CN109599609A - 车载电池的温度调节方法和温度调节*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载电池的温度调节方法和温度调节***,所述方法包括以下步骤:分别获取电池的温度调节需求功率和温度调节实际功率;分别获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温度;根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对多个车内冷却回路、多个电池冷却回路和多个制冷回路的功率进行调整。本发明根据电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围,还可以均衡车厢内各区域温度的温度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种车载电池的温度调节方法和一种车载电池的 温度调节***。
背景技术
目前,电动汽车的车载电池的性能受气候环境影响较大,环境温度过高或者过低都会 影响车载电池的性能,因此需要对车载电池的温度进行调节,以使其温度维持在预设范围 内。
相关技术中,对于气候环境炎热的地区,需要在电动汽车中增加电池冷却***,以在 车载电池温度过高时降低其温度;对于气候环境寒冷的地区,需要在电动汽车中增加电池 加热***,以在车载电池温度过低时升高其温度。
然而,对于夏天炎热、冬天又寒冷的地区,上述方法无法兼顾解决车载电池温度过高 和温度过低的问题,且对车载电池温度的调节方法较为粗糙,无法根据每个电池的实际状 态精确控制每个的电池的加热功率和冷却功率,也无法在进行电池温度调节时均衡车厢内 各区域的温度。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明的一个目的在于提出一种车载电池的温度调节方法,该方法根据电池的 实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分 配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范 围,还可以均衡车厢内各区域温度。
本发明的另一个目的在于提出一种车载电池的温度调节***。
为达到上述目的,本发明一方面实施例提出了一种车载电池的温度调节方法,包括以 下步骤:分别获取所述电池的温度调节需求功率和温度调节实际功率;分别获取车辆中多 个区域的区域温度和空调设定温度;根据所述温度调节需求功率、所述温度调节实际功率、 多个所述区域温度和所述空调设定温度对所述多个车内冷却回路、所述多个电池冷却回路 和所述多个制冷回路的开度进行调整。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节方法,首先,分别获取电池的温度调节需求 功率和温度调节实际功率,然后,分别获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温,再 根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对多个车内冷 却回路、多个电池冷却回路和多个制冷回路的开度进行调整。由此,该方法根据电池的实 际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配, 不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围, 还可以均衡车厢内各区域温度。
为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种车载电池的温度调节***,包括: 多个制冷回路,其中,每个制冷回路包括压缩机、与所述压缩机相连的冷凝器;与所述多 个制冷回路相连的多个车内冷却回路;与所述多个制冷回路相连的多个电池冷却回路;分 别与电池和所述多个电池冷却回路相连的电池温度调节模块,用于获取温度调节需求功率 和温度调节实际功率,并获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温度,以及根据所述 温度调节需求功率、所述温度调节实际功率、多个所述区域温度和所述空调设定温度对所 述多个车内冷却回路、所述多个电池冷却回路和所述多个制冷回路的开度进行调整。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节***,通过电池温度调节模块获取温度调节 需求功率和温度调节实际功率,并获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温度,以及 根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对多个车内冷 却回路、多个电池冷却回路和多个制冷回路的开度进行调整。由此,该***根据电池的实 际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配, 不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围, 还可以均衡车厢内各区域温度。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和 容易理解,其中,
图1A-图1B是根据本发明第一个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意 图;
图2是根据本发明第二个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意图;
图3是根据本发明第三个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意图;
图3A是根据本发明一个实施例的控制器的工作原理示意图;
图4是根据本发明第一个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图5是根据本发明第二个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图6是根据本发明第三个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图7是根据本发明第四个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图8是根据本发明第五个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图9是根据本发明第四个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意图;
图10是根据本发明第六个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图11A-11C是根据本发明第七个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意 图;
图12a-图12b是根据本发明第六个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图13是根据本发明第七个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图14A-14B是根据本发明第八个实施例的车辆的温度调节方法的流程图;
图15是根据本发明第一个实施例的车辆的温度调节方法的流程图;
图16是根据本发明第二个实施例的车辆的温度调节方法的流程图;
图17是根据本发明第三个实施例的车辆的温度调节方法的流程图;
图18是根据本发明第四个实施例的车辆的温度调节方法的流程图;
图19A-19B是根据本发明第八个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意 图;
图20是根据本发明第九个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意图;
图21是根据本发明一个实施例的出风口分布位置示意图;
图22是根据本发明第八个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图23是根据本发明第九个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图24是根据本发明第十个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意图;
图25是根据本发明第十个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图26是根据本发明第十一个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意图;
图26A-26B是根据本发明第十二个实施例的车载电池的温度调节***流路结构的示意图;
图27是根据本发明第十一个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图;
图28是根据本发明第十二个实施例的车载电池的温度调节***结构的示意图。
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,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
当车辆的电池的数量为1个时,如图1A和图1B所示,车载电池的温度调节***包括: 压缩机1、冷凝器2、电池冷却支路4和电池温度调节模块5。
其中,冷凝器2与压缩机1相连,电池冷却支路4连接在压缩机1和冷凝器2之间。 电池温度调节模块5与电池冷却支路4相连,用于获取电池6的温度调节需求功率P1和电 池的温度调节实际功率P2,并根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池6 的温度进行调节。压缩机1和冷凝器2构成制冷支路。
具体地,温度调节需求功率P1即将电池的温度调节至目标温度时,电池需要的温度调 节功率。电池温度调节实际功率P2即当前对电池进行温度调节时,电池实际获取的温度调 节功率。目标温度为设定值,可以根据车载电池的实际情况进行预设,例如,当为冬季时, 室外环境温度很低,需对电池进行加热,目标温度可以设置在10℃左右,当为夏季时,需 对电池进行冷却,目标温度可以设置在35℃左右。电池温度调节模块5获取电池6的温度调节需求功率P1和电池6的温度调节实际功率P2,并根据温度调节需求功率P1和温度调 节实际功率P2调节压缩机1和加热器的功率以对电池6的温度进行调节。如图1A所示, 当空调的冷却液不接入到电池温度调节模块5时,电池冷却支路4中具有两个管道,第一 管道与压缩机1相连通,第二管道与电池温度调节模块5相连通,其中,第一管道与第二 管道相互独立的临近设置,以使得介质(冷媒、水、油、空气等流动介质或相变材料等介 质或其他化学制品)相互独立。在电池6的温度过高时,车载空调制冷功能开启,电池冷 却功能启动,第一管道与第二管道中冷却液(如冷媒)的流动方向分别为:压缩机1—冷 凝器2—电池冷却支路4—压缩机1;电池冷却支路4—电池温度调节模块5—电池6—电池 温度调节模块5—电池冷却支路4。
如图1B所示,当空调的冷却液接入到电池温度调节模块5时,则冷却液的流动方向为: 压缩机1—冷凝器2—电池冷却支路4—电池温度调节模块5—电池6—电池温度调节模块 5—压缩机1。
在上述两个实施例中,车载空调仅用于对电池6进行冷却及加热,温度调节***也可 以通过车载空调对车厢和电池6均进行冷却。当该***通过车载空调对车厢和电池6均进 行冷却时,如图2所示,温度调节***还可以包括车内冷却支路3,车内冷却支路3连接在压缩机1和冷凝器2之间。
当车内温度过高时,车内冷却功能启动,冷却液的流动方向为:压缩机1—冷凝器2— 车内冷却支路3—压缩机1。当电池6的温度过高时,电池冷却功能启动,第一管道和第二 管道中冷却液的流动方向为:压缩机1—冷凝器2—电池冷却支路4—压缩机1;电池冷却支路4—电池温度调节模块5—电池6—电池温度调节模块5—电池冷却支路4。由此,可 以根据电池的实际状态精确控制车载电池的加热功率和冷却功率,从而在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使车载电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况,并且,还可以在电池的温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
进一步地,根据本发明的一个实施例,如图3所示,电池冷却支路4可以包括换热器41,换热器41包括第一管道和第二管道,第二管道与电池温度调节模块5相连,第一管道 与压缩机1相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。在本发明的实施例 中,换热器41物理位置可以位于车载空调压缩机1所在的回路,便于车载空调出厂调试, 并且使车载空调可以单独供货和组装,同时,车载空调在安装过程中只需要加注一次介质。 换热器41的物理位置也可以位于电池6所在的回路,换热器41的物理位置也可以独立于 车载空调压缩机1所在的回路和电池6所在的回路设置。
如图3所示,电池温度调节模块5可以包括:调节电池温度的流路(图中未具体示出), 流路设置在电池6之中。连接在流路和换热器41之间的泵51、介质容器52、加热器53,以及控制器(图中未具体示出)。其中,控制器获取电池6的温度调节需求功率P1和电池 的温度调节实际功率P2,并根据电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电 池6的温度进行调节。车内冷却支路3可以包括:蒸发器31、第一膨胀阀32和第一电子 阀33。电池冷却支路4还可以包括第二膨胀阀42和第二电子阀43。
可以理解的是,电池冷却支路4也可以不设置换热器41,当没有换热器41时,电池冷 却支路4内流的就是冷媒。如果设置换热器41,那么电池冷却支路4的第一管道中流的是冷媒,第二管道中流的是冷却液,车内冷却支路3中流的是冷媒。
根据本发明的一个实施实例,如图3所示,电池温度调节模块5还包括设置在流路的 入口的第一温度传感器55,设置在流路的出口的第二温度传感器56,以及流速传感器57。 可以理解,流路的入口和出口位置不是绝对的,而是根据泵51的转向确定的。
具体地,如图3A所示,控制器可以包括电池管理控制器、电池热管理控制器、车载空 调控制器。其中,电池热管理控制器可以与第一温度传感器51、第二温度传感器52和流速传感器57电连接,与泵51和加热器53进行CAN通信,并根据介质的比热容、介质的 密度、流路的横截面积,获取温度调节实际功率P2、并控制泵51的转速和控制加热器53 的功率。电池管理控制器采集流经电池的电流、电池本身的温度,并根据电池的目标温度、 目标时间t以及电池的比热容C、电池的质量M、电池的内阻R,获取温度调节需求功率 P1,以及控制车载空调控制器启动或停止工作。车载空调控制器与膨胀阀及电子阀电连接, 且车载空调控制器可以与电池管理控制器和电池热管理控制器和压缩机1进行CAN通信, 以根据电池管理控制器获取的温度调节需求功率P1以及电池热管理控制器获取的温度调 节实际功率P2控制压缩机的功率P、膨胀阀及电子阀的开合,达到控制换热量的目的。
换热器41可以为板式换热器,板式换热器可以安装在车载空调内部,使得整个制冷剂 回路均在车载空调内部,便于车载空调出厂调试,并且使车载空调可以单独供货和组装, 同时,车载空调在安装过程中只需要加注一次制冷剂。
冷却液从流路的入口流入电池6的内部,从流路的出口流出,从而实现电池6与冷却 液之间的热交换。
泵51主要用于提供动力,介质容器52主要用于存储冷却液和接受向温度调节***添 加的冷却液,当温度调节***中的冷却液减少时,介质容器52中的冷却液可自动补充。加 热器53可以为PTC(Positive Temperature Coefficient,正的温度系数,泛指正温度系数很 大的半导体材料或元器件)加热器,可以与控制器进行CAN(Controller AreaNetwork,控 制器局域网络)通信,为车载电池的温度调节***提供加热功率,受控制器控制,加热器 53可以设置在介质容器52与第一温度传感器55之间任意位置。即加热器53不直接与电 池6接触,具有较高的安全性、可靠性和实用性。
第一温度传感器55用以检测流路入口冷却液的温度,第二温度传感器56用以检测流 路出口冷却液的温度。流速传感器57用以检测温度调节***中管道内冷却液的流速信息。 第一电子阀33用以控制车内冷却支路3的开通和关闭,第一膨胀阀32可用以控制车内冷 却支路3中的冷却液流量。第二电子阀43用以控制电池冷却支路4的开通和关闭,第二膨胀阀42可用于控制电池冷却支路4中的冷却液流量。
可以理解,如图1B所示,当空调的冷却液接入到电池温度调节模块5时,则无需设置 换热器41、泵51及介质容器52。此种车载空调回路和电池冷却支路4连通的方式,可以提高冷却效率,避免了换热器41处换热不完全的问题,即杜绝了因换热器的换热效率带来的换热损耗。在车载空调回路和电池冷却支路的冷却液相互独立的方式中,车载空调回路中压缩机的功率在考虑换热器41等的换热效率后才是压缩机用于冷却电池的实际功率,且后续描述的压缩机功率P为此处所述的压缩机用于冷却电池的功率(可以理解的,后续描述的压缩机的最大(或者额定)制冷功率为压缩机的最大(或者额定)功率乘以换热效率)。其中,该换热效率可以是设置的一个定值,在整个***搭建好后测出来的;也可以是实时获取的,可以通过在换热器的前后增加温度传感器以及在换热器所在回路增加流速传感器, 可以知晓实际换热功率,电池的温度调节实际功率P2与实际换热功率的比值即为换热效 率。
下面结合具体实施例描述电池温度调节模块5如何获取电池6的温度调节需求功率P1 和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于获取电池开启温度调节时的第一参数,并 根据第一参数生成电池的第一温度调节需求功率,以及获取电池在温度调节时的第二参数, 并根据第二参数生成电池的第二温度调节需求功率,并根据电池的第一温度调节需求功率 和电池的第二温度调节需求功率生成电池的温度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池6开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到目标温度的目标时间t,控制器获取初始温度和目标温度之 间的第一温度差ΔT1,并根据第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,控制器通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t (1),
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池6的比 热容,M为电池6的质量。
第二参数为电池6在预设时间内的平均电流I,控制器通过以下公式(2)生成第二温 度调节需求功率:
I2*R, (2),
其中,I为平均电流,R为电池6的内阻。
当对电池6进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池6进行加热时, P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,控制器分别根据第一温度传感器55检测的入口温度和第二 温度传感器56检测的出口温度生成第二温度差ΔT2,并根据每个电池的第二温度差ΔT2和 流速传感器57检测的流速v生成电池的温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功率 P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*s*ρ,s为流路的横截面积,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度。
另外,流速传感器也可由流量传感器替代,m=Q*ρ,Q为流量传感器测得的单位时间 内流经流路横截面积的冷却液流量。
具体地,车辆上电后,电池管理控制器判断车辆是否需要进行温度调节,如果判断车 辆需要温度调节,例如,电池6的温度过高,则通过CAN通信向车载空调控制器发送开启温度调节功能的信息,车载空调控制器开启温度调节功能后发送热交换信息给电池热管理控制器,同时车载控制器控制第二电子阀43开启,电池热管理控制器控制泵51以默认转 速(如低转速)开始工作。
同时,电池管理控制器获取电池6的初始温度(即当前温度)、目标温度和从初始温度 达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行预设,并根 据公式(1)计算出电池的第一温度调节需求功率。电池管理控制器还获取电池6在预设时 间内的平均电流I,并根据公式(2)计算电池的第二温度调节需求功率。然后,电池管理控制器根据电池6的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率计算温度调节需求功率P1(即将电池6的温度在目标时间内调节至目标温度的需求功率),其中,当对电池6 进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R,当对电池6进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
并且,电池热管理控制器获取第一温度传感器55和第二温度传感器56检测温度信息, 并获取流速传感器57检测的流速信息,根据公式(3)计算出电池6的温度调节实际功率P2。
最后,车载空调控制器根据电池6的温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2控制压缩机的输出功率及第二膨胀阀42的开度,可选择地,电池热管理控制器调节泵51的 转速。如,若温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,则根据温度调节需求功 率P1和温度调节实际功率P2的差值,增加压缩机的功率及增大第二膨胀阀42的开度,可 选择地增加泵51的转速;若温度调节需求功率P1小于温度调节实际功率P2时,则根据温 度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2的差值,减小压缩机的功率及减小第二膨胀阀 42的开度,可选择地减小泵51的转速。
举例说明,由上述实施例可知,温度调节需求功率P1由两部分组成,当电池6需要冷 却时,电池6初始温度为45℃,目标温度为35℃,则电池从45℃下降到35℃需要散发的热量是固定,通过公式(1)即ΔT1*C*M/t直接计算可以获得,即第一温度调节需求功率。 同时,电池6在冷却过程中,存在放电和充电过程,此过程会产生热量,由于电池6的放 电或者是充电电流是变化的,这部分的热量也可以通过检测电池的平均电流I直接获得, 通过公式(3)即I2*R,直接计算出当前电池6的发热功率,即第二温度调节需求功率。本 发明的冷却完成时间是基于目标时间t设定的(t可以根据用户需求或者是车辆实际设计情 况改变)。在确定了冷却完成所需要的目标时间t后,就可以预估出当前电池6冷却需要的 温度调节需求功率P1,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R。而如果是加热功能启动,则温度调节需求功 率P1=ΔT1*C*M/t-I2*R,即在电池6在加热过程中,电池6的放电或者充电电流越大,所 需要的加热功率即温度调节需求功率P1越小。
下面将结合具体地实施例描述如何根据根据每个电池6的温度调节需求功率P1和温度 调节实际功率P2对电池6的温度进行调节。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于检测电池的温度,并在电池的温度大于第 一温度阈值时,控制温度调节***进入冷却模式,以及在电池的温度小于第二温度阈值时, 控制温度调节***进入加热模式。其中,第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况 进行预设,第一温度阈值一般大于第二温度阈值,例如,第一温度阈值可以为40℃,第二 温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,电池管理控制器实时检测电池6的温度,并进行判断。如果电池6的温度高于40℃,说明此时电池6的温度过高,为避免高温对该电池6的性能产生影 响,需要对电池6进行降温处理,控制温度调节***进入冷却模式,并发送电池冷却功能 启动信息给车载空调控制器。车载空调控制器在接收到电池冷却功能启动信息后控制第二 电子阀43开启,以使冷却液与电池6进行热交换以降低电池6的温度。如图3所示,当温 度调节***工作在冷却模式时,电池6所在回路中对应的第一管道和第二管道中冷却液的 流动方向分别为:压缩机1—冷凝器2—第二电子阀43—第二膨胀阀42—换热器41—压缩 机1;介质容器52—换热器41—加热器53(关闭)—泵51—阀门58—第一温度传感器55— 电池6—第二温度传感器56—流速传感器57—介质容器52,如此循环,在换热器41处换 热,实现电池6的降温。
而如果电池6的温度低于0℃,说明此时电池6的温度过低,为避免低温对电池6的性 能产生影响,需要对电池6进行升温处理,电池管理控制器控制温度调节***进入加热模 式,并发送电池加热功能启动信息至车载空调控制器。车载空调控制器在接收到电池加热 功能启动信息后控制第二电子阀43关闭,同时电池热管理控制器控制加热器53开启,以为温度调节***提供加热功率。当温度调节***工作在加热模式时,冷却液的流动方向为:介质容器52—换热器41—加热器53(开启)—泵51—第一温度传感器55—电池6—第二 温度传感器56—流速传感器57—介质容器52;如此循环,实现电池6的升温。
根据本发明的一个实施例,当温度调节***工作在冷却模式且在电池6的温度调节需 求功率P1大于电池对应的温度调节实际功率P2时,控制器则获取电池的温度调节需求功 率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池6的压缩机 的功率,或者增加电池6的冷却液流量,以增加电池6的冷却功率,以及在电池6的温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2时,减小压缩机的功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池的冷却液流量,以减少电池6的冷却功率。
具体地,当温度调节***工作在冷却模式时,电池管理控制器获取电池的温度调节需 求功率P1,电池热管理控制器获取电池的温度调节实际功率P2,车载空调控制器根据温度 调节需求功率P1和温度调节实际功率P2进行判断。如果电池6的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成该电池6的降温,所以,车载空调控制器获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加压缩机1的功率,或者增加电池的冷却液流量,即增加第二膨胀阀42的开度,以增加该电池的冷却功率,其中,温度调节实际功 率P1与温度调节实际功率P2的功率差越大,压缩机1的功率和该电池的冷却液流量增加 越多,以使该电池的温度在预设时间t内降低至目标温度。而如果其中电池6的温度调节 实际功率P1小于或等于温度调节实际功率P2,车载空调控制器可以保持压缩机1的功率 不变或适当减小压缩机1的功率,或者减少该电池的冷却液流量,即减小第二膨胀阀42的 开度,以减少电池的冷却功率。当电池6的温度低于35℃时,则电池6冷却完成,电池管 理控制器通过CAN通信向车载空调控制器发送关闭温度调节功能的信息,车载空调控制器 控制第二电子阀43关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后,例如1小时后,仍 有电池6的温度高于35℃,则车载空调控制器适当增加压缩机1的功率,以使该电池尽快 完成降温。
根据本发明的一个实施例,当温度调节***工作在加热模式且在电池的温度调节需求 功率P1大于温度调节实际功率P2时,控制器获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调 节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器53的功率,或者 调节增加电池的冷却液流量,以增加电池的加热功率,以及在电池的温度调节需求功率P1 小于或等于温度调节实际功率P2时,减小的功率,或保持加热器53的功率不变,或者调节减少电池的冷却液流量,以减少电池的加热功率。
具体地,当温度调节***工作在加热模式时,电池管理控制器获取电池的P1,电池热 管理控制器获取电池的温度调节实际功率P2。如果电池6的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成该电池6的升温,所以,电池热管理控制器获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池6的加热器53的功率,或 者调节增加电池的冷却液流量,例如可以增泵51的转速,以使该电池可以在目标时间内完 成温度调节。其中,温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2的差值越大,加热器53 的功率和该电池回路的冷却液流量增加的越多。而如果电池的温度调节需求功率P1小于或 等于温度调节实际功率P2,电池热管理控制器可以适当减小加热器53的功率,或保持加 热器53的功率不变,或者调节减少该电池回路的冷却液流量,以减少电池的加热功率。当 电池6的温度高于预设温度,例如10℃时,电池6加热完成,电池管理控制器通过CAN 通信向电池热管理控制器发送关闭温度调节功能的信息,电池热管理控制器控制加热器53 关闭。如果温度调节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池6的温度低 于10℃,则电池热管理控制器再适当增加加热器53的功率,以使电池6尽快完成升温。
根据本发明的一个实施例,控制器还用于在电池的温度调节需求功率P1小于或者等于 对应的温度调节实际功率P2时,降低泵51的转速或者保持泵51的转速不变,并在电池的 温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2时,提高泵51的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果电池6的温度调节需求 功率P1小于温度调节实际功率P2,控制器控制泵51的转速降低,以节省电能,或者保持泵51的转速不变。而如果电池6的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,控制 器用于控制加热器53、压缩机1的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还用 于控制泵51的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提 高电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。而如果电池6的温度调 节需求功率P1等于于温度调节实际功率P2,那么控制泵51的转速保持在当前转速不变即 可。
总结而言,当温度调节***工作在冷却模式时,如果电池6的温度调节需求功率P1和 车内冷却需求功率P4的和小于压缩机最大制冷功率P,即P1+P4≤P,则车载空调控制器控 制压缩机1按照P1+P4制冷功率运行。如果P1+P4>P,则电池管理控制器判断电池6的温度是否大于设定温度(如45℃),如果大于45℃,则优先为电池6提供冷却功率,车载空 调控制器控制压缩机1按照最大制冷功率运行,车载空调控制器通过对第一膨胀阀32和第 二膨胀阀42的开度进行控制,使电池冷却支路4的冷却功率等于电池温度调节需求功率 P1,车内冷却支路的功率P4等于P减去P1。而如果判定电池温度不大于45℃,且车内温 度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷却功率,控制压缩机1按照最大制冷功率运行, 车内冷却支路3的冷却功率为P4,电池冷却支路4的冷却功率为P-P4。如果车内温度已经 达到设定温度,则又优先满足电池6的冷却。
当电池6的P1>P2,电池6需要调节的功率为P3(P3=P1-P2)时,如果P1+P4+P3≤P,则压缩机1需要增加的制冷功率为P3,可以通过增大第二膨胀阀42的开度和/或者提高泵51的转速以使P1=P2。而如果P1+P4+P3>P,则电池管理控制器判断电池温度是否大于设定温度,例如,设定温度可以为45℃,如果电池的温度大于45℃,则优先为电池6提供冷 却功率,车载空调控制器控制压缩机1按照最大制冷功率运行,通过调节第一膨胀阀32和 第二膨胀阀42的开度,使电池冷却支路4的冷却功率增加P3,以使P1=P2,车内冷却支 路3的冷却功率减少。而如果判定电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度, 则优先为车内提供冷却功率,控制压缩机1按照最大制冷功率运行,车内冷却支路3的冷 却功率为P4,电池冷却支路4的冷却功率为P-P4。如果车内温度已经达到设定温度,则又 优先满足电池6的冷却,电池冷却支路4的冷却功率增加P3。
而如果P1≤P2,那么车载空调控制器维持压缩机的功率不变,或者降低压缩机的功率, 或者减少第二膨胀阀42的开度,或者降低泵51的转速,使得电池冷却支路4的冷却功率 下降。
当温度调节***工作在加热模式时,P1与P2的功率差为P3,即P1-P2=P3。如果P1>P2,则电池热管理控制器控制加热器53的加热功率增加P3,并提高泵51转速。如果 P1≤P2,电池热管理可以加热器53的功率保持不变,或者将加热器53功率减少P3,以节 省电能,或者降低泵51的转速。
如果冷却功能开启预设时间后,例如1个小时之后,电池6的温度仍然高于35℃,则增大电池的冷却功率。如果加热功能开启1个小时之后,电池平均温度仍然低于10℃,则 电池热管理控制器可以适当增大加热器53的功率。
如果单个压缩机1无法满足冷却电池6时所需的功率,则可设置多个压缩机1为电池6 提供冷却功率。如在大巴车上,通常有4个压缩机,此时可以将这4个压缩机都用于为电池6提供冷却功率。
根据本发明的一个实施例,用于为电池提供制冷剂的压缩机1为多个,车内冷却支路3 和电池冷却支路4均为多个,控制器还用于根据电池的温度调节需求功率P1和每个压缩机 的最大制冷功率P判断启动的压缩机的数量,并在温度调节***为冷却模式时,控制相应 数量的压缩机1启动。
具体地,当压缩机1为多个时,相应的,车内冷却支路3和电池冷却支路4为多个。举例而言,当为电池6提供制冷剂的压缩机1为2个,车内冷却支路3和电池冷却支路4 均为2个时,在温度调节***进入冷却模式时,控制器获取电池6的温度调节需求功率P1, 如果电池6的温度调节需求功率P1小于等于单个压缩机1的最大制冷功率,那么控制器控 制一个压缩机1启动即可。而如果电池6的温度调节需求功率P1大于单个压缩机1的最大 制冷功率,那么控制器控制两个压缩机1同时启动工作,以满足电池6的降温制冷功率需 求。
压缩机1为多个的工作原理与上述的压缩机1为一个的相同,为避免冗余,此处不再 赘述。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节***可以根据电池的实际状态精确控制电池 的加热功率和冷却功率,在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维 持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况。
图4是根据本发明第一个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图。如图4所示, 车载电池的温度调节方法包括以下步骤:
S1,获取电池的温度调节需求功率P1。
进一步地,如图5所示,在本发明的实施例中,获取电池的温度调节需求功率具体包 括:
S11,获取电池开启温度调节时的第一参数,并根据第一参数生成第一温度调节需求功 率。
S12,获取电池在温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成第二温度调节需求功率。
S13,根据第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率生成温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到所述目标温度的目标时间t,根据第一参数生成第一温度调 节需求功率具体包括:获取初始温度和目标温度之间的第一温度差ΔT1。根据第一温度差 ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功 率:
ΔT1*C*M/t, (1)
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
根据本发明的一个实施例,第二参数为电池在预设时间内的平均电流I,通过以下公式 (2)生成第二温度调节需求功率:
I2*R, (2)
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
S2,获取电池的温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,如图5所示,获取电池的温度调节实际功率具体包括:
S21,获取用于调节电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入流路的 流速v。
S22,根据入口温度和出口温度生成第二温度差ΔT2。
S23,根据第二温度差ΔT2和流速v生成温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,进根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功 率P2:
ΔT2*C*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,C为电池的比热容,m为单位时间内流过流路的横截面的冷 却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
另外,流速传感器也可由流量传感器替代,m=Q*ρ,Q为流量传感器测得的单位时间 内流经流路横截面积的冷却液流量。
S3,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池的温度进行调节。
其中,在本发明的实施例中,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2在目 标时间内对电池的温度进行调节,以达到目标温度。
具体地,车辆上电后,判断电池是否需要进行温度调节,如果需要则获取电池的初始 温度(即当前温度)、目标温度和从初始温度达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和 目标时间t可以根据车载电池的实际情况进行预设,然后,根据公式(1)计算出第一温度调节需求功率。同时,获取电池在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2)计算第二温 度调节需求功率。然后,根据第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率计算温度调 节需求功率P1(即将电池的温度调节至目标温度的需求功率)。并且,获取电池的入口温 度和出口温度,并获取流流速信息,根据公式(3)计算出温度调节实际功率P2。最后, 根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2控制压缩机或者加热器以不同的功率运 行。由此,该控制方法可以精确控制电池温度调节所需要的时间,且电池温度调节实际功 率实时可调,可以确保在目标时间内完成车载电池的温度调节,使车载电池的温度维持在 预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况。
根据本发明的一个实施例,如图6所示,上述的车载电池的温度调节方法还可以包括: 检测电池的温度,并判断温度是否大于第一温度阈值或者小于第二温度阈值(S10-S20)。 当电池的温度大于第一温度阈值时,进入冷却模式(S30)。其中,第一预设温度阈值可以 根据实际情况进行预设,例如可以为40℃。当电池的温度小于等于第一温度阈值时,进一 步地判断电池的温度是否小于第二温度阈值,当电池的温度小于第二温度阈值时,进入加 热模式(S40-S50)。其中,第二预设温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如可以为0℃。
具体地,车辆上电后,实时检测电池的温度,并进行判断。如果电池的温度高于40℃, 说明此时电池的温度过高,为避免高温对电池的性能产生影响,需要对电池进行降温处理, 进入冷却模式,控制压缩机启动,以使冷却液与电池进行热交换以降低电池的温度。而如 果电池的温度低于0℃,说明此时电池的温度过低,为避免低温对电池的性能产生影响, 需要对电池进行升温处理,进入加热模式,控制加热器开启,以提供加热功率。可以理解 的是,根据电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池6进行温度调节,可以精确控制电池温度调节所需要的时间,且P2实时可调,可以确保在目标时间t内完成电池的温度调节。并且,温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2容易获取。
由上述实施例可知,P1由两部分组成,以冷却电池为例,当电池需要冷却时,电池初 始温度为45℃,电池冷却目标温度为35℃,则电池从45℃下降到35℃需要散发的热量是固定,通过公式(1)即ΔT1*C*M/t直接计算可以获得。其中,ΔT1为所述初始温度和目标 温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热容,M为所述电池的质量。同时, 电池在冷却过程中,存在放电和充电过程,此过程会产生热量,这部分的热量也可以通过 检测电流直接获得,通过公式(3)即I2*R,直接计算出当前电池的发热功率,即第二温度 调节需求功率。其中,I为平均电流,R为电池的内阻。本发明的关键点之一是冷却时间可 调,且冷却完成时间可精确确定,本发明是基于目标时间t设定的(t可以根据用户需求或 者是车辆实际设计情况改变)。在确定了冷却完成所需要的目标时间t后,就可以预估出当 前电池冷却需要的温度调节需求功率P1,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R。而如果是加热功能启动, 则温度调节需求功率P1=ΔT1*C*M/t-I2*R,即在电池在加热过程中,电池放电或者充电电 流越大,所需要的加热功率即温度调节需求功率P1越小。
由于电池的放电或者是充电电流是变化的,所以I2*R是变化的,因此为了更好的确保 冷却时间的准确性,冷却功率也要随着电池当前的平均放电或者是充电电流的变化而变化。 如果车载空调同时给电池和车厢冷却,那么当电池的放电电流较小的时候,I2*R就会减小, 此时车载空调可以分配更多的制冷功率给到车厢,使得车厢较快的达到设定气温。同时, 当电池的放电或者充电电流较大时,I2*R就会较大,此时车载空调可以分配更多的制冷功 率给到电池。通过这样的调节,使得电池冷却所需时间始终准确,同时又可以更高效的合 理利用车载空调的制冷功率,而不必配置冷却功率较大的空调,造成制冷功率的浪费。
由于电池冷却时间受冷却效率的影响,由于冷却效率受外部环境温度和电池当前温度 的影响,在电池冷却的过程中,温度调节***的效率也是不断变化的,所以冷却效率不可 能是100%,因此只根据温度调节需求功率P1是无法准确调节电池冷却所需时间的,有必 要检测电池的温度调节实际功率P2。在本发明中,电池的温度调节实际功率P2可以通过 公式(3)即ΔT2*C*m计算得出。P2也可以通过电池实际冷却功率P2也就可以通过公式(4)即ΔT3*C*m1计算得出,其中ΔT3为电池在某一时间段内的温度变化,C为电池的 比热容,m1为电池质量。但由于电池的质量较大,所以单位时间内温度变化不明显,需要 较长时间才看可以检测出温差,不符合实时性要求,所以一般按照公式(3)计算温度调节 实际功率P2。
受冷却效率的影响,温度调节实际功率P2很难完全等于温度调节需求功率P1,为了 使得电池冷却目标时间t更准确,需要实时根据温度调节需求功率P1与温度调节实际功率 P2之间的功率差值进行调节,以确保电池的温度调节需求功率P1与电池的温度调节实际 功率P2相等。
下面将结合具体地实施例描述如何根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2 对电池的温度进行调节。
根据本发明的一个实施例,当当前的工作模式为冷却模式时,如图7所示,根据温度 调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池的温度进行调节具体包括:
S31,判断温度调节需求功率P1是否大于温度调节实际功率P2。
S32,如果温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,则获取温度调节需求功率 P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池的压缩机的功 率。
S33,如果温度调节需求功率小于或等于温度调节实际功率,则减小压缩机的功率或保 持压缩机的功率不变。
具体地,当进入冷却模式时,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2调节 压缩机1的功率。如果温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,说明如果压缩机按照当前功率运行,无法使电池的温度在目标时间t内降低至目标温度。因此继续获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加压缩机的功率,温度调节需求功率P1与温度调节实际功率P2的功率差越大,压缩机的功率增加越多,以使电池的温度在预设时间内降低至目标温度。而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2,可以保持压缩机的功率不变或者适当减小压缩机的功率。当电池的温度低于35℃时,电池冷却完成,通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息。 如果进入冷却模式较长时间后,例如1小时后,电池的温度仍然高于35℃,则适当增加压 缩机的功率,以使电池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,如图7所示,当当前的工作模式为加热模式时,根据温度 调节需求功率和温度调节实际功率对电池的温度进行调节具体包括:
