一种热管理控制方法、设备、存储介质和车辆与流程

1.本技术属于车辆技术领域，尤其涉及一种车辆及其热管理控制方法、设备、和存储介质和车辆。


背景技术：

2.现有技术中的用于车辆发动机的热管理控制方法，通过对节温器的开度、电子水泵的转速、散热器风扇的转速以优先级从高到低的顺序进行调整，从而满足各工况下的散热需求，然而并没有考虑到对热管理系统功耗和发动机油耗的共同优化，使得整车能耗最优。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本技术的第一个目的在于提供一种用于发动机的热管理控制方法，根据预设的发动机最低油耗map和热管理系统最低功耗map，控制水泵的转速和风冷散热器的转速，以使得发动机保持在油耗最低的温度，热管理系统的功耗最低，整车能耗最优。
4.本技术的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
5.本技术的第三个目的在于提出一种用于车辆的热管理控制设备。
6.本技术的第四个目的在于提出一种车辆。
7.为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种用于发动机的热管理控制方法，所述发动机与热管理系统连接，所述热管理系统包括水泵、风冷散热器和节温器，所述发动机和所述水泵连接形成第一冷却循环，所述风冷散热器通过所述节温器与所述发动机和所述水泵连接形成第二冷却循环，所述热管理控制方法包括：当发动机当前温度大于或等于预设温度阈值、且所述节温器的开度大于或等于预设开度阈值时，根据发动机当前转速、发动机当前扭矩、当前环境温度查询发动机最低油耗map，确定所述发动机的总目标散热量；根据所述总目标散热量、所述风冷散热器的进风风速、所述当前环境温度查询热管理系统最低功耗map，确定水泵目标转速和风冷散热器目标转速；控制所述水泵的转速为所述水泵目标转速，并控制所述风冷散热器的转速为所述风冷散热器目标转速。
8.通过预设的所述发动机最低油耗map确定当前工况下油耗最低、或者说效率最高的发动机温度即所述发动机目标温度，进而确定达到所述发动机目标温度所需的总目标散热量，再通过预设的热管理系统最低功耗map，确定当前环境下功耗最低的水泵转速和风冷散热器转速的最优组合，即所述水泵目标转速和所述风冷散热器目标转速，从而实现对发动机油耗和热管理系统功耗的共同优化，实现整车能耗最优。
9.为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于被处理器执行以实现根据上述第一
方面实施例所述的热管理控制方法。
10.为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了用于车辆的热管理控制设备，包括处理器和存储器，所述处理器和存储器相互连接；所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置为用于调用所述程序指令，执行上述第一方面实施例所述的热管理控制方法。
11.为达上述目的，本技术第四方面实施例提出了一种车辆，包括所述车辆包括发动机和热管理系统，所述热管理系统包括水泵、风冷散热器、节温器和根据上述第三方面实施例所述的热管理控制设备。
12.本技术的理论方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
13.图1是本技术实施例提供的车辆的示意图。
14.图2是本技术实施例提供的热管理控制方法的流程示意图。
15.图3是本技术实施例提供的热管理控制方法的第一反馈控制的流程示意图。
16.图4是本技术实施例提供的热管理控制方法的流程示意图。
17.图5是本技术实施例提供的热管理控制方法的第二反馈控制的流程示意图。
18.图6是本技术实施例提供的热管理控制方法的流程示意图。
19.附图标记：100、车辆；110、发动机；120、热管理系统；121、水泵；122、风冷散热器；123、节温器；124、热管理控制设备；124a、处理器；124b、存储器。
具体实施方式
20.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
