CN103972604B - 一种动力蓄电池热管理方法及*** - Google Patents

一种动力蓄电池热管理方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力蓄电池热管理方法及***，包括：获取动力蓄电池各检测点的温度；在检测到发生任一热管理开启事件时，开启空调装置的热管理模式；之后，获取空调出风口的温度和乘员舱的环境温度；在检测到动力蓄电池进风口的温度与热管理模式的目标温度不一致时：如果动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使动力蓄电池进风口对于乘员舱和空调出风口中的暖风侧的开度较大的位置；反之则使空调出风口的电池风门旋转至使动力蓄电池进风口对于乘员舱和空调出风口中的冷风侧的开度较大的位置。本发明可利用汽车空调装置实现动力蓄电池和乘员舱的温度控制。

Description

一种动力蓄电池热管理方法及***
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种动力蓄电池热管理方法及***。
背景技术
随着动力蓄电池在电动汽车上的应用，高能量动力蓄电池会出现“热失稳现象”，例如，动力蓄电池在放电时会产生大量热量，这将使得动力蓄电池处在高温恶劣的工作环境中；又例如由于受研发技术限制，动力蓄电池在低温下的工作性能降低，充放电特性较常温下差很多，这在严寒季节将尤为明显。为了尽量使动力蓄电池在理想的温度下工作，以保证动力蓄电池的充放电性能、安全性能以及延长其循环寿命，如何为动力蓄电池散热和加热已成为电动汽车的重要研究课题。
目前对动力蓄电池的热管理技术方案包括自然风冷、水冷和空调风冷，其中，自然风冷方案最简单，易于实现，但是存在温度控制受环境因素制约的缺陷；水冷方案能够实现对温度的精确控制，但是***复杂，受现有技术水平限制；空调风冷方案可实现温度控制，凭借现有空调***设计，具备产业化能力。现有的空调风冷方案各有不同，但由于汽车空调装置需要根据驾驶员的控制进行乘员舱的温度控制，因此现有的空调风冷方案基本都是为动力蓄电池设计相对汽车空调装置独立的加热冷却装置，这就使得现有的空调风冷方案具有结构复杂，不便于布局和实施，及不利于控制整车成本的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种可利用进行乘员舱温度控制的汽车空调装置实现动力蓄电池的温度控制的动力蓄电池热管理方法及***。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种动力蓄电池热管理方法，包括：
获取动力蓄电池各检测点的温度，所述检测点至少包括动力蓄电池进风口；
在检测到发生任一热管理开启事件时，开启空调装置的热管理模式，所述热管理开启事件包括所述检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围；
在空调装置进入热管理模式后，获取空调出风口的温度和乘员舱的环境温度；
在检测到所述动力蓄电池进风口的温度与所述热管理模式的目标温度不一致时：
如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置；
如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置。
优选的是，所述如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置包括：
如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置；及/或，
所述如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置包括：
如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置。
优选的是，所述热管理开启事件包括：任一检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围，及各检测点之间的最大温差超出单体电池间温差的正常范围。
优选的是，所述动力蓄电池的工作温度范围为-10℃至50℃，所述单体电池间温差的正常范围为0℃至10℃。
优选的是，所述空调出风口为空调装置的后吹面出风口。
优选的是，所述热管理模式的初始状态为使空调出风口的电池风门旋转至使空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置。
优选的是，所述空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置对应所述乘员舱对于动力蓄电池进风口的开度为0的位置。
优选的是，所述乘员舱对于所述动力蓄电池进风口的开度最大的位置对应所述空调出风口对于所述动力蓄电池进风口的开度为0的位置。
优选的是，所述热管理模式的目标温度的范围为24℃至32℃。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种动力蓄电池热管理***，包括：
第一温度获取模块，用于获取动力蓄电池各检测点的温度，所述检测点至少包括动力蓄电池进风口；