S34,判断所温度调节需求功率P1是否大于温度调节实际功率P2。
S35,如果温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,则获取温度调节需求功率 P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器的功 率。
S36,如果温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2,则保持加热器的功 率不变。
具体地,当进入加热模式时,加热器开启,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际 功率P2调节加热器的功率。如果温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,说明如果加热器按照当前功率加热,那么无法使电池的温度在预设时间内上升至目标温度。因此继续获取温度调节需求功率P1与P2之间的功率差,并根据功率差增加加热器的功率,其中,温度调节需求功率P1与温度调节实际功率P2的差值越大,加热器的功率增加的越多。而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2,可以保持加热器的功率不变。当电池的温度高于预设温度,例如10℃时,电池加热完成,电池管理控制器通过CAN通 信向电池热管理控制器发送关闭温度调节功能的信息,并控制加热器关闭。如果进入加热 模式较长时间后,例如1小时后,电池的温度仍然低于10℃,则适当增加加热器的功率, 以使电池尽快完成升温。
根据本发明的一个实施例,如图8所示,上述的车载电池的温度调节方法还可以包括:
S37,如果温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2,则降低泵的转速或 者保持泵的转速不变。
S38,如果温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,则提高泵的转速。
具体地,当进入加热模式或者制冷模式时,如果温度调节需求功率P1小于或等于温度 调节实际功率P2,则控制泵的转速降低,以节省电能或者保持泵的转速不变。而如果温度 调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,除控制加热器或压缩机的功率增加外,还控 制泵的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高温度 调节实际功率P2,以在目标时间内实现电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,当用于为电池提供制冷剂的压缩机为多个,上述的方法还 可以包括:根据温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率判断启动的压缩机的数 量。在为冷却模式时,控制相应数量的压缩机启动。
进一步地,根据温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率判断启动的压缩机 的数量具体包括:判断电池的温度调节需求功率P1是否大于单个压缩机的最大制冷功率。 如果大于单个压缩机的最大制冷功率,则控制多个压缩机同时启动。
举例而言,当为电池提供制冷剂的压缩机1为2个时,在进入制冷模式时,根据温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率判断启动的压缩机的数量,如果温度调节需求功率P1小于等于单个压缩机的最大制冷功率,那么控制一个压缩机启动即可。而如果度调节需求功率P1大于单个压缩机的最大制冷功率,那么控制两个压缩机同时启动工作,以满足电池的降温制冷功率需求。
需要说明的是,在本发明的实施例中,电池可以是单个电池包(由多个电池单体构成), 也可以是由多个电池包串联、并联或混联组成。当电池包括多个并联的电池包时,需要对 各个电池包之间进行温度调节功率分配,这需要通过阀来进行功率分配。
总结而言,当温度调节***工作在制冷模式时,如果电池的温度调节需求功率P1和车 内冷却需求功率P4的和小于压缩机的最大制冷功率P,即P1+P4≤P5,则控制压缩机按照 P1+P4制冷功率运行。如果P1+P4>P,则判断电池的温度是否大于设定温度(如45℃),如果大于45℃,则优先为电池提供冷却功率,控制压缩机按照最大制冷功率运行,通过对电池冷却支路和车内冷却支路的冷媒流量进行控制,使电池冷却支路的冷却功率等于电池温度调节需求功率P1,车内冷却支路的功率P4等于P减去P1。而如果判定电池温度不大 于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷却功率,控制压缩机按照最 大制冷功率运行,车内冷却支路的冷却功率为P4,电池冷却支路的冷却功率为P-P4。而如 果判定电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷却功率,控制压缩机1按照最大制冷功率运行,车内冷却支路的冷却功率为P4,电池冷却支路的冷却功率为P-P4。如果车内温度已经达到设定温度,则又优先满足电池的冷却。
当电池的P1>P2,电池需要调节的功率为P3(P3=P1-P2)时,如果P1+P4+P3≤P5,则压缩机1需要增加的制冷功率为P3,可以通过增大电池冷却支路的冷媒流量和/或者提高泵的转速以使P1=P2。而如果P1+P4+P3>P,则电池管理控制器判断电池温度是否大于设定温度,例如,设定温度可以为45℃,如果电池的温度大于45℃,则优先为电池提供冷却 功率,控制压缩机按照最大制冷功率运行,使电池冷却支路的冷却功率增加,车内冷却支 路的冷却功率减少。而如果判定电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则 优先为车内提供冷却功率,控制压缩机按照最大制冷功率运行,车内冷却支路的冷却功率 为P4,电池冷却支路的冷却功率为P-P4。如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电 池的冷却,电池冷却支路的冷却功率增加P3。
而如果P1≤P2,那么维持压缩机的功率不变,或者降低压缩机的功率,或者减少电池 冷却制冷的冷媒流量,或者降低泵的转速,使得电池冷却支路的冷却功率下降。
当温度调节***工作在加热模式时,P1与P2的功率差为P3,即P1-P2=P3。如果P1>P2,则控制加热器的加热功率增加P3,并提高泵转速。如果P1≤P2,可以加热器的功率 保持不变,或者将加热器功率减少P3,以节省电能,或者降低泵的转速。
如果冷却功能开启预设时间后,例如1个小时之后,电池的温度仍然高于35℃,则增 大电池冷却功率需求。如果加热功能开启1个小时之后,电池平均温度仍然低于10℃,则电池热管理控制器可以适当增大加热器的功率。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节方法,首先获取电池的温度调节需求功率, 再获取电池的温度调节实际功率,最后根据温度调节需求功率和温度调节实际功率在目标 时间对电池的温度进行调节,以达到目标温度。由此,该方法可以精确控制电池的温度调 节时间,且电池的温度调节实际功率实时可调,可以确保在目标时间内根据车载电池的实 际状态精确控制车载的电池的加热功率和冷却功率,在车载电池温度过高时或者过低时对 温度进行调节,使车载电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能 的情况。
此外,本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该 程序被处理器执行时实现上述的车载电池的温度调节方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质,首先获取电池的温度调节需求功 率,再获取电池的温度调节实际功率,最后根据温度调节需求功率和温度调节实际功率在 对电池的温度进行调节,从而可以在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使 车载电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况。
而当车辆的电池6的数量为多个,且多个电池6并联连接时,例如,电池6的数量为2个,分别为第一电池61和第二电池62,如图9所示,车载电池的温度调节***包括:压 缩机1、冷凝器2、电池冷却支路4和电池温度调节模块5。
其中,冷凝器2与压缩机1相连,电池冷却支路4连接在压缩机1和冷凝器2之间。 电池温度调节模块5与多个并联的电池6和电池冷却支路4相连,获取多个并联的电池的 温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2,并分别根据多个并联的电池的温度调节需 求功率P1和温度调节实际功率P2对多个并联的电池的温度进行调节。
进一步地,根据本发明的一个实施例,分别根据多个并联的电池的温度调节需求功率 P1和温度调节实际功率P2对多个并联的电池的温度进行调节,具体包括:分别根据多个 并联的电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2在目标时间t内对多个并联的 电池的温度进行调节,以达到目标温度。
也就是说,电池温度调节模块5在根据每个电池的P1和P2对每个电池6进行温度调节时,可以确保在目标时间t内根据每个电池6的实际状态精确控制车载电池的加热功率和冷却功率,从而在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行调节。
当车内温度过高时,车内冷却功能启动,冷却液的流动方向为:压缩机1—冷凝器2— 车内冷却支路3—压缩机1。当第一电池61的温度过高时,电池冷却功能启动,第一管道和第二管道中冷却液的流动方向为:压缩机1—冷凝器2—电池冷却支路4—压缩机1;电 池冷却支路4—电池温度调节模块5—第一电池61—电池温度调节模块5—电池冷却回支路4。当第二电池62的温度过高时,第一管道和第二管道中冷却液的流动方向为:压缩机1—冷凝器2—电池冷却支路4—压缩机1;电池冷却回支路路4—电池温度调节模块5—第二 电池62—电池温度调节模块5—电池冷却支路4。
电池温度调节模块5的制冷功率由车载空调提供,与车内制冷***共用制冷量,从而 可以减少温度调节***的体积,并使冷却液流量的分配更加灵活。由此,可以根据每个电 池的实际状态精确控制每个电池的加热功率和冷却功率,从而在车载电池温度过高时或者 过低时对温度进行调节,使车载电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载 电池性能的情况。
进一步地,根据本发明的一个实施例,如图4和图5所示,电池冷却支路4可以包括换热器41,换热器41包括第一管道和第二管道,第二管道与电池温度调节模块5相连, 第一管道与压缩机1相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。
电池温度调节模块5可以包括:调节电池温度的流路(图中未具体示出),流路设置在 电池6之中。连接在流路和换热器41之间的泵51、介质容器52、加热器53,以及控制器(图中未具体示出)。其中,控制器分别获取多个并联的电池6的温度调节需求功率P1和 电池的温度调节实际功率P2,并分别根据每个电池的温度调节需求功率P1和温度调节实 际功率P2对每个电池6的温度进行调节。车内冷却支路3可以包括:蒸发器31、第一膨 胀阀32和第一电子阀33。电池冷却支路4还可以包括第二膨胀阀42和第二电子阀43。
可以理解的是,电池冷却支路4也可以不设置换热器41,当没有换热器41时,电池冷 却支路4内流的就是冷媒。如果设置换热器41,那么电池冷却支路4内第一管道内流的是冷媒,第二管道内流的是冷却液,车内冷却回路中流的就是冷媒。
根据本发明的一个实施实例,如图9所示,电池温度调节模块5还包括设置在流路的 入口的第一温度传感器55,设置在流路的出口的第二温度传感器56,以及流速传感器57。 可以理解,流路的入口和出口位置不是绝对的,而是根据泵51的转向确定的。
具体地,控制器可以包括电池管理控制器、电池热管理控制器、车载空调控制器。其 中,电池热管理控制器可以与泵51、第一温度传感器51、第二温度传感器52和流速传感器57电连接,并根据介质的比热容、介质的密度,获取多个并联电池的温度调节实际功率P2、并控制泵51的转速。电池管理控制器采集流经电池的电流、电池本身的温度,并根据 电池的目标温度、目标时间t以及电池的比热容C、电池的质量M、电池的内阻R,获取 温度调节需求功率P1,以及控制车载空调控制器启动或停止工作。车载空调控制器与压缩 机1、膨胀阀及电子阀电连接以根据电池管理控制器获取的温度调节需求功率P1以及电池 热管理控制器获取的温度调节实际功率P2控制压缩机的功率P、膨胀阀及电子阀的开合, 达到控制换热量的目的。
换热器41可以为板式换热器,板式换热器可以安装在车载空调内部,使得整个制冷剂 回路均在车载空调内部,便于车载空调出厂调试,并且使车载空调可以单独供货和组装, 同时,车载空调在安装过程中只需要加注一次制冷剂。
冷却液从流路的入口流入电池6的内部,从流路的出口流出,从而实现电池6与冷却 液之间的热交换。
泵51主要用于提供动力,介质容器52主要用于存储冷却液和接受向温度调节***添 加的冷却液,当温度调节***中的冷却液减少时,介质容器52中的冷却液可自动补充。加 热器53可以为PTC(Positive Temperature Coefficient,正的温度系数,泛指正温度系数很 大的半导体材料或元器件)加热器,可以与控制器进行CAN(Controller AreaNetwork,控 制器局域网络)通信,为车载电池的温度调节***提供加热功率,受控制器控制。即加热 器53不直接与电池6接触,具有较高的安全性、可靠性和实用性。
第一温度传感器55用以检测流路入口冷却液的温度,第二温度传感器56用以检测流 路出口冷却液的温度。流速传感器57用以检测温度调节***中管道内冷却液的流速信息。 第一电子阀33用以控制车内冷却支路3的开通和关闭,第一膨胀阀32可用以控制车内冷 却支路3中的冷却液流量。第二电子阀43用以控制电池冷却支路4的开通和关闭,第二膨胀阀42可用于控制电池冷却支路4中的冷却液流量。每个电池6的流路入口处还设置有阀门58。控制器可以根据每个电池6对应的P1和P2通过控制阀门58分别控制流入每个电 池6的冷却液流量,从而可以精确控制每个电池6的加热功率/制冷功率。根据本发明的一 个实施例,控制器还用于根据多个并联的电池的温度调节需求功率P1生成总温度调节需求 功率Pz,并判断总温度调节需求功率Pz是否与车载空调的最大制冷功率P匹配,其中, 如果匹配,则控制器根据多个并联的电池的温度调节需求功率P1为多个并联的电池6进行 冷却。如果不匹配,则控制器根据空调的最大制冷功率P和多个并联的电池的温度调节需 求功率P1为多个并联的电池6进行冷却。
具体地,如图9所示,控制器可以根据每个电池的温度调节需求功率P1计算出整个温 度调节***的总温度调节需求功率Pz,即将每个电池的温度调节需求功率P1相加即可得 到总温度调节需求功率Pz。然后根据总温度调节需求功率Pz判断Pz是否与车载空调的最 大制冷功率P匹配,即判断Pz是否小于或等于P,如果是,则控制器根据每个电池的温度调节需求功率P1通过控制阀门58或者控制压缩机1的功率对每个电池进行冷却。而如果 PZ与车载空调的最大制冷功率P不匹配,即Pz大于P,则控制器根据空调的最大制冷功率 P和每个电池的温度调节需求功率P1,通过调节阀门58的开度按比例进行冷却液流量分配, 从而可以以最大效率使每个电池6完成降温。
下面结合具体实施例描述电池温度调节模块5如何获取每个电池6的温度调节需求功 率P1和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于分别获取每个电池开启温度调节时的第一 参数,并根据第一参数生成每个电池的第一温度调节需求功率,以及分别获取每个电池在 温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成每个电池的第二温度调节需求功率,并根据 每个电池的第一温度调节需求功率和每个电池的第二温度调节需求功率生成每个电池的温 度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池6开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到目标温度的目标时间t,控制器获取初始温度和目标温度之 间的第一温度差ΔT1,并根据第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,控制器通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t (1),
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池6的比 热容,M为电池6的质量。
第二参数为每个电池6在预设时间内的平均电流I,控制器通过以下公式(2)生成第 二温度调节需求功率:
I2*R, (2),
其中,I为平均电流,R为电池6的内阻。
当对电池6进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池6进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,控制器分别根据第一温度传感器55检测的入口温度和第二 温度传感器56检测的出口温度生成第二温度差ΔT2,并根据每个电池的第二温度差ΔT2和 流速传感器57检测的流速v生成每个电池的温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功率 P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
具体地,车辆上电后,电池管理控制器判断车辆是否需要进行温度调节,如果判断车 辆需要温度调节,例如,电池6的温度过高,则通过CAN通信向车载空调发送开启温度调节功能的信息,车载空调控制器开启温度调节功能后发送热交换信息给电池热管理控制器, 同时车载控制器控制第二电子阀43开启,电池热管理控制器控制泵51以默认转速(如低 转速)开始工作。
同时,电池管理控制器获取每个电池6的初始温度(即当前温度)、目标温度和从初始 温度达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行预设, 并根据公式(1)计算出每个电池的第一温度调节需求功率。同时,电池管理控制器还分别 获取电池6在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2)计算每个电池第二温度调节需求功率。然后,电池管理控制器根据每个电池6的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率计算温度调节需求功率P1(即将电池6的温度在目标时间内调节至目标温度的需求功率),其中,当对电池6进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R,当对电池6进行加热时, P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
并且,电池热管理控制器分别获取每个电池对应设置的第一温度传感器55和第二温度 传感器56检测温度信息,并分别获取流速传感器57检测的流速信息,根据公式(3)分别 计算出每个电池6的温度调节实际功率P2。
最后,车载空调控制器根据每个电池6对应的温度调节需求功率P1、温度调节实际功 率P2通过控制阀门58分别控制流入每个电池6的冷却液流量,从而可以精确控制每个电池6的加热功率/制冷功率。例如,如果第一电池61的温度调节需求功率P1大于第二电池 62的温度调节需求功率P1,则控制器可以控制增大第一电池61所在回路的阀门58的开度, 减小第二电池62所在回路的阀门58的开度。
而如果电池6的温度较低,车载空调控制器控制第二电子阀43关闭,电池热管理控制 器控制加热器53启动,且电池热管理控制器根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功 率P2控制加热器53的加热功率,以在目标时间t内将电池6的温度升高至目标温度,防止温度过高影响电池6的工作性能。由此,可以确保在目标时间内根据每个电池的实际状态精确控制每个电池的加热功率和冷却功率,从而在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行调节。
具体而言,由上述实施例可知,温度调节需求功率P1由两部分组成,以第一电池61为例,当第一电池61需要冷却时,第一电池61初始温度为45℃,目标温度为35℃,则电 池从45℃下降到35℃需要散发的热量是固定,通过公式(1)即ΔT1*C*M/t直接计算可以 获得。同时,第一电池61在冷却过程中,存在放电和充电过程,此过程会产生热量,这部 分的热量也可以通过检测第一电池的平均电流I直接获得,通过公式(3)即I2*R,直接计 算出当前第一电池61的发热功率,即第二温度调节需求功率。本发明的冷却完成时间是基 于目标时间t设定的(t可以根据用户需求或者是车辆实际设计情况改变)。在确定了冷却 完成所需要的目标时间t后,就可以预估出当前第一电池61冷却需要的温度调节需求功率 P1,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R。而如果是加热功能启动,则温度调节需求功率 P1=ΔT1*C*M/t-I2*R,即在第一电池61在加热过程中,第一电池61的放电或者充电电流越 大,所需要的加热功率即温度调节需求功率P1越小。
由于电第一电池61的放电或者是充电电流是变化的,所以I2*R是变化的,因此为了 更好的确保冷却时间的准确性,冷却功率也要随着第一电池61当前的平均放电或者是充电 电流的变化而变化。如果车载空调同时给第一电池61和车厢冷却,那么当第一电池61的 放电电流较小的时候,I2*R就会减小,此时可以分配更多的制冷功率给到车厢,使得车厢 较快的达到设定气温。同时,当第一电池61的放电或者充电电流较大时,I2*R就会较大,此时车载空调可以分配更多的制冷功率给到第一电池61。通过这样的调节,使得电池冷却所需时间始终准确,同时又可以更高效的合理利用车载空调的制冷功率,而不必配置冷却功率较大的车载空调,造成制冷功率的浪费。
电池冷却时间受冷却效率的影响,由于冷却效率受外部环境温度和电池当前温度的影 响,在第一电池61冷却的过程中,温度调节***的效率也是不断变化的,所以冷却效率不 可能是100%,因此只根据P1是无法准确调节第一电池61的冷却的时间的,有必要检测第 一电池61的温度调节实际功率P2。在本发明中,第一电池62的温度调节实际功率P2可以通过公式(3)即ΔT2*c*m计算得出。P2也可以通过电池实际冷却功率,也就可以通过 公式(4)即ΔT3*C*m1计算得出,其中ΔT3为第一电池61在某一时间段内的温度变化, C为第一电池61的比热容,m1为第一电池61质量。但由于一般电池的质量较大,所以单 位时间内温度变化不明显,需要较长时间才可以检测出温差,所以一般按照公式(3)计算 温度调节实际功率P2。
当第二电池62需要进行温度调节时,其温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2 获取方式与上述的第一电池61的原理相同,此处不再赘述。
受冷却效率的影响,温度调节实际功率P2很难完全等于温度调节需求功率P1,为了 使得每个电池6的冷却目标时间t更准确,需要实时根据温度调节需求功率P1与温度调节 实际功率P2之间的功率差值进行调节,以确保电池6的温度调节需求功率P1与电池的温度调节实际功率P2相等。
下面将结合具体地实施例描述如何根据每个电池6的温度调节需求功率P1和温度调节 实际功率P2对每个电池6的温度进行调节。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于检测多个并联的电池的温度,并在多个并 联的电池6中有至少一个电池的温度大于第一温度阈值时,控制温度调节***进入冷却模 式,以及在多个并联电池6中有至少一个电池的温度小于第二温度阈值时,控制温度调节 ***进入加热模式。其中,第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况进行预设,例 如,第一温度阈值可以为40℃,第二温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,电池管理控制器实时检测每个电池6的温度,并进行判断。如果其中某个电池6的温度高于40℃,说明此时该电池6的温度过高,为避免高温对该电池 6的性能产生影响,需要对该电池6进行降温处理,电池管理控制器控制温度调节***进 入冷却模式,并发送电池冷却功能启动信息给车载空调控制器,车载空调控制器在接收到 电池冷却功能启动信息后控制第二电子阀43开启,以使冷却液与电池6进行热交换以降低 该电池6的温度。如图9所示,当温度调节***工作在冷却模式时,第一电池61所在回路 中对应的第一管道和第二管道中冷却液的流动方向分别为:压缩机1—冷凝器2—第二电子 阀43—第二膨胀阀42—换热器41—压缩机1;介质容器52—换热器41—加热器53(关闭) —泵51—阀门58—第一温度传感器55—第一电池61—第二温度传感器56—流速传感器 57—介质容器52,如此循环,在换热器41处换热,实现第一电池61的降温。第二电池62 所在回路中第一管道和第二管道中冷却液的流动方向分别为:压缩机1—冷凝器2—第二电 子阀43—第二膨胀阀42—换热器41—压缩机1;介质容器52—换热器41—加热器53(关 闭)—泵51—阀门58—第一温度传感器55—第二电池62—第二温度传感器56—流速传感 器57—介质容器52,如此循环,在换热器41处换热,实现第二电池62的降温。
而如果某个电池6的温度低于0℃,说明此时该电池6的温度过低,为避免低温对该电 池6的性能产生影响,需要对该电池6进行升温处理,电池管理控制器控制温度调节***进入加热模式,并发送电池加热功能启动信息至车载空调控制器。车载空调控制器在接收到电池加热功能启动信息后控制第二电子阀43关闭,并且电池热管理控制器控制加热器53开启,以为温度调节***提供加热功率。当温度调节***工作在加热模式时,第一电池 61和第二电池62中冷却液的流动方向分别为:介质容器52—换热器41—加热器53(开启) —泵51—阀门58-第一温度传感器55—第一电池61—第二温度传感器56—流速传感器57—介质容器52;介质容器52—换热器41—加热器53(开启)—泵51—第一温度传感器55— 第二电池62—第二温度传感器56—流速传感器57—介质容器52,如此循环,实现电池6 的升温。可以理解,通过调节阀门58的开度可以调节流入每个电池6的冷却液流量,从而 调节每个电池的加热/冷却功率。
根据本发明的一个实施例,当温度调节***工作在冷却模式时,控制器在某个电池6 的温度调节需求功率P1大于该电池对应的温度调节实际功率P2时,获取该电池的温度调 节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池6的压缩机的功率,或者增加电池6的冷却液流量,以增加电池6的冷却功率,以及在某个 电池6的温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2时,减小压缩机的功率或 保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池的冷却液流量,以减少电池6的冷却功率。
具体地,如果电池6为多个且并联连接时,当温度调节***工作在冷却模式时,电池 管理控制器获取电池的温度调节需求功率P1,电池热管理控制器获取电池的温度调节实际 功率P2,车载空调控制器根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2进行判断。如 果其中某一个电池6的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,说明如果按照当前的冷却功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成该电池6的降温,所以,车载空调 控制器获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据 功率差增加压缩机1的功率,或者增加该电池的冷却液流量,即增加第二膨胀阀42的开度, 以增加该电池的冷却功率,其中,温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2的功率差 越大,压缩机1的功率和该电池的冷却液流量增加越多,以使该电池的温度在预设时间t 内降低至目标温。而如果其中某一个电池6的温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实 际功率P2,车载空调控制器可以保持压缩机1的功率不变或适当减小压缩机1的功率,或 者减少该电池的冷却液流量,即减小第二膨胀阀42的开度,以减少电池的冷却功率。当所 有电池6的温度低于35℃时,则电池6冷却完成,电池管理控制器通过CAN通信向车载 空调发送关闭温度调节功能的信息,车载空调控制器控制第二电子阀43关闭。如果温度调 节***进入冷却模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池6的温度高于35℃,则再适当 增加电池的冷却功率,以使该电池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,当温度调节***工作在加热模式时,控制器在某个电池的 温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,获取该电池的温度调节需求功率P1 和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器53的功 率,或者调节增加电池的冷却液流量,以增加电池的加热功率,以及在某个电池的温度调 节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2时,减小的功率,或保持加热器53的功率不变,或者调节减少电池的冷却液流量,以减少电池的加热功率。
具体地,如果电池为多个且并联连接时,当温度调节***工作在加热模式时电池管理 控制器获取电池的温度调节需求功率P1,电池热管理控制器获取电池的温度调节实际功率 P2。如果其中某一个电池6的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,说明如果 按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成该电池6的升温,所以,电 池热管理控制器获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池6的加热器53的功率,或者调节增加电池的冷却液流量,例如可以增加泵51的转速,以使 该电池可以在目标时间内完成温度调节。其中,温度调节需求功率P1和温度调节实际功率 P2的差值越大,加热器53的功率和该电池回路的冷却液流量增加的越多。而如果某个电 池的温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2,控制器可以适当减小加热器 53的功率,或保持加热器53的功率不变,或者调节减少该电池回路的冷却液流量,以减 少该电池的加热功率。当所有电池6的温度高于预设温度,例如10℃时,电池6加热完成, 电池管理控制器通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,电池热管理控制 器控制加热器53关闭。如果温度调节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后,仍有 电池6的温度低于10℃,则电池热管理控制器可以再适当增加加热器53的功率和泵51的 转速,以使该电池尽快完成升温。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于在某个电池的温度调节需求功率P1小于对 应的温度调节实际功率P2时,降低泵51的转速,并在某个电池的温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2时,提高泵51的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池6的温度调节 需求功率P1小于温度调节实际功率P2,控制器控制泵51的转速降低,以节省电能。而如果某个电池6的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,控制器除控制加热器53、压缩机1的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还控制泵51的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
如果单个压缩机1无法满足冷却多个电池6时所需的功率,则可设置多个压缩机1为 电池6提供冷却功率。如在大巴车上,通常有4个压缩机,此时可以将这4个压缩机都用于为电池6提供冷却功率。
根据本发明的一个实施例,如果用于为电池提供制冷剂的压缩机1为多个,控制器还 用于根据每个电池的温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率P判断启动的压缩 机的数量,并在温度调节***为冷却模式时,控制相应数量的压缩机1启动。
进一步地,控制器可以根据每个电池的温度调节需求功率P1生成总温度调节需求功率 Pz,控制器在判断总温度调节需求功率Pz大于单个压缩机的最大制冷功率P时,控制多个 压缩机1同时启动。
举例而言,当为多个电池6提供制冷剂的压缩机1为2个,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个电池6的P1,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调 节***的总温度调节需求功率Pz。如果Pz小于等于单个压缩机1的最大制冷功率,那么 控制器控制一个压缩机1启动即可。而如果Pz大于单个压缩机1的最大制冷功率,那么控 制器控制两个压缩机1同时启动工作,以满足电池6的降温制冷功率需求。
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明,下面结合具体地实施例描述图9所示的车 载电池的温度调节***的工作过程。
电池6包括第一电池61和第二电池62,Pz=P11+P12,P11为第一电池61的温度调节需求功率,P12为第二电池62温度调节的需求功率,Pz为第一电池61和第二电池62的温 度调节需求功率之和(总温度调节需求功率Pz)。Pf=P21+P22,P21为电池61的温度调节 实际功率,P22为电池62的温度调节实际功率,Pf为第一电池61和第二电池62的温度调 节实际功率之和。
当某个电池的温度大于第一温度阈值时(例如40℃),车载电池的温度调节***工作在 冷却模式,如果总温度调节需求功率Pz与车内冷却需求功率P4的和小于压缩机最大制冷 功率P,即Pz+P4≤P,则控制压缩机1按照Pz+P4制冷功率运行。可以理解,该情况下Pz<P,P4<P。
如果Pz+P4>P,则判断第一电池61或者第二电池62的温度是否大于45℃,如果大于 45℃,则优先为电池冷却提供冷却功率,控制器控制压缩机1按照最大制冷功率P运行,电池冷却支路4的冷却功率为Pz,车内冷却支路3的冷却功率等于P-Pz。
如果判定电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷 却功率,压缩机1按照最大制冷功率P运行,车内冷却支路的冷却功率为P4,电池冷却支 路的冷却功率等于P-P4。第一电池61冷却支路和第二电池62冷却支路按照比例缩小冷却 功率。比例可以为:(P-P4)/(P11+P12)。如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率。
第一电池61和第二电池62的温度调节实际功率的和为Pf,当Pz>Pf,需要调节的功 率为Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,则压缩机需要增大的制冷功率为Pc,增大第二膨 胀阀42的开度,提高泵51的转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池 62所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得第一电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得第二电池62的冷却功率减少。
如果Pz+P4+Pc>P(且Pz+Pc≤P),则进行如下判断:
判断第一电池61和第二电池62的温度是否大于45℃。如果大于45℃,则优先为电池 冷却提供冷却功率,压缩机按照最大制冷功率运行,同时提高泵51的转速,电池冷却支路 的冷却功率增加Pc,车内冷却支路功率减少Pc。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大,使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果 P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62所在回路的调节阀58开度增大,使得第二 电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷 却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的调节阀58开度减少,使得第一电池61的冷 却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池62的冷却功率不变,或者 控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少,使得第二电池62的冷却功率减少。
如果电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷却功 率,压缩机按照最大制冷功率P运行,提高泵51的转速,车内冷却支路的冷却功率为P4, 电池冷却支路的冷却功率等于P-P4。第一电池61冷却支路和第二电池62冷却支路按照比 例缩小冷却功率。比例可以为:(P-P4)/(P11+P12)。第一电池61的冷却功率为P11*(P-P4) /(P11+P12),第二电池62的冷却功率为P12*(P-P4)/(P11+P12)。
如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率,压缩机以最大功率P 运行,增大第二膨胀阀42的开度,提高泵51转速,使得电池冷却分支回路冷却功率增加Pc。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池 62所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则 保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得第二电池62的冷却功率减少。
当Pz≤Pf时,需要调节的功率为Pc(Pc=Pf-Pz)时,则维持压缩机制冷功率不变,或 者降低压缩机的制冷功率,或者减少第二膨胀阀42的开度,或者降低泵51的转速。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大,使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62所在回 路的调节阀58开度增大,使得电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的调节阀58开度减少,使得第一电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池62 的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少,使得第二电池62 的冷却功率减少。
当用于为电池提供制冷功率的压缩机1为多个,多个压缩机的最大制冷功率的和为P5, 那么,电池冷却功率调节可以为:
(1)当Pz>Pf时,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf),如果Pz+P4+Pc≤P5,则压缩机需要增大的制冷功率为Pc,增大第二膨胀阀开度,提高泵转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池 62所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得第一电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得电池62的冷却功率减少。
如果Pz+P4+Pc>P5(且Pz+Pc≤P5),则进行如下判断:
判断电池温度是否大于45℃。如果大于45℃,则优先为电池冷却提供冷却功率,压缩 机按照最大制冷功率运行,同时提高水泵的转速,电池冷却支路的冷却功率增加Pc,车内 冷却支路功率减少Pc。
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62所 在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的调节阀 58开度减少,使得第一电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保 持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少,使 得第二电池62的冷却功率减少。
如果电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷却功 率,所有压缩机按照最大制冷功率运行,提高水泵转速,车内冷却支路的冷却功率为P4, 电池冷却支路的冷却功率=P5-P4。第一电池61冷却支路和第二电池62冷却支路按照比例 缩小冷却功率。比例可以为:(P5-P4)/(P11+P12)。第一电池61的冷却功率为P11*(P5-P4) /(P11+P12),第二电池62的冷却功率为P12*(P5-P4)/(P11+P12)。
如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率,所有压缩机以最大功 率运行,增大第二膨胀阀开度,提高水泵转速,使得电池冷却分支回路冷却功率增加Pc。 同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池 62所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得第一电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得电池62的冷却功率减少。
(2)当Pz≤Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pf-Pz)时,则维持压缩机制冷功率不变,或者降低压缩机的制冷功率,或者减少第二膨胀阀42的开度,或者降低泵51的转速。如 果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大,使得第 一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62所在 回路的调节阀58开度增大,使得电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且 P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的调节 阀58开度减少,使得第一电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则 保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得第二电池62的冷却功率减少。
当车载电池的温度小于第二温度阈值(例如0℃),当车载电池的温度调节***工作的 加热模式,如果Pz>Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf)时,加热器53的加热功率增加 Pc,提高泵51的转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一电池61的加热功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池 62所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的加热功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的加热功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得第一电池61的加热功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得第二电池62的加热功率减少。
如果Pz≤Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf)时,加热器的功率保持不变,或者减少 加热功率Pc,或者降低泵转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一池61的加热功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62 所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的加热功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得第一电池61的加热功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得电池62的加热功率减少。
为使第一电池61和第二电池62的温度保持均衡,可以进行如下处理:
在进行电池冷却过程中,如果第一电池61的温度T61和第二电池62的温度T62之间的电池温度差异超过3℃,该温度值为预设值,即如果T61-T62>3℃,则电池热管理控制 器控制第一电池61冷却支路中的调节阀58开度增加,控制第二电池62冷却支路中的调节 阀58的开度减少,以便使得第一电池61的冷却功率增加,第二电池62的冷却功率减少, 从而实现第一电池61和第二电池62的温度均衡。而如果T62-T61>3℃,则电池热管理控 制器控制第二电池62冷却支路中的调节阀58开度增加,控制第一电池61冷却支路中的调 节阀58的开度减少,以便使得第二电池62的冷却功率增加,第一电池61的冷却功率减少, 从而实现第一电池61和第二电池62的温度均衡。
