自动空调控制系统及人机交互设计
2018-9-3
1、PHEV空调系统的原理构架 2、自动空调控制与传统燃油车的差异 3、PHEV车型热管理控制器原理 4、实例：TMS控制器设计逻辑 5、新能源汽车热管理控制系统发展趋势讨论
PHEV原理构架
新能源车型分类
纯电动汽车（EV）：电池+电机+减速机构，代表车型特斯拉
电池冷却器控制
EVA侧电子开关及充电机冷却
其余PHEV拓扑参考
东风小康
吉利PHEV构架
1、压缩机对车内和电池进行制冷（绿色回路）； 2、PTC和发动机对车内和电池进行制热（红色回路）； 3、电池散热（浅蓝色回路）； 4、电机散热（蓝色回路）； 5、由于电机散热的安全等级更高，而热管理控制器不是安全键，因此热管 理控制器不参与电机散热。
PWM
\ Lin 同上

PHEV控制逻辑设计思路
根据系统原理进行功能分解。 每项功能采用场景分析方法，进行控制原理设计。
补充：PWM风扇控制
风扇需求=MAX（发动机需求、空调需求、电机需求） 具体控制思路根据实际情况考虑，也可以参照上面讲过的燃油车PWM风扇控制
乘员舱采暖
电池冷却水泵控制
电机冷却水泵控制
弱度混合动力汽车：节油率3~5%，代表技术：怠速启停
混合动力汽车
中度混合动力汽车：节油率10%~20%，代表技术：制动能量回收 混合动力汽车（HEV）
重度混合动力汽车
燃料电池汽车：
氢质子反应堆+电池+电机+减速机构
插电式混合动力汽车 （PHEV）
新能源车型分类
PHEV：续航里程中等，但结构复杂，成本高。且纯电续航里程之外，燃油模式比普 通燃油车更耗油 HEV：节油能力有限，电池能力有限。不过不用充电，结构相对简单，成本低。 EV：续航里程最大，不过没有发动机模式，对可靠性提出更高要求。
电池 电池加热器
＞90°C
● ● ●
75~90°C
●
＜65°C
●
＜ 60°C 15~45°C
● ● ● ●
根据部件不同冷却需求，分为三个独立的冷却系统循环
前端冷却模块布置
前端模块分为四层设计，从前到后依 次是 电池散热器→冷凝器→强电散热器→ 发动机散热器
主要考虑：风的方向，避免温度高的 对温度低的部件散热影响
舒适件和安全件分离，提升可靠性
被控部件及接口定义清理
风扇 水泵
水温传感器 电动压缩机
水暖PTC PT传感器
需求
电子风扇
暖通水泵 电池冷却水泵 电机冷却水泵 暖通PTC出口水温传感器 电池入口水温传感器 电机出口水温传感器
电动压缩机
水暖PTC
压缩机出口PT传感器
用途
前段冷却模块控制 暖通流量控制 流量控制 流量控制 温度检测 温度检测 温度检测
插电式混合动力汽车PHEV(示例)
混合动力系统工作原理
（1）起/停模式
汽油机 ISG电机 变速器
电机动力
蓄电池 动力控制装置
起动时，ISG电机快速启动发动机，实现迅速平稳 启动
(2)加速助力模式
汽油机 ISG电机 变速器
发动机动力 电机动力
蓄电池
动力控制装置
加速和爬坡时，ISG电机和汽油机共同工作，提供车辆 所需的最大行驶功率。
驱动电机
T2
水冷中冷器
四、动力电池、充电机、电机控制器热管理系统
四、动力电池、充电机、电机控制器热管理系统
电机控制器 T4
EP3
充电机 补液壶
V3
A
电机散热器
电控、充电机散热器冷却：
TMS控制三通阀V2打到A、V3打到A TMS控制EP3开启、关闭以及转速 TMS打开单通阀 TMS控制冷却风扇的转速
PTC（5KW）
暖风芯体
变速器油冷器
EP1
A B
V1
TMS控制油冷器两通阀开启、关闭 TMS控制EP1开启、停止（以及转速） TMS控制采暖三通阀的开启、关闭 TMS控制采暖PTC的开启、关闭、DUTY TMS根据需要请求发动机启动
三、驱动电机冷却系统
EP2
散热器
TMS控制EP2开启、停止以及转速 TMS控制冷却风扇的转速
工作模式介绍 work principle
发动机 起动
制发动动回机馈 负荷电发驱点驱动助动转动机力移
内燃机 / 弧形弹簧减振器 / 离合器
PHEV热管理系统设计思路
插电式混合动力系统部件冷却分类
分类 高温水冷系统 中温水冷系统 低温水冷系统
冷却部件 发动机 PTC加热器 油冷器（变速器） 水冷中冷器 （涡轮增压器） 驱动电机 电机控制器 充电机
乘员舱制冷、电池降温
乘员舱采暖
高压PT
控制方式
PWM
PWM
同上 同上
\ \ \ 高压继电器 LIN
Lin \
三通阀
Three-way 1
chiller水路控制、暖通水路控制
膨胀阀
Three-way 2 电子膨胀阀1 电子膨胀阀2
电池冷却器和电池散热器切换 外置冷凝器前膨胀阀 余热回收器前膨胀阀
清理目的：了解被控对象的电气特性，制作电器原理、编制软件驱动 注意：电动压缩机、PTC加热器、水泵作为关重件尽量选用成熟产品
（3）巡航充电模式
汽油机 ISG电机 变速器
发动机动力 电动力
蓄电池 动力控制装置
车辆匀速巡航和电池电量较低时，发动机一部分输出功 率用于车辆行驶需要，另一部分功率给镍氢电池充电和向 12V电气设备供电。
（4）减速/再生制动模式
汽油机 ISG电机 变速器
蓄电池 动力控制装置
减速/制动时，发动机关闭，ISG电机工作于发电模式， 将车辆动能转变为电能给镍氢电池充电，ISG电机产生车辆 所需的全部或部分制动力。
PHEV热管理构架（示例）
系统方案描述： 根据各部件最佳温度工作点的要求，PHEV热
管理系统分为三个独立的循环： 1、发动机冷却系统（80°C~100°C） 2、电机、电机控制器冷却系统（60°C~80°C） 3、电池包热管理系统（0°C~50°C）
PHEV热管理控制器构架
TMS可以和空调控制器集成，也可分开。 集成好处：降本 分开好处：
吉利HEV构架
与PHEV相比： 1、HEV不用外界充电，续航里程短； 2、HEV没有HVH（PTC），发动机是唯一热源； 3、电池散热回路没有自然风冷散热功能
吉利EV构架
与PHEV相比，EV缺少发动机，因此HVH（PTC）是唯一热源。
参考PHEV构架
参考PHEV构架
二、乘员舱采暖系统
T1
发动机出水 发动机进水
四、动力电池、充电机、电机控制器热管理系统
电控、充电机强制冷却需求：