21.下面参考附图1-6描述本技术实施例的车辆100及其热管理控制方法、热管理控制设备和计算机可读存储介质。
22.如图1所示，车辆100包括发动机110和热管理系统120，热管理系统120包括水泵121、风冷散热器122、节温器123和热管理控制设备124。热管理控制设备124包括处理器124a和存储器124b，处理器124a和存储器124b相互连接，存储器124b用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令，处理器124a被配置为用于调用程序指令，执行本身实施例提供的热管理控制方法。另外，本技术实施例提供的计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现本技术实施例提供的热管理控制方法。
23.如图1所示，发动机110和水泵121连接形成第一冷却循环，即冷却液由水泵121泵出经过发动机110并对发动机110进行冷却；风冷散热器122通过节温器123与发动机110和水泵121连接形成第二冷却循环，即在节温器123开启时，冷却液由水泵121泵出经过发动机110并对发动机110进行冷却，然后从经过节温器123进入风冷散热器122进行冷却。需要说明的是，第一冷却循环即发动机110冷却的小循环，第二冷却循环即发动机110冷却的大循
环。
24.如图2所示，本技术实施例提供的热管理控制方法，包括如下步骤s1~s3。
25.s1、当发动机当前温度大于或等于预设温度阈值、且节温器的开度大于或等于预设开度阈值时，根据发动机当前转速、发动机当前扭矩、当前环境温度查询发动机最低油耗map，确定发动机的总目标散热量。
26.当发动机110的温度大于或等于预设温度阈值时，可认为发动机110已完成暖机，此时热管理系统120需要对发动机110的温度进行持续控制，在一些实施例中，预设温度阈值可取60
°
c~80
°
c；具体地，预设温度阈值可取80
°
c。需要说明的是，本技术中发动机110的温度相关参数为冷却液流出发动机110时的温度。当节温器123的开度大于或等于预设开度阈值时，可认为发动机110已进入具有较高散热需求的工作状态，在一些实施例中，预设开度阈值可取95%~100%，具体地，预设开度阈值可取100%，即节温器123全开。
27.因此，在发动机110进入具有较高散热需求的工作状态时，水泵121和风冷散热器122均需要参与发动机110的冷却，并使发动机110达到油耗最低、即效率最高的工作状态。具体地，将发动机当前转速、发动机当前扭矩和当前环境温度作为输入参数，查询发动机最低油耗map，最终输出可使得发动机110达到油耗最低、即效率最高的工作状态的总目标散热量。其中，发动机最低油耗map根据车辆100的具体情况在研发设计阶段以使发动机110油耗最低为条件通过仿真和实验所标定，并预设在热管理控制设备124中。其中，当前环境温度是指车辆外的空气温度，即发动机110的进气温度和风冷散热器122的进风温度。
28.s2、根据总目标散热量、风冷散热器的进风风速、当前环境温度查询热管理系统最低功耗map，确定水泵目标转速和风冷散热器目标转速。
29.当节温器123的开度大于或等于预设开度阈值时，通过第二冷却循环对发动机110进行冷却，其中能使发动机110达到油耗最低、即效率最高的工作状态的水泵121和风冷散热器122的转速组合有无数种，而本技术实施例将总目标散热量、风冷散热器122的进风风速和当前环境温度作为输入参数，查询热管理系统最低功耗map，输出水泵目标转速和风冷散热器目标转速的最优组合，使得热管理系统120在最低功耗的状态下工作。其中，热管理系统最低功耗map根据热管理系统120的具体情况在研发设计阶段以使热管理系统120功耗最低为条件通过仿真和实验所标定，并预设在热管理控制设备124中。在一些实施例中，根据当前车速和环境风速，确定风冷散热器122的进风风速。
30.s3、控制水泵的转速为水泵目标转速，并控制风冷散热器的转速为风冷散热器目标转速。