热管理模式开启模块，用于在检测到发生任一热管理开启事件时，开启空调装置的热管理模式，所述热管理开启事件包括所述检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围；
第二温度获取模块，用于在空调装置进入热管理模式后，获取空调出风口的温度和乘员舱的环境温度；以及，
电池风门控制模块，用于在检测到所述动力蓄电池进风口的温度与所述热管理模式的目标温度不一致时，如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置；如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置。
本发明的有益效果在于，本发明的动力蓄电池热管理方法及***因可利用空调装置和乘员舱的环境温度共同将蓄电池的温度控制在工作状态温度范围内，因此，可在不影响汽车空调装置对乘员舱进行温度控制的前提下，利用汽车空调装置实现动力蓄电池的温度控制。
附图说明
图1为根据本发明所述动力蓄电池热管理方法的一种实施方式的流程图；
图2为实现本发明所述动力蓄电池热管理方法的一种风道结构的结构示意图；
图3为图2所示风道结构的冷暖风调和管道的一种实施方式的结构示意图；
图4为图2所示风道结构在冷暖风调和管道的电池风门处于关闭乘员舱出风口状态下的结构示意图；
图5为图2所示风道结构在冷暖风调和管道的电池风门处于空调出风口与乘员舱出风口之间的状态下的结构示意图；
图6为图2所示冷暖风调和管道的剖视示意图；
图7为根据本发明所述动力蓄电池热管理***的一种实施方式的方框原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明的动力蓄电池热管理方法包括如下步骤：
步骤S1：获取动力蓄电池各检测点的温度，该检测点至少包括如图2和图3所示的位于动力蓄电池进风口21处的进风口检测点T22，在此，可通过接收安装在各检测点的温度传感器采集到的对应检测点的温度信号而获取各检测点的温度，该检测点例如还可包括位于动力蓄电池出风口26的两侧位置的出风口左侧检测点T24、出风口右侧检测点T25及动力蓄电池出风口26与动力蓄电池进风口21之间的中间检测点T23等。
步骤S2：在检测到发生任一热管理开启事件时，以热管理模式开启空调装置，该热管理开启事件包括检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围，这可以根据使用需要设计为所有检测点的温度均超出动力蓄电池的工作温度，或者任意一个或者其中几个检测点的温度超出动力蓄电池的动作温度，该动力蓄电池的工作温度范围通常为-10℃至50℃，即在动力蓄电池的温度低于-10℃或者高于50℃时即发生上述热管理开启事件；在此，以热管理模式开启空调装置应当理解为：如果此时空调装置已经开启，则直接进入热管理模式，该热管理模式并不会影响驾驶员已选择的空调模式，但是驾驶员已选择的空调模式会影响进入热管理模式的空调出风口的温度，二者可以分别实现对乘员舱与动力蓄电池的温度控制；如果此时空调装置未开启，则是先开启空调装置，再使空调装置进入热管理模式。
步骤S3：在空调装置进入热管理模式后，获取空调出风口的温度及乘员舱的环境温度，由于空调装置本身即具备该乘员舱温度传感器，可通过接收乘员舱温度传感器采集到的温度信号获取该乘员舱的环境温度，另外，可通过接收安装在空调出风口11处的空调出风口温度传感器T1采集到的温度信号获取该空调出风口的温度。
步骤S4：检测动力蓄电池进风口的温度与热管理模式的目标温度是否一致，如否则执行步骤S5，如是则退出热管理模式，该目标温度的范围通常为24℃至32℃，例如可以设定目标温度为26度。
步骤S5：判断动力蓄电池进风口的温度是否高于上述目标温度，如否则执行步骤S61，如是则执行步骤S62。
步骤S61：使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧(即温度较高的一侧)对于动力蓄电池进风口的开度(即通风量)较大的位置，之后进入步骤S4。
步骤S62：使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧(即温度较低的一侧)对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置，之后进入步骤S4。
为了使动力蓄电池的温度可以在本发明的电池热管理方法的作用下均匀地发生变化，上述步骤S61可进一步包括：如果动力蓄电池进风口的温度低于目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置。在此，可以根据动力蓄电池的惯常使用状态估计动力蓄电池进风口的最低温度，以确定与目标温度的最大温度差，这样可以按照最大温度差对应的暖风侧的开度最大的条件预先设定温差范围与开度的对应关系。
同理，上述步骤S62可进一步包括：如果动力蓄电池进风口的温度高于目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置。在此，可以根据动力蓄电池的惯常使用状态估计动力蓄电池进风口的最高温度，以确定与目标温度的最大温度差，这样可以按照最大温度差对应的冷风侧的开度最大的条件预先设定温差范围与开度的对应关系。
