CN115626088A - 一种充电电池包热管理控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

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CN115626088A CN202211140820.1A CN202211140820A CN115626088A CN 115626088 A CN115626088 A CN 115626088A CN 202211140820 A CN202211140820 A CN 202211140820A CN 115626088 A CN115626088 A CN 115626088A
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Abstract

本发明属于动力电池包管理技术领域，具体涉及一种充电电池包热管理控制方法、装置及存储介质，该方法，应用于控制***，控制***包括控制设备和电池包管理***，控制设备包括冷却回路、水冷板和整车控制器，整车控制器与冷却回路及水冷板通信连接，电池包管理***与整车控制器通信连接，方法包括：在电池包充电时，电池包管理***获取电池包中电芯的发热量，整车控制器获取水冷板的换热量；当整车控制器接收到所述的发热量信息时，与所述的换热量进行对比判断，从而调整所述冷却回路的工作状态。其目的是：用来解决背景技术中指出的动力电池在充电时，整车功耗偏大，使得用户在充电时多支付一部分费用的问题。

Description

一种充电电池包热管理控制方法、装置及存储介质
技术领域
本发明属于动力电池包管理技术领域，具体涉及一种充电电池包热管理控制方法、装置及存储介质。
背景技术
随着新能源汽车的普及，电动汽车已经当下主流车企的发展方向，围绕动力电池的技术议题已是热门的研发方向。在环境温度常温或高温用车过程中，当用户为动力电池充电时由于电芯本身具有内阻，在充电时电芯会持续产热。一般具有快充能力的电池包都具有水冷***，这种***可以持续地将充电时电芯产热通过对流传热的方式将热量带走，避免这些产热使电芯温度持续升高。
现有技术对电池冷却的主要方法是利用电池包总成集成水冷板进行换热。控制这种换热的方法是当电池达到某一阈值温度后发出冷却请求，此时压缩机功率由水冷板入水口温度决定。根据电池充电map可以明确，电池在充电最快的时候往往是温升最快的时候，此时虽然电池达到冷却***的开启阈值，但由于温升过快冷却液不能快速交换电芯产热。
在一些情况下往往存在对电芯冷却滞后导致电芯在温升最快时无法获得最大的制冷量。在这种情况下，如果用电池温度作为冷却请求，首先可能导致无法使电池长时间维持在大电流下充电从而影响充电时间，其次可能会导致压缩机功率的浪费，导致整车功耗增加；而在另一些情况下在充电末期随着电池SOC逐渐增大充电电流也会随之下降，在此时电芯温度虽然没有迅速下降，但从充电电流开始减小到充电结束这段时间的电芯产热会迅速减小，如果依然用电池的温度作为冷却请求，同样存在整车功耗偏大，使得用户在充电时多支付一部分费用。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种充电电池包热管理控制方法、装置及存储介质，用来解决背景技术中指出的动力电池在充电时，整车功耗偏大，使得用户在充电时多支付一部分费用的问题，通过本方案，能够在常温和高温充电时，实现及时换热，降低能耗，为用户减少充电费用。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种充电电池包热管理控制方法，应用于控制***，所述控制***包括控制设备和电池包管理***，所述控制设备包括冷却回路、水冷板和整车控制器，所述水冷板与电池包中的电池模组贴合布置，所述冷却回路与水冷板管路连接，所述整车控制器与冷却回路及水冷板通信连接，所述电池包管理***与整车控制器通信连接，所述方法包括：
在电池包充电时，所述电池包管理***获取电池包中电芯的发热量，所述整车控制器获取水冷板的换热量；
当整车控制器接收到所述的发热量信息时，与所述的换热量进行对比判断，从而调整所述冷却回路的工作状态。
结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述方法还包括：
