CN105514525B - 一种混合动力汽车电池温度控制装置及控制方法 - Google Patents
一种混合动力汽车电池温度控制装置及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种混合动力汽车电池温度控制装置及控制方法，同时满足电池容量和空间利用最大化、车身改动最小化的要求，一体化电池温度控制装置，进行了匹配计算设计，充分利用了电池壳体内的电池单体之间的间隙、冷却风量大小控制，通过内导流板、风道管、出风管、电子风扇和上盖，实现了乘员舱风对电池单体的冷却或加热，同时考虑了乘员舱内空气压力，降噪策略和电池热失稳故障等控制方法。上述电池温度控制装置，结构紧凑，最大限度的维护了电池，保障电池工作在适宜温度范围和安全性，延长了电池的使用寿命，提高了能源利用率和整车舒适性。
Description
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，特别是指混合动力汽车电池控制技术领域，指一种混合动力汽车电池温度控制装置及控制方法。
背景技术
随着能源和环境问题的日益严峻，节能环保概念深入人心，混合动力汽车具有多动力源、节能、排放低等显著优点，得到世界范围内的高度关注。电池作为混合动力汽车动力源之一，是混合动力汽车核心部件，由于电池的固有特性，电池充放电能力受温度影响很大，从而直接影响车辆性能，同时还会影响电池寿命。因此，需要有专用的装置和方法，以保证电池工作在适宜的温度范围，并且整个电池组温差要控制在一定范围内，当电池组温度过高或过低时，启动该装置给电池组制冷或加热。
为了满足混合动力汽车性能需求，现普遍采用高功率密度电池单体，瞬间可释放大功率，温升快，同时电池能量低，电池组空间也较小，没有纯电动汽车用电池组大的布置空间，对电池组设计和热管理能力提出了较高的要求。目前，混合动力电池组只有简单的冷却装置，结构不尽合理，使得电池组工作环境恶化，经常发生过温保护问题，严重限制了混合动力汽车的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力汽车电池温度控制装置，以实现对电池组工作温度的控制，并通过提供一种控制方法，以解决电池组的过温度保护和低温度保护问题，进而提高混合动力汽车电池组的稳定性，延长电池组的使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种混合动力汽车电池温度控制装置，包括壳体、设置于所述壳体内的电池模组及温度控制***；
所述壳体包括底座、上盖及内导流板；所述电池模组包括多个紧密排列的电池单体；
在所述上盖上设置有进风口；所述内导流板将所述壳体分为相应的电池室，每个所述电池室内设置有一组所述电池模组；所述进风口与所述电池室相通且一一对应；在所述底座的一侧设置有出风口；所述出风口分别与每个所述电池室连通；
所述温度控制***包括电子风扇、电池管理***、整车控制器、进风管、出风管及温度传感器；
所述进风管的一端与所述进风口连接，另一端与车辆乘员舱连接；所述出风管的一端与所述出风口连接，另一端与所述电子风扇配合连接到车体通风口；
所述电池管理***分别与所述整车控制器、所述温度传感器及所述电子风扇电连接。
所述温度传感器分别设置于所述电池模组表面及所述进风口处。
进一步的，所述内导流板为一个，将所述壳体对称分为两个所述电池室。
一种混合动力汽车电池温度控制方法，
设定电池模组的高温阀值和低温阀值；
温度传感器将实时采集的电池模组温度值和进风口温度值通过电池管理***传递给整车控制器；
若所述整车控制器判断所述电池模组温度值高于设定的所述高温阀值时，所述整车控制器将所述电池模组温度值与所述进风口温度值进行比对；
若所述电池模组温度值与所述进风口温度值的差值大于第一设定值时，所述整车控制器向所述电池管理***发送电子风扇开启和调速指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电子风扇开启和调速指令后，控制电子风扇开启和调速；电子风扇开启后，通过乘务舱吸进的风给电池模组强制制冷；
若所述进风口温度值与所述电池模组温度值的差值小于所述第一设定值时，所述整车控制器给所述电池管理***发送电池模组停止工作指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电池模组停止工作指令后，控制电池模组停止工作；
