CN108987850A - 一种电动汽车电池温控***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车电池温控***及控制方法，***包括：具有第一换热通道和第二换热通道的冷却器、与所述第一换热通道连通的第一回路、与所述第二换热通道连通的第二回路、以及电池控制器，所述第一换热通道的出液口与空调冷凝回路、第一电子阀、所述第一换热通道的进液口依次连通形成所述第一回路，所述第二换热通道的出液口与电池水冷装置、水暖加热器、所述第二换热通道的进液口依次连通形成所述第二回路，所述电池控制器与所述第一电子阀、所述水暖加热器分别通信连接。本发明提供独立的加热回路和制冷回路，两套***互相独立，互不干扰，具有控制简单，构成件少，***可靠性高等特点。

Description

一种电动汽车电池温控***及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动车辆相关技术领域，特别是一种电动汽车电池温控***及其控制方法。

背景技术

随着国家法规对电动车辆续航里程增加的要求，电池能量密度随之增加；电池能量密度提升后，电池在不同工况下的发热量增加，特别是高温环境下(如：夏天地表温度40℃情况)进行电池快充时候，发热明显。为提升电池性能，增加电池寿命需要对电池进行适当冷却。同时，考虑到低温时候锂电池存在枝晶状态，为避免这种情况，需要对电池***进行加热来保证性能。

现有电池温控***，其无法同时实现独立的加热回路和低温回路，且现有电池温控***的控制完全集成在整车控制器(VCM)上，整车控制器需要单独为温控***设定控制单元，控制器开发周期长，成本高。

发明内容

基于此，有必要针对现有电池温控***存在的技术问题，提供一种电动汽车电池温控***及其控制方法。

本发明提供一种电动汽车电池温控***，包括：具有第一换热通道和第二换热通道的冷却器、与所述第一换热通道连通的第一回路、与所述第二换热通道连通的第二回路、以及电池控制器，所述第一换热通道的出液口与空调冷凝回路、第一电子阀、所述第一换热通道的进液口依次连通形成所述第一回路，所述第二换热通道的出液口与电池水冷装置、水暖加热器、所述第二换热通道的进液口依次连通形成所述第二回路，所述电池控制器与所述第一电子阀、所述水暖加热器分别通信连接。

进一步的，还包括空调控制器，所述电池控制器通过所述空调控制器与所述第一电子阀、所述水暖加热器分别通信连接。

更进一步的，还包括设置在所述第二换热通道出液口与所述电池水冷装置之间的水泵，所述水泵与所述空调控制器通信连接。

再进一步的，所述空调冷凝回路包括与所述第一换热通道的出液口连通的空调压缩机、与所述空调压缩机连通的空调冷凝器、与所述空调冷凝器连通的空调蒸发器，所述空调蒸发器与所述空调压缩机连通，所述空调冷凝器上还设置有与所述空调控制器通信连接的冷却风扇；

所述空调冷凝器与所述空调蒸发器的连接点与所述第一电子阀连通，且所述连接点与所述空调蒸发器之间还设置有与所述空调控制器通信连接的第二电子阀。

再进一步的，还包括设置在所述第二回路上的水温传感器，所述水温传感器与所述电池控制器通信连接。

本发明提供一种如前所述的电动汽车电池温控***的控制方法，包括：

获取当前运行状态，根据当前运行状态，确定开启制冷温度阈值、关闭制冷温度阈值、开启加热温度阈值、以及关闭加热温度阈值；

检测电池温度，如果电池温度大于等于开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池温度小于等于关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池温度小于等于开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池温度大于等于关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器。

进一步的，所述开启制冷温度阈值包括最大开启制冷温度阈值和平均开启制冷温度阈值，所述关闭制冷温度阈值包括最大关闭制冷温度阈值和平均关闭制冷温度阈值，所述开启加热温度阈值包括最小开启加热温度阈值以及平均开启加热温度阈值，所述关闭加热温度阈值包括最小关闭加热温度阈值以及平均关闭加热温度阈值；

所述检测电池温度，如果电池温度大于等于开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池温度小于等于关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池温度小于等于开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池温度大于等于关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器，具体包括：