在电池包管理***获取电池包的发热量时，通过温度传感器获取电池包中电芯温度，并进行对比获得最高温度，整车控制器获取电池包的SOC和电流，并与电芯温度构成充电map，插值预测冷却回路响应电池包冷却时间段内的电流值。
通过插值预测冷却回路响应电池包冷却时间段内的电流值，有利于冷却回路对充电时，电芯的发热量的及时换热，从而有利于控制冷却回路对水冷板的换热量的控制，避免冷却回路不能及时换热或换热量过大，导致浪费。
结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述方法还包括：
整车控制器获取电芯温度、SOC与内阻值构成的电芯内阻map，插值预测时间内的电池包内阻值，并通过公式：
Figure BDA0003853521150000021
计算出插值预测时间内电芯发热量。
通过插值预测时间内的电池包内阻值，能够准确计算出插值预测时间内电芯的有效发热量。
结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述方法还包括：
在所述整车控制器获取水冷板的换热量时，通过冷却回路测试出水冷板换热功率map中最大的换热功率，并计算出水冷板的最大换热量。
通过知晓水冷板的最大换热量，能够知晓对电池包的最大换热量，从而有利于冷却回路功率的控制。
结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述冷却回路包括电动压缩机、水冷冷凝器、储液罐、电子膨胀阀和电池冷却器，所述电动压缩机与水冷冷凝器管路连接，所述水冷冷凝器与储液罐管路连接，所述储液罐与电池冷却器管路连接，所述电子膨胀阀设置在储液罐与电池冷却器之间的管路上；
所述电池冷却器与水冷板之间连接有冷却水泵，所述水冷板与电池冷却器之间连接有八通阀。
通过电池水冷板的冷却液在通过八通阀后在电池冷却器与冷却回路中的冷媒进行换热，再通过电动压缩机的工作，使冷却液能够循环对水冷板进行冷却，从而对电池包在充电时，进行换热。
结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述整车控制器获取水冷板的换热量时，通过控制电动压缩机的转速和电动压缩机出入口高低压的比值，从而测试出水冷板换热功率map中最大的换热功率，并计算出水冷板的最大换热量。
结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述方法还包括：
在所述的发热量与换热量对比判断时，若单位时间内，电芯发热量≤最大换热量，在此时压缩机出入口高低压的比值下，调整电动压缩机转速至发热量与换热量相等时的转速值；
若单位时间内，电芯发热量大于最大换热量，在此时压缩机出入口高低压的比值下，则调整压缩机转速至最大换热量时的转速值。
通过发热量与换热量的对比，从而调整电动压缩机的转速值，使电动压缩机能够根据换热量，从而调整其功率，进而能够避免电动压缩机做无用功，节省电能的消耗，从而降低整车在充电时的耗电量。
结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述方法还包括：
在所述的发热量与换热量对比判断时，通过公式：
Figure BDA0003853521150000031
其中，Cbat为电芯的比热容，mbat为电芯的质量，计算出单位时间末时，电芯的最高温度，整车控制器利用电芯最高温度、SOC与电流构成的充电map，插值预测电动压缩机响应电池包冷却时间段内的电流值。
通过插值预测压缩机响应电池包冷却时间段末时的电流值，有利于电动压缩机的转速值的调整，使电动压缩机的转速能够随换热量的变化而变化。
第二方面，本申请还提供了一种充电电池包热管理控制装置，应用于控制***，所述控制***包括控制设备和电池包管理***，所述控制设备包括冷却回路、水冷板和整车控制器，所述水冷板与电池包中的电池模组贴合布置，所述冷却回路与水冷板管路连接，所述整车控制器与冷却回路及水冷板通信连接，所述电池包管理***与整车控制器通信连接，所述装置还包括：
发送单元，用于发送电池包充电时，电池包中电芯的发热量信息和水冷板的换热量信息；
处理单元，用于接收电芯的发热量信息和水冷板的换热量信息，并对发热量信息与水冷板的换热量信息进行对比判断，从而调整冷却回路的工作状态。
通过将电池包充电时，电池包中电芯的发热量信息和水冷板的换热量信息发送给处理单元，使处理单元在对发热量信息与水冷板的换热量信息对比判断后，能够控制冷却回路的工作状态，从而控制水冷板的换热量，减少冷却回路的消耗。
