，pwmfan2为所述第二空冷设定工作占空比，tfc为空冷关闭温度，且tfc《tfs，tf2为所述空冷单元的第二空冷全开温度，且tf2《tf1。附图说明29.图1为本发明所提供换热装置的控制方法中关于液冷单元控制的流程示意图；30.图2为本发明所提供换热装置的控制方法中关于空冷单元控制的流程示意图；31.图3为本发明所提供换热装置的控制方法中风扇以及液冷泵的占空比与温度的关系图。具体实施方式32.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。33.本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。34.请参考图1-图3，图1为本发明所提供换热装置的控制方法中关于液冷单元控制的流程示意图，图2为本发明所提供换热装置的控制方法中关于空冷单元控制的流程示意图，图3为本发明所提供换热装置的控制方法中风扇以及液冷泵的占空比与温度的关系图。35.实施例一36.车辆等设备中所使用的换热装置一般包括液冷单元和空冷单元，液冷单元是指采用冷却液进行冷却的单元部件，冷却液具体可以是指水、油等，空冷单元是指采用流动风进行冷却的单元部件。在设备运行时，一般先通过液冷单元提供冷却，当液冷单元的冷却能力存在不足时，再启动空冷单元，以进行双重强制冷却。37.但是，在现有的方案，无论外界的温度如何变化，液冷单元和空冷单元的控制策略都是一样的，这就可能导致冷却需求较大而空冷单元无法及时供冷、或者冷却需求较小而空冷单元过早介入的情形，进而引发散热效果差、能源浪费等问题。38.为此，本发明提供一种换热装置的控制方法，具体如图1、图2所示，包括如下步骤：步骤s1，获取环境温度和待冷却部件的实时温度；步骤s2，控制液冷单元开启；步骤s3，判断实时温度是否大于或者等于空冷开启温度，若是，执行下述步骤s4；步骤s4，控制空冷单元开启；空冷开启温度与环境温度存在负相关的映射关系。39.在上述的方案中，空冷开启温度并非定值，而是与环境温度呈负相关的映射关系的一个变化值，这样，可以根据环境温度的变化及时地调整空冷开启温度，当环境温度较高时，空冷开启温度可以较低，以便空冷单元及时介入，进而强化冷却效果，当环境温度较低时，空冷开启温度可以较高，以充分地利用环境冷量，并能够延缓空冷单元的介入，以降低能源的消耗。40.空冷开启温度与环境温度之间的映射关系可以为连续函数关系，此时，可以在换热装置的控制系统内预存该连续函数，然后，通过获取的环境温度实时计算所对应的空冷开启温度。或者，空冷开启温度与环境温度之间的映射关系也可以为非连续函数，此时，空冷开启温度与环境温度的映射关系在直角坐标系中可以为一系列的散点，这些数据可以预存在数组或者表格中，然后，将获取的环境温度代入相应的数组或者表格中，即可查找确定相对应的空冷开启温度。41.这里，本发明实施例并不限定空冷开启温度与环境温度之间的具体映射关系，在实施时，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够满足相应的效果即可。42.与空冷单元的开启相类似，液冷单元的开启可以设置液冷开启温度。此时，本发明所提供控制方法在步骤s1之后、步骤s2之前还可以包括：步骤s11，判断实时温度是否大于或者等于液冷开启温度(在附图中，液冷开启温度用tp1表示)，若是，则执行前述的步骤s2。43.液冷开启温度小于或者等于空冷开启温度，也就是说，空冷单元的开启时机不早于液冷单元。而且，液冷开启温度与环境温度也可以存在负相关的映射关系，如此，液冷单元的启动也可以充分考虑环境温度的影响，当环境温度较高时，液冷开启温度可以较低，以尽早地启动液冷单元，进而保证散热效果，当环境温度较低时，液冷开启温度可以较高，以充分地利用自然冷量，进而减少能源的消耗。44.液冷开启温度与环境温度之间的负相关映射关系的限定与前述的空冷开启温度相类似，在此不再做重复性的说明。45.实际上，考虑到自然冷却的效力有限，作为常备冷源的液冷单元也可以开机即启动，以尽可能充分地对待冷却部件进行冷却。也就是说，上述的步骤s1、步骤s2可以不存在明确的先后关系，二者可以先后执行，也可以同时执行。46.液冷单元可以包括液冷泵，用于为冷却液提供驱动力，在步骤s2之后还可以包括：步骤s21，判断t1是否小于tps，若是，执行步骤s22；步骤s22，控制液冷泵以液冷最小工作占空比运行。47.其中，t1为实时温度，tps为液冷起始调节温度，该值可以为设定值，在t1《tps时，待冷却部件的实时温度还处于相对较低的水平，此时，液冷泵可以液冷最小工作占空比进行工作，以降低能源的消耗。48.