为了可以更加有效地保护动力蓄电池，上述热管理开启事件可包括任一检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围，及各检测点之间的最大温差超出单体电池间温差的正常范围。该单体电池间温差的正常范围通常为0℃至10℃。
考虑空调装置及动力蓄电池各自的安装位置，将空调装置的后吹面出风口更改作为上述空调出风口较为方便，也即空调装置原先的后吹面出风口将不再作为乘员舱的风道。对应将空调装置的后吹面出风口更改作为上述空调出风口的方案，上述热管理模式应为吹面模式，在此，还可以为热管理模式设定适当的风量，例如将风量设定为四档。
由于在最初启动热管理模式时，通常是需要通过空调装置改变动力蓄电池的温度，因此，可将上述热管理模式的初始状态设计为使空调出风口的电池风门旋转至使空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置。为了便于实现本发明的电池热管理方法，可将空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置恰好设计为对应乘员舱对于动力蓄电池进风口的开度为0的位置。同理，可将乘员舱对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置恰好设计为对应空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度为0的位置。
以下给出一种实现空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置恰好设计为对应乘员舱对于动力蓄电池进风口的开度为0的位置，及乘员舱对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置恰好设计为对应空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度为0的位置的风道结构的设计，如图2至图4所示，该风道结构包括冷暖风调和管道3、电池风门31和电池风门电机32，该冷暖风调和管道3的前开口端与空调装置1的空调出风口11相通，该冷暖风调和管道的后开口端与动力蓄电池壳体2的动力蓄电池进风口21相通，在此，该冷暖风调和管道即可为空调装置1的空调出风口11的出风管道，该出风管道通常是与空调出风口11一体成型连接的，该冷暖风调和管道3的管壁上开设有使其与乘员舱相通的乘员舱出风口33，该电池风门31与冷暖风调和管道3可相对转动地连接，并将冷暖风调和管道3的内腔分割为与空调出风口11相通的空调风腔和与乘员舱出风口33相通的乘员舱风腔，在此，应当理解的是，该空调风腔与乘员舱风腔均通向冷暖风调和管道3的后开口端，该电池风门电机32用于带动电池风门31在关闭乘员舱出风口33和关闭空调出风口11的位置之间旋转，以调节空调风腔和乘员舱风腔之间的比例，进而调节乘员舱出风口33(或者称乘员舱)及空调出风口11对于动力蓄电池进风口21的开度(即通风量)，进而调节经动力蓄电池进风口21进入动力蓄电池壳体2内的冷暖风的混合比例，在此，在电池风门31旋转至关闭乘员舱出风口33的位置处时，上述乘员舱风腔的体积为0，空调风腔的体积及空调风腔对于动力蓄电池进风口21的开度最大，在电池风门31旋转至关闭空调出风口11的位置处时，上述空调风腔的体积为0，乘员舱风腔的体积及乘员舱风腔对于动力蓄电池进风口21的开度最大。
该乘员舱出风口33与空调出风口11可成大于0度，小于等于180度夹角布局，优选成45度至135度夹角布局，例如成90度至135度夹角布局。
为了使本发明的风道结构更加紧凑，上述电池风门31可在冷暖风调和管道3的前开口端处与冷暖风调和管道3可相对转动地连接。
为了能够以较简单的结构对冷暖风的混合比例进行较为精确地控制，如图2至图6所示，该电池风门31可采用方形电池风门，在该冷暖风调和管道3为横截面亦为方形，电池风门31通过其顶边与冷暖风调和管道3可相对转动地连接，电池风门31的两个侧边在电池风门电机32带动电池风门31于关闭乘员舱出风口33和关闭空调出风口11的位置之间旋转期间始终与冷暖风调和管道3的内壁相接触，以保证经乘员舱出风口33进入冷暖风调和管道3的风和经空调出风口11进入冷暖风调和管道3的风基本只能通过电池风门31的底边与冷暖风调和管道3的内壁之间形成的开口进入动力蓄电池进风口21。这样，由于电池风门31的底边的运动轨迹为一圆弧段，因此可通过乘员舱出风口33和空调出风口11所占的圆弧段的比例控制二者开度的比值。
出于空调装置1和动力蓄电池壳体2的相对位置的考虑，为了便于设计及制造上述冷暖风调和管道3，该冷暖风调和管道3的后开口端例如可通过弯曲的连接风道管4与动力蓄电池进风口21连通。