第三方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述所述的方法。
采用上述技术方案的发明，具有如下优点：
通过整车控制器实时提取的电池包SOC、内阻、电芯温度，预测电池包的充电电流，从而计算电芯的发热量以及最大发热量，根据计算出的电池包在压缩机响应电池包冷却时间内发热量，从而调整冷却回路中电动压缩机的转速值，使电动压缩机的转速能够随发热量的变化而变化，从而使冷却回路能够及时对电池包进行换热，从而满足动力电池的散热需求，并使得电池包在充电时，自身能耗最小，为用户节省充电费用。
附图说明
本申请可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图；
图1为本发明一种充电电池包热管理控制方法的控制逻辑图；
图2为本发明一种充电电池包热管理控制方法中电池包热管理架构图；
图3为本发明一种充电电池包热管理控制方法中电芯的充电map结果表；
图4为本发明一种充电电池包热管理控制方法中内阻map结果表；
图5为本发明一种充电电池包热管理控制方法中水冷板换热功率map表；
图6为本发明一种充电电池包热管理控制装置的框图；
主要元件符号说明如下：
控制装置100、发送单元110、处理单元120。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本申请进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参考附图1-5所示，本申请实施例提供的的一种充电电池包热管理控制方法，应用于控制***，控制***包括控制设备和电池包管理***BMS，控制设备包括冷却回路、水冷板和整车控制器HCU，水冷板与电池包中的电池模组贴合布置，用于对电池包中的电池模组进行换热。冷却回路与水冷板管路连接，用于控制冷却液在冷却回路与水冷板之间循环。整车控制器HCU与冷却回路及水冷板通信连接，用于采集冷却回路和水冷板的工作状态，并控制冷却回路。电池包管理***BMS与整车控制器HCU CAN总线连接，使整车控制器HCU能够采集电池包管理***BMS的信息。
请参考图2所示，本实施例中，冷却回路包括电动压缩机、水冷冷凝器、储液罐、电子膨胀阀和电池冷却器，电动压缩机与水冷冷凝器通过管路固定连接，水冷冷凝器与储液罐通过管路固定连接，储液罐与电池冷却器通过管路固定连接，电子膨胀阀固定安装在储液罐与电池冷却器之间的管路上；电池冷却器与水冷板之间连接有冷却水泵，水冷板与电池冷却器之间连接有八通阀。
整车控制器HCU与电动压缩机以及电子膨胀阀CAN总线连接，通过电池水冷板的冷却液在通过八通阀后在电池冷却器与水冷冷凝器中的冷媒进行换热，再通过控制电动压缩机的转速，使冷却液能够循环对水冷板进行冷却，从而对电池包在充电时，进行换热。
本实施例中，该方法包括以下具体步骤：
S1、开始充电后，由电池包管理***BMS读取温度传感器感应到的电池包中电池模组中电芯温度，并通过对比获得最高温度T0；
S2、电池包管理***BMS将提取的电芯最高温度T0发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU再提取电池包管理***BMS中电芯温度、SOC与电流构成的充电map，插值预测电动压缩机响应电池包冷却时间段Δt0内的电流值
Figure BDA0003853521150000051
其中，电动压缩机响应电池包冷却时间段Δt0由出厂前测试得到；
S3、整车控制器HCU提取电池包管理***BMS电芯温度、SOC与内阻值构成的电芯内阻map，插值预测时间Δt0内的电池包内阻值
Figure BDA0003853521150000052
整车控制器HCU通过公式：
Figure BDA0003853521150000053
计算出时间Δt0内电池包发热量
Figure BDA0003853521150000054
S4、整车控制器HCU提取电池包管理***BMS中由电动压缩机转速、压缩机出入口高低压的比值测试出的水冷板换热功率map中最大的换热功率P′max，计算出时间Δt0内的水冷板最大换热量
Figure BDA0003853521150000061
整车控制器HCU将时间Δt0内电池包发热量
Figure BDA0003853521150000062
与时间Δt0内的水冷板最大换热量
Figure BDA0003853521150000063
进行对比判断；
S5、通过对比进行如下判断，若时间Δt0内电池包发热量