检测电池温度，如果电池最大温度大于等于最大开启制冷温度阈值且电池平均运动大于等于平均开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池最大温度小于等于最大关闭制冷温度阈值或者电池平均温度小于等于平均关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池最小温度小于等于最小开启加热温度阈值且电池平均温度小于等于平均开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池最小温度大于等于最小关闭加热温度阈值或者电池平均温度大于等于平均关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器。

进一步的，所述运行状态包括行驶状态、缓慢充电状态、以及快速充电状态。

进一步的，所述控制方法对如前所述的电动汽车电池温控***进行控制，所述方法还包括：

根据车辆运行状态、电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀、所述水暖加热器、所述水泵、和/或所述冷却风扇。

更进一步的，所述根据电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀、所述水暖加热器、所述水泵、和/或所述冷却风扇，具体包括：

根据电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀的开度、所述水暖加热器的加热功率、所述水泵的功率等级、和/或所述冷却风扇的功率等级，其中：

当所述水暖加热器开启时，电池包温度低时所开启的所述水暖加热器的加热功率大于或等于电池包温度高时所开启的所述水暖加热器的加热功率；

当所述水泵开启时，电池包内部温差大于等于预设温差阈值时所控制水泵的功率等级高于或等于电池包内部温差小预设温差阈值时所控制水泵的功率；

当所述第一电子阀开启时，电池包温度高时所开启的第一电子阀的开度高于或等于电池包温度低时所开启的第一电子阀的开度。

本发明提供独立的加热回路和制冷回路，两套***互相独立，互不干扰，具有控制简单，构成件少，***可靠性高等特点。同时，现有电池温控***的控制完全集成在整车控制器(VCM)上，整车控制器需要单独为温控***设定控制单元，控制器开发周期长，成本高。本发明针对温控***功能实现的零件如，空调压缩机，chi l ler上电子膨胀阀，电子水泵，水PTC等控制全部集成在空调放大器实现，这样的优势在于充分利用空调控制器上面现有的控制资源，硬件部分可以完全共用，控制对象的差异通过软件调整来实现。

附图说明

图1为本发明一种电动汽车电池温控***的***原理图；

图2为本发明空调控制器控制说明图；

图3为本发明一种如前所述的电动汽车电池温控***的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种电动汽车电池温控***的***原理图，包括：具有第一换热通道和第二换热通道的冷却器1、与所述第一换热通道连通的第一回路、与所述第二换热通道连通的第二回路、以及电池控制器3，所述第一换热通道的出液口与空调冷凝回路、第一电子阀2、所述第一换热通道的进液口依次连通形成所述第一回路，所述第二换热通道的出液口与电池水冷装置5、水暖加热器4、所述第二换热通道的进液口依次连通形成所述第二回路，所述电池控制器3与所述第一电子阀2、所述水暖加热器4分别通信连接。

具体来说，冷却器1具有第一换热通道和第二换热通道，第一换热通道和第二换热通道在冷却器1内部进行热交换。本发明将注入冷凝液用于空调冷却的空调冷凝回路通过第一电子阀2引入冷却器的第一通道，因此，可以通过电池控制器3控制第一电子阀2开启或关闭，第一电子阀2优选为电子膨胀阀。当第一电子阀2开启时，空调冷凝回路的冷却液进入第一通道，然后与通过第二回路进入第二通道的液体进行热交换，从而降低第二回路中液体温度，并通过第二回路的液体对电池水冷装置5进行降温，电池水冷装置5优选为电池水冷板，将需要进行温度控制电池置入电池水冷装置5中，通过电池水冷装置5进行降温。同时，在第二回路中设置水暖加热器4，优选采用水暖PTC，可以通过电池控制器3控制水暖加热器4的开启或关闭，当水暖加热器4开启时，对第二回路进行加热，从而提高电池水冷装置5的温度，使得对电池进行加热。