31.通过预设的发动机最低油耗map确定当前工况下发动机达到油耗最低、或者说效率最高的状态所需的总目标散热量，再通过预设的热管理系统最低功耗map，确定当前环境下功耗最低的水泵121转速和风冷散热器122转速的最优组合，即水泵目标转速和风冷散热器目标转速，并控制水泵121和风冷散热器122分别以水泵目标转速和风冷散热器目标转速运行，从而实现对热管理系统功耗和发动机油耗的共同优化，进而实现整车能耗最优。需要说明的是，风冷散热器122的转速指的是风冷散热器122中风扇的转速。
32.在一些实施例中，步骤s包括如下步骤s110~s130。
33.s110、根据发动机当前转速、发动机当前扭矩、当前环境温度查询发动机最低油耗map，确定发动机目标温度；
s120、根据发动机当前转速和发动机当前扭矩，确定发动机发热量；s130、根据发动机当前温度、发动机目标温度和发动机发热量，确定总目标散热量。
34.将发动机当前转速、发动机当前扭矩和当前环境温度作为输入参数，查询发动机最低油耗map，输出可使得发动机110达到油耗最低、即效率最高的工作状态的发动机目标温度。在一些实施例中，根据发动机当前温度和发动机目标温度的差值
△
t，可算得发动机从当前温度到目标温度所需要的热量为c
·m·
△
t，其中c为冷却液比热容，m为冷却液质量，冷却液质量与流量相关。因此，将发动机发热量与c
·m·
△
t作差，可得发动机冷却的总目标散热量。
35.如图3所示，在一些实施例中，步骤s130具体包括：通过第一反馈控制闭环地确定总目标散热量，其中，发动机目标温度和发动机发热量为第一反馈控制的输入量，发动机当前温度为第一反馈控制的反馈变量，总目标散热量为第一反馈控制的输出量。通过反馈控制闭环地控制总目标散热量，可以持续稳定地使发动机工作在最低油耗、最高效率的温度。在一些实施例中，步骤s130具体包括以下步骤：s131、将发动机目标温度作为输入量、发动机当前温度作为反馈变量输入第一加法器，输出得到目标温差
△
t；s132、将目标温差
△
t输入第一运算器，输出得到发动机所需热量c
·m·
△
t；s133、将发动机所需热量c
·m·
△
t和发动机发热量输入第二运算器，输出得到总目标散热量；s134、经过s2和s3后，重新获取发动机当前温度，并作为反馈变量输入第一加法器。
36.如图3所示，在一些实施例中，步骤s2包括以下步骤：s210、根据总目标散热量、风冷散热器的进风风速、当前环境温度查询热管理系统最低功耗map，确定水泵目标理论转速和风冷散热器目标理论转速；s220、根据水泵基础转速和水泵目标理论转速，确定水泵目标转速；在一些实施例中，通过将水泵基础转速和水泵目标理论转速输入第三运算器，输出水泵目标转速；s230、根据风冷散热器基础转速和风冷散热器目标理论转速，确定风冷散热器目标转速；在一些实施例中，通过将风冷散热器基础转速和风冷散热器目标理论转速输入第三运算器，输出风冷散热器目标转速。
37.为了避免第一反馈控制所输出的总目标散热量和反馈的发动机当前温度出现较大波动，需要水泵121和风冷散热器122保证一定的转速，即水泵基础转速和风冷散热器基础转速。
38.在一些实施例中，根据发动机当前转速、发动机当前扭矩、当前环境温度查询水泵稳定转速map，确定水泵基础转速；根据发动机当前转速、发动机当前扭矩、风冷散热器的进风风速、当前环境温度查询风冷散热器稳定转速map，确定风冷散热器基础转速。也就是说，将发动机当前转速、发动机当前扭矩和当前环境温度作为输入参数，查询水泵稳定转速map，输出水泵基础转速；将发动机当前转速、发动机当前扭矩、风冷散热器122的进风风速和当前环境温度作为输入参数，查询风冷散热器稳定转速map，输出风冷散热器基础转速。需要说明的是，水泵稳定转速map和风冷散热器稳定转速map根据发动机110和热管理系统
120的具体情况在研发设计阶段通过仿真和实验所标定，并预设在热管理控制设备124中。
39.在一些实施例中，步骤s220包括：确定水泵目标转速等于水泵基础转速与水泵目标理论转速的和，或，确定水泵目标转速等于水泵基础转速与水泵目标理论转速之间的较大值；步骤s230包括：确定风冷散热器目标转速等于风冷散热器基础转速与风冷散热器目标理论转速的和，或，确定风冷散热器目标转速等于风冷散热器基础转速与风冷散热器目标理论转速之间的较大值。在不同的实施例中，需要保证的是水泵目标转速大于或等于水泵基础转速，而根据不同的计算方式，则通过调整热管理系统最低功耗map以满足最低功耗的水泵121和风冷散热器122的转速最优组合。