若所述整车控制器判断所述电池模组温度值低于设定的所述低温阀值时，所述整车控制器将所述电池模组温度值与所述进风口温度值进行比对；
若所述进风口温度值与所述电池模组温度值的差值大于第二设定值时，所述整车控制器向所述电池管理***发送电子风扇开启和调速指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电子风扇开启和调速指令后，控制电子风扇开启和调速；电子风扇开启后，通过乘务舱吸进的风给电池模组强制加热；
若所述进风口温度值与所述电池模组温度值的差值小于所述第二设定值时，且车辆燃油充足条件下，所述整车控制器给所述电池管理***发送电池模组停止工作指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电池模组停止工作指令后，控制电池模组停止工作。
所述电子风扇开启后，所述整车控制器接收到所述温度传感器通过所述电池管理***发送的实时电池模组温度值在所述高温阀值与所述低温阀值之间时，所述整车控制器发送电子风扇关闭指令给所述电池管理***；所述电池管理***在接收到所述电子风扇关闭指令后，控制电子风扇关闭，电池模组正常工作。
若所述整车控制器检测到空调为内循环时，所述整车控制器发送电子风扇降低转速或停止指令给所述电池管理***；所述电池管理***在接收到所述电子风扇降低转速或停止指令时，所述电池管理***控制电子风扇降低转速或停止运行。
若所述整车控制器检测到车速低于设定值时，所述整车控制器发送关闭电子风扇指令；所述电池管理***接收到所述关闭电子风扇指令后，控制电子风扇停止运行。
若所述整车控制器接收的所述电池模组温度值高于所述高温阀值设定值时，所述整车控制器发送电子风扇开启指令；所述电池管理***接收所述电子风扇开启指令后，控制所述电子风扇开启并高速运行。
本发明的有益效果是：
本发明提供的混合动力汽车一体化电池装置，同时满足电池容量和空间利用最大化、车身改动最小化的要求，一体化电池温度控制装置，进行了匹配计算设计，充分利用了电池壳体内的电池单体之间的间隙、冷却风量大小控制，通过内导流板、风道管、出风管、电子风扇和上盖，实现了乘员舱风对电池单体的冷却或加热，同时考虑了乘员舱内空气压力，降噪策略和电池热失稳故障等控制方法。上述电池温度控制装置，结构紧凑，最大限度的维护了电池，保障电池工作在适宜温度范围和安全性，延长了电池的使用寿命，提高了能源利用率和整车舒适性。
附图说明
图1为电池模组温度控制过程示意图；
图2为电池模组制冷控制流程图；
图3为电池模组加热控制流程图。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明提供一种混合动力汽车电池温度控制装置，包括壳体、设置于所述壳体内的电池模组及温度控制***；在本实施例中，包括有两个电池模组，用于容纳两个电池模组的壳体为一体化壳体。
所述壳体包括底座、上盖及内导流板；所述电池模组包括多个紧密排列的电池单体。
在所述上盖上设置有两个进风口；所述内导流板将所述壳体分为相应的两个电池室，每个所述电池室内设置有一组所述电池模组；所述进风口与所述电池室相通且一一对应；在所述底座的一侧设置有出风口；所述出风口分别与每个所述电池室连通。
所述温度控制***包括电子风扇、电池管理***、整车控制器、进风管、出风管及温度传感器。
所述进风管的一端分别与两个所述进风口连接，进风管的另一端与车辆乘员舱连接；所述出风管的一端与所述出风口连接，另一端与所述电子风扇配合连接到车体通风口。
温度传感器通过信号线与电池管理***相连，所述电池管理***分别与所述整车控制器、所述温度传感器及所述电子风扇电连接。电池管理***控制电子风扇的开启和高速。
所述温度传感器分别设置于所述电池模组表面及所述进风口处。设置于电池模组表面的温度传感器用于采集电池模组表面的温度；设置于进风口处的温度传感器用于采用乘员舱的温度。
混合动力汽车用电池必须配有温度控制装置，保证电池温度场的均匀分布，本发明还公开了一种混合动力汽车电池温度控制方法，为满足电池工作性能温度要求，对电池进行强迫风冷，依据物质热平衡原理，物质所获得的热量与物质所需要的热量相等，即电池所需的散热量等于冷却风所吸收的热量。根据冷却风吸收热量计算公式，匹配电子风扇转速与电池温度之间的关系，根据电池温度变化实现风扇可调速的闭环控制。
所述电池所需的散热量Q电池；
冷却风所吸收的热量Q吸＝c空气·m·ΔT；