Figure BDA0003853521150000064
≤时间Δt0内水冷板最大换热量
Figure BDA0003853521150000065
在此时，电动压缩机出入口高低压的比值下，整车控制器HCU发送信号给电池包管理***BMS，调整电动压缩机转速至时间Δt0内电池包发热量
Figure BDA0003853521150000066
与时间Δt0内的水冷板最大换热量
Figure BDA0003853521150000067
相等时的转速值；
若时间Δt0内电池包发热量
Figure BDA0003853521150000068
>时间Δt0内水冷板最大换热量
Figure BDA0003853521150000069
在此时，电动压缩机出入口高低压的比值下，则整车控制器HCU发送信号给电池包管理***BMS调整压缩机转速调整至压缩机转速至最大换热量
Figure BDA00038535211500000610
时的转速值；
S6、整车控制器HCU通过公：
Figure BDA00038535211500000611
计算时间Δt0末时的电芯最高温T1，其中，Cbat为电芯的比热容，mbat为电芯的质量，整车控制器HCU提取电池包管理***BMS中由温度、SOC与电流组成的充电map，插值预测电动压缩机响应电池包冷却时间Δt1段内的电流值
Figure BDA00038535211500000612
从而调整电动压缩机的转速，使电动压缩机的转速能够随换热量的变化而变化；
S7、循环重复步骤S2至步骤S6，直至充电结束。
需要说明的是，每个电芯上设置有2个温度传感器，每个电池模组中包括多个电芯，电池包内包括多个电池模组。
通过对上述方法，对电池包中电芯的充电map、内阻map进行测试，测试结果如附图3-4所示，附图5为测试出的电动压缩机的出入口高低压的比值对应的功率以及转速。
通过提取CAN信号中实时的电池包SOC、内阻R、电池温度T，预测电池包的充电电流I，计算出电池包在压缩机响应电池包冷却时间Δti内发热功率，调整压缩机转速以及时满足动力电池的散热需求，同时使得热管理***自身能耗最小，为用户节省充电费用。
请参考附图6所示，本申请实施例还提供了一种充电电池包热管理控制装置，该控制装置包括控制设备和电池包管理***BMS，控制设备包括冷却回路、水冷板和整车控制器HCU，水冷板与电池包中的电池模组的电芯贴合布置，冷却回路与水冷板管路连接，整车控制器HCU与冷却回路及水冷板CAN连接，电池包管理***BMS与整车控制器HCU CAN连接。
本实施例中，冷却回路包括电动压缩机、水冷冷凝器、储液罐、电子膨胀阀和电池冷却器，电动压缩机与水冷冷凝器通过管路固定连接，水冷冷凝器与储液罐通过管路固定连接，储液罐与电池冷却器通过管路固定连接，电子膨胀阀固定安装在储液罐与电池冷却器之间的管路上；电池冷却器与水冷板之间连接有冷却水泵，水冷板与电池冷却器之间连接有八通阀。
整车控制器HCU与电动压缩机以及电子膨胀阀CAN总线连接，通过电池水冷板的冷却液在通过八通阀后在电池冷却器与水冷冷凝器中的冷媒进行换热，再通过控制电动压缩机的转速，使冷却液能够循环对水冷板进行冷却，从而对电池包在充电时，进行换热。
控制装置100还包括发送单元110和处理单元120，各单元具有的功能可以如下：
发送单元110，用于发送电池包充电时，电池包中电芯的发热量信息和水冷板的换热量信息；
处理单元120，用于接收电芯的发热量信息和水冷板的换热量信息，并对发热量信息与水冷板的换热量信息进行对比判断，从而调整冷却回路中电动压缩机的转速，使电动压缩机的转速能够随换热量的变化而变化。
可以理解的是，图6中所示的控制装置100结构仅为一种结构示意图，控制装置100还可以包括比图6所示更多的组件。图6中所示的各组件还可以采用硬件、软件或其组合实现。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的控制装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的各步骤对应过程，在此不再过多赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行如上述实施例中所述的充电时电池包热管理控制方法。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置、***和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置、***和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，应用于控制***，所述控制***包括控制设备和电池包管理***，所述控制设备包括冷却回路、水冷板和整车控制器，所述水冷板与电池包中的电池模组贴合布置，所述冷却回路与水冷板管路连接，所述整车控制器与冷却回路及水冷板通信连接，所述电池包管理***与整车控制器通信连接，所述方法包括：