本发明提供独立的加热回路和制冷回路，两套***互相独立，互不干扰，具有控制简单，构成件少，***可靠性高等特点。

在其中一个实施例中，还包括空调控制器7，所述电池控制器3通过所述空调控制器7与所述第一电子阀2、所述水暖加热器4分别通信连接。

本实施例针对温控***功能实现的零件如，第一电子阀2、水暖加热器4等控制全部集成在空调控制器7，优选为空调放大器上实现，这样的优势在于充分利用空调控制器上面现有的控制资源，硬件部分可以完全共用，控制对象的差异能通过软件调整来实现。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述第二换热通道出液口与所述电池水冷装置之间的水泵6，所述水泵6与所述空调控制器7通信连接。

本实施例通过水泵6提高冷却液的循环效率。

在其中一个实施例中，所述空调冷凝回路包括与所述第一换热通道的出液口连通的空调压缩机8、与所述空调压缩机8连通的空调冷凝器9、与所述空调冷凝器9连通的空调蒸发器10，所述空调蒸发器10与所述空调压缩机8连通，所述空调冷凝器9还设置有与所述空调控制器7通信连接的冷却风扇11；

所述空调冷凝器9与所述空调蒸发器10的连接点与所述第一电子阀2连通，且所述连接点与所述空调蒸发器10之间还设置有与所述空调控制器7通信连接的第二电子阀12。

具体来说，空调压缩机8、空调冷凝器9、空调蒸发器10形成空调冷凝回路，从空调冷凝器9与所述空调蒸发器10的连接点引出支路进入冷却器1，从而将空调的冷凝水引入冷却器1进行热交换。同时，增加第二电子阀12，优选为电子止通阀，以控制是否进行空调制冷循环。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述第二回路上的水温传感器13，所述水温传感器13与所述电池控制器3通信连接。

本实施例在第二回路设置水温传感器13，以对水温进行监测。

图1为本发明最佳实施例的***原理图，包括：具有第一换热通道和第二换热通道的冷却器1、与所述第一换热通道连通的第一回路、与所述第二换热通道连通的第二回路、电池控制器3、空调控制器7，所述第一换热通道的出液口与空调冷凝回路、采用电子膨胀阀的第一电子阀2、所述第一换热通道的进液口依次连通形成所述第一回路，所述第二换热通道的出液口与水泵6、电池水冷装置5、水暖加热器4、所述第二换热通道的进液口依次连通形成所述第二回路，所述电池控制器3通过空调控制器7与所述第一电子阀2、所述水暖加热器4、所述水泵6分别通信连接；

所述空调冷凝回路包括与所述第一换热通道的出液口连通的空调压缩机8、与所述空调压缩机8连通的空调冷凝器9、与所述空调冷凝器9连通的空调蒸发器10，所述空调蒸发器10与所述空调压缩机8连通，所述空调冷凝器上10还设置有与所述空调控制器7通信连接的冷却风扇11；

所述空调冷凝器9与所述空调蒸发器10的连接点与所述第一电子阀2连通，且所述连接点与所述空调蒸发器10之间还设置有与所述空调控制器7通信连接的第二电子阀12，第二电子阀12为电子止通阀；

所述第二回路上还设置水温传感器13，所述水温传感器13与所述电池控制器3通信连接。

本发明的第一回路和第二回路互相独立，这样布置的好处在于两套***互相独立，互不干扰，控制简单，构成件少，***可靠性高等特点。

电池温控***中冷却功能通过冷却器(chi l ler)实现，其工作原理是利用冷媒通过电子膨胀阀膨胀后将chi l ler内翅片冷却，电池内部流出的高温冷却液通过与chi ller内翅片进行热交换后变为低温冷却液流进电池包进行冷却；电池加热采用水加热器(W/PTC)，回路循环动力来源于串联的电子水泵。同时为监控***温度变化，在***中加入温度传感器进行温度监控。

本套电池温控***的控制区别于以往温控***的控制方法，现有电池温控***的控制完全集成在整车控制器(VCM)上，整车控制器需要单独为温控***设定控制单元，控制器开发周期长，成本高。本发明针对温控***功能实现的零件如，空调压缩机，chi l ler上电子膨胀阀，电子水泵，水PTC等控制全部集成在空调放大器实现，这样的优势在于充分利用空调控制器上面现有的控制资源，硬件部分可以完全共用，控制对象的差异通过软件调整来实现。如图2所示，空调控制针对传统车空调部分的控制，里面包括空调压缩机，风暖PTC，风门电机，各种温度传感器等，在新增电池温控***的控制相关零件，电子水泵，水PTC，水温传感器等都可以借助现有空调放大器的控制硬件资源完成控制；同时空调放大器通过CAN总线与VCM进行时时通讯，电池管理器针对电池制冷和加热的开启或关闭的指令也通过CAN总线发送给空调放大器。