式中，c空气—为空气比热容；m—为冷却风的质量，其中冷却风的质量m是电子风扇转速v和工作时间t的函数，即m＝f(v，t)；ΔT—为动力电池散热***进风口和出风口的温差；
则Q吸＝Q电池。
建立动力电池散热***中电子风扇转速与动力电池散热***进出风口的温差、工作时间之间的关系式，即Q电池＝c空气·f(v，t)·ΔT，可以根据动力电池温度变化对电子风扇转速进行调节，提高动力电池散热效率。
设定电池模组的高温阀值A和低温阀值B；高温阀值A和低温阀值B可以根据需要或者车辆使用的外环境而进行适应性设定。
车辆处理放电状态时，温度传感器将实时采集的电池模组温度值a和进风口温度值b通过电池管理***传递给整车控制器。
若所述整车控制器判断所述电池模组温度值a高于设定的所述高温阀值A时，所述整车控制器将所述电池模组温度值a与所述进风口温度值b进行比对；
若所述电池模组温度值a与所述进风口温度值b的差值大于第一设定值c时，所述整车控制器向所述电池管理***发送电子风扇开启和调速指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电子风扇开启和调速指令后，控制电子风扇开启和调速；电子风扇开启后，通过乘务舱吸进的风给电池模组强制制冷。
所述电子风扇开启后，所述整车控制器接收到所述温度传感器通过所述电池管理***发送的实时电池模组温度值a1在所述高温阀值A与所述低温阀值B之间时，所述整车控制器发送电子风扇关闭指令给所述电池管理***；所述电池管理***在接收到所述电子风扇关闭指令后，控制电子风扇关闭，电池模组正常工作。
若所述进风口温度值b与所述电池模组温度值a的差值小于所述第一设定值c时，所述整车控制器给所述电池管理***发送电池模组停止工作指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电池模组停止工作指令后，控制电池模组停止工作。
车辆处于放电或需要给电池充电状态时,温度传感器将实时采集的电池模组温度值a和进风口温度值b通过电池管理***传递给整车控制器。
若所述整车控制器判断所述电池模组温度值a低于设定的所述低温阀值B时，所述整车控制器将所述电池模组温度值a与所述进风口温度值b进行比对；
若所述进风口温度值b与所述电池模组温度值a的差值大于第二设定值d时，所述整车控制器向所述电池管理***发送电子风扇开启和调速指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电子风扇开启和调速指令后，控制电子风扇开启和调速；电子风扇开启后，通过乘务舱吸进的风给电池模组强制加热。
所述电子风扇开启后，所述整车控制器接收到所述温度传感器通过所述电池管理***发送的实时电池模组温度值a2在所述高温阀值A与所述低温阀值B之间时，所述整车控制器发送电子风扇关闭指令给所述电池管理***；所述电池管理***在接收到所述电子风扇关闭指令后，控制电子风扇关闭，电池模组正常工作。
若所述进风口温度值b与所述电池模组温度值a的差值小于所述第二设定值d时，且车辆的燃油充足条件下，此处的燃油充足是指能够满足发动机正常工作需要的油量，所述整车控制器给所述电池管理***发送电池模组停止工作指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电池模组停止工作指令后，控制电池模组停止工作。
更进一步的考虑乘员舱内空气压力，降噪策略或热失稳故障等因素。
若所述整车控制器检测到空调为内循环时，所述整车控制器发送电子风扇降低转速或停止指令给所述电池管理***；所述电池管理***在接收到所述电子风扇降低转速或停止指令时，所述电池管理***控制电子风扇降低转速或停止运行。
若所述整车控制器检测到车速低于设定值v时，所述整车控制器发送关闭电子风扇指令；所述电池管理***接收到所述关闭电子风扇指令后，控制电子风扇停止运行。
若所述整车控制器接收的所述电池模组温度值高于所述高温阀值设定值时，所述整车控制器发送电子风扇开启指令；所述电池管理***接收所述电子风扇开启指令后，控制所述电子风扇开启并高速运行。
上述电池温度控制装置及温度控制方法，结构紧凑，最大限度的维护了电池，保障电池工作在适宜温度范围和安全性，延长了电池的使用寿命，提高了能源利用率和整车舒适性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (7)
1.一种混合动力汽车电池温度控制方法，利用电池温度控制装置；其特征在于：