在进行电池加热过程中,如第一电池61和第二电池62之间的电池温度差异超过3℃, 即如果T61-T62>3℃,则电池热管理控制器控制电池61冷却支路中的调节阀58开度减小, 控制电池62冷却支路中的调节阀58的开度增大,以便使得第一电池61的加热功率减少, 第二电池62的加热功率增加,从而实现第一电池61和第二电池62的温度均衡。如果T62-T61>3℃,则电池热管理控制器控制电池62冷却支路中的调节阀58开度减小,控制 电池61冷却支路中的调节阀58的开度增大,以便使得第一电池61的加热功率增加,第二 电池62的加热功率减小,从而实现第一电池61和第二电池62的温度均衡。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节***,通过电池温度调节模块获获取多个并 联的电池的温度调节需求功率和温度调节实际功率,并分别根据多个并联的电池的温度调 节需求功率和温度调节实际功率对多个并联的电池的温度进行调节。由此,该***可以根 据每个电池的实际状态精确控制每个的电池的加热功率和冷却功率,在电池温度过高时或 者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电 池性能的情况。
图10是根据本发明第六个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图。其中,车载电 池包括多个并联的电池,如图10所示,车载电池的温度调节方法包括以下步骤:
s1,分别获取多个并联的电池的温度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,分别获取多个并联的电池的温度调节需求功率 P1具体包括:分别获取每个电池的开启温度调节时的第一参数,并根据第一参数生成每个 电池的第一温度调节需求功率。分别获取每个电池在温度调节时的第二参数,并根据第二 参数生成每个电池的第二温度调节需求功率。根据每个电池的第一温度调节需求功率和每 个电池的第二温度调节需求功率分别生成每个电池的温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到所述目标温度的目标时间t,根据第一参数生成每个电池的 第一温度调节需求功率具体包括:获取初始温度和目标温度之间的第一温度差ΔT1。根据 第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功 率:
ΔT1*C*M/t, (1)
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
根据本发明的一个实施例,第二参数为每个电池电池在预设时间内的平均电流I,通过 以下公式(2)生成每个电池的第二温度调节需求功率:
I2*R, (2)
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
s2,分别获取多个并联的电池的温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,分别获取多个并联的电池的温度调节实际功率P2具体包 括:获取用于调节每个电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入流路的 流速v。根据每个电池的流路的入口温度和出口温度生成第二温度差ΔT2。根据每个电池的 第二温度差ΔT2和流速v生成温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,进根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功 率P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
s3,分别根据多个并联的电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对多个 并联的电池的温度进行调节。
根据本发明的一个实施例,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池 温度调节模块进行控制以在目标时间t内对所电池的温度进行调节,以达到目标温度。
具体地,车辆上电后,判断电池是否需要进行温度调节,如果判断需要,则分别获取 每个电池的初始温度(即当前温度)、目标温度和从初始温度达到目标温度的目标时间t, 其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行预设,并根据公式(1)计算分别出第一 温度调节需求功率。同时,分别获取每个电池在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2) 分别计算每个电池的第二温度调节需求功率。然后,分别根据每个电池第一温度调节需求 功率和第二温度调节需求功率,分别计算每个电池的温度调节需求功率P1(即将电池的温 度调节至目标温度的需求功率)。并且,分别获取每个电池的入口温度和出口温度,并获取 流流速信息,根据公式(3)分别计算出每个电池的温度调节实际功率P2。最后,分别根据每个电池的P1和P2对电池进行温度调节。由此,该控制方法可以根据每个电池的实际 状态精确控制每个的电池的加热功率和冷却功率,在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况。
下面结合具体实施例描述如何根据电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率 P2对电池的温度进行调节。
当车载电池包括多个并联的电池时,根据本发明的一个实施例,如图8所示,分别根 据多个并联的电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池温度调节模块进 行控制以对电池的温度进行调节还可以包括:根据多个并联的电池的温度调节需求功率P1 生成总温度调节需求功率Pz。判断总温度调节需求功率Pz是否与车载空调的最大制冷功 率P匹配。如果匹配,则根据多个并联的电池的温度调节需求功率P1为多个并联的电池进 行冷却。如果不匹配,则根据空调的最大制冷功率P和多个并联的电池的温度调节需求功 率P1为多个并联的电池进行冷却。
具体地,可以根据每个电池的温度调节需求功率P1计算出整个温度调节***的总温度 调节需求功率Pz,即将每个电池的温度调节需求功率P1相加即可得到总温度调节需求功 率Pz。然后根据总温度调节需求功率Pz,判断Pz是否与车载空调的最大制冷功率P匹配, 即判断Pz是否小于或等于P,如果是,则根据每个电池的温度调节需求功率P1通过控制流入每个电池的冷却液流量以及控制压缩机的功率对每个电池进行冷却。而如果Pz与车载空调的最大制冷功率P不匹配,即Pz大于P,则控制器根据空调的最大制冷功率P和每个 电池的温度调节需求功率P1,通过调节流入每个电池的冷却液流量按比例进行冷却液流量分配,从而可以以最大效率使每个电池完成降温。
当电池的数量为多个并联时,根据本发明的一个实施例,电池的温度调节方法还可以 包括以下步骤:检测多个并联的电池的温度。当多个并联的电池中有至少一个电池的温度 大于第一温度阈值时,进入冷却模式。当多个并联的电池中有至少一个电池的温度小于第 二温度阈值时,进入加热模式。其中,第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况进 行预设,例如,第一温度阈值可以为40℃,第二温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,实时检测每个电池的温度,并进行判断。如果其中某个电池的 温度高于40℃,说明此时该电池的温度过高,为避免高温对该电池的性能产生影响,需要 对该电池进行降温处理,进入冷却模式,并发送电池冷却功能启动信息给空调***。
而如果某个电池的温度低于0℃,说明此时该电池的温度过低,为避免低温对该电池的 性能产生影响,需要对该电池进行升温处理,进入加热模式,控制电池冷却支路关闭,并 控制加热器开启,以为电池提供加热功率。
为使第一电池和第二电池的温度保持均衡,可以进行如下处理:
举例而言,如图9所示,当电池包括第一电池和第二电池时,在进行电池冷却过程中, 如果第一电池的温度T61和第二电池的温度T62之间的电池温度差异超过3℃,该温度值 为预设值,即如果T61-T62>3℃,则电池热管理控制器控制第一电池冷却支路中的调节阀 开度增加,控制第二电池冷却支路中的调节阀的开度减少,以便使得第一电池的冷却功率 增加,第二电池的冷却功率减少,从而实现第一电池和第二电池的温度均衡。
而如果T62-T61>3℃,则控制第二电池冷却支路中的调节阀开度增加,控制第一电池 冷却支路中的调节阀的开度减少,以便使得第二电池的冷却功率增加,第一电池的冷却功 率减少,从而实现第一电池和第二电池的温度均衡。
在进行电池加热过程中,如第一电池和第二电池之间的电池温度差异超过3℃,即如果 T61-T62>3℃,则电池热管理控制器控制第一电池冷却支路中的调节阀开度减小,控制第 二电池冷却支路中的调节阀的开度增大,以便使得第一电池的加热功率增加,第二电池的 加热功率减少,从而实现第一电池和第二电池的温度均衡。如果T62-T61>3℃,则控制第 二电池冷却支路中的调节阀开度减小,控制第一电池冷却支路中的调节阀的开度增大,以 便使得第二电池的加热功率增加,第一电池的加热功率减少,从而实现第一电池和第二电 池的温度均衡。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,分别根据多个并联的电池的温度调节需 求功率P1和温度调节实际功率P2对多个并联的电池的温度进行调节,具体包括:判断每 个电池的温度调节需求功率P1是否大于每个电池对应的温度调节实际功率P2。如果某个 电池的温度调节需求功率P1大于电池对应的温度调节实际功率P2,则获取该电池的温度 调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池 的压缩机的功率,或者调节增加电池的冷却液流量,以增加电池的冷却功率。如果某个电 池的温度调节需求功率P1小于或等于电池对应的温度调节实际功率P2,则减小压缩机的 功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池的冷却液流量,以减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液流量,无法在目标 时间内完成该电池的降温,所以,获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增 加压缩机1的功率,或者增加该电池的冷却液流量,以增加该电池的冷却功率,其中,P1 与P2的功率差越大,压缩机的功率和该电池的冷却液流量增加越多,以使该电池的温度在 预设时间t内降低至目标温。而如果其中某一个电池的P1小于或等于P2,可以保持压缩机 1的功率不变或适当减小压缩机的功率,或者减少该电池的冷却液流量,减少电池的冷却 功率。当所有电池的温度低于35℃时,则电池冷却完成,通过CAN通信向车载空调发送 关闭温度调节功能的信息,并控制电池冷却支路关闭。如果温度调节***进入冷却模式较 长时间后,例如1小时后,仍有电池的温度高于35℃,则适当增加d电池的冷却功率,以 使该电池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,分别根据多个并联的电池的温度调节需 求功率P1和温度调节实际功率P2对多个并联的电池的温度进行调节,具体包括:判断每 个电池的温度调节需求功率P1是否大于每个电池对应的温度调节实际功率P2。如果某个 电池的温度调节需求功率P1大于电池对应的温度调节实际功率P2,则获取该电池的温度 调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池 的加热器的功率,或者调节增加电池的冷却液流量,以增加电池的加热功率。
具体地,当为加热模式时,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间t内完成该电池的升温,所以,控获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加 用于加热电池的加热器的功率,或者调节增加电池的冷却液流量,以使该电池可以在目标 时间t内完成温度调节。其中,P1与P2的差值越大,加热器的功率和该电池回路的冷却液 流量增加的越多。而如果某个电池的P1小于或等于P2,可以适当减小加热器的功率,或 保持加热器的功率不变,或者调节减少该电池回路的冷却液流量,以减少该电池的加热功 率。当所有电池的温度高于预设温度,例如10℃时,电池加热完成,通过CAN通信向车 载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制加热器关闭。如果温度调节***进入加热模 式较长时间后,例如1小时后,仍有电池的温度低于10℃,则再适当增加加热器的功率和 泵的转速,以使该电池尽快完成升温。
根据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还可以包括:如果某个电池的温 度调节需求功率P1小于对应的温度调节实际功率P2,则降低泵的转速;如果某个电池的 温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2,则提高泵的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池的P1小于P2, 控制泵的转速降低,以节省电能。而如果某个电池的P1大于P2,除控制加热器、压缩机的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还可以控制泵的转速提高,以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明,下面结合具体地实施例描述车载电池*** 的温度调节方法。
如图9所示,电池可以包括第一电池和第二电池,Pz=P11+P12,P11为第一电池的温 度调节需求功率,P12为第二电池温度调节的需求功率,Pz为第一电池和第二电池的温度 调节需求功率之和(总温度调节需求功率Pz)。Pf=P21+P22,P21为电池的温度调节实际功 率,P22为电池的温度调节实际功率,Pf为第一电池和第二电池的温度调节实际功率之和。
当某个电池的温度大于第一温度阈值时(例如40℃),车载电池的温度调节***工作在 冷却模式,如果总电池冷却需求功率Pz与车内冷却需求功率P4的和小于压缩机最大制冷 功率P,即Pz+P4≤P,则控制压缩机1按照Pz+P4制冷功率运行。可以理解,该情况下Pz<P,P4<P。
如果Pz+P4>P,则判断第一电池或者第二电池的温度是否大于45℃,如果大于45℃, 则优先为电池冷却提供冷却功率,控制器控制压缩机按照最大制冷功率P运行,电池冷却 支路的冷却功率为Pz,车内冷却支路的冷却功率等于P-Pz。
如果判定电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷 却功率,压缩机按照最大制冷功率P运行,车内冷却支路的冷却功率为P4,电池冷却支路 的冷却功率等于P-P4。第一电池冷却支路和第二电池冷却支路按照比例缩小冷却功率。比 例可以为:(P-P4)/(P11+P12)。如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率。
第一电池和第二电池的温度调节实际功率的和为Pf,当Pz>PF,需要调节的功率为 Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,则压缩机需要增大的制冷功率为,增大第二膨胀阀的 开度,提高泵51的转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀开度增大,使得第 一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回 路的调节阀开度增大,使得第二电池的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1, 则保持第一电的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得第一 电池的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不变, 或者控制第二电池所在回路的调节阀58开度减少,使得第二电池的冷却功率减少。
如果Pz+P4+Pc>P(且Pz+Pc≤P),则进行如下判断:
判断第一电池和第二电池的温度是否大于45℃。如果大于45℃,则优先为电池冷却提 供冷却功率,压缩机按照最大制冷功率运行,同时提高泵的转速,电池冷却支路的冷却功 率增加Pc,车内冷却支路功率减少Pc。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池 所在回路的调节阀开度增大,使得第一电池的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的调节阀开度增大,使得第二电池的冷却功率增加 Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池的冷却功率不变,或者控制第一电 池所在回路的调节阀开度减少,使得电池的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池的冷却功率不变,或者控制第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得第 二电池的冷却功率减少。
如果电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷却功 率,压缩机按照最大制冷功率P运行,提高泵的转速,车内冷却支路的冷却功率为P4,电 池冷却支路的冷却功率等于P-P4。第一电池61冷却支路和第二电池62冷却支路按照比例 缩小冷却功率。比例可以为:(P-P4)/(P11+P12)。第一电池的冷却功率为P11*(P-P4)/(P11+P12),第二电池的冷却功率为P12*(P-P4)/(P11+P12)。
如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率,压缩机以最大功率P 运行,增大第二膨胀阀的开度,提高泵的转速,使得电池冷却分支回路冷却功率增加Pc。 同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀开度增大,使得第 一电池的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的 调节阀开度增大,使得第二电池的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1, 则保持第一电池的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得电 池的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不变, 或者控制第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得第二电池的冷却功率减少。
当Pz≤Pf时,需要调节的功率为Pc(Pc=Pf-Pz)时,则维持压缩机制冷功率不变,或 者降低压缩机的制冷功率,或者减少第二膨胀阀的开度,或者降低泵的转速。如果P11≥P21, 且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀开度增大,使得第一电池的冷却功率 增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的调节阀58开度增 大,使得电池的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得第一电池的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不变,或者控制第 二电池所在回路的调节开度减少,使得第二电池的冷却功率减少。
当车载电池的温度小于第二温度阈值(例如0℃),车载电池的温度调节***工作的加 热模式时,如果Pz>Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf)时,加热器的加热功率增加Pc, 提高泵的转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀开度增大,使得第 一电池的加热功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的 调节阀开度增大,使得第二电池的加热功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1, 则保持第一电池的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得第 一电池的加热功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不 变,或者控制第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得第二电池的加热功率减少。
如果Pz≤Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf)时,加热器的功率保持不变,或者减少 加热功率Pc,或者降低泵转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀开度增大,使得第 一池的加热功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的调 节阀开度增大,使得第二电池的加热功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则 保持第一电池的加热功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得第一 电池的加热功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不变, 或者控制第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得电池的加热功率减少。
根据本发明的一个实施例,用于为电池提供制冷剂的压缩机为多个,电池的温度调节 方法还可以包括:根据每个电池的温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率判断 启动的压缩机的数量。在为冷却模式时,控制相应数量的压缩机启动。
进一步地,根据每个电池的温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率P判断 启动的压缩机的数量具体包括:根据每个电池的温度调节需求功率P1生成总温度调节实际 功率PZ;判断总温度调节需求功率PZ是否大于单个压缩机的最大制冷功率P;如果大于单 个压缩机的最大制冷功率P,则控制多个压缩机同时启动。
具体地,当压缩机为多个时,相应的,车内冷却支路和电池冷却支路为多个。举例而 言,当为电池提供制冷剂的压缩机为2个,车内冷却支路和电池冷却支路均为2个时,在温度调节***进入冷却模式时,分别获取每个电池的P1,并将每个电池的P1相加可计算 出整个温度调节***的总温度调节需求功率PZ。如果PZ小于等于单个压缩机的最大制冷功 率P,那么控制一个压缩机启动即可。而如果Pz大于单个压缩机的最大制冷功率P,那么 控制两个压缩机同时启动工作,以满足电池的降温制冷功率需求。
当用于为电池提供制冷剂的压缩机为多个,多个压缩机的最大制冷功率的和为P5,那 么,电池冷却功率调节可以为:
(1)当Pz>Pf时,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf),如果Pz+P4+Pc≤P5,则压缩机需要增大的制冷功率为Pc,增大第二膨胀阀开度,提高泵转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀开度增大,使得第 一电池的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的 调节阀开度增大,使得第二电池的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1, 则保持第一电池的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得第 一电池的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不 变,或者控制第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得电池的冷却功率减少。
如果Pz+P4+Pc>P5(且Pz+Pc≤P5),则进行如下判断:
判断电池温度是否大于45℃。如果大于45℃,则优先为电池冷却提供冷却功率,压缩 机按照最大制冷功率运行,同时提高水泵的转速,电池冷却支路的冷却功率增加Pc,车内 冷却支路功率减少Pc。
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀58开度增大,使 得电池的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的 调节阀开度增大,使得第二电池的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持电池的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得第一电池的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不变, 或者控制第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得第二电池的冷却功率减少。
如果电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷却功 率,所有压缩机按照最大制冷功率运行,提高水泵转速,车内冷却支路的冷却功率为P4, 电池冷却支路的冷却功率=P5-P4。第一电池冷却支路和第二电池冷却支路按照比例缩小冷 却功率。比例可以为:(P5-P4)/(P11+P12)。第一电池61的冷却功率为P11*(P5-P4)/(P11+P12),第二电池62的冷却功率为P12*(P5-P4)/(P11+P12)。
如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率,所有压缩机以最大功 率运行,增大第二膨胀阀开度,提高水泵转速,使得电池冷却分支回路冷却功率增加Pc。 同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀58开度增大,使 得第一电池的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回 路的调节阀开度增大,使得第二电池的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1, 则保持第一电池的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀58开度减少,使得 第一电池的冷却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率 不变,或者控制第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得电池的冷却功率减少。
(2)当Pz≤Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pf-Pz)时,则维持压缩机制冷功率不变,或者降低压缩机的制冷功率,或者减少第二膨胀阀的开度,或者降低泵的转速。如果 P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池所在回路的调节阀开度增大,使得第一电池的 冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池所在回路的调节阀开 度增大,使得电池的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电 池的冷却功率不变,或者控制第一电池所在回路的调节阀开度减少,使得第一电池的冷却 功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池的冷却功率不变,或者控制 第二电池所在回路的调节阀开度减少,使得第二电池的冷却功率减少。
当车载电池的温度小于第二温度阈值(例如0℃),当车载电池的温度调节***工作的 加热模式,如果Pz>Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf)时,加热器53的加热功率增加 Pc,提高泵51的转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一电池61的加热功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池 62所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的加热功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的加热功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得第一电池61的加热功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得第二电池62的加热功率减少。
如果Pz≤Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf)时,加热器的功率保持不变,或者减少 加热功率Pc,或者降低泵转速。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的调节阀58开度增大, 使得第一池61的加热功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62 所在回路的调节阀58开度增大,使得第二电池62的加热功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的 调节阀58开度减少,使得第一电池61的加热功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2, 则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的调节阀58开度减少, 使得电池62的加热功率减少。根据本发明实施例的车载电池的温度调节方法,首先,分别 获取多个并联的电池的温度调节需求功率,然后,分别获取多个并联的电池的温度调节实 际功率,最后,分别根据多个并联的电池的温度调节需求功率和温度调节实际功率对多个 并联的电池的温度进行调节。由此,该方法可以根据每个电池的实际状态精确控制每个的 电池的加热功率和冷却功率,在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温 度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况。
当车载电池的数量为多个时,且各电池之间独立设置时,本发明还提出另一种车载电 池的温度调节***。
具体而言,如图11A所示,该温度调节***包括:多个压缩机1、多个冷凝器2、多个电池冷却支路4和多个电池温度调节模块5。
其中,多个冷凝器2与多个压缩机1相连,多个电池冷却支路4连接在多个压缩机1和多个冷凝器2之间,且多个电池冷却支路4之间相互连通。电池温度调节模块5分别与 多个电池6和多个电池冷却支路4相连,用于分别获取多个电池的温度调节需求功率P1和 温度调节实际功率P2,并根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池的温度 进行调节,以及根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2调节多个压缩机1向电 池6对应的电池冷却支路4提供的制冷量开度。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据温度调节需求功率和P1和温度调节实际功 率P2对电池的温度进行调节,具体包括:根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率 P2在目标时间t内对电池的温度进行调节,以达到目标温度。
也就是说,电池温度调节模块5在根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2 对每个电池6进行温度调节时,可以确保在目标时间t内根据每个电池6的实际状态精确控制车载电池的加热功率和冷却功率,从而在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行调节。
如图11A所示,以压缩机1、电池冷却支路4、电池温度调节模块5电池6为2个为例,电池冷却支路4可以包括第一电池冷却支路401和第二电池冷却支路402,分别对应第一 电池61和第二电池62。
当空调的冷却液不接入到电池温度调节模块5时,电池冷却支路4中具有两个管道, 第一管道与压缩机1相连通,第二管道与电池温度调节模块5相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。以第一电池61所在的第一电池冷却支路401为例,在第一电池61的温度过高时,车载空调制冷功能开启,电池冷却功能启动,第一管道与第二管道中冷却液(如冷媒)的流动方向分别为:压缩机1—冷凝器2—第一电池冷却支路401—压 缩机1;第一电池冷却支路401—电池温度调节模块5—第一电池61—电池温度调节模块5—第一电池冷却支路401。
可以理解,每个电池温度调节模块5可以根据对应电池的温度调节需求功率和P1和温 度调节实际功率P2,通过调节流入到相应的电池冷却支路4的冷却液的流量调节电池的制 冷功率/加热功率,从而可以确保在目标时间t内根据每个电池的实际状态对电池的温度进 行调节。同时,由于多个电池冷却支路4之间相互连通,因此电池温度调节模块5可以根 据每个电池的温度,通过调节电池对应的电池冷却支路4的制冷量开度,可以保证各个电 池之间温度的均衡。由此,可以在车载电池温度过高时或者过低时在目标时间内对温度进 行调节,使车载电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况, 且可以保证各个电池之间温度的均衡。
根据本发明的一个实施例,如图11A所示,电池冷却支路4可以包括换热器41,换热器41包括第一管道和第二管道,第二管道与电池温度调节模块5相连,第一管道与压缩机 1相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。
电池温度调节模块5可以包括调节电池温度的流路(图中未具体示出),流路设置在电 池6之中。连接在流路和换热器41之间的泵51、介质容器52、加热器53,以及控制器(图中未具体示出)。其中,控制器获取多个电池6的温度调节需求功率P1和电池的温度调节 实际功率P2,并根据每个电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池6的 温度进行调节。电池冷却支路4还可以包括第二膨胀阀42和第二电子阀43。
如图11所示,第一电池冷却支路401还可以包括第一调节阀411和第三调节阀413;第二电池冷却支路402还可以包括第二调节阀412和第四调节阀414,各调节阀的连接方 式具体可参照图11A,此处不做赘述。
如图11A所示,压缩机11通过第一调节阀411和第二调节阀412分别控制流向401支路和402支路的冷媒流量。压缩机12通过第三调节413阀和第四调节阀414分别控制流量401支路和402支路的冷媒流量。电池冷却支路401的冷却功率与第一调节阀411和第三 调节阀413的冷媒流量有关。电池冷却支路402的冷却功率与第二调节阀412和第四调节 阀414的冷媒流量有关。
可以理解的是,电池冷却支路4也可以不设置换热器41,当没有换热器41时,电池冷 却支路4内流的就是冷媒。如果设置换热器41,那么电池冷却支路4内第一管道中流的是冷媒,第二管道中流的是冷却液。
根据本发明的一个实施实例,如图11A所示,电池温度调节模块5还可以包括设置在 流路的入口的第一温度传感器55,设置在流路的出口的第二温度传感器56,以及流速传感 器57。可以理解,流路的入口和出口位置不是绝对的,而是根据泵51的转向确定的。
具体地,换热器41可以为板式换热器,板式换热器可以安装在车载空调内部,使得整 个制冷剂回路均在车载空调内部,便于车载空调出厂调试,并且使车载空调可以单独供货 和组装,同时,车载空调在安装过程中只需要加注一次制冷剂。冷却液从流路的入口流入 电池6的内部,从流路的出口流出,从而实现电池6与冷却液之间的热交换。
泵51主要用于提供动力,介质容器52主要用于存储冷却液和接受向温度调节***添 加的冷却液,当温度调节***中的冷却液减少时,介质容器52中的冷却液可自动补充。加 热器53可以为PTC加热器,可以与控制器进行CAN通信,为车载电池的温度调节***提供加热功率,受控制器控制。且加热器53不直接与电池6接触,具有较高的安全性、可靠 性和实用性。
第一温度传感器55用以检测流路入口冷却液的温度,第二温度传感器56用以检测流 路出口冷却液的温度。流速传感器57用以检测对应管道内冷却液的流速信息。第二电子阀 43用以控制相应的电池冷却支路4的开通和关闭,第二膨胀阀42可用于控制响应的电池冷却支路4中的冷却液流量。控制器可以通过调节第一至第四调节阀411-414的开度,同 时控制第一电池61和第二电池62两个冷却分支回路的冷却液流量,从而使均衡两个电池 的温度。同时控制器还可与车载空调和加热器53进行CAN通信,并且可以控制泵51的转 速和监控冷却液的温度和流量信息,还可以对电池6进行管理,检测电池6的电压和温度 信息,控制车载电池的温度调节***的通断。
下面结合具体实施例描述每个电池温度调节模块5如何获取相应电池6的温度调节需 求功率P1和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于分别获取每个电池开启温度调节时的第一 参数,并根据第一参数生成每个电池的第一温度调节需求功率,以及分别获取每个电池在 温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成每个电池的第二温度调节需求功率,并根据 每个电池的第一温度调节需求功率和每个电池的第二温度调节需求功率生成每个电池的温 度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池6开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到目标温度的目标时间t,控制器获取初始温度和目标温度之 间的第一温度差ΔT1,并根据第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,控制器通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t (1),
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池6的比 热容,M为电池6的质量。
第二参数为每个电池6在预设时间内的平均电流I,控制器通过以下公式(2)生成第 二温度调节需求功率:
I2*R, (2),
其中,I为平均电流,R为电池6的内阻。
当对电池6进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池6进行加热时, P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,控制器分别根据每个电池6所在回路的第一温度传感器55 检测的入口温度和第二温度传感器56检测的出口温度生成每个电池的第二温度差ΔT2,并 根据每个电池的第二温度差ΔT2和流速传感器57检测的流速v生成每个电池的温度调节实 际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功率 P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
具体地,车辆上电后,控制器判断车辆是否需要进行温度调节,如果判断车辆需要温 度调节,则开启温度调节功能,并发送低转速信息给泵51,泵以默认转速(如低转速)开始工作。然后,控制器获取每个电池6的初始温度(即当前温度)、目标温度和从初始温度 达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行预设,并根 据公式(1)计算出每个电池的第一温度调节需求功率。同时,控制器分别获取每个电池6 在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2)计算每个电池第二温度调节需求功率。然后, 控制器分别根据每个电池6的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率计算温度调 节需求功率P1(即将电池6的温度在目标时间内调节至目标温度的需求功率)。并且,控 制器分别获取每个电池对应设置的第一温度传感器55和第二温度传感器56检测温度信息, 并分别获取流速传感器57检测的流速信息,根据公式(3)分别计算出每个电池6的温度 调节实际功率P2。最后,控制器可以根据对应电池的温度调节需求功率和P1和温度调节 实际功率P2,通过调节流入到相应的电池冷却支路4的冷却液的流量调节电池的制冷功率, 或者通过调节加热器的调节加热功率,从而可以以确保在目标时间t内根据每个电池的实 际状态对电池的温度进行调节。
下面将结合具体地实施例描述如何根据根据每个电池6的温度调节需求功率P1和温度 调节实际功率P2对每个电池6的温度进行调节。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于根据每个电池的温度调节需求功率P1生成 总温度调节需求功率Pz,并根据多个压缩机的最大制冷功率P生成多个压缩机的总最大制 冷功率P5,以及判断总温度调节需求功率PZ是否大于多个压缩机的总最大制冷功率P5, 其中,当总温度调节需求功率PZ大于多个压缩机的总最大制冷功率P5时,控制器将多个 压缩机1向电池对应的电池冷却支路4的制冷量开度调整至最大;当总温度调节需求功率 Pz小于或等于多个压缩机的总最大制冷功率P5时,控制器根据总温度调节需求功率Pz与 总最大制冷功率P5之差对电池6对应的电池冷却支路4的制冷量开度进行调整。
具体地,如图11A所示,当对电池进行冷却时,控制器可以根据每个电池的温度调节 需求功率P1计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率Pz,即将每个电池的温度调 节需求功率P1相加即可得到总温度调节需求功率Pz,同时控制器根据每个压缩机1的最大制冷功率P计算出多个压缩机的总最大制冷功率P5,即将每个压缩机1的最大制冷功率 P相加即可得到总最大制冷功率P5。然后,控制器判断是否Pz>P5,如果是,则控制器控 制将每个第二膨胀阀42的开度调节至最大,以增大流入到每个电池;冷却回路4的冷却液 流量,使电池可以在目标时间内完成降温。而如果Pz≤P5,则控制器根据Pz与P5之间的 差值对每个第二膨胀阀42的开度进行调整,其中,Pz与P5差值的绝对值越大,第二膨胀 阀42的开度越小,以达到节约能源的目的。
根据本发明的一个实施例,控制器还用于,还用于检测多个电池的温度,并在多个电 池6中任一个电池的温度大于第一温度阈值时,控制温度调节***进入冷却模式,以及在 多个电池中任一个电池的温度小于第二温度阈值时,控制温度调节***进入加热模式。其 中,第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如,第一温度阈值可以 为40℃,第二温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,控制器分别实时检测每个电池6的温度,并进行判断。如果其中某个电池6的温度高于40℃,说明此时该电池6的温度过高,为避免高温对该电池6的 性能产生影响,需要对该电池6进行降温处理,控制器控制温度调节***进入冷却模式, 并发送电池冷却功能启动信息给空调***,以及控制对应的第二电子阀43开启,以使冷却 液与电池6进行热交换以降低该电池6的温度。
而如果某个电池6的温度低于0℃,说明此时该电池6的温度过低,为避免低温对该电 池6的性能产生影响,需要对该电池6进行升温处理,控制器控制温度调节***进入加热模式,控制第二电子阀43关闭,并控制相应的加热器53开启,以为温度调节***提供加 热功率。当温度调节***工作在加热模式时,加热器53提供加热功率,以加热第一电池 61为例,第一电池61所在回路中冷却液的流动方向为:介质容器52—换热器41—加热器 53(开启)—泵51—第一温度传感器55—第一电池61—第二温度传感器56—流速传感器 57—介质容器52,如此循环,实现电池第一电池61的升温。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,控制器在某个电池的温度调节需求功率 P1大于电池对应的温度调节实际功率P2时,获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调 节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池的压缩机1的功率,或者调 节增加电池6对应的电池冷却支路4的冷却液流量,以增加电池的冷却功率,以及在某个 电池的温度调节需求功率P1小于或等于电池对应的温度调节实际功率P2时,减小压缩机 的功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池6对应的电池冷却支路4的冷却液流 量,以减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,控制器分别获取每个电池6的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池6的P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液流量,无 法在目标时间内完成该电池6的降温,所以,控制器获取该电池的P1和P2之间的功率差, 并根据功率差增加用于冷却该电池的压缩机1的功率,或者增加该电池所在的电池冷却支 路4的冷却液流量,以增加该电池的冷却功率,其中,P1与P2的功率差越大,相应的压 缩机1的功率和该电池的冷却液流量增加越多,以使该电池的温度在预设时间t内降低至 目标温。而如果其中某一个电池6的P1小于或等于P2,可以保持用于冷却该电池的压缩 机1的功率不变或适当减小压缩机1的功率,或者减少该电池所在的电池冷却支路4的冷 却液流量,减少电池的冷却功率。当所有电池6的温度低于35℃时,则电池6冷却完成, 控制器通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制所有的第二电子阀 43关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池6的温度 高于35℃,则控制器适当增加相应的压缩机1的功率或者泵的转速,以使该电池尽快完成 降温。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,控制器在某个电池的温度调节需求功率 P1大于温度调节实际功率P2时,获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率 P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器53的功率,以增加电池的加 热功率,以及在某个电池的温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2时,减小加热器53的功率,或保持加热器53的功率不变。
