CN111755777A - 浸没式冷却模组及其低温加热控制方法与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池温控领域，其实施方式提供了一种浸没式冷却模组的低温加热控制方法，所述控制方法包括：获取模组内温度分布的若干抽样值，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制。所述获取模组内温度分布的若干抽样值通过设置于所述模组内的若干温度传感器分别进行获取，所述温度传感器设置于所述模组顶部和所述模组内的电芯之间。同时还提供了对应的浸没式冷却模组的低温加热控制设备，以及浸没式冷却模组。本发明提供的实施方式方案实施简单，加热速率更快，整车能量损耗更低。

Description

浸没式冷却模组及其低温加热控制方法与设备
技术领域
本发明涉及电池温控领域，特别涉及一种浸没式冷却模组、一种浸没式冷却模组的低温加热控制方法、一种浸没式冷却模组的低温加热控制设备以及一种电动汽车。
背景技术
为了解决锂电池生热与电芯间的温差问题,浸没式模组的研究也越来越受到各个主机厂与电池供应商的重视。与传统方案类似，浸没式模组的冷却与低温加热均通过冷却液的循环进行控制，具体主要是通过整车PTC加热冷却液，并让加热后的冷却液在各个模组间进行循环升温，以实现对模组中电芯的加热。这样的低温加热方案需要加热装置和循环装置的同时工作，***的结构复杂，且冷却效率较低，而且还不能实现对单个模组加热的独立控制，不利于精细化的温度调控。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种浸没式冷却模组及其低温加热控制方法与设备，以至少解决现有冷却模组中的控制不精准和无法单独控制的问题。
在本发明的第一方面，提供了一种浸没式冷却模组的低温加热控制方法，所述控制方法包括：获取模组内温度分布的若干抽样值，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制。
优选的，所述获取模组内温度分布的若干抽样值通过设置于所述模组内的若干温度传感器分别进行获取，所述温度传感器设置于所述模组顶部和所述模组内的电芯之间。
优选的，所述模组的顶部设置有两个温度传感器，所述模组内每两个电芯为一组，每一组之间设置有一个温度传感器。
优选的，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制，包括：计算所述若干抽样值的均值，若所述均值低于温度阈值时，控制所述冷却液升温；计算所述若干抽样值的极差，若所述极差大于温差阈值时，控制所述冷却液流动。
优选的，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制，包括：根据预设条件从所述若干抽样值中选择抽样值，基于所选择的抽样值之间的关系，实施预设的控制策略，所述控制策略包括：冷却液的升温幅度和流动持续时间。
优选的，控制所述冷却液升温通过模组内部的PTC加热件实现，控制所述冷却液流动通过循环泵实现。
在本发明的第二方面，还提供了一种浸没式冷却模组的低温加热控制设备，包括：至少一个处理器；存储器，与所述至少一个处理器连接；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的浸没式冷却模组的低温加热控制方法。
优选的，所述控制设备为电池管理***。
在本发明的第三方面，还提供了一种浸没式冷却模组，所述模组内包括冷却液、PTC加热板、若干温度传感器以及多个电芯，所述温度传感器分布于所述模组的不同位置，所述PTC加热板的工作状态与所述温度传感器所采集的温度相关，所述冷却液的流动受循环泵驱动，所述模组与电池管理***相连，所述电池管理***被配置为执行前述的浸没式冷却模组的低温加热控制方法。
在本发明的第四方面，还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的浸没式冷却模组。
本发明第五方面，还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的浸没式冷却模组的低温加热控制方法。
通过本发明提供的上述技术方案，具有以下有益效果：本发明提供的适用于浸没式冷却模组的低温加热方案，通过BMS进行控制，方案实施简单，加热速率更快，整车能量损耗更低。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明一种实施方式提供的浸没式冷却模组的低温加热控制方法的流程示意图；
图2是本发明一种实施方式提供的浸没式冷却模组的低温加热控制方法中的温度传感器位置分布示意图；
图3是本发明一种实施方式提供的浸没式冷却模组的结构示意图。
附图标记说明
1电芯 2集成进出口端板 3 PTC加热板 4密封腔体