结合图3，随着实时温度t1的提高，在步骤s21中，若否，即t1≥tps时，可以执行步骤s23；步骤s23，判断t1是否小于tfs，若是，执行步骤s24；步骤s24，控制液冷泵以液冷设定工作占空比运行。液冷设定工作占空比可以通过下述公式一计算。49.公式一：50.其中，pwmpump为液冷设定工作占空比，pwmpo为液冷泵的液冷最佳工作占空比，pwmpmin为液冷泵的液冷最小工作占空比，tfs为空冷开启温度；在液冷泵的型号、功率等参数确定之后，pwmpo、pwmpmin等值均为定值。51.在tps≤t1《tfs的区段内，液冷泵处于快速调节阶段，在空冷单元参与之前，液冷泵可以达到液冷最佳工作占空比pwmpo，以便充分发挥液冷单元的冷却能力。结合空冷开启温度与环境温度之间的负相关映射关系，当环境温度较高时，空冷开启温度可以较低，这样，液冷泵实际上可以更快地达到液冷最佳工作占空比，使得液冷泵可以在短时间内达到最佳的工作状态。52.在t1≥tfs时，即在步骤s23中判断结果为否时，前述的步骤s4可以执行，即空冷单元开始启动，在这种条件下，还可以同步地执行步骤s25；步骤s25，判断实时温度的变化趋势，若实时温度处于上升趋势，执行步骤s26；步骤s26，判断t1是否小于tf1，若是，执行步骤s27，若否，执行步骤s28；步骤s27，控制液冷泵以液冷最佳工作占空比运行；步骤s28，控制液冷泵以液冷最大工作占空比运行。53.其中，tf1为空冷单元的第一空冷全开温度，该温度为预设值，表征空冷单元处于全开状态的一个温度值。结合图3，当实时温度处于上升趋势时，在tfs≤t1《tf1的区段内，空冷单元并未达到全开状态，此时，液冷泵可以维持液冷最佳工作占空比进行工作，以避免过长时间的全负荷工作而对液冷泵的使用寿命造成影响；在t1≥tf1的区段内，空冷单元已经达到全开状态，此时，可以直接将液冷单元提升至液冷最大工作占空比pwmpmax，以进行最大强度的冷却，在液冷泵的型号、功率等参数确定之后，pwmpmax也为定值。54.相对地，在步骤s25中，若实时温度处于下降趋势，可以执行步骤s29；步骤s29，判断t1是否小于tf2，若是，执行前述的步骤s27，若否，可以执行前述的步骤s28。其中，tf2为空冷单元的第二空冷全开温度，表征空冷单元处于全开状态的另一温度值，该温度也为预设值，且tf2和tf1之间存在tf2《tf1的关系。55.通过tf2《tf1的设置，实际上形成了一个温度止回区间，能够避免实时温度在tf1上下反复跳变而造成的液冷泵工作状态的反复变化，有利于液冷泵的稳定控制以及使用寿命的延长。56.空冷系统可以包括风扇，结合图2，本发明所提供控制方法在前述的步骤s4之后还可以包括：步骤s41，判断实时温度的变化趋势，若实时温度处于上升趋势，执行步骤s42；步骤s42，判断t1是否小于tf1，若是，执行步骤s43，若否，执行步骤s44；步骤s43，控制风扇以第一空冷设定工作占空比运行；步骤s44，控制风扇以空冷最大工作占空比运行；第一空冷设定工作占空比通过下述公式二计算。57.公式二：58.其中，pwmfan1为第一空冷设定工作占空比，t1为实时温度，tfs为空冷开启温度，pwmfmax为空冷最大工作占空比，pwmfmin为空冷最小工作占空比，tf1为空冷单元的第一空冷全开温度；在风扇的型号、功率等参数确定时，pwmfmax、pwmfmin等值均为定值。59.请继续参考图3，在风扇开启后，可以进一步地判断实时温度的变化趋势，如果实时温度处于上升趋势，且t1《tf1时，可以按照上述的公式二计算第一空冷设定工作占空比pwmfan1，并依照pwmfan1对风扇的工作占空比进行控制，直至t1≥tf1时，风扇可以达到空冷最大工作占空比，以进行全负荷的工作。60.而在上述步骤s41中，若实时温度处于下降趋势，可以执行步骤s45；步骤s45，判断t1是否小于tf2，若是，执行步骤s46，若否，执行步骤s44；步骤s46，控制风扇以第二空冷设定工作占空比运行；第二空冷设定工作占空比通过下述公式三计算。61.公式三：62.其中，pwmfan2为第二空冷设定工作占空比，tfc为空冷关闭温度，该温度为设定值，且tfc《tfs，tf2为空冷单元的第二空冷全开温度，且tf2《tf1。63.仍如图3所示，在风扇开启后，如果实时温度处于下降趋势，且t1《tf2时，可以按照上述的公式二计算第二空冷设定工作占空比pwmfan2，并依照pwmfan2对风扇的工作占空比进行控制，在公式二中引入了tfc，tfc《tfs，这也可以形成一个温度止回区间，能够避免实时温度在tfs上下反复跳变而造成的风扇开关状态的反复变化；同样地，tf2和tf1之间也可以形成温度止回区间，进而可以避免实时温度在tf1上下反复跳变而造成的风扇工作状态的反复变化，这对于保证风扇的稳定控制以及使用寿命的延长均具有积极的意义。