具体地,当为加热模式时,控制器分别获取每个电池6的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池6的P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法 在目标时间内完成该电池6的升温,所以,控制器获取该电池的P1和P2之间的功率差, 并根据功率差增加用于加热电池6的加热器53的功率,以使该电池可以在目标时间内完成 温度调节。其中,P1与P2的差值越大,加热器53的功率增加的越多。而如果某个电池的 P1小于或等于P2,控制器可以适当减小加热器53的功率,以节省电能,或保持加热器53 的功率不变。当所有电池6的温度高于预设温度,例如10℃时,电池6加热完成,控制器 控制加热器53关闭。如果温度调节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后,仍有电 池6的温度低于10℃,则控制器再适当增加加热器53的功率,以使该电池尽快完成升温。
举例而言,如图11A所示,由于第一电池61和第二电池62的加热功能相互独立,第一电池61和第二电池62分别用一个加热器进行加热,所以只以第一电池61为例说明电池加热功能的功率调节。(假设P11为第一电池61的温度调节需求功率,P21为第一电池61 的温度调节实际功率,P11与P21的功率差为P31)
如果P11>P21,需要调节的功率为P31(P31=P11-P21)时,加热器53的加热功率增加P31,并提高泵51的转速。
如果P11≤P21,需要调节的功率为P31(P31=P11-P21)时,加热器53的功率保持不变, 或者将加热器53的功率减少P31,或者降低泵51的转速。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于在某个电池的温度调节需求功率P1小于对 应的温度调节实际功率P2时,降低泵51的转速,并在某个电池的温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2时,提高泵51的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池6的P1小于P2,控制器控制相应的泵51的转速降低,以节省电能。而如果某个电池6的P1大于P2, 控制器除控制相应的加热器53或压缩机1的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加 外,还控制泵51的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从 而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
根据本发明的一个实施例,如果用于为电池提供制冷剂的压缩机1为多个,控制器还 用于根据每个电池的温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率P判断启动的压缩 机的数量,并在温度调节***为冷却模式时,控制相应数量的压缩机1启动。
进一步地,控制器可以根据每个电池的温度调节需求功率P1生成总温度调节需求功率 Pz,控制器在判断总温度调节需求功率Pz大于单个压缩机的最大制冷功率P时,控制多个 压缩机1同时启动。
具体地,如图11A所示,以压缩机1为两个为例,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个电池6的P1、每个电池的温度调节实际功率P2和单个压缩机的最大 制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率Pz,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温度调节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算出所有压缩机的最大制冷功率之和P5。其中,第一电池61的温度调 节需求功率为P11,第二电池62的温度调节需求功率为P12。第一电池61的温度调节实际 功率为P21,第二电池62的温度调节实际功率为P22。每个压缩机的最大制冷功率P相等。
如果Pz≤P,那么只需要控制一个压缩机1工作,提供制冷功率,也可以控制两个压缩 机1一同工作。如果P<Pz≤P5,则需要两个压缩机1一起工作,每个压缩机的初始制冷功率为Pz/2。如果Pz≤P5,则控制压缩机1按照Pz制冷功率运行,且通过调节第一至第四调 节阀的开度,使第一电池冷却支路401的初始冷却功率按照P11制冷功率进行冷却,第二 电池冷却支路402初始冷却功率按照P21制冷功率进行冷却。如果Pz>P5,则每个压缩机 按照最大制冷功率P运行,且第一电池冷却支路401的初始冷却功率可以按照P5*[P11/ (P11+P12)]制冷功率进行冷却,第二电池冷却支路402的初始冷却功率可以按照P5*[P12/ (P11+P12)]制冷功率进行冷却。
根据本发明的一个实施例,控制器还用于,在为冷却模式时,当电池6之间的温度差 超过设定值时,增大温度较高电池6的冷却功率,以使减小电池6之间的温度差异;在为加热模式时,当电池之间的温度差超过设定值时,增大温度较低的电池6的加热功率。
可以理解,当温度调节***工作在冷却模式时,如图11A所示,控制器可以分别计算 出第一电池61和第二电池62的温度调节需求功率P1,然后分别根据每个电池的P1和压缩机的最大制冷功率P调节相应的第二膨胀阀42的开度。在冷却过程中,控制器分别根据每个电池的温度调节实际功率P2继续调整第二膨胀阀42的开度。同时,控制器根据第一 电池61和第二电池62之间的温度情况,通过调节第一至第四调节阀411-414的开度,调 节第一电池冷却支路401和第二电池冷却支路402的冷却液流量分配,从而达到控制第一 电池61和第二电池62温度的均衡。其中,当第一电池61的温度比第二电池62的温度高 且差值超过设定值时,可增大第一调节阀411和第三调节阀413的开度,减少第二调节阀 412和第四调节阀414的开度,以增大第一电池61的冷却功率;当第一电池61和第二电 池62的温度相等时,如果两个压缩机1的提供的冷却功率相等,可控制第一至第四调节阀 411-414的开度相同;而如果两个压缩机1提供的冷却功率不相等,那么可以控制第一调节 阀411和第二调节阀412开度相等,且控制第三调节阀413和第四调节阀414开度相等。 而当温度调节***工作在加热模式时,当第一电池61的温度比第二电池62的温度低且差 值超过设定值时,则控制器增大第一电池61对应的加热器53的加热功率。由此,可以保 持两个电池之间的温度均衡。根据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节***还可以 图11B和图11C所示。其中,图11B为多个压缩机(即图11B中的第一压缩机11和第二 压缩机12)并联且共用一个膨胀阀,每个电池冷却支路增加调节阀(即第一调节阀411和 第二调节阀412),通过调节阀调节流入每个电池冷却支路的冷却液流量,以调节每个电池 的冷却功率。图11C为多个压缩机(即图11C中的第一压缩机11和第二压缩机12)并联 且共用一个冷凝器2,每个电池冷却支路中都设置有第二膨胀阀42和电子阀(,通过调节 第二膨胀阀42的开度调节流入每个电池冷却支路的冷却液流量,以调节每个电池的冷却功 率,通过电子阀控制每个电池冷却支路的开闭。
下面结合具体地实施例描述图11C所示的***的温度调节过程。
如图11C所示,电池可以包括第一电池和第二电池,Pz=P11+P12,P11为第一电池的 温度调节需求功率,P12为第二电池温度调节的需求功率,Pz为第一电池和第二电池的温 度调节需求功率之和(总温度调节需求功率Pz)。Pf=P21+P22,P21为电池的温度调节实际 功率,P22为电池的温度调节实际功率,Pf为第一电池和第二电池的温度调节实际功率之 和。P为压缩机最大制冷功率,P5为所有压缩机的最大制冷功率之和,P5=2*P。
压缩机功率初始分配:
如果Pz≤P,则只需要一个压缩机工作,提供制冷功率,又或者两个压缩机一同工作; 如果P<Pz≤P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机的初始制冷功率为Pz/2;如果 Pz>P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机按照最大制冷功率P运行。
当Pz≤P5时,压缩机按照Pz制冷功率运行,第一电池61冷却支路初始冷却功率按照 P11制冷功率进行冷却;第二电池62冷却支路初始冷却功率按照P21制冷功率进行冷却。当Pz>P5时,则每个压缩机按照最大制冷功率P运行。第一电池61冷却支路初始冷却功 率按照P5*[P11/(P11+P12)]制冷功率进行冷却;第二电池62冷却支路初始冷却功率按照 P5*[P12/(P11+P12)]制冷功率进行冷却。
在对电池冷却的过程中,需对电池的冷却功率进行调节,具体如下:
当Pz>Pf,需要调节的功率为Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+Pc≤P5,则压缩机需要增大的 制冷功率为Pc,。同时进行如下处理:
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第一电池61所在回路的膨胀阀开度增大,并 控制所在回路的泵的转速提高,使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62所在回路的膨胀阀开度增大,并控制所在回路的泵的转速提高,使得第二电池62的冷却功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持 第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池61所在回路的膨胀阀8开度减少,并控 制所在回路的泵的转速降低,使得第一电池61的冷却功率减少。如果P12<P22,且 P22-P12=Pc2,则保持第二电池62的冷却功率不变,或者控制第二电池62所在回路的膨胀 阀开度减少,并控制所在回路的泵的转速降低,使得第二电池62的冷却功率减少。
P5如果Pz+Pc>P5,则每个压缩机按照最大制冷功率P运行,提高水泵转速。同时进行如下处理:
控制第一电池61所在冷却支路的膨胀阀开度,使得第一电池61冷却支路冷却功率按 照P5*[P11/(P11+P12)]制冷功率进行冷却;控制第二电池62所在冷却支路的膨胀阀开度, 使得第二电池62冷却支路冷却功率按照P5*[P12/(P11+P12)]制冷功率进行冷却。
当Pz≤Pf时,需要调节的功率为Pc(Pc=Pf-Pz)时,则维持压缩机制冷功率不变,或 者降低压缩机的制冷功率,同时进行如下处理。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,则控制第 一电池61所在回路的膨胀阀开度增大,并控制所在回路的泵的转速提高,使得第一电池61的冷却功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,则控制第二电池62所在回路的 膨胀阀开度增大,并控制所在回路的泵的转速提高,使得电池62的冷却功率增加Pc2。如 果P11<P12,且P21-P11=Pc1,则保持第一电池61的冷却功率不变,或者控制第一电池 61所在回路的膨胀阀开度减少,并控制所在回路的泵的转速降低,使得第一电池61的冷 却功率减少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,则保持第二电池62的冷却功率不变,或者 控制第二电池62所在回路的膨胀阀开度减少,并控制所在回路的泵的转速降低,使得第二 电池62的冷却功率减少。
加热功率调整:
由于第一电池61和第二电池62的加热功能相互独立,第一电池61和第二电池62分别用一个加热器进行第一电池61的加热需求功率,P21为第二电池61的实际加热功率, 功率差为P31)如果P11>P21,需要调节的功率为P31(P31=P11-P21),加热器的加热功 率增加P31,并提高泵的转速。如果P11≤P21,需要调节的功率为P31(P31=P11-P21)时, 加热器的功率保持不变,或者减少加热功率P31,或者降低泵的转速。
电池温度均衡:
在进行电池冷却过程中,如果第一电池61的温度T61和第二电池62的温度T62之间的电池温度差异超过3℃,该温度值为预设值,即如果T61-T62>3℃,则电池热管理控制 器控制第一电池61冷却支路中的第二膨胀阀42的开度增加,或者同时控制第一电池61所 在支路中泵的转速提高,控制第二电池62冷却支路中的第二膨胀阀42的开度减少,或者 同时控制第二电池62所在支路中泵的转速降低,以便使得第一电池61的冷却功率增加, 第二电池62的冷却功率减少,从而实现第一电池61和第二电池62的温度均衡。
而如果T62-T61>3℃,则电池热管理控制器控制第二电池62冷却支路中的第二膨胀 阀42开度增加,或者同时控制第二电池62所在支路中泵的转速提高,控制第一电池61冷却支路中的第二膨胀阀42的开度减少,或者同时控制第一电池61所在支路中泵的转速降低,以便使得第二电池62的冷却功率增加,第一电池61的冷却功率减少,从而实现第一 电池61和第二电池62的温度均衡。
在进行电池加热过程中,如第一电池61和第二电池62之间的电池温度差异超过3℃, 即如果T61-T62>3℃,则电池热管理控制器控制控制第一电池61所在加热回路中的加热 器53的加热功率减少,并降低该回路的泵51转速,并控制第二电池62加热回路中的加热器53的加热功率增大,并提高该回路泵转速,以便使得第一电池61的加热功率增加,第 二电池62的加热功率减少,从而实现第一电池61和第二电池62的温度均衡。如果T62-T61 >3℃,则电池热管理控制器控制第一电池61所在加热回路中的加热器53的加热功率增加, 并增加该回路的泵51转速,并且控制第二电池62加热回路中的加热器53的加热功率减小, 并降低该回路泵转速,以便使得第一电池61的加热功率减小,第二电池62的加热功率增 加,从而实现第一电池61和第二电池62的温度均衡。
可以理解的是,图11B与图11C的区别在于,图11B是通过第一电池61所在第一电池冷却支路401和第二电池62所在第二电池冷却支路402的之间的冷却功率由调节阀实现功率调节;图11C的两个电池冷却支路是通过膨胀阀实现2个冷却支路的冷却功率调节的。图11B的具体调节过程可参照上述实施例,此处不再赘述。
根据本发明实施例的温度调节***可以根据每个电池的实际状态精确控制每个的电池 的加热功率和冷却功率,在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维 持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况,并且,由于多个电池冷却支 路之间相互连通,电池温度调节模块可以通过调节每个电池对应的电池冷却支路的制冷量 开度,保证各个电池之间温度的均衡。
图12a是根据本发明第六个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图。车载电池的 温度调节***包括多个压缩机及与多个压缩机对应的多个电池冷却支路、多个电池和连接 在多个电池和多个电池冷却支路之间的多个电池温度调节模块。如图12a所示,车载电池 的温度调节方法包括以下步骤:
S1”,分别获取多个电池的温度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,如图12b所示,分别获取多个电池的温度调节 需求功率P1具体包括:
S11”,分别获取每个电池的开启温度调节时的第一参数,并根据第一参数生成每个电 池的第一温度调节需求功率。
S12”,分别获取每个电池在温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成每个电池的 第二温度调节需求功率。
S13”,根据每个电池的第一温度调节需求功率和每个电池的第二温度调节需求功率分 别生成每个电池的温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到所述目标温度的目标时间t,根据第一参数生成每个电池的 第一温度调节需求功率具体包括:获取初始温度和目标温度之间的第一温度差ΔT1。根据 第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功 率:
ΔT1*C*M/t, (1)
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
根据本发明的一个实施例,第二参数为每个电池在预设时间内的平均电流I,通过以下 公式(2)生成每个电池的第二温度调节需求功率:
I2*R, (2)
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
其中,当对电池进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池进行加热时, P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
S2”,分别获取多个电池的温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,如图12b所示,分别获取多个电池的温度调节实际功率P2 具体包括:
S21”,获取用于调节每个电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入 流路的流速v。
S22”,根据每个电池的流路的入口温度和出口温度生成第二温度差ΔT2。
S23”,根据每个电池的第二温度差ΔT2和流速v生成每个电池的温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,进根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功 率P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的面积。
S3”,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对每个电池的对应的电池温度 调节模块进行控制以对电池的温度进行调节。其中,多个电池冷却支路之间相互连通,且 根据电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2调节多个压缩机向电池对应的电 池冷却支路提供的制冷量开度。
在本发明的实施例中,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对每个电池 的对应的电池温度调节模块进行控制以对电池的温度进行调节,具体包括:根据温度调节 需求功率P1和温度调节实际功率P2在目标时间t内对每个电池的对应的电池温度调节模 块进行控制以对电池的温度进行调节,以达到目标温度。
根据电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2调节多个压缩机向电池对应 的电池冷却支路提供的制冷量开度,具体包括:判断每个电池的温度调节需求功率P1是否 大于电池的温度调节实际功率P2;如果电池的温度调节需求功率P1大于电池的温度调节 实际功率P2,则提高多个压缩机或者单个压缩机的制冷功率,或者增大向电池对应的电池 冷却支路提供的制冷量开度。
具体地,车辆上电后,判断电池是否需要进行温度调节,如果判断需要,则分别获取 每个电池的初始温度(即当前温度)、目标温度和从初始温度达到目标温度的目标时间t, 其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行预设,并根据公式(1)计算分别出第一 温度调节需求功率。同时,分别获取每个电池在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2) 分别计算每个电池的第二温度调节需求功率。然后,分别根据每个电池第一温度调节需求 功率和第二温度调节需求功率,分别计算每个电池的温度调节需求功率P1(即将电池的温 度调节至目标温度的需求功率)。并且,分别获取每个电池的入口温度和出口温度,并获取 流流速信息,根据公式(3)分别计算出每个电池的温度调节实际功率P2。然后,可以根据对应电池的温度调节需求功率和P1和温度调节实际功率P2,通过调节流入到相应的电池冷却支路的冷却液的流量或者相应的加热器功率调节电池的制冷功率/加热功率,从而可 以以确保在目标时间t内根据每个电池的实际状态对电池的温度进行调节。同时,由于多 个电池冷却支路之间相互连通,因此可以根据每个电池的温度,通过调节电池对应的电池 冷却支路的制冷量开度,可以保证各个电池之间温度的均衡。由此,可以在车载电池温度 过高时或者过低时在目标时间内对温度进行调节,使车载电池的温度维持在预设范围,避 免发生由于温度影响车载电池性能的情况。
下面将结合具体的实施例描述如何根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2 对每个电池的对应的电池温度调节模块进行控制以对电池的温度进行调节。
根据本发明的一个实施例,如图12b所示,车载电池的温度调节方法还可以包括:
S31”,根据每个电池的温度调节需求功率P1生成总温度调节需求功率PZ。
S32”,根据多个压缩机的最大制冷功率P生成多个压缩机的总最大制冷功率P5。
S33”,判断总温度调节需求功率PZ是否大于多个压缩机的总最大制冷功率P5。
S34”,如果总温度调节需求功率PZ大于多个压缩机的总最大制冷功率P5,则将多个压 缩机向电池对应的电池冷却支路的制冷量开度调整至最大。
S35”,如果总温度调节需求功率PZ小于或等于多个压缩机的总最大制冷功率P5,则根 据总温度调节需求功率PZ与总最大制冷功率P5之差对电池对应的电池冷却支路的制冷量 开度进行调整。
具体地,可以根据每个电池的温度调节需求功率P1计算出整个温度调节***的总温度 调节需求功率PZ,即将每个电池的温度调节需求功率P1相加即可得到总温度调节需求功 率PZ,同时根据每个压缩机的最大制冷功率P计算出多个压缩机的总最大制冷功率P5,即 将每个压缩机的最大制冷功率P相加即可得到总最大制冷功率P5。然后,判断是否PZ>P5, 如果是,则控制将每个第二膨胀阀的开度调节至最大,以将多个压缩机向电池对应的电池 冷却支路的冷却液流量调整至最大,以使电池可以在目标时间t内完成降温。而如果PZ≤P5, 则根据PZ与P5之间的差值对第二膨胀阀的开度进行调整,其中,PZ与P5差值的绝对值越 大,第二膨胀阀的开度越小,以达到节约能源的目的。
根据本发明的一个实施例,如图13所示,电池的温度调节方法还可以包括以下步骤:
检测电池的温度,并判断温度是否大于第一温度阈值或者小于第二温度阈值(S10” -S20”)。当电池的温度大于第一温度阈值时,进入冷却模式(S30”)。其中,第一预设温度 阈值可以根据实际情况进行预设,例如可以为40℃。当电池的温度小于等于第一温度阈值 时,进一步地判断电池的温度是否小于第二温度阈值,当电池的温度小于第二温度阈值时, 进入加热模式(S40”-S50”)。其中,第二预设温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如 可以为0℃。
具体地,车辆上电后,实时检测每个电池的温度,并进行判断。如果其中某个电池的 温度高于40℃,说明此时该电池的温度过高,为避免高温对该电池的性能产生影响,需要 对该电池进行降温处理,进入冷却模式,并发送电池冷却功能启动信息给空调***。而如 果某个电池的温度低于0℃,说明此时该电池的温度过低,为避免低温对该电池的性能产 生影响,需要对该电池进行升温处理,进入加热模式,控制相应的电池冷却支路关闭,并控制加热器开启,以为电池提供加热功率。
根据本发明的一个实施例,如图13所示,当为冷却模式时,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对每个电池的对应的电池温度调节模块进行控制以对电池的温度进行调节,具体包括:
S36”,判断每个电池的温度调节需求功率P1是否大于每个电池对应的温度调节实际功 率P2。
S37”,如果某个电池的温度调节需求功率P1大于电池对应的温度调节实际功率P2, 则获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率 差增加用于冷却电池的压缩机的功率,或者调节增加电池对应的电池冷却支路的冷却液流 量,以增加电池的冷却功率。
S38”,如果某个电池的温度调节需求功率P1小于或等于电池对应的温度调节实际功率 P2,则减小压缩机的功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池对应的电池冷却支 路的冷却液流量,以减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液流量,无法在目标 时间内完成该电池的降温,所以,获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增 加用于冷却该电池的压缩机的功率,或者增加该电池所在的电池冷却支路的冷却液流量, 以增加该电池的冷却功率,其中,P1与P2的功率差越大,相应的压缩机的功率和该电池 的冷却液流量增加越多,以使该电池的温度在预设时间t内降低至目标温。而如果其中某 一个电池的P1小于或等于P2,可以保持用于冷却该电池的压缩机的功率不变或适当减小 压缩机的功率,或者减少该电池所在的电池冷却支路的冷却液流量,减少电池的冷却功率。 当所有电池的温度低于35℃时,则电池冷却完成,通过CAN通信向车载空调发送关闭温 度调节功能的信息,并控制第二电子阀关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后, 例如1小时后,仍有电池的温度高于35℃,则再适当增加相应的压缩机的功率,以使该电 池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,如图13所示,当为加热模式时,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对每个电池的对应的电池温度调节模块进行控制以对电池的温度进行调节,具体包括:
S39”,判断每个电池的温度调节需求P1功率是否大于每个电池对应的温度调节实际功 率P2。
S310”,如果某个电池的温度调节需求功率P1大于电池对应的温度调节实际功率P2, 则获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率 差增加加热器的功率,以增加该电池的加热功率。
S311”,如果某个电池的温度调节需求功率P1小于或等于电池对应的温度调节实际功 率P2,则减小加热器的功率,或保持加热器的功率不变。
具体地,当为加热模式时,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间 内完成该电池的升温,所以,获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加用 于加热电池的加热器的功率,以使该电池可以在目标时间内完成温度调节。而如果某个电 池的P1小于或等于P2,可以适当减小加热器的功率,以节省电能,或保持加热器的功率 不变。当所有电池的温度高于预设温度,例如10℃时,电池加热完成,通过CAN通信向 车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制加热器关闭。如果温度调节***进入加热 模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池的温度低于10℃,则再适当增加热器的功率, 以使该电池尽快完成升温。
举例而言,如图11A所示,由于第一电池和第二电池的加热功能相互独立,第一电池 和第二电池分别用一个加热器进行加热,所以只以第一电池为例说明电池加热功能的功率 调节。(假设P11为第一电池的温度调节需求功率,P21为第一电池的温度调节实际功率, P11与P21的功率差为P31)
如果P11>P21,需要调节的功率为P31(P31=P11-P21)时,加热器的加热功率增加P31,并提高泵的转速。
如果P11≤P21,需要调节的功率为P31(P31=P11-P21)时,加热器的功率保持不变, 或者将加热器的功率减少P31,或者降低泵的转速。
根据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还可以包括:如果某个电池的温 度调节需求功率P1小于对应的温度调节实际功率P2,则降低泵的转速;如果某个电池的 温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2,则提高泵的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池的P1小于P2, 控制泵的转速降低,以节省电能。而如果某个电池的P1大于P2,除控制加热器、压缩机的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还可以控制泵的转速提高,以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
根据本发明的一个实施例,用于为电池提供制冷剂的压缩机为多个,电池的温度调节 方法还可以包括:根据每个电池的温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率判断 启动的压缩机的数量。在为冷却模式时,控制相应数量的压缩机启动。
进一步地,根据每个电池的温度调节需求功率P1和每个压缩机的最大制冷功率P判断 启动的压缩机的数量具体包括:根据每个电池的温度调节需求功率P1生成总温度调节实际 功率Pz;判断总温度调节需求功率Pz是否大于单个压缩机的最大制冷功率P;如果大于单 个压缩机的最大制冷功率P,则控制多个压缩机同时启动。
具体地,在温度调节***进入冷却模式时,分别获取每个电池的P1,并将每个电池的 P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率PZ。如果Pz大于单个压缩机的 最大制冷功率,那么控制多个压缩机同时启动工作,并通过调节相应的调节阀的开度调节 流入每个电池冷却支路的冷却液流量,以满足相应的电池的降温制冷功率需求。
具体地,如图11A所示,以压缩机1为两个为例,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个电池的P1、每个电池的温度调节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率PZ,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温度调节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算出所有压缩机的最大制冷功率之和P5。其中,第一电池的温度调节需求功率为P11,第二电池的温度调节需求功率为P12。第一电池的温度调节实际功率为P21,第二电池的温度调节实际功率为P22。每个压缩机的最大制冷功率P相等。
如果Pz≤P,那么只需要控制一个压缩机工作,提供制冷功率,也可以控制两个压缩机 一同工作。如果P<Pz≤P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机的初始制冷功率为 Pz/2。如果Pz≤P5,则控制压缩机按照Pz制冷功率运行,且通过调节第一至第四调节阀的 开度,使第一电池冷却支路的初始冷却功率按照P11制冷功率进行冷却,第二电池冷却支 路初始冷却功率按照P21制冷功率进行冷却。如果Pz>P5,则每个压缩机按照最大制冷功 率P运行,且第一电池冷却支路的初始冷却功率可以按照P5*[P11/(P11+P12)]制冷功率进行冷却,第二电池冷却支路的初始冷却功率可以按照P5*[P12/(P11+P12)]制冷功率进行冷却。
根据本发明的一个实施例,在为冷却模式时,当电池之间的温度差超过设定值时,增 大温度较高电池的冷却功率,以使减小电池之间的温度差异;在为加热模式时,当电池之 间的温度差超过设定值时,增大温度较低的电池的加热功率。
可以理解,当为冷却模式时,可以分别计算出第一电池和第二电池的温度调节需求功 率P1,然后分别根据每个电池的P1和相应的压缩机的最大制冷功率P调节相应的第二膨 胀阀的开度。并且分别根据每个电池的温度调节实际功率P2继续调整第二膨胀阀42的开 度。同时,根据第一电池和第二电池之间的温度情况,通过调节第一至第四调节阀的开度, 调节第一电池冷却支路和第二电池冷却支路的冷却液流量分配,从而达到控制第一电池和 第二电池温度的均衡。其中,当第一电池的温度比第二电池的温度高且差值超过设定值时, 可增大第一调节阀和第三调节阀的开度,减少第二调节阀和第四调节阀的开度,以增大第 一电池的冷却功率;当第一电池和第二电池的温度相等时,可控制第一至第四调节阀的开 度相同。而为加热模式时,当第一电池的温度比第二电池的温度低且差值超过设定值时, 则增大第一电池对应的加热器的加热功率。由此,可以保持两个电池之间的温度均衡。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节方法,可以根据每个电池的实际状态精确控 制每个的电池的加热功率和冷却功率,在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使 电池的温度维持在预设范围,并且可以保证各个电池之间温度的均衡。
车辆的温度调节包括电池的温度调节和车厢内的温度调节。为在电池的温度满足要求 的情况下,使车内温度满足需求,需要对电池冷却支路和车内冷却支路的冷却液流量进行 合理分配。为此,本发明实施例提出了一种车辆的温度调节***。下面参考附图来描述本 发明实施例提出的车辆的温度调节方法和温度调节***。
图2是根据本发明一个实施例的车辆的温度调节***的方框示意图。如图2所示,该 温度调节***包括:压缩机1、冷凝器2、车内冷却支路3、电池冷却支路4和电池温度调节模块5。
其中,冷凝器2与压缩机1相连,车内冷却支路3连接在压缩机1和冷凝器2之间, 电池冷却支路4连接在压缩机1和冷凝器2之间。电池温度调节模块5与电池冷却支路4 相连,用于获取电池6的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2,并获取车辆的车 内温度T和空调设定温度Ts,以及根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、车 内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路3和电池冷却支路4的开度进行调整。
具体地,电池温度调节模块5获取电池6的温度调节需求功率P1、电池6的温度调节实际功率P2、车辆的车内温度T和空调设定温度Ts,并根据P1、P2、T和Ts调节车内冷 却支路3和电池冷却支路4的开度,以分配制冷量。如图1所示,当车载空调制冷功能开 启时,冷却液的流动方向为:压缩机1—冷凝器2—车内冷却支路3—压缩机1。电池冷却 支路4中具有两个管道,第一管道与压缩机1相连通,第二管道与电池温度调节模块5相 连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。当电池温度过高时,电池冷却功 能启动,第一管道和第二管道中冷却液的流动方向分别为:压缩机1—冷凝器2—电池冷却 支路4—压缩机1;电池冷却支路4—电池温度调节模块5—电池6—电池温度调节模块5— 电池冷却支路4。而在电池6的温度过低时,电池温度调节模块5启动电池加热功能,第 二管道中冷却液的流动方向为:电池冷却支路4—电池温度调节模块5—电池6—电池温度 调节模块5—电池冷却支路4。
可以理解,电池温度调节模块5的制冷功率由车载空调提供,与车内制冷***共用制 冷量,从而可以减少温度调节***的体积,并使冷却液流量的分配更加灵活。由此,该***通过对车内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调整,既可以在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行快速调节,使车载电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况,还可以在电池的温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
根据本发明的一个实施例,电池温度调节模块5具体用于:根据温度调节需求功率P1、 温度调节实际功率P2、车内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路3和电池冷却支路4 的开度进行调整,以使电池6在目标时间t内达到目标温度。
具体地,电池温度调节模块5在根据P1、P2、T和Ts对车内冷却支路3和电池冷却支路4的开度进行调整时,可以确保在目标时间t内根据电池6的实际状态精确控制车载电 池的加热功率和冷却功率,从而在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,并且 在电池的温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
进一步地,根据本发明的一个实施例,如图3所示,电池冷却支路4包括换热器41,换热器41包括第一管道和第二管道,第二管道与电池温度调节模块5相连,第一管道与压缩机1相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。电池温度调节模块5包 括:调节电池温度的流路(图中未具体示出),流路设置在电池6之中。连接在流路和换热 器41之间的泵51、介质容器52、加热器53,以及控制器(图中未具体示出)。其中,控 制器获取电池6的温度调节需求功率P1和电池的温度调节实际功率P2,并根据温度调节 需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池6的温度进行调节,并且控制器根据温度调节 需求功率P1、温度调节实际功率P2、车内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路3和 电池冷却支路4的开度进行调整,从而在电池的温度满足要求的情况下,使车内温度满足 需求。车内冷却支路3可以包括:蒸发器31、第一膨胀阀32和第一电子阀33。电池冷却 支路4还可以包括第二膨胀阀42和第二电子阀43。
如何获取电池6的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2可参照上述实施例, 为避免冗余,此处不再赘述。
下面结合具体的实施例描述电池温度调节模块5如何根据P1、P2、T和Ts对车内冷却 支路3和电池冷却支路4的开度进行调整,从而在电池的温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,控制器可以在温度调节需求功率P1大于 温度调节实际功率P2,且电池温度大于第三温度阈值T3时,降低车内冷却支路4的开度, 并提高电池冷却支路4的开度。其中,第三温度阈值大于第一温度阈值,例如,第三预设阈值可以为45℃。
具体地,车辆上电后,如果电池6的温度高于40℃,则控制器控制温度调节***进入 冷却模式,以对电池6进行冷却。在电池6冷却的过程中,控制器获取P1和P2,在判断 温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,则进一步判断电池温度是否大于45℃。 如果电池温度大于45℃,说明电池温度过高,车载空调优先满足电池6的冷却需求,控制 器控制减少第一膨胀阀32的开度,增大第二膨胀阀42的开度,以减少车内冷却支路3的 冷却液流量,增加电池冷却支路4的冷却液流量,以使电池6尽快完成降温。在电池温度 降低至35℃时,电池6冷却完成,控制器控制电池冷却支路4关闭。由此,可以在电池温 度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
根据本发明的一个实施例,控制器还可以用于在电池温度小于第三温度阈值,且车内 温度T大于空调设定温度Ts时,增大车内冷却支路4的开度,并降低电池冷却支路3的开 度。
具体地,在电池6冷却的过程中,控制器在判断电池温度小于45℃时,进一步判断车 内温度T是否大于空调设定温度Ts。如果T>Ts,则说明车内温度T没有达到设定温度,车内温度较高,为防止用户感到不适,优先满足车内制冷需求,控制器增大第一膨胀阀32的开度,减小第二膨胀阀42的开度。而如果车内温度T达到空调设定温度Ts,车内制冷 功率已经充足,并达到平衡,则控制器增大第二膨胀阀42的开度,以增大电池6的冷却功 率。在电池温度降低至35℃时,电池6冷却完成,控制器控制第二电子阀33关闭。由此, 可以在电池温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
也就是说,此处对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。 当电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池6冷却完成。 当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度 调节实际功率P2时,如果电池温度不超过45℃,则仍然优先车内的制冷需求,如果车内的制冷功率已经充足,并达到平衡,则控制器增大电池冷却支路4的开度,以增大电池的 冷却功率。而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车 内制冷需求。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,控制器在温度调节需求功率P1大于温度 调节实际功率P2时,获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并 根据功率差增加用于加热电池6的加热器53的功率,以及在温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2时,保持加热器53的功率不变。
具体地,车辆可以包括单个电池6,也可以由多个电池6串联、并联或混联组成。如图 14A-14B所示,以电池为2个为例,当电池为2个(第一电池61和第二电池62),且串联 连接时,泵对应为2个,且两个泵一个为正向泵511,一个为反向泵522。
如图14A所示,当正向泵511启动时,第二管道中冷却液的流动方向为:介质容器52— 换热器41—加热器53—正向泵511—第一温度传感器55—第一电池61—第二电池62—第 二温度传感器56—流速传感器57—介质容器52。如图14B所述,当反向泵522启动时, 第二管道中冷却液的流动方向为:介质容器52—流速传感器57—第二温度传感器56—第 二电池62—第一电池61—第一温度传感器55—反向泵512—加热器53—换热器41—介质 容器52。
例如,在第一电池61和第二电池62冷却功能开启时,在温度调节***进入冷却模式 时,控制器分别获取每个电池的P1、每个电池的温度调节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率PZ,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温度调节实际功率Pf。其中,第一电池的温度调节需求功率为P11,第二电池的温度调节需求功率为P12。第一电池的温度调节实际功率为P21,第二电池的温度调节实际功率为P22。压缩机的最大制冷功率P。
如果总温度调节需求功率PZ与车内冷却需求功率P4的和小于等于压缩机的最大制冷 功率P,即Pz+P4≤P,则压缩机按照PZ+P4制冷功率运行。且Pz<P,P4<P。
如果Pz+P4>P,则判断第一电池61或者第二电池62的温度是否大于45℃,如果大于 45℃,则优先为电池冷却提供冷却功率,控制器控制压缩机1按照最大制冷功率P运行,电池冷却支路4的冷却功率为Pz,车内冷却支路3的冷却功率等于P-Pz。
如果判定电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷 却功率,压缩机1按照最大制冷功率P运行,车内冷却支路的冷却功率为P4,电池冷却支 路的冷却功率等于P-P4。
如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率。电池冷却支路的冷却 功率为Pz。
第一电池61和第二电池62的温度调节实际功率的和为Pf,当Pz>Pf,需要调节的功 率为Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,则压缩机需要增大的制冷功率为Pc,增大第二膨 胀阀42的开度,提高泵51的转速。同时进行如下处理:
如果P11-P21=Pc1,P12-P22=Pc2,P11>P21,P12>P22:
当Pc1大于设定值时,控制正向泵511开启,反向泵512关闭,使得第一电池61的冷却功率增大。当Pc2大于设定值时,控制反向泵512开启,正向泵511关闭,使得第二电 池62的冷却功率增大。当Pc1>Pc2时,控制正向泵511开启,反向泵512关闭,使得第 一电池61的冷却功率增大。当Pc1≤Pc2时,控制反向泵512开启,正向泵511关闭,使得 第二电池62的冷却功率增大。