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一种实施方式提供的浸没式冷却模组的低温加热控制方法的流程示意图，如图1所示。一种浸没式冷却模组的低温加热控制方法，所述控制方法包括：获取模组内温度分布的若干抽样值，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制。
如此，实现对模组内的电芯温度的独立控制。如背景技术所述，现有的模组低温加热均是通过加热冷却液并循环的方式实现的，无法针对单独的模组进行独立温度调控。多个模组之间的冷却液的温度几乎是一致的，而且冷却液是否循环也无法进行单独的调控。本实施方式通过获取温度作为判断条件，单独控制模组内的温度和流动性，以达到对单个模组的温度控制的目的。
在本发明提供的一种实施方式中，所述获取模组内温度分布的若干抽样值通过设置于所述模组内的若干温度传感器分别进行获取，所述温度传感器设置于所述模组顶部和所述模组内的电芯之间。为了更好地得到模组内温度场的分布，需要在模组内不同位置设置温度传感器。将温度传感器设置于模组顶部，即测定温度传导路径的端点处的温度；将温度传感器所述模组内的电芯之间，即测定温度传导路径中的温度，以此能够更加准确地获取到冷却液的温度。本实施方式中的模组内的电芯之间包括：每个相邻电芯之间或每组相邻电芯之间，此处的每组中的电芯数量为用户自行选定。
图2是本发明一种实施方式提供的浸没式冷却模组的低温加热控制方法中的温度传感器位置分布示意图，如图2所示。在本发明提供的一种实施方式中，所述温度传感器设置于所述模组顶部和所述模组内的电芯之间，包括：所述模组的顶部设置有两个温度传感器，所述模组内每两个电芯为一组，每一组之间设置有一个温度传感器。模组顶部布置2个NTC温度传感器，模组内部液体布置有三个温度传感器，其位置分别为：电芯2与电芯3之间、电芯4与电芯5之间、电芯6与电芯7之间，设置高度为电芯中心所在的高度，温度传感器不与电芯直接接触，仅检测冷却液的温度。
在本发明提供的一种实施方式中，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制，包括：计算所述若干抽样值的均值，若所述均值低于温度阈值时，控制所述冷却液升温；计算所述若干抽样值的极差，若所述极差大于温差阈值时，控制所述冷却液流动。由于在同一模组内设置有多个温度传感器，对应于多个采集的温度值。当若干抽样值的均值都低于温度阈值时，由此可以判断电芯的温度过低，需要加热，进而控制所述冷却液升温，此方式还能避免单个温度传感器失效的影响。当若干抽样值的极差大于温差阈值时，由此可以判断电芯的不同位置的温差过大，需要进行温度的均衡，进而控制所述冷却液流动。通过对前述的若干抽样值的数学统计值的分析，能更加全面地反映电芯的温度分布状况，进而实施对应的温控措施。当电池温度低于BMS预设值时，启动低温加热策略，此时PTC加热到设定温度并保持，并持续加热电池模组内部冷却液，循环泵并不工作，冷却液充满电池模组但是并不流动，这样流体升温后能够持续加热电池。相比于传统方案中的整车PTC加热冷却液后通过流动加热电池-本专利提供的加热方法能够单独控制每个模组内部的温升速率，通过控制不同模组内部的PTC温度能够有效控制膜组间的电芯温差。
在本发明提供的一种实施方式中，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制，包括：根据预设条件从所述若干抽样值中选择抽样值，基于所选择的抽样值之间的关系，实施预设的控制策略，所述控制策略包括：冷却液的升温幅度和流动持续时间。此处的根据预设条件从所述若干抽样值中选择抽样值，即根据预设的某两个抽样值之间的关系，实施预设的控制策略。例如：在低温加热过程中，比较同模组内的两个电芯表面温度值，当同模组内的两个电芯表面温度值>＝5℃时，BMS向整车反馈信号，此时VCU开启循环泵，并让冷却液开始在电芯间流动3min，各模组加热部件温度保持不变；或者仅比较电芯之间相邻处的温度值，当同一模组密封腔内的三个温度传感器获取的最大温度与最小温度相差温度>＝5℃时，BMS向整车反馈信号，此时VCU开启循环泵，并让冷却液开始在电芯间流动1min，各模组加热部件温度保持不变；或者选择电芯之间相邻处的温度值之中的最大值与表面温度相比较，当同一模组的密封腔内三个温度传感器的最大值与电芯表面温度传感器的最小值相差>＝5℃时，此时加热部件保持最高温度，持续加热冷却液；当温差<＝5℃时，随温差减小而逐渐降低加热部件的温度。
在前述的实施方式中，控制所述冷却液升温通过模组内部的PTC加热件实现，控制所述冷却液流动通过循环泵实现。PTC加热件设置于模组的内部，其产生的热量通过冷却液传导至电芯。由于模组中存在冷却液，因此PTC加热件优选为防水PTC加热板。循环泵受电能驱动，以提供模组中冷却液的循环能量，其可以设置于模组的内部，也可以利用外部的已有的循环泵。