40.如图4所示，在一些实施例中，本技术提供的热管理控制方法还包括步骤s4~s7。
41.s4、当发动机当前温度大于或等于预设温度阈值、且节温器的开度小于预设开度阈值时，控制水泵的转速为水泵安全转速，并控制风冷散热器的转速为0。
42.当节温器123的开度小于预设开度阈值时，可认为发动机110未进入较高温度的工作状态，此时在第二冷却循环中无需风冷散热器主动散热，依靠自然进风即可，同时水泵以最低转速运行，避免发动机110发生局部过热，此时热管理系统120处于最低功耗状态。需要说明的是，水泵安全转速为安全流量下的转速，所谓安全流量是指在一定负荷下，满足发动机的缸体和缸盖冷却的最小流量值，即不产生局部过热、沸腾的流量。在一些实施例中，根据发动机当前转速和发动机当前扭矩查询水泵安全转速map，确定水泵安全转速；其中，水泵安全转速map根据发动机110的具体情况在研发设计阶段以使发动机110不发生局部过热的最小冷却流量为条件通过仿真和实验所标定，并预设在热管理控制设备124中。
43.s5、根据发动机当前转速、发动机当前扭矩、当前环境温度查询发动机最低油耗map，确定发动机目标温度。
44.s6、根据发动机当前温度和发动机目标温度，确定节温器目标开度。
45.s7、控制节温器的开度为节温器目标开度。
46.发动机110的温度大于或等于预设温度阈值且节温器123的开度小于预设开度阈值时，可认为发动机110已完成暖机，但发动机110未进入较高温度的工作状态，此时可通过控制节温器123的开度，使得发动机110达到目标温度以在最低油耗、最高效率的状态下工作，同时由于水泵121以最低转速运转、风冷散热器停止运转，还使得热管理系统120处于最低功耗状态。
47.在一些实施例中，步骤s6具体包括：通过第二反馈控制闭环地确定节温器目标开度，其中，发动机目标温度为反馈控制的输入量，发动机当前温度为第二反馈控制的反馈变量，节温器目标开度为反馈控制的输出量。通过反馈控制闭环地控制节温器目标开度，可以持续稳定地使发动机工作在最低油耗、最高效率的温度。
48.在一些实施例中，步骤s8具体还包括：根据发动机当前温度和发动机目标温度，确定节温器目标理论开度；根据节温器基础开度和节温器目标理论开度，确定节温器目标开度。为了避免第二反馈控制所输出的节温器目标开度和反馈的发动机当前温度出现较大波动，需要节温器123保证一定的开度，即节温器基础开度。
49.在一些实施例中，根据发动机当前转速、发动机当前扭矩查询节温器稳定开度map，确定节温器基础开度。也就是说，将发动机当前转速和发动机当前扭矩作为输入参数，查询节温器稳定开度map，输出节温器基础开度。需要说明的是，节温器稳定开度map根据发
动机110和热管理系统120的具体情况在研发设计阶段通过仿真和实验所标定，并预设在热管理控制设备124中。
50.在一些实施例中，根据节温器基础开度和节温器目标理论开度，确定节温器目标开度，包括：确定节温器目标开度等于节温器基础开度与节温器目标理论开度的和，或，水泵目标转速等于节温器基础开度与节温器目标理论开度之间的较大值。在不同的实施例中，需要保证的是节温器目标开度大于或等于节温器基础开度，而根据不同的计算方式，则通过调整节温器稳定开度map以满足第二反馈控制波动最小的节温器123的开度。
51.在一些实施例中，根据发动机当前温度和发动机目标温度，确定节温器目标理论开度，包括：对发动机目标温度和发动机当前温度的差进行比例-积分-微分处理、或进行比例-积分处理、或进行比例-微分处理，得到节温器目标理论开度。比例-积分-微分处理即pid（proportion、integral、differential）调节、比例-积分处理即pi（proportion、integral）调节、比例-微分处理即pd（proportion、differential）调节，通过选择pid调节或pi调节或pd调节中的一种调节方式，输出参数包括发动机目标温度和发动机当前温度，输出节温器目标理论开度。采用pid调节或pi调节或pd调节可有效地纠正节温器目标开度的偏差，从而使其达到一个稳定的状态。
52.如图5所示，在一些实施例中，步骤s6具体包括以下步骤：s610、将发动机目标温度作为输入量、发动机当前温度作为反馈变量输入第二加法器，输出得到目标温差
△