并且,当第一电池61的温度T61大于第二电池62的温度T62时,控制正向泵511开启,反向泵512关闭,使得第一电池61的冷却功率增大。当第一电池61的温度T61小于 等于第二电池62的温度T62时,控制反向泵512开启,正向泵511关闭,使得电池62的 冷却功率增大。
如果P21-P11=Pc1,P22-P12=Pc2,P11≤P21,P12≤P22,则可以按照如下处理:
当Pc1大于设定值时,控制正向泵511关闭,反向泵512开启,使得第一电池61的冷却功率减少。当Pc2大于设定值时,控制反向泵512关闭,正向泵511开启,使得第二电 池62的冷却功率减少。当Pc1>Pc2时,控制正向泵511关闭,反向泵512开启,使得第 一电池61的冷却功率减少。当Pc1≤Pc2时,控制反向泵512关闭,正向泵511开启,使得 第二电池62的冷却功率减少。
并且,当第一电池61的温度T61大于第二电池62的温度T62时,控制正向泵511开启,反向泵512关闭,使得第一电池61的冷却功率增大。当第一电池61的温度T61小于 等于第二电池62的温度T62时,控制反向泵512开启,正向泵511关闭,使得电池62的 冷却功率增大。另外,也可以是,在第一电池61和第二电池62的冷却功能启动时,如果 第一电池61的温度高于第二电池62的温度,且差值超过预设值,则控制器控制正向泵511 工作,以使冷却液先流过第一电池61,再流过第二电池62,从而使第一电池61尽快完成 降温。而如果第二电池62的温度高于第一电池61的温度,且差值超过预设值,则控制器 控制反向泵512工作,以使冷却液先流过第二电池62,再流过第一电池61,从而使第二电 池62尽快完成降温。由此,通过改变冷却液的流向,可以减少第一电池61和第二电池62 的温度差。
而在第一电池61和第二电池62的冷却功能和加热功能都没有启动时,如果第一电池 61和第二电池62的温度差超过预设值,则控制器可以控制正向泵511或反向泵512启动,以使电池冷却支路4中的冷却液流动,从而均衡第一电池61和第二电池62的温度。
当泵51正转且电池管理控制器获取到的各个电池相互的温差中的最大值超过预设值 时,则电池管理控制器发送控制泵反转的信息至电池热管理控制器,以使电池热管理器控 制泵反转(回路的流向为逆时针方向),以使各串联电池的温度相差较少。
综上所述,根据本发明实施例的车辆的温度调节***,通过电池温度调节模块获取电 池的温度调节需求功率和温度调节实际功率,并获取车辆的车内温度和空调设定温度,以 及根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、车内温度和空调设定温度对车内冷却支路 和电池冷却支路的开度进行调整。由此,该***通过对车内冷却支路和电池冷却支路的开 度进行调整,既可以在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行快速调节,使车载电池 的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况,还可以在电池温度 满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
图15是根据本发明第一个实施例的车辆的温度调节方法的流程图。如图15所示,车 辆的温度调节方法包括以下步骤:
S1’,获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2。
进一步地,如图16所示,在本发明的实施例中,获取电池的温度调节需求功率P1具体包括:
S11’,获取电池开启温度调节时的第一参数,并根据第一参数生成第一温度调节需求功 率。
S12’,获取电池在温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成第二温度调节需求功 率。
S13’,根据第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率生成温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到所述目标温度的目标时间t,根据第一参数生成第一温度调 节需求功率具体包括:获取初始温度和目标温度之间的第一温度差ΔT1;根据第一温度差 ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功 率:
ΔT1*C*M/t, (1)
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
根据本发明的一个实施例,第二参数为电池在预设时间内的平均电流I,通过以下公式 (2)生成第二温度调节需求功率:
I2*R, (2)
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
当对电池进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,如图16所示,获取电池的温度调节实际功率P2具体包括:
S14’,获取用于调节电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入流路 的流速v。
S15’,根据入口温度和出口温度生成第二温度差ΔT2。
S16’,根据第二温度差ΔT2和流速v生成温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,进根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功 率P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
S2’,获取车辆的车内温度T和空调设定温度Ts。
S3’,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、车内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调整。
进一步地,根据本发明的一个实施例,据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、 车内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调整,包括:根 据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、车内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调整,以使电池在目标时间t内达到目标温度。
具体地,车辆上电后,判断车辆是否需要进行温度调节,如果需要则获取电池的初始 温度(即当前温度)、目标温度和从初始温度达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和 目标时间t可以根据实际情况进行预设,并根据公式(1)计算出第一温度调节需求功率。同时,获取电池在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2)计算第二温度调节需求功率。然后,根据第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率计算温度调节需求功率P1(即将电池的温度调节至目标温度的需求功率)。并且,获取电池的入口温度和出口温度,并获取流流速信息,根据公式(3)计算出温度调节实际功率P2。并获取车内温度T和空调设 定温度Ts。最后,根据P1、P2、T和Ts对车内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调整, 使电池在目标时间t内达到目标温度。由此,该方法通过对车内冷却支路和电池冷却支路 的开度进行调整,既可以在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行快速调节,使车载 电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池性能的情况,还可以在电池 的温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
根据本发明的一个实施例,如图17所示,上述的车辆的温度调节方法还可以包括:
检测电池的温度,并判断温度是否大于第一温度阈值或者小于第二温度阈值(S10’ -S20’)。当电池的温度大于第一温度阈值时,进入冷却模式(S30,)。其中,第一预设温度 阈值可以根据实际情况进行预设,例如可以为40℃。当电池的温度小于等于第一温度阈值 时,进一步地判断电池的温度是否小于第二温度阈值,当电池的温度小于第二温度阈值时, 进入加热模式(S40’-S50’)。其中,第二预设温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如可 以为0℃。
具体地,车辆上电后,实时检测电池的温度,并进行判断。如果电池的温度高于40℃, 说明此时电池的温度过高,为避免高温对电池的性能产生影响,需要对电池进行降温处理, 进入冷却模式,控制压缩机启动,以使冷却液与电池进行热交换以降低电池的温度。而如 果电池的温度低于0℃,说明此时电池的温度过低,为避免低温对电池的性能产生影响, 需要对电池进行升温处理,进入加热模式,控制加热器开启,以提供加热功率。
可以理解的是,根据电池的温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、车内温度T 和空调设定温度Ts通过调节车内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调节,可以在电池满 足温度要求的同时,使车内温度满足需求。并且,温度调节需求功率P1和温度调节实际功 率P2容易获取。
具体而言,由上述实施例可知,P1由两部分组成,以冷却电池为例,当电池需要冷却 时,电池初始温度为45℃,电池冷却目标温度为35℃,则电池从45℃下降到35℃需要散发的热量是固定,通过公式(1)即ΔT1*C*M/t直接计算可以获得。其中,ΔT1为所述初始 温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热容,M为电池的质量。 同时,电池在冷却过程中,存在放电和充电过程,此过程会产生热量,这部分的热量也可 以通过检测电流直接获得,通过公式(3)即I2*R,直接计算出当前电池的发热功率,即第 二温度调节需求功率。其中,I为平均电流,R为电池的内阻。本发明的关键点之一是冷却 时间可调,且冷却完成时间可精确确定,本发明是基于目标时间t设定的(t可以根据用户 需求或者是车辆实际设计情况改变)。在确定了冷却完成所需要的目标时间t后,就可以预 估出当前电池冷却需要的温度调节需求功率P1,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R。而如果是加热功能 启动,则温度调节需求功率P1=ΔT1*C*M/t-I2*R,即在电池在加热过程中,电池放电或者 充电电流越大,所需要的加热功率即温度调节需求功率P1越小。
由于电池的放电或者是充电电流是变化的,所以I2*R是变化的,因此为了更好的确保 冷却时间的准确性,冷却功率也要随着电池当前的平均放电或者是充电电流的变化而变化。 如果车载空调同时给电池和车厢冷却,那么当电池的放电电流较小的时候,I2*R就会减小, 此时车载空调可以分配更多的制冷功率给到车厢,使得车厢较快的达到设定气温。同时, 当电池的放电或者充电电流较大时,I2*R就会较大,此时车载空调可以分配更多的制冷功 率给到电池。通过这样的调节,使得电池冷却所需时间始终准确,同时又可以更高效的合 理利用车载空调的制冷功率,而不必配置冷却功率较大的空调,造成制冷功率的浪费。
由于电池冷却时间受冷却效率的影响,由于冷却效率受外部环境温度和电池当前温度 的影响,在电池冷却的过程中,温度调节***的效率也是不断变化的,所以冷却效率不可 能是100%,因此只根据P1是无法准确调节电池的冷却的时间的,有必要检测电池的温度 调节实际功率P2。在本发明中,电池的温度调节实际功率P2可以通过公式(3)即ΔT2*c*m 计算得出。P2也可以通过电池实际冷却功率P2也就可以通过公式(4)即ΔT3*C*m1计算得出,其中ΔT3为电池在某一时间段内的温度变化,C为电池的比热容,m1为电池质量。 但由于电池的质量较大,所以单位时间内温度变化不明显,需要较长时间才可以检测出温差,不符合实时性要求,所以一般按照公式(3)计算P2功率。
受冷却效率的影响,P2很难完全等于P1,为了使得电池冷却目标时间t更准确需要实 时根据P1与P2之间的功率差值进行调节,以确保电池的温度调节需求功率P1与电池的温 度调节实际功率P2相等。下面将结合具体地实施例描述如何根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、车内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路和电池冷却支路的 开度进行调整,以对车辆的温度进行调节。
根据本发明的一个实施例,如图18所示,当为冷却模式时,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、车内温度T和空调设定温度Ts对车内冷却支路和电池冷却支 路的开度进行调整具体包括:
S31’,当温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,判断电池温度T是否大于第三温度阈值。其中,第三温度阈值大于第一温度阈值,例如,第三温度阈值可以为45℃。
S32’,如果电池温度T大于第三温度阈值,则降低车内冷却支路的开度,并提高电池 冷却支路的开度。
具体地,车辆上电后,如果电池的温度高于40℃,则控制温度调节***进入冷却模式, 以对电池进行冷却。在电池冷却的过程中,获取P1和P2,在判断温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,则进一步判断电池温度是否大于45℃。如果电池温度大于45℃,说明电池温度过高,车载空调优先满足电池6的冷却需求,控制减少车内冷却支路的开度,增大电池冷却支路的开度,以减少车内冷却支路的冷却液流量,增加电池冷却支路的冷却液流量,以使电池尽快完成降温。在电池温度降低至35℃时,电池冷却完成,控制电池冷 却支路关闭。由此,可以在电池的温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
根据本发明的一个实施例,如图18所示,上述的车辆的温度调节方法还可以包括:
S33’,如果电池温度小于第三温度阈值,则进一步判断车内温度T是否大于空调设定 温度Ts。
S34’,如果车内温度T大于空调设定温度Ts,则增大车内冷却支路的开度,并降低电 池冷却支路的开度。
具体地,在电池冷却的过程中,在判断电池温度小于45℃时,进一步判断车内温度T 是否大于空调设定温度Ts。如果T>Ts,则说明车内温度T没有达到设定温度,车内温度较高,为防止用户感到不适,优先满足车内制冷需求,增大车内冷却支路的开度,减小电 池冷却支路的开度。而如果车内温度T达到空调设定温度Ts,车内制冷功率已经充足,并 达到平衡,则增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷却功率。在电池温度降低至35℃ 时,电池冷却完成,控制电池冷却支路关闭。由此,可以在电池温度满足要求的情况下, 使车内温度满足需求。
也就是说,此处对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。 当电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池冷却完成。 当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,如果电池温度小于45℃,则先满足车内制冷需求,如果车内制冷功 率已经充足,并达到平衡,则增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷却功率。而如果 温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车内制冷需求。
根据本发明的一个实施例,如图18所示,当为加热模式时,根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池的温度进行调节具体包括:
S35’,判断温度调节需求功率P1是否大于温度调节实际功率P2。
S36’,如果温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,则获取温度调节需求功率 P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器的功 率。
S37’,如果温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2,则保持加热器的功 率不变。
具体地,当进入加热模式时,加热器开启,根据P1和P2调节加热器的功率。如果P1大于P2,说明如果加热器按照当前功率加热,那么无法使电池的温度在目标时间t内上升至目标温度。因此继续获取P1与P2之间的功率差,并根据功率差增加加热器的功率,其 中,P1与P2的差值越大,加热器的功率增加的越多。而如果P1小于等于P2,可以保持 加热器的功率不变。当电池的温度高于预设温度,例如10℃时,电池加热完成,通过CAN 通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制加热器关闭。如果进入加热模式较 长时间后,例如1小时后,电池的温度仍然低于10℃,则适当增加加热器的功率,以使电 池尽快完成升温。由此,可以根据电池的实际状态精确控制温度调节功率,可以使电池在 目标时间内完成温度调节。
根据本发明的一个实施例,上述的车辆的温度调节方法还可以包括:如果温度调节需 求功率P1小于温度调节实际功率P2,则降低泵的转速。如果温度调节需求功率P1大于温 度调节实际功率P2,则提高泵的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果P1小于P2,控制泵的转速降低,以节省电能。而如果P1大于P2,控除可以控制加热器的功率增加或控制电池 冷却支路的开度增大外,还控制泵的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面 的冷却液质量,从而提高温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现电池的温度调节。
车辆可以包括单个电池,也可以由多个电池串联、并联或混联组成。如图14A-14B所 示,以电池为2个为例,当电池为2个(第一电池和第二电池)时,泵对应为两个,且两 个泵一个为正向泵,一个为反向泵。
在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个电池的P1、每个电池的温度调 节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温 度调节***的总温度调节需求功率PZ,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温 度调节实际功率Pf。其中,第一电池的温度调节需求功率为P11,第二电池的温度调节需求功率为P12。第一电池的温度调节实际功率为P21,第二电池的温度调节实际功率为P22。压缩机的最大制冷功率P。
如果总温度调节需求功率PZ与车内冷却需求功率P4的和小于等于压缩机的最大制冷 功率P,即Pz+P4≤P,则压缩机按照PZ+P4制冷功率运行。
如果Pz+P4>P,则判断第一电池或者第二电池的温度是否大于45℃,如果大于45℃, 则优先为电池冷却提供冷却功率,控制器控制压缩机1按照最大制冷功率P运行,电池冷 却支路4的冷却功率为Pz,车内冷却支路3的冷却功率等于P-Pz。
如果判定电池温度不大于45℃,且车内温度还未达到设定温度,则优先为车内提供冷 却功率,压缩机1按照最大制冷功率P运行,车内冷却支路的冷却功率为P4,电池冷却支 路的冷却功率等于P-P4。
如果车内温度已经达到设定温度,则优先满足电池的冷却功率。电池冷却支路的冷却 功率为Pz。
第一电池和第二电池的温度调节实际功率的和为Pf,当Pz>Pf,需要调节的功率为Pc (Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,则压缩机需要增大的制冷功率为Pc,增大第二膨胀阀的 开度,提高泵的转速。同时进行如下处理:
如果P11-P21=Pc1,P12-P22=Pc2,P11>P21,P12>P22:
当Pc1大于设定值时,控制正向泵开启,反向泵关闭,使得第一电池的冷却功率增大。 当Pc2大于设定值时,控制反向泵开启,正向泵关闭,使得第二电池的冷却功率增大。当Pc1>Pc2时,控制正向泵开启,反向泵关闭,使得第一电池的冷却功率增大。当Pc1≤Pc2时,控制反向泵开启,正向泵关闭,使得第二电池的冷却功率增大。
并且,当第一电池的温度T61大于第二电池的温度T62时,控制正向泵开启,反向泵关闭,使得第一电池的冷却功率增大。当第一电池的温度T61小于等于第二电池的温度T62时,控制反向泵开启,正向泵关闭,使得电池的冷却功率增大。
如果P21-P11=Pc1,P22-P12=Pc2,P11≤P21,P12≤P22,则可以按照如下处理:
当Pc1大于设定值时,控制正向泵关闭,反向泵开启,使得第一电池的冷却功率减少。 当Pc2大于设定值时,控制反向泵关闭,正向泵开启,使得第二电池的冷却功率减少。当Pc1>Pc2时,控制正向泵关闭,反向泵开启,使得第一电池的冷却功率减少。当Pc1≤Pc2时,控制反向泵关闭,正向泵开启,使得第二电池的冷却功率减少。
并且,当第一电池的温度T61大于第二电池的温度T62时,控制正向泵开启,反向泵关闭,使得第一电池的冷却功率增大。当第一电池的温度T61小于等于第二电池的温度T62时,控制反向泵开启,正向泵关闭,使得电池的冷却功率增大。
另外,也可以是,在第一电池和第二电池的冷却功能启动时,如果第一电池的温度高 于第二电池的温度,且差值超过预设值,则控制正向泵工作,以使冷却液先流过第一电池, 再流过第二电池,从而使第一电池尽快完成降温。而如果第二电池的温度高于第一电池的 温度,且差值超过预设值,则控制反向泵工作,以使冷却液先流过第二电池,再流过第一 电池,从而使第二电池尽快完成降温。由此,通过改变冷却液的流向,可以减少第一电池和第二电池的温度差。
而在第一电池和第二电池的冷却功能和加热功能都没有启动时,如果第一电池和第二 电池的温度差超过预设值,则可以控制正向泵或反向泵启动,以使电池冷却支路中的冷却 液流动,从而均衡第一电池和第二电池的温度。
根据本发明实施例的车辆的温度调节方法,首先获取电池的温度调节需求功率,再获 取电池的温度调节实际功率,最后根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、车内温度 和空调设定温度对车内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调整。由此,该方法通过对车 内冷却支路和电池冷却支路的开度进行调整,既可以在车载电池温度过高时或者过低时对 温度进行快速调节,使车载电池的温度维持在预设范围,避免发生由于温度影响车载电池 性能的情况,还可以在电池的温度满足要求的情况下,使车内温度满足需求。
当电池、制冷支路、车内冷却支路和电池冷却支路为多个时,车载电池的温度调节系 统包括:多个制冷支路、多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和电池温度调节模块。
其中,每个制冷支路包括压缩机1、与压缩机1相连的冷凝器2。多个车内冷却支路分 别与多个制冷支路相连。电池温度调节模块5与电池冷却支路相连,用于获取温度调节需 求功率P1和温度调节实际功率P2,并获取车辆中多个区域的区域温度Tq和空调设定温度 Ts,以及根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。
其中,在本发明的实施中,电池可以电池包或电池模组。每个电池冷却支路对应并联 或串联的多个电池。
进一步地,根据本发明的一个实施例,电池温度调节模块5根据所温度调节需求功率 P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对在目标时间t内对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,以达到目标温度。
举例而言,如图19-20所示,以制冷支路、电池冷却支路、车内冷却支路和电池为两个为例,电池分别为第一电池61和第二电池62,制冷支路分别为第一制冷支路11和第二 制冷支路12,电池冷却支路分别为第一电池冷却支路401和第二电池冷却支路402,车内 冷却支路回路分别为第一车内冷却支路301和第二车内冷却支路302。图19A和图19B为 电池串联连接,图20为电池并联连接。当第一电池61和/或第二电池62的温度过高/过低 时,需要对第一电池61和/或第二电池62进行温度调节。电池温度调节模块5获取温度调 节需求功率P1和温度调节实际功率P2,根据P1和P2调节多个电池冷却支路的开度,以 调节电池的冷却功率,且电池温度调节模块5获取多个区域温度Tq和空调设定温度Ts, 并根据Tq和Ts控制每个电池冷却支路开度,例如,如果某个区域的Tq较高且于其它区域 的Tq相差较大,则电池温度调节模块5控制冷却该区域的车内冷却支路的开度增大,同时 控制相应的电池冷却支路的开度减小,同时,为保证电池的冷却功率不变,电池温度调节 模块5控制另一个车内冷却支路的开度减小,同时控制相应的电池冷却支路的开度增大。 由此,该***根据每个电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和 车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节, 使电池的温度维持在预设范围,还可以均衡车厢内各区域的温度。
可以理解,电池温度调节模块5的制冷功率由车载空调提供,与车内制冷***共用制 冷量,从而可以减少温度调节***的体积,并使冷却液流量的分配更加灵活。
根据本发明的一个实施例,电池冷却支路可以包括换热器41,换热器41与电池温度调 节模块5相连。换热器41可以包括第一管道和第二管道,第二管道与电池温度调节模块5 相连,第一管道与压缩机1相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。电池温度调节模块5包括:调节电池温度的流路(图中未具体示出),流路设置在电池之中。 连接在流路和换热器41之间的泵51、介质容器52、加热器53,以及控制器(图中未具体 示出)。其中,控制器获取电池的温度调节需求功率P1和电池的温度调节实际功率P2,并 根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池的温度进行调节。车内冷却支路 可以包括:蒸发器31、第一膨胀阀32和第一电子阀33。电池冷却支路4还可以包括第二 膨胀阀42和第二电子阀43。
如图20所示,当电池为多个并联时,每个电池的流路入口处还设置有阀门58。控制器 可以根据每个电池对应的P1和P2通过控制阀门58分别控制流入每个电池的冷却液流量, 从而可以精确控制每个电池的加热功率/制冷功率。
根据本发明的一个实施例,如图19-20所示,当电池为多个,且流路为串联连接,多个电池对应多个调节电池的冷却液流量的泵,且所述泵为双向泵。
如图19-20所示,以电池为2个为例,当电池为2个(第一电池61和第二电池62), 且串联连接时,泵对应为2个,且两个泵一个为正向泵511,一个为反向泵522。
如图19A所示,当正向泵511启动时,第二管道中冷却液的流动方向为:介质容器52— 换热器41—加热器53—正向泵511—第一温度传感器55—第一电池61—第二电池62—第 二温度传感器56—流速传感器57—介质容器52。如图19B所示,当反向泵522启动时, 第二管道中冷却液的流动方向为:介质容器52—流速传感器57—第二温度传感器56—第 二电池62—第一电池61—第一温度传感器55—反向泵512—加热器53—换热器41—介质 容器52。
另外,在第一电池61和第二电池62的冷却功能启动时,如果第一电池61的温度高于 第二电池62的温度,且差值超过预设值,则控制器控制正向泵511工作,以使冷却液先流过第一电池61,再流过第二电池62,从而使第一电池61尽快完成降温。而如果第二电池 62的温度高于第一电池61的温度,且差值超过预设值,则控制器控制反向泵512工作, 以使冷却液先流过第二电池62,再流过第一电池61,从而使第二电池62尽快完成降温。 由此,通过改变冷却液的流向,可以减少第一电池61和第二电池62的温度差。而在第一 电池61和第二电池62的冷却功能和加热功能都没有启动时,如果第一电池61和第二电池 62的温度差超过预设值,则控制器可以控制正向泵511启动,以使电池冷却支路4中的冷 却液流动,从而均衡第一电池61和第二电池62的温度。
下面结合具体的实施例说明如何获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于分别获取每个电池开启温度调节时的第一 参数,并根据第一参数生成每个电池的第一温度调节需求功率,以及分别获取每个电池在 温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成每个电池的第二温度调节需求功率,并根据 每个电池的第一温度调节需求功率和每个电池的第二温度调节需求功率生成每个电池的温 度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度和 目标温度以及从初始温度达到目标温度的目标时间t,控制器获取初始温度和目标温度之间 的第一温度差ΔT1,并根据第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,控制器通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t (1),
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池6的比 热容,M为电池的质量。
第二参数为每个电池在预设时间内的平均电流I,控制器通过以下公式(2)生成第二 温度调节需求功率:
I2*R, (2),
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
当对电池进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,控制器分别根据每个电池所在回路的第一温度传感器55检 测的入口温度和第二温度传感器56检测的出口温度生成每个电池的第二温度差ΔT2,并根 据每个电池的第二温度差ΔT2和流速传感器57检测的流速v生成每个电池的温度调节实际 功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功率 P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
具体地,如图19-20所示,辆上电后,控制器判断车辆是否需要进行温度调节,如果判断车辆需要温度调节,则开启温度调节功能,并发送低转速信息给泵51,泵以默认转速(如低转速)开始工作。控制器可以获取每个电池的初始温度(即当前温度)、目标温度和 从初始温度达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行预设,并根据公式(1)计算出每个电池的第一温度调节需求功率。同时,控制器获分别获 取每个电池在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2)计算每个电池第二温度调节需求 功率。然后,控制器分别根据每个电池的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率 计算温度调节需求功率P1。并且,如图19-20所示,当电池串联连接时,控制器获取第一 温度传感器55和第二温度传感器56检测温度信息,并分别获取流速传感器检测的流速信 息,根据公式(3)计算出电池的温度调节实际功率P2。如图20所示,当电池并联连接时, 控制器分别获取每个电池对应设置的第一温度传感器55和第二温度传感器56检测温度信 息,并分别获取流速传感器57检测的流速信息,根据公式(3)分别计算出每个电池6的 温度调节实际功率P2。
下面将结合具体地实施例描述如何根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、 多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路(30和30)多个电池冷却支路(401 和402)和多个制冷支路(11和12)的开度进行调整。
根据本发明的一个实施例,控制器还用于,根据多个电池的温度调节需求功率P1生成 总温度调节需求功率Pz,并判断总温度调节需求功率Pz是否与车载空调的最大制冷功率P 匹配,其中,如果匹配,则控制器根据多个并联的电池的总温度调节需求功率P1为电池进 行冷却;如果不匹配,则控制器根据压缩机的最大制冷功率P和多个电池冷却支路的温度 调节需求功率P1为电池进行冷却。
具体地,如图20所示,在电池冷却功能开启时,控制器可以根据每个电池的温度调节 需求功率P1计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率Pz,即将每个电池的温度调 节需求功率P1相加即可得到总温度调节需求功率Pz。然后根据总温度调节需求功率Pz判 断PZ是否与车载空调的最大制冷功率P匹配,即判断Pz是否小于或等于P,如果是,则 控制器根据每个电池的温度调节需求功率P1通过控制阀门58对每个电池进行冷却。而如 果PZ与车载空调的最大制冷功率P不匹配,即Pz大于P,则控制器根据空调的最大制冷 功率P和每个电池的温度调节需求功率P1,通过调节阀门58的开度按比例进行冷却液流 量分配,从而可以以最大效率使每个电池完成降温。
根据本发明的一个实施例,多个制冷支路分别对应多个出风口,多个区域温度为多个 出风口的温度。
举例而言,如图21所示,可在车厢内设置4个出风口,分别为出风口1-出风口4。通过检测出风口温度Tc检测对应的区域温度Tq。假设出风口1和出风口2由第一制冷支路 11提供制冷功率,设出风口3和出风口4由第二制冷支路12提供制冷功率。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于检测多个电池的温度,并在多个并联电池 中任一个电池的温度大于第一温度阈值时,控制温度调节***进入冷却模式,以及在多个 电池中任一个电池的温度小于第二温度阈值时,控制温度调节***进入加热模式。其中, 第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如,第一温度阈值可以为 40℃,第二温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,控制器实时检测每个电池的温度,并进行判断。如果其中某个 电池的温度高于40℃,说明此时该电池的温度过高,为避免高温对该电池的性能产生影响, 需要对该电池进行降温处理,控制器控制温度调节***进入冷却模式,并发送电池冷却功 能启动信息给空调***,以及控制第二电子阀43开启,以使冷却液与电池进行热交换以降 低该电池的温度。
而如果某个电池的温度低于0℃,说明此时该电池6温度过低,为避免低温对该电池的 性能产生影响,需要对该电池进行升温处理,控制器控制温度调节***进入加热模式,控 制第二电子阀43关闭,并控制加热器53开启,以为温度调节***提供加热功率。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,控制器还用于,在电池冷却支路的温度 调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,判断电池温度是否大于第三温度阈值,其中,如果电池温度大于第三温度阈值,则控制器降低多个车内冷却支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度,其中,多个电池冷却支路的开度通过对应的阀门(即第二膨胀阀42)分别控制,第三温度阈值大于第一温度阈值,例如第三温度阈值可以为45℃。
具体地,当为冷却模式时,如果P1大于P2,则控制器判断电池的温度是否大于45℃。 如果任一个电池的温度大于45℃,说明当前电池的温度过高,控制器减少第一膨胀阀32 的开度,以减少车内冷却支路的冷却液流量,同时增大第二膨胀阀42的开度,以增大电池 冷却支路的冷却液流量。由此,通过调整车内冷却支路和电池冷却支路的制冷量分配,可 以在电池温度过高时在目标时间内完成电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,为冷却模式时,控制器还用于在某个电池的温度调节需求 功率P1大于电池的温度调节实际功率P2时,获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节 实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于电池的冷却的压缩机1的功率,或者调 节增加电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的冷却功率,或者在某个电池的温 度调节需求功率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2,减小压缩机的功率或保持压 缩机的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的冷却功 率。
具体地,当工作在冷却模式时,如果电池为多个,控制器分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者 冷却液流量,无法在目标时间内完成该电池的降温,所以,控制器获取该电池的P1和P2 之间的功率差,并根据功率差增加压缩机1的功率,或者增加该电池的循环分支回路的冷 却液流量,以增加该电池的冷却功率,其中,P1与P2的功率差越大,压缩机1的功率和 该电池的冷却液流量增加越多,以使该电池的温度在预设时间t内降低至目标温。而如果 其中某一个电池的P1小于或等于P2,可以保持压缩机1的功率不变或适当减小压缩机1 的功率,或者减少该电池的循环分支回路的冷却液流量,减少电池的冷却功率。当所有电 池的温度低于35℃时,则电池冷却完成,控制器通过CAN通信向车载空调发送关闭温度 调节功能的信息,并控制第二电子阀43关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后, 例如1小时后,仍有电池的温度高于35℃,则控制器再适当增加压缩机的功率,以使该电 池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于在某个电池的温度小于第三温度阈值,且 车内温度等于空调设定温度Ts时,降低多个车内冷却支路的开度,并提高多个电池冷却支 路的开度。
具体地,当为冷却模式时,如果每个电池的温度都小于45℃,控制器判断车内温度是 否达到空调设定温度Ts。如果达到,则控制器减少第一膨胀阀32的开度,并增大第二膨胀 阀42的开度,以增大电池冷却支路的冷却液流量,减小车内冷却支路的冷却液流量,尽快 完成电池的降温。而如果车内温度没有达到空调设定温度Ts,则优先满足车内的制冷需求, 控制器增大第一膨胀阀32的开度,并减小第二膨胀阀42的开度。
此外,还对对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。 当电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池冷却完成。 当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,如果电池温度不超过45℃,则仍然优先车内的制冷需求,如果车内 的制冷功率已经充足,并达到平衡,则控制器增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷 却功率。而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车内 制冷需求。
根据本发明的一个实施例,控制器还用于获取多个区域温度之间的温度差,并在温度 差大于第四温度阈值时,将温度高的出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度增大, 并将温度高的出风口所在制冷支路对应的电池冷却支路的开度降低。其中,第四温度阈值 可以根据实际情况进行预设,例如可以为3℃。
进一步地,根据本发明的一个实施例,控制器还用于将温度低的出风口所在制冷支路 对应的车内冷却支路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷支路对应的电池冷却支路 的开度提高。
具体地,在电池冷却过程中,如果车内需要开启空调,则需要对车厢内的环境温度进 行监测和控制,使得车内各处的环境温度保持均衡,同时又能满足电池冷却的要求。如图 21所示,当检测到出风口1和出风口2处区域温度Tq比出风口3和出风口4处附近区域 温度Tq高3℃以上时,控制第一车内冷却支路301中的第一膨胀阀32的开度增大,同时 控制第一电池冷却支路401中的第二膨胀阀42的开度减小,以使第一车内冷却支路301中 的冷却功率增加。控制器还控制第二车内冷却支路302中的第一膨胀阀32的开度减小,第 二电池冷却支路402中的第二膨胀阀42的开度增大,以使第二车内冷却支路302中的冷却 功率较小。由此,可以使第一电池冷却301和第二电池冷却支路302的冷却功率不变,同 时又使得车内各处出风口附近区域气温均衡。当车载空调检测到出风口1、出风口2处附 近区域气温Tq和出风口3、出风口4处附近区域气温Tq差异在3℃以内时,控制器控制 第一车内冷却支路301和第二车内冷却支路302中的第一膨胀阀32开度相同,以保证第一 车内冷却支路301和第二车内冷却支路302的冷却功率相同。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,控制器在某个电池的温度调节需求功率 P1大于电池的温度调节实际功率P2时,获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际 功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器的功率,或者调节增加所 述电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加所述电池的加热功率,以及在某个电池的温 度调节需求功率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2时,减小加热器的功率或保持 加热器的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的加热 功率。
具体地,当为加热模式时,控制器分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目 标时间内完成该电池的升温,所以,控制器获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据 功率差增加用于加热电池的加热器53的功率,或者通过调节对应的泵51的转速提高,以 增加该电池的循环分支回路的冷却液流量,以使该电池可以在目标时间t内完成温度调节。 其中,P1与P2的差值越大,加热器53的功率增加的越多。而如果某个电池的P1小于或 等于P2,控制器可以适当减小加热器53的功率,以节省电能,或者通过调节对应的泵51 的转速降低减小该电池的循环分支回路的冷却液流量,以减小加热功率,或保持加热器53 的功率不变。当所有电池的温度高于预设温度,例如10℃时,电池加热完成,控制器通过 CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制加热器53关闭。如果温度调 节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池的温度低于10℃,则控制器再 适当增加加热器53的功率,以使该电池尽快完成升温。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于在某个电池的温度调节需求功率P1小于对 应的温度调节实际功率P2时,降低泵51的转速,并在某个电池的温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2时,提高泵51的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池的P1小于P2, 控制器控制相应的泵51的转速降低,以节省电能。而如果某个电池6的P1大于P2,控制器除控制相应的加热器53或压缩机1的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还控制泵51的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
根据本发明的一个实施例,如图20所示,多个电池并联连接,控制器还用于,在为冷 却模式时,当电池之间的温度差超过设定值时,增大温度较高电池的冷却功率;在为加热 模式时,当电池之间的温度差超过设定值时,增大温度较低的电池的加热功率。其中,设定值可以为3℃。
具体地,如图20所示,当电池并联连接时,每个电池的流路入口处还设置有阀门58, 在为冷却模式时,当电池之间的温度差超过3℃时,则控制器通过增大温度较高电池所在 的电池冷却支路中的阀门58的开度,以增大温度较高电池的冷却功率。为加热模式时,当 电池之间的温度差超过3℃时,则控制器增大温度较低电池所在的电池冷却支路中的阀门 58的开度,以增大温度较低电池的加热功率。
根据本发明的一个实施例,如图20所示,多个电池并联连接,在为冷却模式时,控制 器单独控制每个分支流路的冷却液流量,且可根据每个电池的温度调节需求功率,调节各 个电池组流路的冷却液流量,以使每个电池的实温度调节实际功率和温度需求功率相等。
具体地,如图20所示,在为冷却模式时,控制器可以通过控制第二膨胀阀42的开度分别控制第一电池冷却支路401和第二电池冷却支路402的冷却液流量,并可以通过控制阀门58的开度分别控制流入第一电池61和第二电池62流路的冷却液流量,从而使每个电池的实温度调节实际功率P1和温度需求功率P2相等,以尽快完成电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,如图19-20所示,当电池为多个,且流路为串联连接,多个电池对应多个调节电池的冷却液流量的泵,且泵为双向泵。
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明,下面结合具体示例描述车载电池的温度调 节***的工作过程。