在本发明提供的一种实施方式中，一种浸没式冷却模组的低温加热控制设备，包括：至少一个处理器；存储器，与所述至少一个处理器连接；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的浸没式冷却模组的低温加热控制方法。此处的控制模块或处理器具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断***等。此处控制模块或控制设备可以例如为单片机、芯片或处理器等常用硬件，更常用的情况下，就是智能终端或者PC的处理器。进一步的，所述控制设备为电池管理***。在此处，该装置可以是PMS(电池包管理***)或BMS(电池管理***)中的现有控制器，其实现的功能为该控制器的子功能。该设备的具体形式为依赖于现有PMS中控制器的硬件运行环境中的一段软件代码。
图3是本发明一种实施方式提供的浸没式冷却模组的结构示意图，如图3所示。在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种浸没式冷却模组，所述模组内包括冷却液、PTC加热板、若干温度传感器以及多个电芯，所述温度传感器分布于所述模组的不同位置，所述PTC加热板的工作状态与所述温度传感器所采集的温度相关，所述冷却液设置于密封腔体之中，其流动受循环泵驱动，所述模组与电池管理***相连，所述电池管理***被配置为执行前述的浸没式冷却模组的低温加热控制方法。
在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的浸没式冷却模组。在电动汽车中采用前述的浸没式冷却模组，具有控温精准和对每个模块单独控温的优点。
本发明提供的实施方式针对现有的浸没式冷却模组低温加热问题，提供了对加热和流动进行分别独立控制的方法。该方法使浸没式冷却模组，采用本发明中的实施方式能够有效控制模组间以及模组内部电池的温差，同时提高加热的速率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种浸没式冷却模组的低温加热控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取模组内温度分布的若干抽样值；
基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述模组内温度分布的若干抽样值通过设置于所述模组内的若干温度传感器分别进行获取，所述温度传感器设置于所述模组顶部和所述模组内的电芯之间。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述模组的顶部设置有两个温度传感器，所述模组内每两个电芯为一组，每一组之间设置有一个温度传感器。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制，包括：
计算所述若干抽样值的均值，若所述均值低于温度阈值，控制所述冷却液升温；
计算所述若干抽样值的极差，若所述极差大于温差阈值，控制所述冷却液流动。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，基于所述若干抽样值，对所述模组中的冷却液的温度和流动性分别进行控制，包括：
根据预设条件从所述若干抽样值中选择抽样值，基于所选择的抽样值之间的关系，实施预设的控制策略，所述控制策略包括：冷却液的升温幅度和流动持续时间。
6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，控制所述冷却液升温通过模组内部的PTC加热件实现，控制所述冷却液流动通过循环泵实现。
7.一种浸没式冷却模组的低温加热控制设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现权利要求1至6中任意一项权利要求所述的浸没式冷却模组的低温加热控制方法。
8.根据权利要求7所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备为电池管理***。
9.一种浸没式冷却模组，所述模组内包括冷却液、PTC加热板、若干温度传感器以及多个电芯，所述温度传感器分布于所述模组的不同位置，所述PTC加热板的工作状态与所述温度传感器所采集的温度相关，所述冷却液的流动受循环泵驱动，其特征在于，所述模组与电池管理***相连，所述电池管理***被配置为执行权利要求1至6中任意一项权利要求所述的浸没式冷却模组的低温加热控制方法。
10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求9中所述的浸没式冷却模组。
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