设定电池模组的高温阀值和低温阀值；
温度传感器将实时采集的电池模组温度值和进风口温度值通过电池管理***传递给整车控制器；
若所述整车控制器判断所述电池模组温度值高于设定的所述高温阀值时，所述整车控制器将所述电池模组温度值与所述进风口温度值进行比对；
若所述电池模组温度值与所述进风口温度值的差值大于第一设定值时，所述整车控制器向所述电池管理***发送电子风扇开启和调速指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电子风扇开启和调速指令后，控制电子风扇开启和调速；电子风扇开启后，通过乘务舱吸进的风给电池模组强制制冷；
若所述进风口温度值与所述电池模组温度值的差值小于所述第一设定值时，所述整车控制器给所述电池管理***发送电池模组停止工作指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电池模组停止工作指令后，控制电池模组停止工作；
若所述整车控制器判断所述电池模组温度值低于设定的所述低温阀值时，所述整车控制器将所述电池模组温度值与所述进风口温度值进行比对；
若所述进风口温度值与所述电池模组温度值的差值大于第二设定值时，所述整车控制器向所述电池管理***发送电子风扇开启和调速指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电子风扇开启和调速指令后，控制电子风扇开启和调速；电子风扇开启后，通过乘务舱吸进的风给电池模组强制加热；
若所述进风口温度值与所述电池模组温度值的差值小于所述第二设定值时，且车辆燃油充足条件下，所述整车控制器给所述电池管理***发送电池模组停止工作指令；所述电池管理***接收到整车控制器的电池模组停止工作指令后，控制电池模组停止工作。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车电池温度控制方法，其特征在于：所述电子风扇开启后，所述整车控制器接收到所述温度传感器通过所述电池管理***发送的实时电池模组温度值在所述高温阀值与所述低温阀值之间时，所述整车控制器发送电子风扇关闭指令给所述电池管理***；所述电池管理***在接收到所述电子风扇关闭指令后，控制电子风扇关闭，电池模组正常工作。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车电池温度控制方法，其特征在于：若所述整车控制器检测到空调为内循环时，所述整车控制器发送电子风扇降低转速或停止指令给所述电池管理***；所述电池管理***在接收到所述电子风扇降低转速或停止指令时，所述电池管理***控制电子风扇降低转速或停止运行。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车电池温度控制方法，其特征在于：若所述整车控制器检测到车速低于设定值时，所述整车控制器发送关闭电子风扇指令；所述电池管理***接收到所述关闭电子风扇指令后，控制电子风扇停止运行。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车电池温度控制方法，其特征在于：所述电池温度控制装置，包括壳体、设置于所述壳体内的电池模组及温度控制***；
所述壳体包括底座、上盖及内导流板；所述电池模组包括多个紧密排列的电池单体；
在所述上盖上设置有进风口；所述内导流板将所述壳体分为相应的电池室，每个所述电池室内设置有一组所述电池模组；所述进风口与所述电池室相通且一一对应；在所述底座的一侧设置有出风口；所述出风口分别与每个所述电池室连通；
所述温度控制***包括电子风扇、电池管理***、整车控制器、进风管、出风管及温度传感器；
所述进风管的一端与所述进风口连接，另一端与车辆乘员舱连接；所述出风管的一端与所述出风口连接，另一端与所述电子风扇配合连接到车体通风口；
所述电池管理***分别与所述整车控制器、所述温度传感器及所述电子风扇电连接。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车电池温度控制方法，其特征在于：所述温度传感器分别设置于所述电池模组表面及所述进风口处。
7.根据权利要求5所述的混合动力汽车电池温度控制方法，其特征在于：所述内导流板为一个，将所述壳体对称分为两个所述电池室。
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