图19与图14A的主要区别是增加了增加了一个压缩机制冷回路,同时增加了车内空调 出风口的温度均衡与压缩机之间的功率调节问题。以下仅列出不同点,其余不做絮述。
如图19所示,当电池为多个,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个 电池6的P1、每个电池的温度调节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率Pz,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温度调节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算出所有压缩机的最大制冷功率之和P5。P51为压缩机11最大制冷功率,P52为压缩机12 的最大制冷功率,P5为所有压缩机的最大制冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一电池 61的温度调节需求功率为P11,第二电池62的温度调节需求功率为P12。第一电池61的 温度调节实际功率为P21,第二电池62的温度调节实际功率为P22。
如果Pz≤P51,那么只需要控制一个压缩机1工作,提供制冷功率,也可以控制两个压 缩机1一同工作。如果P51<Pz≤P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机的初始制冷 功率可为Pz/2,或者其他的功率组合形式,使得2个压缩机的制冷功率之和为Pz。如果Pz>P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机按照最大制冷功率运行。车内冷却支路的温度调节需求功率为P4,即P4为将车内温度调节至设定温度需要的功率。
在车内冷却和电池冷却同时开启时,假设出风口1、出风口2区域的温度为T51,出风 口3、出风口4区域温度为T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,则进行如下处理:
如果Pz+P4≤P5,则控制第一压缩机11的制冷功率提高,或者控制第一压缩机11制冷 回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时 控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀 开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度 均衡。
如果Pz+P4>P5,则控制第一压缩机11和第二压缩机12的以最大制冷功率运行,同时控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,也可以进行如下处理:
控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的关闭,控制车内冷却回路的膨胀阀开度 增大,使得第一压缩机11的所有制冷功率都用于车内冷却。同时控制第二压缩机12制冷 回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,增大对电池 冷却功率,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
图20与图9的主要区别是增加了增加了一个压缩机制冷回路,同时增加了车内空调出 风口的温度均衡与压缩机之间的功率调节问题。以下仅列出不同点,其余不做絮述。
如图20所示,当电池为多个,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个 电池6的P1、每个电池的温度调节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率Pz,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温度调节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算出所有压缩机的最大制冷功率之和P5。P51为压缩机11最大制冷功率,P52为压缩机12 的最大制冷功率,P5为所有压缩机的最大制冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一电池 61的温度调节需求功率为P11,第二电池62的温度调节需求功率为P12。第一电池61的 温度调节实际功率为P21,第二电池62的温度调节实际功率为P22。
如果Pz≤P51,那么只需要控制一个压缩机1工作,提供制冷功率,也可以控制两个压 缩机1一同工作。如果P51<Pz≤P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机的初始制冷 功率可为Pz/2,或者其他的功率组合形式,使得2个压缩机的制冷功率之和为Pz。如果Pz>P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机按照最大制冷功率运行。车内冷却支路的温度调节需求功率为P4,即P4为将车内温度调节至设定温度需要的功率。
在车内冷却和电池冷却同时开启时,假设出风口1、出风口2区域的温度为T51,出风 口3、出风口4区域温度为T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,则进行如下处理:
如果Pz+P4≤P5,则控制第一压缩机11的制冷功率提高,或者控制第一压缩机11制冷 回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时 控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀 开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度 均衡。
如果Pz+P4>P5,则控制第一压缩机11和第二压缩机12的以最大制冷功率运行,同时控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,也可以进行如下处理:
控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的关闭,控制车内冷却回路的膨胀阀开度 增大,使得第一压缩机11的所有制冷功率都用于车内冷却。同时控制第二压缩机12制冷 回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,增大对电池 冷却功率,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。根据本发明实施例的车载电池的温度调节***,可以根据每个电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围,还可以均衡车厢内各区域的温度。
车载电池的温度调节***包括多个电池冷却支路、多个车内冷却支路和多个制冷支路 时,如图22所示,车载电池的温度调节方法包括以下步骤:
S1’”,分别获取多个电池冷却支路中多个电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际 功率P2。其中,电池冷却支路用于为对应的电池进行温度调节。
根据本发明的一个实施例,如图23所示,分别获取多个电池的温度调节需求功率具体 包括:
S11’”,分别获取每个电池开启温度调节时的第一参数,并根据第一参数生成每个电池 的第一温度调节需求功率。
S12’”,获取每个电池在温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成每个电池的第二 温度调节需求功率。
S13’”,根据每个电池的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率生成电池冷却 支路的温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到所述目标温度的目标时间t,根据第一参数生成第一温度调 节需求功率具体包括:获取初始温度和目标温度之间的第一温度差ΔT1;根据第一温度差 ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功 率:
ΔT1*C*M/t, (1)
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
根据本发明的一个实施例,第二参数为电池在预设时间内的平均电流I,通过以下公式 (2)生成第二温度调节需求功率:
I2*R, (2)
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
当对电池进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,如图23所示,获取多个电池的温度调节实际功率P2具体 包括:
S14’”,获取用于调节多个电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入 流路的流速v。
S15’,根据多个电池的流路入口温度和出口温度生成多个电池的第二温度差ΔT2。
S16’,根据多个电池的第二温度差ΔT2和流速v生成多个电池的温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,进根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功 率P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
S2’”,分别获取车辆中多个区域的区域温度Tq和空调设定温度Ts。
S3’”,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率 P2、多个所述区域温度Tq和空调设定温度Ts在目标时间t内对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,以达到目标温度。
如图19-20所示,每个电池冷却支路对应并联或串联的多个电池。
具体地,以制冷支路、电池冷却支路、车内冷却支路和电池为两个为例,电池分别为 第一电池和第二电池,制冷支路分别为第一制冷支路和第二制冷支路,电池冷却支路分别 为第一电池冷却支路和第二电池冷却支路,车内冷却支路回路分别为第一车内冷却支路和 第二车内冷却支路。当第一电池和/或第二电池的温度过高/过低时,需要对第一电池和/或 第二电池进行温度调节。获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2,根据P1和 P2调节多个电池冷却支路的开度,以调节电池的冷却功率,且获取多个区域温度Tq和空调设定温度Ts,并根据Tq和Ts控制每个电池冷却支路开度,例如,如果某个区域的Tq 较高且于其它区域的Tq相差较大,则控制冷却该区域的车内冷却支路的开度增大,同时控 制相应的电池冷却支路的开度减小,同时,为保证电池的冷却功率不变,控制另一个车内 冷却支路的开度减小,同时控制相应的电池冷却支路的开度增大。由此,该方法根据每个 电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量 进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在 预设范围,还可以均衡车厢内各区域的温度。
下面将结合具体实施例说明如何根据根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率 P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。
根据本发明的一个实施,如图23所示,车载电池为多个,且车内冷却支路、电池冷却 支路和制冷支路为多个时,上述的车载电池的温度调节方法还可以包括:
S31’”,根据每个电池的温度调节需求功率P1生成总温度调节需求功率PZ。
S32’”,判断总温度调节需求功率PZ是否与车载空调的最大制冷功率P匹配。
S33’”,如果匹配,则根据多个电池的温度调节需求功率为电池进行冷却。
S34”,如果不匹配,则根据压缩机的最大制冷功率P和多个电池冷却支路的温度调节 需求功率P1为电池进行冷却。
具体地,当电池为多个并联时,可以根据每个电池的温度调节需求功率P1计算出整个 温度调节***的总温度调节需求功率Pz,即将每个电池的温度调节需求功率P1相加即可 得到总温度调节需求功率Pz。然后根据总温度调节需求功率Pz判断Pz是否与车载空调的 最大制冷功率P匹配,即判断PZ是否小于或等于P,如果是,则根据每个电池的温度调节 需求功率P1通过控制电池冷却支路中的阀门对每个电池进行冷却。而如果Pz与车载空调 的最大制冷功率P不匹配,即Pz大于P,则根据空调的最大制冷功率P和每个电池的温度调节需求功率P1,通过调节电池冷却支路中的阀门的开度按比例进行冷却液流量分配,从而可以以最大效率使每个电池完成降温。
根据本发明的一个实施例,电池的温度调节方法还可以包括以下步骤:检测多个电池 的温度。当多个电池中任一个电池的温度大于第一温度阈值时,进入冷却模式。当多个电 池中任一个电池的温度小于第二温度阈值时,进入加热模式。其中,第一温度阈值和第二 温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如,第一温度阈值可以为40℃,第二温度阈值可 以为0℃。
具体地,车辆上电后,实时检测每个电池的温度,并进行判断。如果其中某个电池的 温度高于40℃,说明此时该电池的温度过高,为避免高温对该电池的性能产生影响,需要 对该电池进行降温处理,进入冷却模式,并发送电池冷却功能启动信息给空调***。而如 果某个电池的温度低于0℃,说明此时该电池的温度过低,为避免低温对该电池的性能产 生影响,需要对该电池进行升温处理,进入加热模式,控制相应的电池冷却支路关闭,并控制加热器开启,以为电池提供加热功率。
根据本发明的一个实施例,如图21所示,多个制冷支路分别对应多个出风口,所述多 个区域温度为所述多个出风口的温度。
举例而言,如图21所示,可在车厢内设置4个出风口,分别为出风口1-出风口4。通过检测出风口温度Tc检测对应的区域温度Tq。假设出风口1和出风口2由第一制冷支路 11提供制冷功率,设出风口3和出风口4由第二制冷支路12提供制冷功率。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,根据温度调节需求功率P1、温度调节实 际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,具体包括:当电池冷却支路的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,判断电池温度是否大于第三温度阈值。其中,第三温度阈值大于第一温度阈值,例如第三温度阈值可以为45℃。如果电池温度大于所述第三温度阈值,则降低多个车内冷却支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度。其中,多个电池冷却支路的开度通过对应的阀门分别控制。
具体地,当为冷却模式时,如果P1大于P2,则判断电池的温度是否大于45℃。如果任一个电池的温度大于45℃,说明当前电池的温度过高,减少第一膨胀阀32的开度,以 减少车内冷却支路的冷却液流量,同时增大第二膨胀阀42的开度,以增大电池冷却支路的 冷却液流量。由此,通过调整车内冷却支路和电池冷却支路的制冷量分配,可以在电池温 度过高时在目标时间内完成电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,根据温度调节需求功率P1、温度调节实 际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,还包括:判断每个电池的温度调节需求功率P1是否大于电池的温度调节实际功率P2;如果某个电池的温度调节需求功率P1大于电池的温度调节实际功率P2,则获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差, 并根述功率差增加用于电池的冷却的压缩机的功率,或者调节增加电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的冷却功率;如果某个电池的温度调节需求功率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2,则减小压缩机的功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,如果电池为多个,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液 流量,无法在目标时间内完成该电池的降温,所以,获取该电池的P1和P2之间的功率差, 并根据功率差增加压缩机1的功率,或者增加该电池的循环分支回路的冷却液流量,以增 加该电池的冷却功率,其中,P1与P2的功率差越大,压缩机的功率和该电池的冷却液流 量增加越多,以使该电池的温度在预设时间t内降低至目标温。而如果其中某一个电池的 P1小于或等于P2,可以保持压缩机的功率不变或适当减小压缩机的功率,或者减少该电池 的循环分支回路的冷却液流量,减少电池的冷却功率。当所有电池的温度低于35℃时,则 电池冷却完成,通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制第二电子 阀关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池的温度高 于35℃,则再适当增加压缩机的功率,以使该电池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,如果电池温度小于第三温度阈值,则进一步判断所述车内 温度是否等于空调设定温度Ts;如果车内温度等于空调设定温度Ts,则降低多个车内冷却 支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度。
具体地,当为冷却模式时,如果每个电池的温度都小于45℃,控制器判断车内温度是 否达到空调设定温度Ts。如果达到,则增大电池冷却支路的冷却液流量,减小车内冷却支 路的冷却液流量,尽快完成电池的降温。而如果车内温度没有达到空调设定温度Ts,则优 先满足车内的制冷需求,控制器增大车内冷却支路的冷却液流量,并减小电池冷却支路的 冷却液流量。
此外,还对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。当 电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池冷却完成。当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度调 节实际功率P2时,如果电池温度不超过45℃,则仍然优先车内的制冷需求,如果车内的 制冷功率已经充足,并达到平衡,则增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷却功率。 而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车内制冷需求。
根据本发明的一个实施例,降低多个车内冷却支路的开度具体包括:获取多个区域温 度之间的温度差。判断温度差是否大于第四温度阈值。如果温度差大于第四温度阈值时, 则将温度高的出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度增大,并可选择的将温度高 的出风口所在制冷支路对应的电池冷却支路的开度降低。其中,第四温度阈值可以根据实 际情况进行预设,例如可以为3℃。
进一步地,根据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还包括:将温度低的 出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷支路 对应的电池冷却支路的开度提高。
具体地,在电池冷却过程中,如果车内需要开启空调,则需要对车厢内的环境温度进 行监测和控制,使得车内各处的环境温度保持均衡,同时又能满足电池冷却的要求。如图 21所示,当检测到出风口1和出风口2处区域温度Tq比出风口3和出风口4处附近区域 温度Tq高3℃以上时,增大第一车内冷却支路中的开度,减小第一电池冷却支路中的开度, 以使第一车内冷却支路中的冷却功率较大。还可选择的减小第二车内冷却支路中的冷开度,增大第二电池冷却支路的开度,以使第二车内冷却支路中的冷却功率较小。由此,可以使第一电池冷却和第二电池冷却支路的冷却功率不变,同时又使得车内各处出风口附近区域气温均衡。当车载空调检测到出风口1、出风口2处附近区域气温Tq和出风口3、出风口 4处附近区域气温Tq差异在3℃以内时,控制第一车内冷却支路和第二车内冷却支路中的 第一膨胀阀开度相同,以保证第一车内冷却支路和第二车内冷却支路的冷却功率相同。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,还包括:判断某个电池的温度调节需求 功率P1是否大于电池的温度调节实际功率P2。如果某个电池的温度调节需求功率P1大于 电池对应的温度调节实际功率P2,则获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际 功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池的加热器的功率,或者调节增加电 池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的加热功率。如果某个电池的温度调节需求 功率P1小于或等于电池对应的温度调节实际功率P2,则减小加热器的功率或保持加热器 的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的加热功率。
具体地,当为加热模式时,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间 内完成该电池的升温,所以,获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加用 于加热电池的加热器的功率,或者通过调节对应的泵的转速提高,以增加该电池的循环分 支回路的冷却液流量,以使该电池可以在目标时间t内完成温度调节。其中,P1与P2的差 值越大,加热器的功率增加的越多。而如果某个电池的P1小于或等于P2,可以适当减小 加热器的功率,以节省电能,或者通过调节对应的泵的转速降低减小该电池的循环分支回 路的冷却液流量,以减小加热功率,或保持加热器的功率不变。当所有电池的温度高于预 设温度,例如10℃时,电池加热完成,通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能 的信息,并控制加热器关闭。如果温度调节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后, 仍有电池的温度低于10℃,则再适当增加加热器的功率,以使该电池尽快完成升温。
根据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还可以包括:如果某个电池的温 度调节需求功率P1小于对应的温度调节实际功率P2,则降低电池的流路中泵的转速;如 果某个电池的温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2,则提高电池的流路 中泵的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池的P1小于P2, 控制相应的泵的转速降低,以节省电能。而如果某个电池的P1大于P2,控制器除控制相应的加热器或压缩机的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还控制泵的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
根据本发明的一个实施例,当电池为多个,且流路为串联连接,多个电池对应多个调 节电池的冷却液流量的泵,且泵为双向泵。
如图19-20所示,以电池为2个为例,当电池为个(第一电池和第二电池),且串联连接时,泵对应为2个,且两个泵一个为正向泵,一个为反向泵。
如图19A所示,当正向泵启动时,第二管道中冷却液的流动方向为:介质容器—换热 器—加热器—正向泵—第一温度传感器—第一电池—第二电池—第二温度传感器—流速传 感器—介质容器。如图19B所示,当反向泵启动时,第二管道中冷却液的流动方向为:介 质容器—流速传感器—第二温度传感器—第二电池—第一电池—第一温度传感器—反向泵 —加热器—换热器—介质容器。
在第一电池和第二电池的冷却功能启动时,如果第一电池的温度高于第二电池的温度, 且差值超过预设值,则控制正向泵工作,以使冷却液先流过第一电池,再流过第二电池, 从而使第一电池尽快完成降温。而如果第二电池的温度高于第一电池的温度,且差值超过 预设值,则控制反向泵工作,以使冷却液先流过第二电池,再流过第一电池,从而使第二 电池尽快完成降温。由此,通过改变冷却液的流向,可以减少第一电池和第二电池的温度 差。而在第一电池和第二电池的冷却功能和加热功能都没有启动时,如果第一电池和第二 电池的温度差超过预设值,则可以控制正向泵或反向泵启动,以使电池冷却支路中的冷却 液流动,从而均衡第一电池和第二电池的温度。
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明,下面结合具体示例描述车载电池的温度调 节***的工作过程。
图19与图14A的主要区别是增加了增加了一个压缩机制冷回路,同时增加了车内空调 出风口的温度均衡与压缩机之间的功率调节问题。以下仅列出不同点,其余不做絮述。
如图19所示,当电池为多个,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个 电池的P1、每个电池的温度调节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电 池的P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率PZ,将每个电池的温度调 节实际功率P2相加得到总温度调节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算 出所有压缩机的最大制冷功率之和P5。P51为压缩机11最大制冷功率,P52为压缩机12的最大制冷功率,P5为所有压缩机的最大制冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一电池的温度调节需求功率为P11,第二电池的温度调节需求功率为P12。第一电池61的温度调节 实际功率为P21,第二电池62的温度调节实际功率为P22。
如果Pz≤P51,那么只需要控制一个压缩机工作,提供制冷功率,也可以控制两个压缩 机一同工作。如果P51<Pz≤P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机的初始制冷功率 可为Pz/2,或者其他的功率组合形式,使得2个压缩机的制冷功率之和为Pz。如果Pz>P5, 则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机按照最大制冷功率运行。车内冷却支路的温度调 节需求功率为P4,即P4为将车内温度调节至设定温度需要的功率。
在车内冷却和电池冷却同时开启时,假设出风口1、出风口2区域的温度为T51,出风 口3、出风口4区域温度为T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,则进行如下处理:
如果Pz+P4≤P5,则控制第一压缩机11的制冷功率提高,或者控制第一压缩机制冷回 路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时控 制第二压缩机制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度 减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
如果Pz+P4>P5,则控制第一压缩机和第二压缩机的以最大制冷功率运行,同时控制 第一压缩机制冷回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度 增大,或者同时控制第二压缩机制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却 回路的膨胀阀开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现 车内环境温度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,也可以进行如下处理:
控制第一压缩机制冷回路中电池冷却回路的关闭,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增 大,使得第一压缩机的所有制冷功率都用于车内冷却。同时控制第二压缩机制冷回路中的 电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,增大对电池冷却功率, 使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
图20与图9的主要区别是增加了增加了一个压缩机制冷回路,同时增加了车内空调出 风口的温度均衡与压缩机之间的功率调节问题。以下仅列出不同点,其余不做絮述。
如图20所示,当电池为多个,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个 电池6的P1、每个电池的温度调节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率Pz,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温度调节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算出所有压缩机的最大制冷功率之和P5。P51为压缩机11最大制冷功率,P52为压缩机12 的最大制冷功率,P5为所有压缩机的最大制冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一电池 61的温度调节需求功率为P11,第二电池62的温度调节需求功率为P12。第一电池61的 温度调节实际功率为P21,第二电池62的温度调节实际功率为P22。
如果Pz≤P51,那么只需要控制一个压缩机1工作,提供制冷功率,也可以控制两个压 缩机1一同工作。如果P51<Pz≤P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机的初始制冷 功率可为Pz/2,或者其他的功率组合形式,使得2个压缩机的制冷功率之和为Pz。如果Pz>P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机按照最大制冷功率运行。车内冷却支路的温度调节需求功率为P4,即P4为将车内温度调节至设定温度需要的功率。
在车内冷却和电池冷却同时开启时,假设出风口1、出风口2区域的温度为T51,出风 口3、出风口4区域温度为T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,则进行如下处理:
如果Pz+P4≤P5,则控制第一压缩机11的制冷功率提高,或者控制第一压缩机11制冷 回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时 控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀 开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度 均衡。
如果Pz+P4>P5,则控制第一压缩机11和第二压缩机12的以最大制冷功率运行,同时控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,也可以进行如下处理:
控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的关闭,控制车内冷却回路的膨胀阀开度 增大,使得第一压缩机11的所有制冷功率都用于车内冷却。同时控制第二压缩机12制冷 回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,增大对电池 冷却功率,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节方法,首先,分别获取多个电池冷却支路中 多个电池的温度调节需求功率,然后,分别获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温, 再根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对多个车内 冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。由此,该方法根据每个电 池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进 行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预 设范围,还可以均衡车厢内各区域的温度。
当电池为多个,且多个电池独立设置时,如图24所示,车载电池的温度调节***包括: 多个制冷支路、多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和电池温度调节模块5。
其中,每个制冷支路包括压缩机1、与压缩机1相连的冷凝器2。多个车内冷却支路分 别与多个制冷支路相连。多个电池冷却支路与多个制冷支路相连,多个电池冷却支路之间 相互连通。电池温度调节模块5分别与多个电池和多个电池冷却支路相连,用于获取温度 调节需求功率P1和温度调节实际功率P2,并获取车辆中多个区域的区域温度Tq和空调设 定温度Ts,以及根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,且根据电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2调节多个压缩机1向电池对应的电池冷却支路提供的制冷量开度。
其中,电池可以电池包或电池模组。
进一步地,根据本发明的一个实施例,电池温度调节模块5根据所温度调节需求功率 P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对在目标时间t内对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,以达到目标温度。 举例而言,如图24所示,以制冷支路、电池冷却支路、车内冷却支路和电池为两个为例, 电池分别为第一电池61和第二电池62,第一电池61和第二电池62相互独立设置。制冷 支路分别为第一制冷支路11和第二制冷支路12,电池冷却支路分别为第一电池冷却支路 401和第二电池冷却支路402,车内冷却支路分别为第一车内冷却支路301和第二车内冷却 支路302。
当第一电池61和/或第二电池62的温度过高/过低时,需要对第一电池61和/或第二电 池62进行温度调节。电池温度调节模块5获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率 P2,根据P1和P2调节多个电池冷却支路的开度,以调节电池的冷却功率,且电池温度调节模块5获取多个区域温度Tq和空调设定温度Ts,并根据Tq和Ts控制每个电池冷却支 路开度,例如,如果某个区域的Tq较高且于其它区域的Tq相差较大,则电池温度调节模 块5控制冷却该区域的车内冷却支路的开度增大,同时控制相应的电池冷却支路的开度减 小,同时,为保证电池的冷却功率不变,电池温度调节模块5控制另一个车内冷却支路的 开度减小。由此,该***根据每个电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度, 对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度 进行调节,使电池的温度维持在预设范围,还可以均衡车厢内各区域的温度。同时,由于 多个电池冷却支路之间相互连通,因此电池温度调节模块5可以根据每个电池的温度,通 过调节电池对应的电池冷却支路的制冷量开度,可以保证各个电池之间温度的均衡。
可以理解,电池温度调节模块5的制冷功率由车载空调提供,与车内制冷***共用制 冷量,从而可以减少温度调节***的体积,并使冷却液流量的分配更加灵活。
根据本发明的一个实施例,如图24所示,电池冷却支路可以包括换热器41,换热器41包括第一管道和第二管道,第二管道与电池温度调节模块5相连,第一管道与压缩机1 相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。
电池温度调节模块5包括:调节电池温度的流路(图中未具体示出),流路设置在电池 之中。连接在流路和换热器41之间的泵51、介质容器52、加热器53,以及控制器(图中 未具体示出)。其中,控制器获取电池的温度调节需求功率P1和电池的温度调节实际功率 P2,并根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池的温度进行调节。车内冷 却支路可以包括:蒸发器31、第一膨胀阀32和第一电子阀33。电池冷却支路4还可以包 括第二膨胀阀42和第二电子阀43。
如图24所示,第一电池冷却支路401还可以包括第一调节阀411和第三调节阀413;第二电池冷却支路402还可以包括第二调节阀412和第四调节阀414,各调节阀的连接方 式具体可参照图24,此处不做赘述。如图24所示,每个压缩机1的制冷量都可以通过调 节第一至第四调节阀411-414分配给第一电池冷却支路401或者第二电池冷却支路402。例 如第一制冷支路11的压缩机1,可以通过第一调节阀411将冷媒分配给第一电池冷却支路 401,通过第二调节阀412将冷媒分配给第二电池冷却支路402。第二制冷支路12中的压 缩机1,可以通过第三调节阀413将冷媒分配给第一电池冷却支路401,通过第四调节阀 414将冷媒分配给第二电池冷却支路402。
根据本发明的一个实施实例,如图24所示,电池温度调节模块5还可以包括设置在流 路的入口的第一温度传感器55,设置在流路的出口的第二温度传感器56,以及流速传感器 57。可以理解,流路的入口和出口位置不是绝对的,而是根据泵51的转向确定的。
具体地,换热器41可以为板式换热器,板式换热器可以安装在车载空调内部,使得整 个制冷剂回路均在车载空调内部,便于车载空调出厂调试,并且使车载空调可以单独供货 和组装,同时,车载空调在安装过程中只需要加注一次制冷剂。冷却液从流路的入口流入 电池的内部,从流路的出口流出,从而实现电池与冷却液之间的热交换。
泵51主要用于提供动力,介质容器52主要用于存储冷却液和接受向温度调节***添 加的冷却液,当温度调节***中的冷却液减少时,介质容器52中的冷却液可自动补充。加 热器53可以为PTC加热器,可以与控制器进行CAN通信,为车载电池的温度调节***提供加热功率,受控制器控制。且加热器53不直接与电池6接触,具有较高的安全性、可靠 性和实用性。
第一温度传感器55用以检测流路入口冷却液的温度,第二温度传感器56用以检测流 路出口冷却液的温度。流速传感器57用以检测对应管道内冷却液的流速信息。第二电子阀 43用以控制相应的电池冷却支路4的开通和关闭,第二膨胀阀42可用于控制响应的电池冷却支路4中的冷却液流量。控制器可以通过调节第一至第四调节阀411-414的开度,同 时控制第一电池61和第二电池62两个冷却分支回路的冷却液流量,从而使均衡两个电池 的温度。同时控制器还可与车载空调和加热器53进行CAN通信,并且可以控制泵51的转 速和监控冷却液的温度和流量信息,还可以对电池进行管理,检测电池的电压和温度信息, 控制车载电池的温度调节***的通断,且控制器之间可以相互进行通信。
下面结合具体实施例描述每个电池温度调节模块5如何获取相应电池6的温度调节需 求功率P1和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于分别获取每个电池开启温度调节时的第一 参数,并根据第一参数生成每个电池的第一温度调节需求功率,以及分别获取每个电池在 温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成每个电池的第二温度调节需求功率,并根据 每个电池的第一温度调节需求功率和每个电池的第二温度调节需求功率生成每个电池的温 度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度和 目标温度以及从初始温度达到目标温度的目标时间t,控制器获取初始温度和目标温度之间 的第一温度差ΔT1,并根据第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,控制器通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t (1),
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
第二参数为每个电池在预设时间内的平均电流I,控制器通过以下公式(2)生成第二 温度调节需求功率:
I2*R, (2),
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
当对电池进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,控制器分别根据每个电池所在回路的第一温度传感器55检 测的入口温度和第二温度传感器56检测的出口温度生成每个电池的第二温度差ΔT2,并根 据每个电池的第二温度差ΔT2和流速传感器57检测的流速v生成每个电池的温度调节实际 功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功率 P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
具体地,车辆上电后,控制器判断车辆是否需要进行温度调节,如果判断车辆需要温 度调节,则开启温度调节功能,并发送低转速信息给泵51,泵以默认转速(如低转速)开始工作。然后,控制器获取每个电池的初始温度(即当前温度)、目标温度和从初始温度达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行预设,并根据公式(1)计算出每个电池的第一温度调节需求功率。同时,控制器获分别获取每个电池在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2)计算每个电池第二温度调节需求功率。然后, 控制器分别根据每个电池6的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率计算温度调节需求功率P1(即将电池的温度在目标时间内调节至目标温度的需求功率)。并且,控制 器分别获取每个电池对应设置的第一温度传感器55和第二温度传感器56检测温度信息, 并分别获取流速传感器57检测的流速信息,根据公式(3)分别计算出每个电池的温度调 节实际功率P2。
下面将结合具体地实施例描述如何根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、 多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路(30和30)多个电池冷却支路(401 和402)和多个制冷支路(11和12)的开度进行调整。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于根据每个电池的温度调节需求功率P1生成 总温度调节需求功率PZ,判断总温度调节需求功率PZ是否大于多个压缩机的总最大制冷功 率P5,其中,当总温度调节需求功率PZ大于多个压缩机的总最大制冷功率P5时,控制器 将多个压缩机1向电池对应的电池冷却支路4的制冷量开度调整至最大;当总温度调节需 求功率PZ小于或等于多个压缩机的总最大制冷功率P5时,控制器根据总温度调节需求功 率PZ与总最大制冷功率P5之差对电池6对应的电池冷却支路4的制冷量开度进行调整。
具体地,如图24所示,当对电池进行冷却时,控制器可以根据每个电池的温度调节需 求功率P1计算出整个温度调节***的总温度调节需求功率PZ,即将每个电池的温度调节 需求功率P1相加即可得到总温度调节需求功率PZ,同时控制器根据每个压缩机1的最大制冷功率P计算出多个压缩机的总最大制冷功率P5P5,即将每个压缩机1的最大制冷功率 P相加即可得到总最大制冷功率P5P5。然后,控制器判断是否PZ>P5P5,如果是,则控制 器控制将每个第二膨胀阀42的开度调节至最大,以增大流入到每个电池;冷却回路4的冷 却液流量,使电池可以在目标时间内完成降温。而如果PZ≤P5P5,需要两个压缩机一起工 作,每个压缩机的初始制冷功率可为Pz/2,或者其他的功率组合形式,使得2个压缩机的 制冷功率之和为Pz,且根据PZ与P5之间的差值对每个第二膨胀阀42的开度进行调整,其 中,PZ与P5差值的绝对值越大,第二膨胀阀42的开度越小,以达到节约能源的目的。
根据本发明的一个实施例,如图24所示,控制器还用于,还用于检测多个电池的温度, 并在多个电池6中任一个电池的温度大于第一温度阈值时,控制温度调节***进入冷却模 式,以及在多个电池中任一个电池的温度小于第二温度阈值时,控制温度调节***进入加 热模式。其中,第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如,第一温 度阈值可以为40℃,第二温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,控制器分别实时检测每个电池的温度,并进行判断。如果其中 某个电池的温度高于40℃,说明此时该电池的温度过高,为避免高温对该电池的性能产生 影响,需要对该电池进行降温处理,控制器控制温度调节***进入冷却模式,并发送电池 冷却功能启动信息给空调***,以及控制对应的第二电子阀43开启,以使冷却液与电池进 行热交换以降低该电池的温度。
而如果某个电池的温度低于0℃,说明此时该电池的温度过低,为避免低温对该电池的 性能产生影响,需要对该电池进行升温处理,控制器控制温度调节***进入加热模式,控 制第二电子阀43关闭,并控制相应的加热器53开启,以为温度调节***提供加热功率。 当温度调节***工作在加热模式时,加热器53提供加热功率,以加热第一电池61为例,第一电池61所在回路中冷却液的流动方向为:介质容器52—换热器41—加热器53(开启)—泵51—第一温度传感器55—第一电池61—第二温度传感器56—流速传感器57—介质容器52,如此循环,实现电池第一电池61的升温。