在电池包充电时，所述电池包管理***获取电池包中电芯的发热量，所述整车控制器获取水冷板的换热量；
当整车控制器接收到所述的发热量信息时，与所述的换热量进行对比判断，从而调整所述冷却回路的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在电池包管理***获取电池包的发热量时，通过温度传感器获取电池包中电芯温度，并进行对比获得最高温度，整车控制器获取电池包的SOC和电流，并与电芯温度构成充电map，插值预测冷却回路响应电池包冷却时间段内的电流值。
3.根据权利要求2所述的一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
整车控制器获取电芯温度、SOC与内阻值构成的电芯内阻map，插值预测时间内的电池包内阻值，并通过公式：
Figure FDA0003853521140000011
计算出插值预测时间内电芯发热量。
4.根据权利要求1所述的一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述整车控制器获取水冷板的换热量时，通过冷却回路测试出水冷板换热功率map中最大的换热功率，并计算出水冷板的最大换热量。
5.根据权利要求1所述的一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，所述冷却回路包括电动压缩机、水冷冷凝器、储液罐、电子膨胀阀和电池冷却器，所述电动压缩机与水冷冷凝器管路连接，所述水冷冷凝器与储液罐管路连接，所述储液罐与电池冷却器管路连接，所述电子膨胀阀设置在储液罐与电池冷却器之间的管路上；
所述电池冷却器与水冷板之间连接有冷却水泵，所述水冷板与电池冷却器之间连接有八通阀。
6.根据权利要求5所述的一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，所述整车控制器获取水冷板的换热量时，通过控制电动压缩机的转速和电动压缩机出入口高低压的比值，从而测试出水冷板换热功率map中最大的换热功率，并计算出水冷板的最大换热量。
7.根据权利要求6所述的一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述的发热量与换热量对比判断时，若单位时间内，电芯发热量≤最大换热量，在此时压缩机出入口高低压的比值下，调整电动压缩机转速至发热量与换热量相等时的转速值；
若单位时间内，电芯发热量大于最大换热量，在此时压缩机出入口高低压的比值下，则调整压缩机转速至最大换热量时的转速值。
8.根据权利要求1所述的一种充电电池包热管理控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述的发热量与换热量对比判断时，通过公式：
Figure FDA0003853521140000021
其中，Cbat为电芯的比热容，mbat为电芯的质量，计算出单位时间末时，电芯的最高温度，整车控制器利用电芯最高温度、SOC与电流构成的充电map，插值预测电动压缩机响应电池包冷却时间段内的电流值。
9.一种充电电池包热管理控制装置，其特征在于，应用于控制***，所述控制***包括控制设备和电池包管理***，所述控制设备包括冷却回路、水冷板和整车控制器，所述水冷板与电池包中的电池模组贴合布置，所述冷却回路与水冷板管路连接，所述整车控制器与冷却回路及水冷板通信连接，所述电池包管理***与整车控制器通信连接，所述装置还包括：
发送单元，用于发送电池包充电时，电池包中电芯的发热量信息和水冷板的换热量信息；
处理单元，用于接收电芯的发热量信息和水冷板的换热量信息，并对发热量信息与水冷板的换热量信息进行对比判断，从而调整冷却回路的工作状态。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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