t；s620、将目标温差
△
t输入第四运算器，对目标温差
△
t进行pid调节或pi调节或pd调节，输出得到节温器目标理论开度；s630、将节温器目标理论开度和节温器基础开度输入第五运算器，输出节温器目标开度；s640、经过s7后，重新获取发动机当前温度，并作为反馈变量输入第二加法器。
53.在一些实施例中，本技术提供的热管理控制方法还包括：当发动机当前温度小于预设温度阈值时，控制风冷散热器的转速为0，并控制节温器的开度为0。当发动机110的温度小于预设温度阈值时，可认为发动机110仍处于暖机状态，因此节温器123无需开启、即无需第二冷却循环参与对发动机110的冷却，因此控制风冷散热器的转速为0，并控制节温器的开度为0，以使热管理系统120处于最低功耗的状态。
54.如图6所示，在一些实施例中，本技术提供的热管理控制方法包括步骤s101~s112。
55.s101、判断是否满足：发动机当前温度大于或等于预设温度阈值，若是，则执行s102，若否，则执行s112。
56.s102、判断是否满足：节温器的开度大于或等于预设开度阈值，若是，则执行s103，若否，则执行s107。
57.s103、根据发动机当前转速、发动机当前扭矩和当前环境温度，查询发动机最低油耗map，确定发动机目标温度。
58.s104、根据发动机当前转速和发动机当前扭矩，输出发动机发热量。
59.s105、根据发动机当前温度、发动机目标温度和发动机发热量，确定总目标散热量。
60.s106、根据总目标散热量、风冷散热器的进风风速和当前环境温度，查询热管理系
统最低功耗map，确定水泵目标转速和风冷散热器目标转速。
61.s107、控制水泵的转速为水泵目标转速，并控制风冷散热器的转速为风冷散热器目标转速。
62.s108、控制水泵的转速为水泵安全转速，并控制风冷散热器的转速为0。
63.s109、根据发动机当前转速、发动机当前扭矩和当前环境温度，查询发动机最低油耗map，确定发动机目标温度。
64.s110、根据发动机当前温度和发动机目标温度，确定节温器目标开度。
65.s111、控制节温器的开度为节温器目标开度。
66.s112、控制风冷散热器的转速为0，并控制节温器的开度为0。
67.通过预设的发动机最低油耗map确定当前工况下油耗最低、或者说效率最高的发动机温度即发动机目标温度，进而确定达到发动机目标温度所需的总目标散热量，再通过预设的热管理系统最低功耗map，确定当前环境下功耗最低的水泵121转速和风冷散热器122转速的最优组合，即水泵目标转速和风冷散热器目标转速，并控制水泵121和风冷散热器122分别以水泵目标转速和风冷散热器目标转速运行，从而实现对热管理系统功耗和发动机油耗的共同优化，进而达到整车能耗最优。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、
ꢀ“
示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
71.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读存储介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读存储介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（ram），只
读存储器（rom），可擦除可编辑只读存储器（eprom或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（cdrom）。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
72.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
73.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
74.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
75.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。