根据本发明的一个实施例,如图24所示,当为冷却模式时,控制器还用于,在电池冷 却支路的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,判断电池温度是否大于第三 温度阈值,其中,如果电池温度大于第三温度阈值,则控制器提高相应的电池冷却支路的 开度,其中,电池冷却支路的开度通过对应的阀门(即第二膨胀阀42)分别控制,第三温度阈值大于第一温度阈值,例如第三温度阈值可以为45℃。
具体地,当为冷却模式时,如果P1大于P2,则控制器判断电池的温度是否大于45℃。 如果任一个电池的温度大于45℃,说明当前电池的温度过高,控制器减少相应的第一膨胀 阀32的开度,以减少车内冷却支路的冷却液流量,同时增大第二膨胀阀42的开度,以增 大电池冷却支路的冷却液流量。由此,通过调整车内冷却支路和电池冷却支路的制冷量分 配,可以在电池温度过高时在目标时间内完成电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,如图24所示,为冷却模式时,控制器还用于在某个电池的 温度调节需求功率P1大于电池的温度调节实际功率P2时,获取电池的温度调节需求功率 P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于电池的冷却的压缩机1的功率,或者调节增加电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的冷却功率,或者在某个电池的温度调节需求功率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2,减小压缩机的功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,如果电池为多个,控制器分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者 冷却液流量,无法在目标时间内完成该电池的降温,所以,控制器获取该电池的P1和P2 之间的功率差,并根据功率差增加压缩机1的功率,或者增加该电池的循环分支回路的冷 却液流量,以增加该电池的冷却功率,其中,P1与P2的功率差越大,压缩机1的功率和 该电池的冷却液流量增加越多,以使该电池的温度在预设时间t内降低至目标温。而如果 其中某一个电池的P1小于或等于P2,可以保持压缩机1的功率不变或适当减小压缩机1 的功率,或者减少该电池的循环分支回路的冷却液流量,减少电池的冷却功率。当所有电 池的温度低于35℃时,则电池冷却完成,控制器通过CAN通信向车载空调发送关闭温度 调节功能的信息,并控制第二电子阀43关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后, 例如1小时后,仍有电池的温度高于35℃,则控制器再适当增加压缩机的功率,以使该电 池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,如图24所示,控制器,还用于在某个电池的温度小于第三 温度阈值,且车内温度等于空调设定温度Ts时,降低多个车内冷却支路的开度,并提高多 个电池冷却支路的开度。
具体地,当为冷却模式时,如果每个电池的温度都小于45℃,控制器判断车内温度是 否达到空调设定温度Ts。如果达到,则控制器减少第一膨胀阀32的开度,并增大第二膨胀 阀42的开度,以增大电池冷却支路的冷却液流量,减小车内冷却支路的冷却液流量,尽快 完成电池的降温。而如果车内温度没有达到空调设定温度Ts,则优先满足车内的制冷需求, 控制器增大第一膨胀阀32的开度,并减小第二膨胀阀42的开度。
此外,还对对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。 当电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池冷却完成。 当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,如果电池温度不超过45℃,则仍然优先车内的制冷需求,如果车内 的制冷功率已经充足,并达到平衡,则控制器增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷 却功率。而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车内 制冷需求。
在本发明的一个实施例中,多个制冷支路分别对应多个出风口,多个区域温度为多个 出风口的温度。
举例而言,如图21所示,可在车厢内设置4个出风口,分别为出风口1-出风口4。通过检测出风口温度Tc检测对应的区域温度Tq。假设出风口1和出风口2由第一制冷支路 11提供制冷功率,设出风口3和出风口4由第二制冷支路12提供制冷功率。
根据本发明的一个实施例,如图24所示,控制器还用于获取多个区域温度之间的温度 差,并在温度差大于第四温度阈值时,将温度高的出风口所在制冷支路对应的车内冷却支 路的开度增大,并将温度高的出风口所在制冷支路对应的电池冷却支路的开度降低。其中, 第四温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如可以为3℃。
进一步地,根据本发明的一个实施例,控制器还用于将温度低的出风口所在制冷支路 对应的车内冷却支路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷支路对应的电池冷却支路 的开度提高。
具体地,在电池冷却过程中,如果车内需要开启空调,则需要对车厢内的环境温度进 行监测和控制,使得车内各处的环境温度保持均衡,同时又能满足电池冷却的要求。如图 21所示,当检测到出风口1和出风口2处区域温度Tq比出风口3和出风口4处附近区域 温度Tq高3℃以上时,控制第一车内冷却支路301中的第一膨胀阀32的开度增大,同时 控制第一电池冷却支路401中的第二膨胀阀42的开度减小,以使第一车内冷却支路301中 的冷却功率增加。控制器还控制第二车内冷却支路302中的第一膨胀阀32的开度减小,第 二电池冷却支路402中的第二膨胀阀42的开度增大,以使第二车内冷却支路302中的冷却 功率较小。由此,可以使第一电池冷却301和第二电池冷却支路302的冷却功率不变,同 时又使得车内各处出风口附近区域气温均衡。当车载空调检测到出风口1、出风口2处附 近区域气温Tq和出风口3、出风口4处附近区域气温Tq差异在3℃以内时,控制器控制 第一车内冷却支路301和第二车内冷却支路302中的第一膨胀阀32开度相同,以保证第一 车内冷却支路301和第二车内冷却支路302的冷却功率相同。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,控制器在某个电池的温度调节需求功率 P1大于电池的温度调节实际功率P2时,获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际 功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器的功率,或者调节增加所 述电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加所述电池的加热功率,以及在某个电池的温 度调节需求功率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2时,减小加热器的功率或保持 加热器的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的加热 功率。
具体地,当为加热模式时,控制器分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目 标时间内完成该电池的升温,所以,控制器获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据 功率差增加用于加热电池的加热器53的功率,或者通过调节对应的泵51的转速提高,以 增加该电池的循环分支回路的冷却液流量,以使该电池可以在目标时间t内完成温度调节。 其中,P1与P2的差值越大,加热器53的功率增加的越多。而如果某个电池的P1小于或 等于P2,控制器可以适当减小加热器53的功率,以节省电能,或者通过调节对应的泵51 的转速降低以减小该电池的循环分支回路的冷却液流量,以减小加热功率,或保持加热器 53的功率不变。当所有电池的温度高于预设温度,例如10℃时,电池加热完成,控制器通 过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制加热器53关闭。如果温度 调节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池的温度低于10℃,则控制器 再适当增加加热器53的功率,以使该电池尽快完成升温。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于在某个电池的温度调节需求功率P1小于对 应的温度调节实际功率P2时,降低电池流路中泵51的转速,并在某个电池的温度调节需 求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2时,提高电池流路中泵51的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池的P1小于P2, 控制器控制相应的泵51的转速降低,以节省电能。而如果某个电池的P1大于P2,控制器除控制相应的加热器53或压缩机1的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还控制泵51的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
可以理解,当温度调节***工作在冷却模式时,如图24所示,控制器可以分别计算出 第一电池61和第二电池62的温度调节需求功率P1,然后分别根据每个电池的P1和相应的压缩机的最大制冷功率P调节相应的第二膨胀阀42的开度。在冷却过程中,控制器还分别根据每个电池的温度调节实际功率P2继续调整第二膨胀阀42的开度。同时,控制器根 据第一电池61和第二电池62之间的温度情况,通过调节第一至第四调节阀411-414的开 度,调节第一电池冷却支路401和第二电池冷却支路402的冷却液流量分配,从而达到控 制第一电池61和第二电池62温度的均衡。其中,当第一电池61的温度比第二电池62的 温度高且差值超过设定值时,可增大第一调节阀411和第三调节阀413的开度,减少第二 调节阀412和第四调节阀414的开度,以增大第一电池61的冷却功率;当第一电池61和 第二电池62的温度相等时,可控制第一至第四调节阀411-414的开度相同。而当温度调节 ***工作在加热模式时,当第一电池61的温度比第二电池62的温度低且差值超过设定值 时,则控制器增大第一电池61对应的加热器53的加热功率。由此,可以保持两个电池之 间的温度均衡。
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明,下面结合具体示例描述车载电池的温度调 节***的工作过程。
图24与图11A-11B所示的温度调节***相比,增加了车内冷却回路。以下仅列出不同 点,其余不做絮述。
如图24所示,当电池、车内冷却回路3、电池冷却回路4为多个,且多个电池独立设置时,在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个电池6的P1、每个电池的温 度调节实际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整 个温度调节***的总温度调节需求功率PZ,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到 总温度调节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算出所有压缩机的最大制 冷功率之和P5。其中,第一电池61的温度调节需求功率为P11,第二电池62的温度调节 需求功率为P12。第一电池61的温度调节实际功率为P21,第二电池62的温度调节实际功 率为P22。P51为第一压缩机11最大制冷功率,P52为第二压缩机12的最大制冷功率。
如果Pz≤P51,那么只需要控制一个压缩机1工作,提供制冷功率,也可以控制两个压 缩机1一同工作。如果P51<Pz≤P5,则需要两个压缩机1一起工作,每个压缩机的初始制冷功率为Pz/2,或者其他的功率组合形式,使得2个压缩机的制冷功率之和为Pz。如果Pz >P5,则每个压缩机按照最大制冷功率运行。
在车内冷却和电池冷却同时开启时,假设出风口1、出风口2区域的温度为T51,出风 口3、出风口4区域温度为T52,则进行如下判断:
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,则进行如下处理:
如果Pz+P4≤P5,则控制第一压缩机11的制冷功率提高,或者控制第一压缩机11制冷 回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时 控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀 开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度 均衡。
如果Pz+P4>P5,则控制第一压缩机11和第二压缩机12的以最大制冷功率运行,同时控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时控制第二压缩机12制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,也可以进行如下处理:
控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的关闭,控制车内冷却回路的膨胀阀开度 增大,使得第一压缩机11的所有制冷功率都用于车内冷却。同时控制第二压缩机12制冷 回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,增大对电池 冷却功率,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
综上所述,根据本发明实施例的车载电池的温度调节***,通过电池温度调节模块获 取温度调节需求功率和温度调节实际功率,并获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定 温度,以及根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对 多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,且根据电池的温 度调节需求功率和温度调节实际功率调述多个压缩机向电池对应的电池冷却支路提供的制 冷量开度。由此,该***根据每个电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度, 对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度 进行调节,使电池的温度维持在预设范围,还可以均衡车厢内各区域温度和各个电池之间 的温度。
当车载电池的温度调节***包括多个制冷支路及与多个制冷支路对应的多个电池冷却 支路、多个车内冷却支路、多个电池和连接在多个电池和多个电池冷却支路之间的多个电 池温度调节模块时,如图25所示,车载电池的温度调节方法包括以下步骤:
S1””,分别获取多个电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,分别获取多个电池的温度调节需求功率具体包括:分别获 取每个电池开启温度调节时的第一参数,并根据第一参数生成每个电池的第一温度调节需 求功率。分别获取每个电池在温度调节时的第二参数,并根据第二参数生成每个电池的第 二温度调节需求功率。根据每个电池的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率生 成电池冷却支路的温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到所述目标温度的目标时间t,根据第一参数生成第一温度调 节需求功率具体包括:获取初始温度和目标温度之间的第一温度差ΔT1;根据第一温度差 ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功 率:
ΔT1*C*M/t, (1)
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
根据本发明的一个实施例,第二参数为电池在预设时间内的平均电流I,通过以下公式 (2)生成第二温度调节需求功率:
I2*R, (2)
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
当对电池进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,获取多个电池的温度调节实际功率P2具体包括:获取用于 调节多个电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入流路的流速v。根据 多个电池的流路入口温度和出口温度生成多个电池的第二温度差ΔT2。根据多个电池的第 二温度差ΔT2和流速v生成多个电池的温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,进根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功 率P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度。
S2””,分别获取车辆中多个区域的区域温度Tq和空调设定温度Ts。
S3””,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。其中,多个电池冷却支路之间相互连通,且根据电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2调节多个压缩机向电池对应的电池冷却支路提供的制冷量开度。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率 P2、多个所述区域温度Tq和空调设定温度Ts在目标时间t内对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,以达到目标温度。
其中,电池可以电池包或电池模组。每个电池相互独立设置。
具体地,以制冷支路、电池冷却支路、车内冷却支路和电池为两个为例,电池分别为 第一电池和第二电池,制冷支路分别为第一制冷支路和第二制冷支路,电池冷却支路分别 为第一电池冷却支路和第二电池冷却支路,车内冷却支路回路分别为第一车内冷却支路和 第二车内冷却支路。
当第一电池和/或第二电池的温度过高/过低时,需要对第一电池和/或第二电池进行温 度调节。获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2,根据P1和P2调节多个电池 冷却支路的开度,以调节电池的冷却功率,且获取多个区域温度Tq和空调设定温度Ts,并根据Tq和Ts控制每个电池冷却支路开度,例如,如果某个区域的Tq较高且于其它区域 的Tq相差较大,则控制冷却该区域的车内冷却支路的开度增大,同时控制相应的电池冷却 支路的开度减小,同时,为保证电池的冷却功率不变,控制另一个车内冷却支路的开度减 小,同时控制相应的电池冷却支路的开度增大。由此,该方法根据每个电池的实际状态和 车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可 以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围,还可以 均衡车厢内各区域的温度。同时,由于多个电池冷却支路之间相互连通,因此可以根据每 个电池的温度,通过调节电池对应的电池冷却支路的制冷量开度,可以保证各个电池之间 温度的均衡。
下面将结合具体实施例说明如何根据根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率 P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。
根据本发明的一个实施,车载电池为多个且独立设置,且车内冷却支路、电池冷却支 路和制冷支路为多个时,上述的车载电池的温度调节方法还可以包括:根据每个电池的温 度调节需求功率P1生成总温度调节需求功率PZ。根据多个压缩机的最大制冷功率P生成多个压缩机的总最大制冷功率P5。判断总温度调节需求功率PZ是否大于多个压缩机的总最大制冷功率P5。如果总温度调节需求功率PZ大于多个压缩机的总最大制冷功率P5,则将 多个压缩机向电池对应的电池冷却支路的制冷量开度调整至最大。如果总温度调节需求功率PZ小于或等于多个压缩机的总最大制冷功率P5,则根据总温度调节需求功率PZ与总最 大制冷功率P5之差对电池对应的电池冷却支路的制冷量开度进行调整。
具体地,可以根据每个电池的温度调节需求功率P1计算出整个温度调节***的总温度 调节需求功率PZ,即将每个电池的温度调节需求功率P1相加即可得到总温度调节需求功 率PZ,同时根据每个压缩机的最大制冷功率P计算出多个压缩机的总最大制冷功率P5,即 将每个压缩机的最大制冷功率P相加即可得到总最大制冷功率P5。然后,判断是否PZ>P5, 如果是,则控制将每个第二膨胀阀的开度调节至最大,以将多个压缩机向电池对应的电池 冷却支路的冷却液流量调整至最大,以使电池可以在目标时间t内完成降温。而如果PZ≤P5, 则根据PZ与P5之间的差值对第二膨胀阀的开度进行调整,其中,PZ与P5差值的绝对值越 大,第二膨胀阀的开度越小,以达到节约能源的目的。
根据本发明的一个实施例,电池的温度调节方法还可以包括以下步骤:检测多个电池 的温度。当多个电池中任一个电池的温度大于第一温度阈值时,进入冷却模式。当多个电 池中任一个电池的温度小于第二温度阈值时,进入加热模式。其中,第一温度阈值和第二 温度阈值可以根据实际情况进行预设,例如,第一温度阈值可以为40℃,第二温度阈值可 以为0℃。
具体地,车辆上电后,实时检测每个电池的温度,并进行判断。如果其中某个电池的 温度高于40℃,说明此时该电池的温度过高,为避免高温对该电池的性能产生影响,需要 对该电池进行降温处理,进入冷却模式,并发送电池冷却功能启动信息给空调***。而如 果某个电池的温度低于0℃,说明此时该电池的温度过低,为避免低温对该电池的性能产 生影响,需要对该电池进行升温处理,进入加热模式,控制相应的电池冷却支路关闭,并控制加热器开启,以为电池提供加热功率。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,根据温度调节需求功率P1、温度调节实 际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整具体包括:在电池冷却支路的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,判断电池温度是否大于第三温度阈值,其中,如果电池温度大于第三温度阈值,则控制器降低多个车内冷却支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度,其中,多个电池冷却支路的开度通过对应的阀门(即第二膨胀阀)分别控制,第三温度阈 值大于第一温度阈值,例如第三温度阈值可以为45℃。
具体地,当为冷却模式时,如果P1大于P2,则判断电池的温度是否大于45℃。如果任一个电池的温度大于45℃,说明当前电池的温度过高,减少第一膨胀阀32的开度,以 减少车内冷却支路的冷却液流量,同时增大第二膨胀阀42的开度,以增大电池冷却支路的 冷却液流量。由此,通过调整车内冷却支路和电池冷却支路的制冷量分配,可以在电池温 度过高时在目标时间内完成电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,为冷却模式时,电池的温度调节方法还包括:判断每个电 池的温度调节需求功率P1是否大于每个电池对应的温度调节实际功率P2。如果某个电池 的温度调节需求功率P1大于电池的温度调节实际功率P2时,则获取电池的温度调节需求 功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于电池的冷却的压缩 机的功率,或者调节增加电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的冷却功率。如 果某个电池的温度调节需求功率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2,则减小压缩 机的功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以 减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,如果电池为多个,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液 流量,无法在目标时间内完成该电池的降温,所以,获取该电池的P1和P2之间的功率差, 并根据功率差增加压缩机的功率,或者增加该电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加 该电池的冷却功率,其中,P1与P2的功率差越大,压缩机的功率和该电池的冷却液流量 增加越多,以使该电池的温度在预设时间t内降低至目标温。而如果其中某一个电池的P1 小于或等于P2,可以保持压缩机的功率不变或适当减小压缩机的功率,或者减少该电池的 循环分支回路的冷却液流量,减少电池的冷却功率。当所有电池的温度低于35℃时,则电 池冷却完成,通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制第二电子阀 关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后,例如1小时后,仍有电池的温度高于 35℃,则再适当增加压缩机的功率,以使该电池尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,如果电池温度小于第三温度阈值,则进一步判断所述车内 温度是否等于空调设定温度Ts;如果车内温度等于空调设定温度Ts,则降低多个车内冷却 支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度。
具体地,当为冷却模式时,如果每个电池的温度都小于45℃,控制器判断车内温度是 否达到空调设定温度Ts。如果达到,则增大电池冷却支路的冷却液流量,减小车内冷却支 路的冷却液流量,尽快完成电池的降温。而如果车内温度没有达到空调设定温度Ts,则优 先满足车内的制冷需求,控制器增大车内冷却支路的冷却液流量,并减小电池冷却支路的 冷却液流量。
此外,还对对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。 当电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池冷却完成。 当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,如果电池温度不超过45℃,则仍然优先车内的制冷需求,如果车内 的制冷功率已经充足,并达到平衡,则增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷却功率。 而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车内制冷需求。
根据本发明的一个实施例,降低多个车内冷却支路的开度具体包括:获取多个区域温 度之间的温度差。判断温度差是否大于第四温度阈值。如果温度差大于第四温度阈值时, 则将温度高的出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度增大,并将温度高的出风口 所在制冷支路对应的电池冷却支路的开度降低。其中,第四温度阈值可以根据实际情况进 行预设,例如可以为3℃。
进一步地,根据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还包括:将温度低的 出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷支路 对应的电池冷却支路的开度提高。
具体地,在电池冷却过程中,如果车内需要开启空调,则需要对车厢内的环境温度进 行监测和控制,使得车内各处的环境温度保持均衡,同时又能满足电池冷却的要求。如图 21所示,当检测到出风口1和出风口2处区域温度Tq比出风口3和出风口4处附近区域 温度Tq高3℃以上时,增大第一车内冷却支路中的开度,减小第一电池冷却支路中的开度, 以使第一车内冷却支路中的冷却功率较大。还减小第二车内冷却支路中的冷开度,增大第 二电池冷却支路的开度,以使第二车内冷却支路中的冷却功率较小。由此,可以使第一电 池冷却和第二电池冷却支路的冷却功率不变,同时又使得车内各处出风口附近区域气温均衡。当车载空调检测到出风口1、出风口2处附近区域气温Tq和出风口3、出风口4处附 近区域气温Tq差异在3℃以内时,控制第一车内冷却支路和第二车内冷却支路中的第一膨 胀阀开度相同,以保证第一车内冷却支路和第二车内冷却支路的冷却功率相同。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,还包括:判断某个电池的温度调节需求 功率P1是否大于电池的温度调节实际功率P2。如果某个电池的温度调节需求功率P1大于 电池对应的温度调节实际功率P2,则获取该电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际 功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池的加热器的功率,或者调节增加电 池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的加热功率。如果某个电池的温度调节需求 功率P1小于或等于电池对应的温度调节实际功率P2,则减小加热器的功率或保持加热器 的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的加热功率。
具体地,当为加热模式时,分别获取每个电池的P1和P2,并进行判断。如果其中某一个电池的P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间 内完成该电池的升温,所以,获取该电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加用 于加热电池的加热器的功率,或者通过调节对应的泵的转速提高,以增加该电池的循环分 支回路的冷却液流量,以使该电池可以在目标时间t内完成温度调节。其中,P1与P2的差 值越大,加热器的功率增加的越多。而如果某个电池的P1小于或等于P2,可以适当减小 加热器的功率,以节省电能,或者通过调节对应的泵的转速降低减小该电池的循环分支回 路的冷却液流量,以减小加热功率,或保持加热器的功率不变。当所有电池的温度高于预 设温度,例如10℃时,电池加热完成,通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能 的信息,并控制加热器关闭。如果温度调节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后, 仍有电池的温度低于10℃,则再适当增加加热器的功率,以使该电池尽快完成升温。
据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还可以包括:如果某个电池的温度 调节需求功率P1小于对应的温度调节实际功率P2,则降低电池的流路中泵的转速;如果 某个电池的温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2,则提高电池的流路中 泵的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果某个电池的P1小于P2, 控制相应的泵的转速降低,以节省电能。而如果某个电池的P1大于P2,控制器除控制相应的加热器或压缩机的功率增加或该电池所在回路的冷却液流量增加外,还控制泵的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高该电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
图24与图11A-11B所示的温度调节***相比,增加了车内冷却回路。以下仅列出不同 点,其余不做絮述。
如图24所示,当电池、车内冷却回路、电池冷却回路为多个,且多个电池独立设置时, 在温度调节***进入冷却模式时,控制器分别获取每个电池的P1、每个电池的温度调节实 际功率P2和单个压缩机的最大制冷功率P,并将每个电池的P1相加可计算出整个温度调 节***的总温度调节需求功率PZ,将每个电池的温度调节实际功率P2相加得到总温度调 节实际功率Pf,将每个压缩机的最大制冷功率相加可计算出所有压缩机的最大制冷功率之 和P5。其中,第一电池的温度调节需求功率为P11,第二电池的温度调节需求功率为P12。 第一电池的温度调节实际功率为P21,第二电池的温度调节实际功率为P22。P51为第一压 缩机11最大制冷功率,P52为第二压缩机的最大制冷功率。
如果Pz≤P51,那么只需要控制一个压缩机工作,提供制冷功率,也可以控制两个压缩 机一同工作。如果P51<Pz≤P5,则需要两个压缩机一起工作,每个压缩机的初始制冷功率 为Pz/2,或者其他的功率组合形式,使得2个压缩机的制冷功率之和为Pz。如果Pz>P5, 则每个压缩机按照最大制冷功率运行。
在车内冷却和电池冷却同时开启时,假设出风口1、出风口2区域的温度为T51,出风 口3、出风口4区域温度为T52,则进行如下判断:
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,则进行如下处理:
如果Pz+P4≤P5,则控制第一压缩机的制冷功率提高,或者控制第一压缩机制冷回路中 电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时控制第 二压缩机制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少, 使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
如果Pz+P4>P5,则控制第一压缩机11和第二压缩机12的以最大制冷功率运行,同时控制第一压缩机11制冷回路中电池冷却回路的膨胀阀开度减小,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增大,或者同时控制第二压缩机制冷回路中的电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc为3℃,也可以进行如下处理:
控制第一压缩机制冷回路中电池冷却回路的关闭,控制车内冷却回路的膨胀阀开度增 大,使得第一压缩机的所有制冷功率都用于车内冷却。同时控制第二压缩机制冷回路中的 电池冷却回路的膨胀阀增加,控制车内冷却回路的膨胀阀开度减少,增大对电池冷却功率, 使得T51温度加快下降,同时又满足电池的冷却功率需求,实现车内环境温度均衡。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节方法,首先,分别获取多个电池的温度调节 需求功率和温度调节实际功率,然后,分别获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温, 再根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对多个车内 冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。由此,该方法根据每个电 池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进 行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预 设范围,还可以均衡车厢内各区域温度和各个电池之间的温度。
当电池为一个,且制冷支路、车内冷却支路和电池冷却支路为多个时,车载电池的温 度调节***包括:多个制冷支路、多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和电池温度调节 模块5。
其中,如图26所示,每个制冷支路包括压缩机1、与压缩机1相连的冷凝器2。多个车内冷却支路分别与多个制冷支路相连。电池温度调节模块5与电池6和电池冷却支路相连,用于获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2,并获取车辆中多个区域的区 域温度Tq和空调设定温度Ts,以及根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、多 个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支 路的功率进行调整。
其中,电池可以电池包或电池模组。
进一步地,根据本发明的一个实施例,电池温度调节模块5根据所温度调节需求功率 P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对在目标时间t内对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的功率进行调整,以达到目标温度。当电池的温度过高或者过低时,需要对电池进行温度调节。电池温度调节模块5获取电池6 的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2,根据P1和P2调节多个电池冷却支路的 开度,以调节电池的冷却功率,且电池温度调节模块5获取多个区域温度Tq和空调设定温 度Ts,并根据Tq和Ts控制每个电池冷却支路开度,例如,如果某个区域的Tq较高且于 其它区域的Tq相差较大,则电池温度调节模块5控制冷却该区域的车内冷却支路的开度增 大,同时控制相应的电池冷却支路的开度减小,同时,为保证电池的冷却功率不变,电池 温度调节模块5控制另一个车内冷却支路的开度减小,同时控制相应的电池冷却支路的开 度增大。由此,该***根据电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电 池和车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行 调节,使电池的温度维持在预设范围,还可以均衡车厢内各区域的温度。
可以理解,电池温度调节模块5的制冷功率由车载空调提供,与车内制冷***共用制 冷量,从而可以减少温度调节***的体积,并使冷却液流量的分配更加灵活。
根据本发明的一个实施例,电池冷却支路可以包括换热器41,换热器41与电池温度调 节模块5相连。换热器41可以包括第一管道和第二管道,第二管道与电池温度调节模块5 相连,第一管道与压缩机1相连通,其中,第一管道与第二管道相互独立的临近设置。电池温度调节模块5包括:调节电池温度的流路(图中未具体示出),流路设置在电池之中。 连接在流路和换热器41之间的泵51、介质容器52、加热器53,以及控制器(图中未具体 示出)。其中,控制器获取电池的温度调节需求功率P1和电池的温度调节实际功率P2,并 根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2对电池的温度进行调节。车内冷却支路 可以包括:蒸发器31、第一膨胀阀32和第一电子阀33。电池冷却支路4还可以包括第二 膨胀阀42和第二电子阀43。
具体地,换热器41可以为板式换热器,板式换热器可以安装在车载空调内部,使得整 个制冷剂回路均在车载空调内部,便于车载空调出厂调试,并且使车载空调可以单独供货 和组装,同时,车载空调在安装过程中只需要加注一次制冷剂。冷却液从流路的入口流入 电池的内部,从流路的出口流出,从而实现电池与冷却液之间的热交换。
泵51主要用于提供动力,介质容器52主要用于存储冷却液和接受向温度调节***添 加的冷却液,当温度调节***中的冷却液减少时,介质容器52中的冷却液可自动补充。加 热器53可以为PTC加热器,可以与控制器进行CAN通信,为车载电池的温度调节***提供加热功率,受控制器控制。且加热器53不直接与电池6接触,具有较高的安全性、可靠 性和实用性。
第一温度传感器55用以检测流路入口冷却液的温度,第二温度传感器56用以检测流 路出口冷却液的温度。流速传感器57用以检测对应管道内冷却液的流速信息。第二电子阀 43用以控制相应的电池冷却支路的开通和关闭,第二膨胀阀42可用于控制响应的电池冷 却支路中的冷却液流量。
下面结合具体的实施例说明如何获取温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,控制器可以用于分别获取电池开启温度调节时的第一参数, 并根据第一参数生成电池的第一温度调节需求功率,以及分别获取电池在温度调节时的第 二参数,并根据第二参数生成电池的第二温度调节需求功率,并根据电池的第一温度调节 需求功率和电池的第二温度调节需求功率生成电池的温度调节需求功率P1。
进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度和 目标温度以及从初始温度达到目标温度的目标时间t,控制器获取初始温度和目标温度之间 的第一温度差ΔT1,并根据第一温度差ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,控制器通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t (1),
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池6的比 热容,M为电池的质量。
第二参数为电池在预设时间内的平均电流I,控制器通过以下公式(2)生成第二温度 调节需求功率:
I2*R, (2),
其中,I为平均电流,R为电池6的内阻。
当对电池6进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池6进行加热时, P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,控制器分别根据第一温度传感器55检测的入口温度和第二 温度传感器56检测的出口温度生成电池的第二温度差ΔT2,并根据电池的第二温度差ΔT2和流速传感器57检测的流速v生成电池的温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功率 P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度。
具体地,如图26所示,车辆上电后,控制器判断电池6是否需要进行温度调节,如果判断电池6需要温度调节,则开启温度调节功能,并发送低转速信息给泵51,泵以默认转 速(如低转速)开始工作。控制器可以获取6电池的初始温度(即当前温度)、目标温度和 从初始温度达到目标温度的目标时间t,其中目标温度和目标时间t可以根据实际情况进行 预设,并根据公式(1)计算出6电池的第一温度调节需求功率。同时,控制器获取电池6 在预设时间内的平均电流I,并根据公式(2)计算电池6的第二温度调节需求功率。然后, 控制器分别根据电池的第一温度调节需求功率和第二温度调节需求功率计算温度调节需求 功率P1。并且,控制器获取第一温度传感器55和第二温度传感器56检测温度信息,并分 别获取流速传感器检测的流速信息,根据公式(3)计算出电池的温度调节实际功率P2。
下面将结合具体地实施例描述如何根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、 多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路(30和30)多个电池冷却支路(401 和402)和多个制冷支路(11和12)的开度进行调整。
根据本发明的一个实施例,控制器还用于,用于根据多个压缩机的最大制冷功率P生 成多个压缩机的总最大制冷功率P5,以及判断温度调节需求功率P1是否大于多个压缩机 的总最大制冷功率P5,其中,当温度调节需求功率P1大于多个压缩机的总最大制冷功率P5时,控制器将多个电池冷却支路的制冷量开度调整至最大;当温度调节需求功率P1小 于或等于多个压缩机的总最大制冷功率P5时,控制器根据温度调节需求功率P1与总最大 制冷功率P5之差对电池冷却支路的制冷量开度进行调整。
具体地,如图26所示,控制器可以根据每个压缩机的最大制冷功率P计算出多个压缩 机的总最大制冷功率P5,即将每个压缩机的最大制冷功率P相加即可得到总最大制冷功率 P5。然后,控制器判断是否P1>P5,如果是,则控制器将每个第二膨胀阀42的开度调节至最大,以将多个压缩机1向电池对应的电池冷却支路的冷却液流量调整至最大,以使电池6可以在目标时间t内完成降温。而如果P1≤P5,则控制器根据P1与P5之间的差值对 第二膨胀阀42的开度进行调整,其中,P1与P5差值的绝对值越大,第二膨胀阀42的开 度越小,以达到节约能源的目的。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于检测电池的温度,并在电池的温度大于第 一温度阈值时,控制温度调节***进入冷却模式,以及在电池的温度小于第二温度阈值时, 控制温度调节***进入加热模式。其中,第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况 进行预设,例如,第一温度阈值可以为40℃,第二温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,控制器实时检测电池的温度,并进行判断。如果其中电池的温 度高于40℃,说明此时电池6的温度过高,为避免高温对电池6的性能产生影响,需要对该电池6进行降温处理,控制器控制温度调节***进入冷却模式,并发送电池冷却功能启动信息给空调***,以及控制第二电子阀43开启,以使冷却液与电池进行热交换以降低该电池的温度。
而如果电池的温度低于0℃,说明此时电池6的温度过低,为避免低温对该电池的性能 产生影响,需要对该电池6进行升温处理,控制器控制温度调节***进入加热模式,控制 第二电子阀43关闭,并控制加热器53开启,以为温度调节***提供加热功率。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,控制器还用于,在电池冷却支路的温度 调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,判断电池温度是否大于第三温度阈值,其中,如果电池温度大于第三温度阈值,则控制器降低多个车内冷却支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度,其中,电池冷却支路的开度通过对应的阀门(即第二膨胀阀42) 分别控制,第三温度阈值大于第一温度阈值,例如第三温度阈值可以为45℃。