与本发明的动力蓄电池热管理方法相对应，如图7所示，本发明的动力蓄电池热管理***包括第一温度获取模块A1、热管理模式开启模块A2、第二温度获取模块A3和电池风门控制模块A4，该第一温度获取模块A1用于获取动力蓄电池各检测点的温度，该检测点至少包括动力蓄电池进风口，由于电池管理***(BMS)也需要获取各检测点的温度，因此，该第一温度获取模块A1可在BMS中实现。该热管理模式开启模块A2用于在检测到发生任一热管理开启事件时，开启空调装置的热管理模式，该热管理开启事件包括检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围，在第一温度获取模块A1在BMS中实现的实施方式下，该热管理模式开启模块A2的检测是否发生热管理开启事件的单元可直接在BMS中实现，而开启空调装置的热管理模式的单元通常在空调控制器中实现。该第二温度获取模块A3用于在空调装置进入热管理模式后，采集空调出风口的温度和乘员舱的环境温度，该第二温度获取模块A3通常在空调控制器中实现。该电池风门控制模块A4用于在检测到动力蓄电池进风口的温度与热管理模式的目标温度不一致时，如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置；如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置；该电池风门控制模块A4通常在空调控制器中实现，因此，在第一温度获取模块A1在BMS中实现的实施方式下，第一温度获取模块A1会在空调装置进入热管理模式后，将采集到的动力蓄电池进风口的温度例如是通过CAN总线实时发送至电池风门控制模块A4中进行分析处理。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力蓄电池热管理方法，其特征在于，包括：
获取动力蓄电池各检测点的温度，所述检测点至少包括动力蓄电池进风口；
在检测到发生任一热管理开启事件时，开启空调装置的热管理模式，所述热管理开启事件包括所述检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围；
在空调装置进入热管理模式后，获取空调出风口的温度和乘员舱的环境温度；
在检测到所述动力蓄电池进风口的温度与所述热管理模式的目标温度不一致时：
如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置；
如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置。
2.根据权利要求1所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置包括：
如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置；及/或，
所述如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置包括：
如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置。
3.根据权利要求1或2所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述热管理开启事件包括：任一检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围，及各检测点之间的最大温差超出单体电池间温差的正常范围。
4.根据权利要求3所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述动力蓄电池的工作温度范围为-10℃至50℃，所述单体电池间温差的正常范围为0℃至10℃。
5.根据权利要求1或2所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述空调出风口为空调装置的后吹面出风口。
6.根据权利要求1或2所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述热管理模式的初始状态为使空调出风口的电池风门旋转至使空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置。
7.根据权利要求6所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述空调出风口对于动力蓄电池进风口的开度最大的位置对应所述乘员舱对于动力蓄电池进风口的开度为0的位置。
8.根据权利要求7所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述乘员舱对于所述动力蓄电池进风口的开度最大的位置对应所述空调出风口对于所述动力蓄电池进风口的开度为0的位置。
9.根据权利要求1或2所述的动力蓄电池热管理方法，其特征在于，所述热管理模式的目标温度的范围为24℃至32℃。
10.一种动力蓄电池热管理***，其特征在于，包括：
第一温度获取模块，用于获取动力蓄电池各检测点的温度，所述检测点至少包括动力蓄电池进风口；
热管理模式开启模块，用于在检测到发生任一热管理开启事件时，开启空调装置的热管理模式，所述热管理开启事件包括所述检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围；
第二温度获取模块，用于在空调装置进入热管理模式后，获取空调出风口的温度和乘员舱的环境温度；以及，
电池风门控制模块，用于在检测到所述动力蓄电池进风口的温度与所述热管理模式的目标温度不一致时，如果所述动力蓄电池进风口的温度低于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置；如果所述动力蓄电池进风口的温度高于所述目标温度，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置。
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