[发明专利]电动汽车热管理超级域控制系统

说明书

本发明公开了电动汽车热管理超级域控制系统，系统取消传统电动压缩机、水暖/风暖电加热、冷却液泵、电子风扇、鼓风机等分总成的控制电路，将这些总成的控制部分统一集成到超级域控制器STMU中，可降低各分总成电路布局的复杂度，节省体积空间，减少通讯节点，提高控制效率和可靠性，实现接口的标准化、通用化；同时，该系统可整合产业链上下游企业各自的专业技术优势，降低了重复的技术投入和资源投入，以快速实现零部件设计和整车匹配设计，缩短研发生产周期，提高生产效益，节省了全链条产品的开发费用，其性价比发挥到极致，为社会产生极大的经济价值。

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及电动汽车热管理超级域控制系统。

背景技术

传统燃油车的热管理专注于发动机，发动机冷却系统与空调制冷系统几乎没有关联，普通的空调系统只是借用了发动机废热来给乘员舱采暖，两套相对独立的系统技术成熟度极高，在控制技术方面没有提升的空间。然而，电动汽车增加了电池系统，由电机和减速器总成替代了内燃机和变速器总成，这两个变化导致了整车热管理架构上的巨大变化。如：电动汽车没有发动机过剩的废热；电池低温环境放电能力较弱，除了给电机供电，还要给电池预热、空调采暖，其电能消耗较大，严重影响续航。同时，制冷剂回路关联了空调系统和电池冷却系统，电机电控余热关联了电池加热和空调采暖，因此，电动汽车热管理系统发生了颠覆性变化，没有可以挥霍的废热，而是惜热如金。但是，仍有诸多车企至今还在沿袭传统燃油车的技术架构和项目管理思维，把空调和冷却割裂开来，没有把空调、电池、电机电控等热系统整合起来上升为整车热管理。

纵观电动汽车行业的续航“焦虑”，大多数车企只是一味地加大电池容量，却忽视了整车高效的热管理技术，尤其没有认知和领会热管理控制技术在整个热系统发展中的重要性，至今全球没有一家企业，包括行业标杆—Tesla也还没有高度集成热管理控制系统。

作为电动汽车，热管理控制系统主要包括：电动压缩机总成(英文名EDC)、风暖电加热总成、水暖电加热总成、冷却液泵总成(俗称水泵，英文名PUMP)、电子风扇总成(也称冷却风扇)，鼓风机总成以及HVAC总成内的其它电器件，以及各种电子/电磁阀、执行器、传感器等。然而，要将这些独立模块总成的控制部分集中起来形成超级域控制并非易事，首先须掌握传统燃油车自动空调控制算法，还须掌握其它各总成的基本功能及控制算法，涵盖了多个学科、多个专业领域，其技术难度很大。因此，在电动汽车发展至今，热管理系统中的各个分总成仍选择了较为简单且容易实现的分散式发展。

目前行业热管理系统集成度现状：采用替代传统燃油车空调控制器的热管理控制器(也称热管理控制模块)，集中控制HVAC总成上的电器件、以及管路中的电磁阀等，然后通过总线通讯信号控制电动压缩机、风暖/水暖电加热、电子风扇、冷却液泵、电子膨胀阀等多个分总成，整个热管理系统产生了多个分散的控制器或控制模块。

由于采取分散式控制模块，各主要热系统元件电路布置有大量雷同、重复，造成资源浪费。例如：①电动压缩机总成、风暖和水暖(也称液暖)电加热总成均为高/低压结合的装置，其中雷同部分包括：高压回路熔断器、高压继电器、高压滤波EMI抑制电路、IGBT/Mosfet 栅极驱动及其升压供电电路、电压/电流检测电路、CPU周边电路、总线收发电路、12V接口及LDO供电电路、PCB、冷却液回路及接口、铝散热器等；②电子风扇、冷却液泵(PUMP1PUMP2)、鼓风机总成以及其它电器件(如传感器、执行器、控制阀等)均为低压装置，其中雷同部分包括：低压继电器、低压滤波EMI抑制电路、IGBT/Mosfet驱动电路、电压/电流检测电路、CPU周边电路、总线收发电路、12V接口及LDO供电电路、PCB等。

电动汽车“惜热如金”，没有充足的废热用于空调采暖和电池加热。这种分散式管理各个控制器的功率器件不利于余热回收。目前，电动压缩机、冷却液泵、电子风扇、鼓风机等驱动部分的热量白白地浪费到大气中。