具体地,当为冷却模式时,如果P1大于P2,则控制器判断电池的温度是否大于45℃。 如果电池的温度大于45℃,说明当前电池6的温度过高,控制器减少第一膨胀阀32的开度,以减少车内冷却支路的冷却液流量,同时增大第二膨胀阀42的开度,以增大电池冷却支路的冷却液流量。由此,通过调整车内冷却支路和电池冷却支路的制冷量分配,可以在电池温度过高时在目标时间内完成电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,为冷却模式时,控制器还用于在电池的温度调节需求功率 P1大于电池的温度调节实际功率P2时,获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际 功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于电池的冷却的压缩机1的功率,或者调节增 加电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的冷却功率,或者在电池的温度调节需 求功率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2,减小压缩机的功率或保持压缩机的功 率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,控制器获取电池6的P1和P2,并进行判断。如果P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成电池6的降温,所以,控制器获取电池6的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加压缩机1的 功率,或者增加该电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加该电池的冷却功率,其中, P1与P2的功率差越大,压缩机的功率和该电池的冷却液流量增加越多,以使该电池的温 度在预设时间t内降低至目标温。而如果电池6的P1小于或等于P2,可以保持压缩机的功 率不变或适当减小压缩机的功率,或者减少电池的循环分支回路的冷却液流量,减少电池 的冷却功率。当电池的温度低于35℃时,则电池冷却完成,控制器通过CAN通信向车载 空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制第二电子阀43关闭。如果温度调节***进入冷 却模式较长时间后,例如1小时后,电池的温度仍然高于35℃,则控制器再适当增加压缩 机的功率,以使电池6尽快完成降温。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于在电池的温度小于第三温度阈值,且车内 温度等于空调设定温度Ts时,降低多个车内冷却支路的开度,并提高多个电池冷却支路的 开度。
具体地,当为冷却模式时,如果电池的温度小于45℃,控制器判断车内温度是否达到 空调设定温度Ts。如果达到,则控制器减少第一膨胀阀32的开度,并增大第二膨胀阀42的开度,以增大电池冷却支路的冷却液流量,减小车内冷却支路的冷却液流量,尽快完成电池的降温。而如果车内温度没有达到空调设定温度Ts,则优先满足车内的制冷需求,控制器增大第一膨胀阀32的开度,并减小第二膨胀阀42的开度。
此外,还对对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。 当电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池冷却完成。 当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,如果电池温度不超过45℃,则仍然优先车内的制冷需求,如果车内 的制冷功率已经充足,并达到平衡,则控制器增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷 却功率。而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车内 制冷需求。
在本发明的一个实施例中,多个制冷支路分别对应多个出风口,多个区域温度为多个 出风口的温度。
举例而言,如图21所示,可在车厢内设置4个出风口,分别为出风口1-出风口4。通过检测出风口温度Tc检测对应的区域温度Tq。假设出风口1和出风口2由第一制冷支路 11提供制冷功率,设出风口3和出风口4由第二制冷支路12提供制冷功率。
根据本发明的一个实施例,控制器还用于获取多个区域温度之间的温度差,并在温度 差大于第四温度阈值时,将温度高的出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度增大, 并将温度高的出风口所在制冷支路对应的电池冷却支路的开度降低。其中,第四温度阈值 可以根据实际情况进行预设,例如可以为3℃。
进一步地,根据本发明的一个实施例,控制器还用于将温度低的出风口所在制冷支路 对应的车内冷却支路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷支路对应的电池冷却支路 的开度提高。
具体地,在电池冷却过程中,如果车内需要开启空调,则需要对车厢内的环境温度进 行监测和控制,使得车内各处的环境温度保持均衡,同时又能满足电池冷却的要求。如图 21所示,当检测到出风口1和出风口2处区域温度Tq比出风口3和出风口4处附近区域 温度Tq高3℃以上时,控制第一车内冷却支路301中的第一膨胀阀32的开度增大,同时 控制第一电池冷却支路401中的第二膨胀阀42的开度减小,以使第一车内冷却支路301中 的冷却功率增加。控制器还控制第二车内冷却支路302中的第一膨胀阀32的开度减小,第 二电池冷却支路402中的第二膨胀阀42的开度增大,以使第二车内冷却支路302中的冷却 功率较小。由此,可以使第一电池冷却301和第二电池冷却支路302的冷却功率不变,同 时又使得车内各处出风口附近区域气温均衡。当车载空调检测到出风口1、出风口2处附 近区域气温Tq和出风口3、出风口4处附近区域气温Tq差异在3℃以内时,控制器控制 第一车内冷却支路301和第二车内冷却支路302中的第一膨胀阀32开度相同,以保证第一 车内冷却支路301和第二车内冷却支路302的冷却功率相同。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,控制器在电池的温度调节需求功率P1大 于电池的温度调节实际功率P2时,获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器53的功率,或者调节增加电 池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的加热功率,以及在电池的温度调节需求功 率P1小于或等于电池的温度调节实际功率P2时,减小加热器53的功率或保持加热器53的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的加热功率。
具体地,当为加热模式时,控制器获取电池6的P1和P2,并进行判断。如果P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成电池6的升温,所以,控制器获取电池6的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池6的 加热器53的功率,或者通过调节泵51的转速提高,以增加该电池的循环分支回路的冷却 液流量,以使该电池可以在目标时间t内完成温度调节。其中,P1与P2的差值越大,加热 器53的功率增加的越多。而如果电池6的P1小于或等于P2,控制器可以适当减小加热器 53的功率,以节省电能,或者通过调节泵51的转速降低减小该电池6的循环分支回路的 冷却液流量,以减小加热功率,或保持加热器53的功率不变。当电池的温度高于预设温度, 例如10℃时,电池6加热完成,控制器通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能 的信息,并控制加热器53关闭。如果温度调节***进入加热模式较长时间后,例如1小时 后,电池6的温度仍然低于10℃,则控制器再适当增加加热器53的功率,以使电池6尽 快完成升温。
根据本发明的一个实施例,控制器,还用于在某个电池的温度调节需求功率P1小于对 应的温度调节实际功率P2时,降低泵51的转速,并在某个电池的温度调节需求功率P1大于对应的温度调节实际功率P2时,提高泵51的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果电池6的P1小于P2,控制器控制泵51的转速降低,以节省电能。而如果电池6的P1大于P2,控制器除控制相 应的加热器53或压缩机1的功率增加或电池6所在回路的冷却液流量增加外,还控制泵 51的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高电池6 的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
可以理解,图26所示的***的电池温度调节模块5的调节方式与图19A-19B类似,不同点为图26单个电池包,图19A-19B为2个电池包串联,对于本发明的实施例中中图 26所示的***的温度调节过程未披露的细节,具体可参照上述实施例,为避免冗余,此处 不再赘述。
根据本发明实施例的车载电池的温度调节***,通过电池温度调节模块获取温度调节 需求功率和温度调节实际功率,并获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温度,以及 根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对多个车内冷 却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。由此,该***根据电池的实 际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配, 不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围, 还可以均衡车厢内各区域温度。
图27是根据本发明第十一个实施例的车载电池的温度调节方法的流程图。其中,如图 26所示,车载电池的温度调节***包括多个制冷支路及与多个制冷支路对应的多个电池冷 却支路、多个车内冷却支路、电池和连接在所述电池和多个电池冷却支路之间的电池温度 调节模块,每个电池冷却支路包括一个换热器;如图27所示,该温度调节方法包括以下步 骤:
S1’””,分别获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2。
根据本发明的一个实施例,获取电池的温度调节需求功率具体包括:获取电池开启温 度调节时的第一参数,并根据第一参数生成电池的第一温度调节需求功率。获取电池在温 度调节时的第二参数,并根据第二参数生成电池的第二温度调节需求功率。根据第一温度 调节需求功率和第二温度调节需求功率生成电池冷却支路的温度调节需求功率P1。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,第一参数为电池开启温度调节时的初始温度 和目标温度以及从初始温度达到所述目标温度的目标时间t,根据第一参数生成第一温度调 节需求功率具体包括:获取初始温度和目标温度之间的第一温度差ΔT1;根据第一温度差 ΔT1和目标时间t生成第一温度调节需求功率。
更进一步地,根据本发明的一个实施例,通过以下公式(1)生成第一温度调节需求功 率:
ΔT1*C*M/t, (1)
其中,ΔT1为初始温度和目标温度之间的第一温度差,t为目标时间,C为电池的比热 容,M为电池的质量。
根据本发明的一个实施例,第二参数为电池在预设时间内的平均电流I,通过以下公式 (2)生成第二温度调节需求功率:
I2*R, (2)
其中,I为平均电流,R为电池的内阻。
当对电池进行冷却时,P1=ΔT1*C*M/t+I2*R;当对电池进行加热时,P1=ΔT1*C*M/t-I2*R。
根据本发明的一个实施例,获取电池的温度调节实际功率P2具体包括:获取用于调节 电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入流路的流速v。根据电池的流 路入口温度和出口温度生成电池的第二温度差ΔT2。根据电池的第二温度差ΔT2和流速v 生成电池的温度调节实际功率P2。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据通过以下公式(3)生成温度调节实际功率P2:
ΔT2*c*m, (3)
其中,ΔT2为第二温度差,c为流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过流路的横 截面的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为冷却液的流速,ρ为冷却液的密度,s为流路的横截面积。
S2’””,分别获取车辆中多个区域的区域温度Tq和空调设定温度Ts。
S3’””,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设 定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。
进一步地,根据本发明的一个实施例,根据温度调节需求功率P1、温度调节实际功率 P2、多个所述区域温度Tq和空调设定温度Ts在目标时间t内对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整,以达到目标温度。
其中,电池可以电池包或电池模组。
具体地,以制冷支路、电池冷却支路、车内冷却支路和电池为两个为例,制冷支路分 别为第一制冷支路和第二制冷支路,电池冷却支路分别为第一电池冷却支路和第二电池冷 却支路,车内冷却支路回路分别为第一车内冷却支路和第二车内冷却支路。
当电池的温度过高或者过低时,需要对电池进行温度调节。电获取电池的温度调节需 求功率P1和温度调节实际功率P2,根据P1和P2调节多个电池冷却支路的开度,以调节电池的冷却功率,且获取多个区域温度Tq和空调设定温度Ts,并根据Tq和Ts控制每个 电池冷却支路开度,例如,如果某个区域的Tq较高且于其它区域的Tq相差较大,则控制 冷却该区域的车内冷却支路的开度增大,同时控制相应的电池冷却支路的开度减小,同时, 为保证电池的冷却功率不变,控制另一个车内冷却支路的开度减小,同时控制相应的电池 冷却支路的开度增大。由此,该方法根据电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设 定温度,对电池和车厢内各区域的制冷量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低 时对温度进行调节,使电池的温度维持在预设范围,还可以均衡车厢内各区域的温度。
基于图26,下面将结合具体实施例说明如何根据根据温度调节需求功率P1、温度调节 实际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支 路和多个制冷支路的开度进行调整。
根据本发明的一个实施,车载电池为一个,且车内冷却支路、电池冷却支路和制冷支 路为多个时,上述的车载电池的温度调节方法还可以包括:根据多个压缩机的最大制冷功 率P生成多个压缩机的总最大制冷功率P5。判断温度调节需求功率P1是否大于多个压缩机的总最大制冷功率P5。如果温度调节需求功率P1大于多个压缩机的总最大制冷功率P5,则将多个压缩机向电池冷却支路的制冷量开度调整至最大。如果温度调节需求功率P1小于或等于多个压缩机的总最大制冷功率P5,则根据温度调节需求功率P1与总最大制冷功率P5之差对电池对应的电池冷却支路的制冷量开度进行调整。
具体地,可以根据每个压缩机的最大制冷功率P计算出多个压缩机的总最大制冷功率 P5,即将每个压缩机的最大制冷功率P相加即可得到总最大制冷功率P5。然后,判断是否 P1>P5,如果是,则将每个电池冷却支路中第二膨胀阀的开度调节至最大,以将多个压缩 机向电池对应的电池冷却支路的冷却液流量调整至最大,以使电池可以在目标时间t内完 成降温。而如果P1≤P5,则根据P1与P5之间的差值对电池冷却支路中的第二膨胀阀的开度进行调整,其中,P1与P5差值的绝对值越大,第二膨胀阀的开度越小,以达到节约能 源的目的。
根据本发明的一个实施例,电池的温度调节方法还可以包括以下步骤:检测电池的温 度。当电池的温度大于第一温度阈值时,进入冷却模式。当电池的温度小于第二温度阈值 时,进入加热模式。其中,第一温度阈值和第二温度阈值可以根据实际情况进行预设,例 如,第一温度阈值可以为40℃,第二温度阈值可以为0℃。
具体地,车辆上电后,实时检测电池的温度,并进行判断。如果电池的温度高于40℃, 说明此时电池的温度过高,为避免高温对电池的性能产生影响,需要对电池进行降温处理, 进入冷却模式,并发送电池冷却功能启动信息给空调***。而如果电池的温度低于0℃, 说明此时电池的温度过低,为避免低温对电池的性能产生影响,需要对电池进行升温处理, 进入加热模式,控制电池冷却支路关闭,并控制加热器开启,以为电池提供加热功率。
根据本发明的一个实施例,当为冷却模式时,根据温度调节需求功率P1、温度调节实 际功率P2、多个区域温度Tq和空调设定温度Ts对多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整具体包括:在电池冷却支路的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2时,判断电池温度是否大于第三温度阈值,其中,如果电池温度大于第三温度阈值,则降低多个车内冷却支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度,其中, 多个电池冷却支路的开度通过对应的阀门(即第二膨胀阀)分别控制,第三温度阈值大于 第一温度阈值,例如第三温度阈值可以为45℃。
具体地,当为冷却模式时,如果P1大于P2,则判断电池的温度是否大于45℃。如果电池的温度大于45℃,说明当前电池的温度过高,减少第一膨胀阀的开度,以减少车内冷却支路的冷却液流量,同时增大第二膨胀阀42的开度,以增大电池冷却支路的冷却液流量。由此,通过调整车内冷却支路和电池冷却支路的制冷量分配,可以在电池温度过高时在目标时间内完成电池的温度调节。
根据本发明的一个实施例,电池的温度调节方法还包括:判断电池的温度调节需求功 率P1是否大于温度调节实际功率P2。如果电池的温度调节需求功率P1大于电池的温度调 节实际功率P2时,则获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率 差,并根据功率差增加用于电池的冷却的压缩机的功率,或者调节增加电池的循环分支回 路的冷却液流量,以增加电池的冷却功率。如果电池的温度调节需求功率P1小于或等于电 池的温度调节实际功率P2,则减小压缩机的功率或保持压缩机的功率不变,或者调节减少 电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的冷却功率。
具体地,当工作在冷却模式时,分别获取电池的P1和P2,并进行判断。如果P1大于P2,说明如果按照当前的制冷功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成该电池的降温,所以,获取电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加压缩机的功率,或者增加该 电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加该电池的冷却功率,其中,P1与P2的功率差 越大,压缩机的功率和该电池的冷却液流量增加越多,以使电池的温度在预设时间t内降 低至目标温。而如果电池的P1小于或等于P2,可以保持压缩机的功率不变或适当减小压 缩机的功率,或者减少该电池的循环分支回路的冷却液流量,减少电池的冷却功率。当电 池的温度低于35℃时,则电池冷却完成,通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功 能的信息,并控制第二电子阀关闭。如果温度调节***进入冷却模式较长时间后,例如1 小时后,仍有电池的温度高于35℃,则再适当增加压缩机的功率,以使该电池尽快完成降 温。
根据本发明的一个实施例,如果电池温度小于第三温度阈值,则进一步判断所述车内 温度是否等于空调设定温度Ts;如果车内温度等于空调设定温度Ts,则降低多个车内冷却 支路的开度,并提高多个电池冷却支路的开度。
具体地,当为冷却模式时,如果电池的温度都小于45℃,控制器判断车内温度是否达 到空调设定温度Ts。如果达到,则增大电池冷却支路的冷却液流量,减小车内冷却支路的 冷却液流量,尽快完成电池的降温。而如果车内温度没有达到空调设定温度Ts,则优先满 足车内的制冷需求,控制器增大车内冷却支路的冷却液流量,并减小电池冷却支路的冷却 液流量。
此外,还对电池温度做了分层次处理,温度控制的阈值分别为40℃、45℃和35℃。当 电池温度高于40℃时,电池冷却功能启动,当电池温度降低至35℃,则电池冷却完成。当电池温度达到45℃时,优先满足电池冷却需求。另外,温度调节需求功率P1大于温度调 节实际功率P2时,如果电池温度不超过45℃,则仍然优先车内的制冷需求,如果车内的 制冷功率已经充足,并达到平衡,则增大电池冷却支路的开度,以增大电池的冷却功率。 而如果温度调节需求功率P1小于等于温度调节实际功率P2时,可优先满足车内制冷需求。
根据本发明的一个实施例,降低多个车内冷却支路的开度具体包括:获取多个区域温 度之间的温度差。判断温度差是否大于第四温度阈值。如果温度差大于第四温度阈值时, 则将温度高的出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度增大,并将温度高的出风口 所在制冷支路对应的电池冷却支路的开度降低。其中,第四温度阈值可以根据实际情况进 行预设,例如可以为3℃。
在本发明的一个实施例中,多个制冷支路分别对应多个出风口,多个区域温度为多个 出风口的温度。
举例而言,如图21所示,可在车厢内设置4个出风口,分别为出风口1-出风口4。通过检测出风口温度Tc检测对应的区域温度Tq。假设出风口1和出风口2由第一制冷支路 11提供制冷功率,设出风口3和出风口4由第二制冷支路12提供制冷功率。
进一步地,根据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还包括:将温度低的 出风口所在制冷支路对应的车内冷却支路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷支路 对应的电池冷却支路的开度提高。
具体地,在电池冷却过程中,如果车内需要开启空调,则需要对车厢内的环境温度进 行监测和控制,使得车内各处的环境温度保持均衡,同时又能满足电池冷却的要求。如图 21所示,当检测到出风口1和出风口2处区域温度Tq比出风口3和出风口4处附近区域 温度Tq高3℃以上时,增大第一车内冷却支路中的开度,减小第一电池冷却支路中的开度, 以使第一车内冷却支路中的冷却功率较大。还减小第二车内冷却支路中的冷开度,增大第 二电池冷却支路的开度,以使第二车内冷却支路中的冷却功率较小。由此,可以使第一电 池冷却和第二电池冷却支路的冷却功率不变,同时又使得车内各处出风口附近区域气温均衡。当车载空调检测到出风口1、出风口2处附近区域气温Tq和出风口3、出风口4处附 近区域气温Tq差异在3℃以内时,控制第一车内冷却支路和第二车内冷却支路中的第一膨 胀阀开度相同,以保证第一车内冷却支路和第二车内冷却支路的冷却功率相同。
根据本发明的一个实施例,当为加热模式时,还包括:判断电池的温度调节需求功率 P1是否大于温度调节实际功率P2。如果电池的温度调节需求功率P1大于温度调节实际功 率P2,则获取电池的温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2之间的功率差,并根据功率差增加用于冷却电池的加热器的功率,或者调节增加电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加电池的加热功率。如果电池的温度调节需求功率P1小于或等于温度调节实际功率P2,则减小加热器的功率或保持加热器的功率不变,或者调节减少电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少电池的加热功率。
具体地,当为加热模式时,分别获取电池的P1和P2,并进行判断。如果其中P1大于P2,说明如果按照当前的加热功率或者冷却液流量,无法在目标时间内完成电池的升温,所以,获取电池的P1和P2之间的功率差,并根据功率差增加用于加热电池的加热器的功率,或者通过调节对应的泵的转速提高,以增加该电池的循环分支回路的冷却液流量,以使电池可以在目标时间t内完成温度调节。其中,P1与P2的差值越大,加热器的功率增加 的越多。而如果电池的P1小于或等于P2,可以适当减小加热器的功率,以节省电能,或 者通过调节对应的泵的转速降低减小该电池的循环分支回路的冷却液流量,以减小加热功 率,或保持加热器的功率不变。当电池的温度高于预设温度,例如10℃时,电池加热完成, 通过CAN通信向车载空调发送关闭温度调节功能的信息,并控制加热器关闭。如果温度调 节***进入加热模式较长时间后,例如1小时后,电池的温度仍然低于10℃,则再适当增 加加热器的功率,以使该电池尽快完成升温。
据本发明的一个实施例,车载电池的温度调节方法还可以包括:如果电池的温度调节 需求功率P1小于温度调节实际功率P2,则降低电池的流路中泵的转速;如果电池的温度 调节需求功率P1大于温度调节实际功率P2,则提高电池的流路中泵的转速。
具体地,当温度调节***进入加热模式或者冷却模式时,如果电池的P1小于P2,控制相应的泵的转速降低,以节省电能。而如果电池的P1大于P2,控制器除控制相应的加 热器或压缩机的功率增加或电池的循环分支回路的冷却液流量增加外,还控制泵的转速提高,可以增加单位时间内流经冷却流路横截面的冷却液质量,从而提高电池的温度调节实际功率P2,以在目标时间t内实现温度调节。
综上所述,根据本发明实施例的车载电池的温度调节方法,首先,分别获取电池的温 度调节需求功率和温度调节实际功率,然后,分别获取车辆中多个区域的区域温度和空调 设定温,再根据温度调节需求功率、温度调节实际功率、多个区域温度和空调设定温度对 多个车内冷却支路、多个电池冷却支路和多个制冷支路的开度进行调整。由此,该方法根 据电池的实际状态和车厢内多个区域温度和空调设定温度,对电池和车厢内各区域的制冷 量进行分配,不仅可以在电池温度过高时或者过低时对温度进行调节,使电池的温度维持 在预设范围,还可以均衡车厢内各区域温度。
当电池提供制冷剂的压缩机1可以为多个且相互独立,车内冷却支路3和电池冷却回 支路4可以均为1个。
举例而言,如图28所示,以压缩机为两个为例,包括第一压缩机11和第二压缩机12。 控制器可以根据温度调节需求功率P1和温度调节实际功率P2控制压缩机的启动数量。
具体地,当对电池6进行冷却时,如果P1大于P2,控制一个压缩机启动即可,而如果P1小于P2,控制两个压缩机均启动。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、 “顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
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。在本发明的描述中,“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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术 语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元 件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术 人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是 第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特 征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅 仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二 特征。
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 含于本发明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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的, 不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。
Claims (37)
1.一种车载电池的温度调节方法,其特征在于,车载电池的温度调节***包括多个制冷回路及与所述多个制冷回路对应的多个电池冷却回路、多个车内冷却回路、电池和连接在所述电池和所述多个电池冷却回路之间的电池温度调节模块,其中,每个电池冷却回路包括一个换热器,所述电池温度调节模块均与所述多个电池冷却回路中的换热器相连,所述方法包括以下步骤:
分别获取所述电池的温度调节需求功率和温度调节实际功率;
分别获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温度;
根据所述温度调节需求功率、所述温度调节实际功率、多个所述区域温度和所述空调设定温度对所述多个车内冷却回路、所述多个电池冷却回路和所述多个制冷回路的功率进行调整,以使所述电池在目标时间内达到目标温度。
2.如权利要求1所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,还包括:
根据所述多个压缩机的额定制冷功率生成所述多个压缩机的总额定制冷功率;
判断所述温度调节需求功率是否大于所述多个压缩机的总额定制冷功率;
如果所述温度调节需求功率大于所述多个压缩机的总额定制冷功率,则将所述多个压缩机向所述电池冷却回路的制冷量开度调整至最大;
如果所述温度调节需求功率小于或等于所述多个压缩机的总额定制冷功率,则根据所述温度调节需求功率与所述总额定制冷功率之差对所述电池冷却回路的制冷量开度进行调整。
3.如权利要求1所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,所述获取所述电池的温度调节需求功率具体包括:
获取所述电池开启温度调节时的第一参数,并根据所述第一参数生成电池的第一温度调节需求功率;
获取所述电池在温度调节时的第二参数,并根据所述第二参数生成电池的第二温度调节需求功率;
根据所述第一温度调节需求功率和所述第二温度调节需求功率生成电池的所述温度调节需求功率。
4.如权利要求3所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,所述第一参数为所述电池开启温度调节时的初始温度和目标温度以及从所述初始温度达到所述目标温度的目标时间,所述根据所述第一参数生成第一温度调节需求功率具体包括:
获取所述初始温度和所述目标温度之间的第一温度差;
根据所述第一温度差和所述目标时间生成第一温度调节需求功率。
5.如权利要求4所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,通过以下公式生成所述第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t,
其中,ΔT1为所述初始温度和所述目标温度之间的第一温度差,t为所述目标时间,C为所述电池的比热容,M为所述电池的质量。
6.如权利要求4所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,所述第二参数为所述电池在预设时间内的平均电流,通过以下公式生成所述第二温度条件需求功率:
I2*R,
其中,I为所述平均电流,R为所述电池的内阻。
7.如权利要求1-6任一项所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,还包括:
检测所述电池的温度;
当所述电池的温度大于第一温度阈值时,进入冷却模式;
当所述电池的温度小于第二温度阈值时,进入加热模式。
8.如权利要求7所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,当为冷却模式时,所述根据所述温度调节需求功率、所述温度调节实际功率、多个所述区域温度和所述空调设定温度对所述多个车内冷却回路、所述多个电池冷却回路和所述多个制冷回路的开度进行调整具体包括:
当所述温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率时,判断所述电池温度是否大于第三温度阈值,其中,所述第三温度阈值大于所述第一温度阈值;
如果所述电池温度大于所述第三温度阈值,则降低所述多个车内冷却回路的开度,并提高所述多个电池冷却回路的开度,其中,电池通过对应的阀门分别控制。
9.如权利要求8所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,还包括:
判断所述电池的温度调节需求功率是否大于所述电池对应的温度调节实际功率;
如果所述电池的温度调节需求功率大于所述电池对应的温度调节实际功率,则获取所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差,并根据所述功率差增加用于冷却所述电池的压缩机的功率,或者调节增加所述电池冷却回路的冷却液流量,以增加所述电池的冷却功率;
如果所述电池的温度调节需求功率小于或等于所述温度调节实际功率,则减小所述压缩机的功率或保持所述压缩机的功率不变,或者调节减少所述电池对应的电池冷却回路的冷却液流量,以减少所述电池的冷却功率。
10.如权利要求8所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,还包括:
如果所述电池温度小于所述第三温度阈值,则进一步判断所述车内温度是否大于所述空调设定温度;如果所述车内温度大于所述空调设定温度,则降低所述多个车内冷却回路的开度,并提高所述多个电池冷却回路的开度。
11.如权利要求8-10任一项所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,所述降低所述多个车内冷却回路的开度具体包括:
获取所述多个区域温度之间的温度差;
判断所述温度差是否大于第四温度阈值;如果大于所述第四温度阈值,则将温度高的所述出风口所在制冷回路对应的车内冷却回路的开度增大,并将温度高的出风口所在制冷回路对应的电池冷却回路的开度降低。
12.如权利要求11所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,还包括:
将温度低的所述出风口所在制冷回路对应的车内冷却回路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷回路对应的电池冷却回路的开度提高。
13.如权利要求7所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,当为加热模式时,还包括:
判断所述电池的温度调节需求功率是否大于所述温度调节实际功率;
如果所述电池的温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率,则获取所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差,并根据所述功率差增加用于冷却所述电池的加热器的功率,或者调节增加所述电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加所述电池的加热功率;
如果所述电池的温度调节需求功率小于或等于所述温度调节实际功率,则减小所述加热器的功率,或保持所述加热器的功率不变,或者调节减少所述电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少所述电池的加热功率。
14.如权利要求7任一项所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,还包括:
如果所述电池的温度调节需求功率小于所述温度调节实际功率,则降低所述电池的流路中水泵的转速;
如果所述电池的温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率,则提高所述电池的流路中所述水泵的转速。
15.如权利要求1所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,所述获取所述电池的温度调节实际功率具体包括:
获取用于调节所述电池温度的流路的入口温度和出口温度,并获取冷却液流入所述流路的流速;
根据所述电池的流路入口温度和出口温度生成电池的第二温度差;
根据所述电池的第二温度差和所述流速生成所述电池的温度调节实际功率。
16.如权利要求15所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,通过以下公式生成所述温度调节实际功率:
ΔT2*c*m,
其中,所述ΔT2为所述第二温度差,c为所述流路中冷却液的比热容,m为单位时间内流过所述流路的横截面积的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为所述冷却液的流速,ρ为所述冷却液的密度,s为所述流路的横截面积。
17.如权利要求1所述的车载电池的温度调节方法,其特征在于,所述电池为电池包或电池模组。
18.一种车载电池的温度调节***,其特征在于,包括:
多个制冷回路,其中,每个制冷回路包括压缩机、与所述压缩机相连的冷凝器;
与所述多个制冷回路相连的多个车内冷却回路;
与所述多个制冷回路相连的多个电池冷却回路;
分别与电池和所述多个电池冷却回路相连的电池温度调节模块,用于获取温度调节需求功率和温度调节实际功率,并获取车辆中多个区域的区域温度和空调设定温度,以及根据所述温度调节需求功率、所述温度调节实际功率、多个所述区域温度和所述空调设定温度对所述多个车内冷却回路、所述多个电池冷却回路和所述多个制冷回路的功率进行调整,以使所述电池在目标时间内达到目标温度。
19.如权利要求18所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述电池冷却回路包括换热器,所述换热器与所述电池温度调节模块相连。
20.如权利要求18所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述电池温度调节模块包括:调节所述电池温度的流路,所述流路设置在所述电池之中;连接在所述流路和所述换热器之间的水泵、介质容器、加热器,以及控制器,其中,所述控制器获取所述多个电池的温度调节需求功率和温度调节实际功率,并根据所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率对所述电池的温度进行调节。
21.如权利要求20所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述电池温度调节模块还包括:分别设置在所述流路的入口的第一温度传感器,分别设置在所述流路的出口的第二温度传感器,以及流速传感器。
22.如权利要求20所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器还用于根据所述多个压缩机的额定制冷功率生成所述多个压缩机的总额定制冷功率,以及判断所述温度调节需求功率是否大于所述多个压缩机的总额定制冷功率,其中,
当所述温度调节需求功率大于所述多个压缩机的总额定制冷功率时,所述控制器将所述多个电池冷却回路的制冷量开度调整至最大;
当所述温度调节需求功率小于或等于所述多个压缩机的总额定制冷功率时,所述控制器根据所述温度调节需求功率与所述总额定制冷功率之差对所述电池冷却回路的制冷量开度进行调整。
23.如权利要求20所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器用于分别获取所述电池开启温度调节时的第一参数,并根据所述第一参数生成电池的第一温度调节需求功率,以及分别获取所述电池在温度调节时的第二参数,并根据所述第二参数生成电池的第二温度调节需求功率,并根据第一温度调节需求功率和所述第二温度调节需求功率生成电池的所述温度调节需求功率。
24.如权利要求23所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述第一参数为所述电池开启温度调节时的初始温度和目标温度以及从所述初始温度达到所述目标温度的目标时间,所述控制器获取所述初始温度和所述目标温度之间的第一温度差,并根据所述第一温度差和所述目标时间生成第一温度调节需求功率。
25.如权利要求24所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器通过以下公式生成所述第一温度调节需求功率:
ΔT1*C*M/t,
其中,ΔT1为所述每个电池初始温度和所述目标温度之间的第一温度差,t为所述目标时间,C为所述电池的比热容,M为所述电池的质量。
26.如权利要求23所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述第二参数为所述电池在预设时间内的平均电流,所述控制器通过以下公式生成所述电池的第二温度调节需求功率:
I2*R,
其中,I为所述平均电流,R为所述电池的内阻。
27.如权利要求1826中任一项所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器还用于,还用于检测所述电池的温度,并在所述电池的温度大于第一温度阈值时,控制所述温度调节***进入冷却模式,以及在所述电池的温度小于第二温度阈值时,控制所述温度调节***进入加热模式。
28.如权利要求27所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器用于,在所述电池冷却回路的所述温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率时,判断所述电池温度是否大于第三温度阈值,其中,如果所述电池温度大于所述第三温度阈值,则所述控制器降低所述多个车内冷却回路的开度,并提高所述多个电池冷却回路的开度,其中,所述多个电池冷却回路的开度通过对应的阀门分别控制,所述第三温度阈值大于所述第一温度阈值。
29.如权利要求27所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,当为冷却模式时,所述控制器在所述电池的温度调节需求功率大于所述电池对应的温度调节实际功率时,获取所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差,并根据所述功率差增加用于冷却所述电池的压缩机的功率,或者调节增加所述电池冷却回路的冷却液流量,以增加所述电池的冷却功率,以及在所述某个电池的温度调节需求功率小于或等于所述电池的温度调节实际功率时,减小所述压缩机的功率或保持所述压缩机的功率不变,或者调节减少所述电池对应的电池冷却回路的冷却液流量,以减少所述电池的冷却功率。
30.如权利要求27所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器,还用于在所述电池的温度小于所述第三温度阈值,且所述车内温度等于所述空调设定温度时,降低所述多个车内冷却回路的开度,并提高所述多个电池冷却回路的开度。
31.如权利要求29所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器还用于获取所述多个区域温度之间的温度差,并在所述温度差大于第四温度阈值时,将温度高的所述出风口所在制冷回路对应的车内冷却回路的开度增大,并将温度高的出风口所在制冷回路对应的电池冷却回路的开度降低。
32.如权利要求30所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器还用于将温度低的所述出风口所在制冷回路对应的车内冷却回路的开度降低,并将温度低的出风口所在制冷回路对应的电池冷却回路的开度提高。
33.如权利要求27所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,当为加热模式时,所述控制器在所述电池的温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率时,获取该电池的所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差,并根据所述功率差增加用于冷却所述电池的加热器的功率,或者调节增加所述电池的循环分支回路的冷却液流量,以增加所述电池的加热功率,以及在所述电池的温度调节需求功率小于或等于所述电池对应的温度调节实际功率时,减小所述加热器的功率,或保持所述加热器的功率不变,或者调节减少所述电池的循环分支回路的冷却液流量,以减少所述电池的加热功率。
34.如权利要求20所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器,还用于在所述电池的所述温度调节需求功率小于所述温度调节实际功率时,降低水泵的转速,并在所述电池的温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率时,提高所述水泵的转速。
35.如权利要求21所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述控制器分别根据所述第一温度传感器检测的入口温度和第二温度传感器检测的出口温度生成电池的第二温度差,并根据所述电池的第二温度差和所述流速传感器检测的流速生成所述电池的温度调节实际功率。
36.如权利要求35所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,通过以下公式生成所述温度调节实际功率:
ΔT2*c*m,
其中,所述ΔT2为所述第二温度差,c为所述流路中的冷却液的比热容,m为单位时间内流过所述流路的横截面积的冷却液质量,其中,m=v*ρ*s,v为所述冷却液的流速,ρ为所述冷却液的密度,s为所述流路的横截面积。
37.如权利要求18所述的车载电池的温度调节***,其特征在于,所述电池为电池包或电池模组。
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