如图3所示为本发明一种如前所述的电动汽车电池温控***的控制方法的工作流程图，包括：

步骤S301，获取当前运行状态，根据当前运行状态，确定开启制冷温度阈值、关闭制冷温度阈值、开启加热温度阈值、以及关闭加热温度阈值；

步骤S302，检测电池温度，如果电池温度大于等于开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池温度小于等于关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池温度小于等于开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池温度大于等于关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器。

在其中一个实施例中，所述开启制冷温度阈值包括最大开启制冷温度阈值和平均开启制冷温度阈值，所述关闭制冷温度阈值包括最大关闭制冷温度阈值和平均关闭制冷温度阈值，所述开启加热温度阈值包括最小开启加热温度阈值以及平均开启加热温度阈值，所述关闭加热温度阈值包括最小关闭加热温度阈值以及平均关闭加热温度阈值；

所述检测电池温度，如果电池温度大于等于开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池温度小于等于关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池温度小于等于开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池温度大于等于关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器，具体包括：

检测电池温度，如果电池最大温度大于等于最大开启制冷温度阈值且电池平均运动大于等于平均开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池最大温度小于等于最大关闭制冷温度阈值或者电池平均温度小于等于平均关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池最小温度小于等于最小开启加热温度阈值且电池平均温度小于等于平均开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池最小温度大于等于最小关闭加热温度阈值或者电池平均温度大于等于平均关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器。

在其中一个实施例中，所述运行状态包括行驶状态、缓慢充电状态、以及快速充电状态。

根据电池性能要求，电池理想的工作温度区间是5-35℃，当电池温度长时间工作在35℃以上会影响电池的适用寿命，当电池温度高于50℃时，会对电池产生损伤，必须限定电池放电。所以电池制冷的开启温度阀值是35℃，电池加热的开启温度阀值是低于5℃。考虑到温度传导特性，需要对温度限值设定迟滞区间温度。具体参数设置如表1所示。

表1

在其中一个实施例中，所述控制方法对如前所述的电动汽车电池温控***进行控制，所述方法还包括：

根据车辆运行状态、电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀、所述水暖加热器、所述水泵、和/或所述冷却风扇。

在其中一个实施例中，所述根据电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀、所述水暖加热器、所述水泵、和/或所述冷却风扇，具体包括：

根据电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀的开度、所述水暖加热器的加热功率、所述水泵的功率等级、和/或所述冷却风扇的功率等级，其中：

当所述水暖加热器开启时，电池包温度低时所开启的所述水暖加热器的加热功率大于或等于电池包温度高时所开启的所述水暖加热器的加热功率；

当所述水泵开启时，电池包内部温差大于等于预设温差阈值时所控制水泵的功率等级高于或等于电池包内部温差小预设温差阈值时所控制水泵的功率；

当所述第一电子阀开启时，电池包温度高时所开启的第一电子阀的开度高于或等于电池包温度低时所开启的第一电子阀的开度。

本发明另一个优化的控制参数是电池包内部温差的控制，根据电池性能要求电池内部温差需要控制在5～8℃，对于温控的控制阀值我们选为5℃；同时考虑电池包温度的影响，对于温控***关联的控制零件需要根据不同的工况要求做控制调整，具体参数设置如表2所示。

表2

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池温控***，其特征在于，包括：具有第一换热通道和第二换热通道的冷却器、与所述第一换热通道连通的第一回路、与所述第二换热通道连通的第二回路、以及电池控制器，所述第一换热通道的出液口与空调冷凝回路、第一电子阀、所述第一换热通道的进液口依次连通形成所述第一回路，所述第二换热通道的出液口与电池水冷装置、水暖加热器、所述第二换热通道的进液口依次连通形成所述第二回路，所述电池控制器与所述第一电子阀、所述水暖加热器分别通信连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池温控***，其特征在于，还包括空调控制器，所述电池控制器通过所述空调控制器与所述第一电子阀、所述水暖加热器分别通信连接。