64.需要说明的是，在实际应用中，待冷却部件实际可能不止一个，例如，应用于车辆时，待冷却部件即包括电机、电机控制器以及其他的控制器等，各待冷却部件处的温度可能并不相同，此时，可以取其中的最大值来作为前述的实时温度t1；另外，尽管发明所提供控制方法的设计初衷是针对车辆的换热装置进行控制，但显然，其应用并不局限于车辆，其他相类似的领域亦可适用，也就是说，应用领域实际上并不能够作为对本发明所提供控制方法的实施范围的限定。65.综合上述各实施方式可知，本发明所提供控制方法充分考虑了环境温度的影响，在环境温度较高时，空冷单元可以及早介入，在环境温度较低时，空冷单元可以延迟介入，能够较好地保证散热效果，并能够降低能耗；且在空冷单元介入时，液冷单元是以液冷最佳工作占空比进行工作，只有当空冷单元达到空冷最大工作占空比时，液冷单元才会以液冷最大工作占空比进行工作，这样，液冷单元实际是长期处于最佳工作状态，液冷单元和空冷单元处于最大负荷工作状态的时间均较短，对于保证液冷单元和空冷单元的使用寿命均具有积极的意义。66.实施例二67.本发明还提供一种换热装置的控制系统，换热装置包括液冷单元和空冷单元，控制系统包括：第一温度传感器，用于检测环境温度；第二温度传感器，用于检测待冷却部件的实时温度；控制器，与第一温度传感器、第二温度传感器、液冷单元以及空冷单元均信号连接，控制器用于接收环境温度和实时温度，控制器用于控制液冷单元开启，控制器还用于在实时温度大于或者等于空冷开启温度时、控制空冷单元开启；空冷开启温度与环境温度存在负相关的映射关系。68.由于实施例一中的换热装置的控制方法已经具备如上的技术效果，那么，与该控制方法相适配的控制系统亦当具备相类似的技术效果，故在此不作赘述。69.如实施例一所述，待冷却部件的数量可能不止一个，此时，第二温度传感器可以包括多个检测部，以分别对多个待冷却部件进行检测，然后可以取其最大值作为上述的实时温度。70.与空冷单元的控制相类似，液冷单元也可以设置液冷开启温度，控制器还可以在实时温度大于或者等于液冷开启温度时、控制液冷单元开启。液冷开启温度小于或者等于空冷开启温度，且液冷开启温度与环境温度也存在负相关的映射关系。当然，液冷单元也可以开机即启动。71.液冷单元可以包括液冷泵，控制器还用于在t1《tfs时、控制液冷泵以液冷设定工作占空比运行；液冷设定工作占空比通过下述公式一计算。72.公式一：73.其中，pwmpump为液冷设定工作占空比，t1为实时温度，tps为液冷起始调节温度，pwmpo为液冷泵的液冷最佳工作占空比，pwmpmin为液冷泵的液冷最小工作占空比，tfs为空冷开启温度。74.进一步地，在实时温度处于上升趋势时，控制器还用于在tfs≤t1《tf1时、控制液冷泵以液冷最佳工作占空比运行，控制器还用于在t1≥tf1时、控制液冷泵以液冷最大工作占空比运行；在实时温度处于下降趋势时，控制器还用于在tfs≤t1《tf2时、控制液冷泵以液冷最佳工作占空比运行，控制器还用于在t1≥tf2时、控制液冷泵以液冷最大工作占空比运行；其中，tf1为空冷单元的第一空冷全开温度，tf2为空冷单元的第二空冷全开温度，且tf2《tf1。75.空冷单元可以包括风扇；在实时温度处于上升趋势时，控制器还用于在tfs≤t1《tf1时、控制风扇以第一空冷设定工作占空比运行，控制器还用于在t1≥tf1时、控制风扇以空冷最大工作占空比运行；在风扇开启后、且实时温度处于下降趋势时，控制器还用于在tfc≤t1《tf2时、控制风扇以第二空冷设定工作占空比运行，控制器还用于在t1≥tf2时、控制风扇以空冷最大工作占空比运行。76.第一空冷设定工作占空比、第二空冷设定工作占比分别通过下述公式二、公式三计算；77.公式二：78.公式三：79.其中，pwmfan1为第一空冷设定工作占空比，t1为实时温度，tfs为空冷开启温度，pwmfmax为空冷最大工作占空比，pwmfmin为空冷最小工作占空比，tf1为空冷单元的第一空冷全开温度，pwmfan2为第二空冷设定工作占空比，tfc为空冷关闭温度，且tfc《tfs，tf2为空冷单元的第二空冷全开温度，且tf2《tf1。80.需要说明的是，本实施例所提供控制系统与实施例一所涉及控制方法相对应，实施例一中的相关技术效果描述、替代方案描述以及参数限定等在本实施例中均适用，而这部分内容本实施例并未进行重复性的说明，具体可以参见实施例一。81.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。









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