3.根据权利要求2所述的电动汽车电池温控***，其特征在于，还包括设置在所述第二换热通道出液口与所述电池水冷装置之间的水泵，所述水泵与所述空调控制器通信连接。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电池温控***，其特征在于，所述空调冷凝回路包括与所述第一换热通道的出液口连通的空调压缩机、与所述空调压缩机连通的空调冷凝器、与所述空调冷凝器连通的空调蒸发器，所述空调蒸发器与所述空调压缩机连通，所述空调冷凝器上还设置有与所述空调控制器通信连接的冷却风扇；

所述空调冷凝器与所述空调蒸发器的连接点与所述第一电子阀连通，且所述连接点与所述空调蒸发器之间还设置有与所述空调控制器通信连接的第二电子阀。

5.根据权利要求1～5任一项所述的电动汽车电池温控***，其特征在于，还包括设置在所述第二回路上的水温传感器，所述水温传感器与所述电池控制器通信连接。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的电动汽车电池温控***的控制方法，其特征在于，包括：

获取当前运行状态，根据当前运行状态，确定开启制冷温度阈值、关闭制冷温度阈值、开启加热温度阈值、以及关闭加热温度阈值；

检测电池温度，如果电池温度大于等于开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池温度小于等于关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池温度小于等于开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池温度大于等于关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器。

7.根据权利要求6所述的电动汽车电池温控***的控制方法，其特征在于，所述开启制冷温度阈值包括最大开启制冷温度阈值和平均开启制冷温度阈值，所述关闭制冷温度阈值包括最大关闭制冷温度阈值和平均关闭制冷温度阈值，所述开启加热温度阈值包括最小开启加热温度阈值以及平均开启加热温度阈值，所述关闭加热温度阈值包括最小关闭加热温度阈值以及平均关闭加热温度阈值；

所述检测电池温度，如果电池温度大于等于开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池温度小于等于关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池温度小于等于开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池温度大于等于关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器，具体包括：

检测电池温度，如果电池最大温度大于等于最大开启制冷温度阈值且电池平均运动大于等于平均开启制冷温度阈值，则开启所述第一电子阀，如果电池最大温度小于等于最大关闭制冷温度阈值或者电池平均温度小于等于平均关闭制冷温度阈值，则关闭所述第一电子阀，如果电池最小温度小于等于最小开启加热温度阈值且电池平均温度小于等于平均开启加热温度阈值，则开启所述水暖加热器，如果电池最小温度大于等于最小关闭加热温度阈值或者电池平均温度大于等于平均关闭加热温度阈值，则关闭所述水暖加热器。

8.根据权利要求6所述的电动汽车电池温控***的控制方法，其特征在于，所述运行状态包括行驶状态、缓慢充电状态、以及快速充电状态。

9.根据权利要求6所述的电动汽车电池温控***的控制方法，其特征在于，所述控制方法对如权利要求4所述的电动汽车电池温控***进行控制，所述方法还包括：

根据电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀、所述水暖加热器、所述水泵、和/或所述冷却风扇。

10.根据权利要求9所述的电动汽车电池温控***的控制方法，其特征在于，所述根据电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀、所述水暖加热器、所述水泵、和/或所述冷却风扇，具体包括：

根据电池包温度、电池包内部温差与预设温差阈值的比较结果，控制所述第一电子阀的开度、所述水暖加热器的加热功率、所述水泵的功率等级、和/或所述冷却风扇的功率等级，其中：

当所述水暖加热器开启时，电池包温度低时所开启的所述水暖加热器的加热功率大于或等于电池包温度高时所开启的所述水暖加热器的加热功率；

当所述水泵开启时，电池包内部温差大于等于预设温差阈值时所控制水泵的功率等级高于或等于电池包内部温差小预设温差阈值时所控制水泵的功率；

当所述第一电子阀开启时，电池包温度高时所开启的第一电子阀的开度高于或等于电池包温度低时所开启的第一电子阀的开度。