CN116345018A - 电池热管理***、控制***和方法及电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池热管理***、控制***和方法及电动汽车,热管理***包括:压缩机、液冷冷凝器、储液罐、节流装置和电池换热器依次连接形成回路;散热器,其上设有电子风扇;电加热器;第一阀体,进口连接冷却液进水管,两出口分别与电池换热器和液冷冷凝器的进口相连;第二阀体,进口连接电池换热器的出口,两出口分别与两水泵的进口相连;第一水泵的出口与冷却液出水管相连,第二水泵的出口连接散热器的进口;第三阀体,进口连接液冷冷凝器的出口,两出口分别与两水泵的进口相连;第四阀体,进口连接散热器的出口,两出口分别与液冷冷凝器和电加热器的进口相连;电加热器的出口与电池换热器相连。本发明能够适用于极寒条件。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车储能技术领域,具体地,涉及一种电池热管理***、控制***和方法及电动汽车。
背景技术
近年来,随着传统能源的不断消耗,气候安全风险日益突出;为了缓解环境问题,储能和新能源汽车的发展可以说是必由之路,储能和新能源汽车的核心-电池包应用的区域和场景越来越广泛。
研究表明,电池包只有在20~25℃时才能发挥最佳能力,但是北方区域冬季环境温度较低,电池内部化学反应速率降低,电池放电倍率衰减,严重影响使用储能和新能源汽车的使用,甚至导致无法启动。
目前市场上采用的方式是:当外界的环境温度较低(例如:-15℃~5℃),电池包有制热需求时,***启动热泵模式给电池加热,以维持电池的正常运行。当环境温度极低(例如:-30℃~-15℃)时,极低的温度导致热泵模式无法实现,传统的做法是采用PTC加热,串联在水路上PTC启动加热电池包回路中的低温冷却液,实现制热功能。
现有技术的缺陷和不足:
1、在冬季环境温度极低的情况下,当电池包有制热需求时,由于环境温度极低,冷媒无法从外界环境中吸收热量,致使压缩机进气温度和压力超出压缩机的工作范围,压缩机不能正常运行,加热效果也有限;如果强行让压缩机在极端工况下长时间运行,压缩机易出现故障,甚至导致功能缺失。
2、采用PTC直接给水路加热,需要使用较大功率的PTC才能达到制热需求,耗电量大,制热效率低,经济性较差。
因此,亟需设计一种适用于极寒条件的电池热管理***来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种电池热管理***、控制***和方法及电动汽车。
根据本发明的第一方面,提供一种电池热管理***,包括:
压缩机、液冷冷凝器、储液罐、节流装置和电池换热器依次连接形成回路;
散热器,设置在室外,所述散热器上设有电子风扇;
电加热器,用于对所述电池换热器进行加热;
第一阀体,其进口连接冷却液进水管,第一出口与所述电池换热器的进口相连,第二出口与所述液冷冷凝器的进口相连;
第二阀体,其进口连接所述电池换热器的出口,第一出口与第一水泵的进口相连,第二出口与第二水泵的进口相连;所述第一水泵的出口与冷却液出水管相连,所述第二水泵的出口连接所述散热器的进口;
第三阀体,其进口连接所述液冷冷凝器的出口,第一出口与所述第二水泵的进口相连,第二出口与所述第一水泵的进口相连;
第四阀体,其进口连接所述散热器的出口,第一出口与所述液冷冷凝器的进口相连,第二出口与所述电加热器的进口相连;所述电加热器的出口与所述电池换热器相连,从而形成冷却液循环回路。
进一步地,所述节流装置采用电子膨胀阀。
进一步地,所述电加热器为水暖型电加热器。
进一步地,所述第二阀体的第一出口通过三通管与所述第一水泵的进口相连,第二出口通过三通管与所述第二水泵的进口相连;所述第三阀体的第一出口通过三通管与所述第二水泵的进口相连,第二出口通过三通管与所述第一水泵的进口相连。
根据本发明的第二方面,提供一种电池热管理***控制***,包括:上述的电池热管理***,以及,
进水温度传感器,设于冷却液进水管上;
出水温度传感器,设于冷却液出水管上;
空气温度传感器,用于获取环境温度;
控制单元,分别与压缩机、节流装置、第一阀体、第二阀体、第三阀体、第四阀体、第一水泵、第二水泵、电子风扇和电加热器相连。
根据本发明的第三方面,提供一种电池热管理***的控制方法,基于上述的电池热管理***控制***实现,制热模式下的控制方法包括:
当控制单元接收到制热请求和预设出水温度要求后,通过进水温度传感器获取进水温度,通过出水温度传感器获取出水温度,通过空气温度传感器获取环境温度;
控制单元判断环境温度与设定温度阈值的大小关系;
当环境温度不高于设定温度阈值时,控制单元控制第一阀体、第二阀体、第三阀体和第四阀体均运行到进口与第二出口连通状态;并控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇、电加热器工作;
当环境温度高于设定温度阈值时,控制单元控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇工作,并控制电加热器不工作。
进一步地,所述控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇、电加热器工作,包括:
控制单元对比出水温度与预设出水温度要求;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃时,控制单元控制压缩机、第一水泵、第二水泵、电子风扇、电加热器全功率运行;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间,控制单元降低控制压缩机的输出功率,调整节流装置开度,降低第二水泵、电子风扇和电加热器的输出功率;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃,控制单元停止压缩机、第二水泵、电子风扇、电加热器工作,并控制第一水泵继续运行。
进一步地,所述控制单元控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇工作,并控制电加热器不工作,包括:
控制单元对比出水温度与预设出水温度要求;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃时,控制单元控制压缩机、第一水泵、第二水泵、电子风扇全功率运行;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间时,控制单元降低压缩机的输出功率,调整节流装置开度,降低第二水泵和电子风扇的输出功率;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃时,控制单元停止压缩机、第二水泵、电子风扇工作,并控制第一水泵继续运行。
根据本发明的第四方面,提供一种电池热管理***的控制方法,基于上述的电池热管理***控制***实现,制冷模式下的控制方法包括:
当控制单元接收到制冷请求和预设出水温度要求后,通过进水温度传感器获取进水温度,通过出水温度传感器获取出水温度,通过空气温度传感器获取环境温度;
控制单元判断环境温度与设定温度阈值的大小关系;
当环境温度不低于设定温度阈值时,控制单元控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇工作;并控制第一阀体、第二阀体、第三阀体和第四阀体均运行到进口与第一出口连通状态;
控制单元通过出水温度与预设出水温度要求进行比对;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃,控制单元控制压缩机、第一水泵、第二水泵、电子风扇全功率运行;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间,控制单元降低控制压缩机的输出功率,调整节流装置开度;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃,控制单元停止压缩机工作,并控制第一水泵、第二水泵、电子风扇继续工作。
根据本发明的第五方面,提供一种电动汽车,包括上述的电池热管理***或上述的电池热管理***控制***。
与现有技术相比,本发明具有如下至少之一的有益效果:
1、本发明通过由压缩机、液冷冷凝器、储液罐、节流装置和电池换热器依次连接形成的冷却液循环回路,并设置电加热器,当外界环境极冷时,***进入超低温加热模式,电加热器工作以保证压缩机正常工作,从而能够适用于极寒条件,解决了极寒条件下压缩机无法正常工作的难题,能够拓宽电池热管理***的工作温度范围。本发明有助于延长压缩机的使用寿命,节约成本,同时达到降低电池热管理***能耗的目的,提高电池热管理***的能效比。
2、本发明利用电加热器实现制冷剂循环***的热量补充,对制冷剂循环***起到调节作用,仅需使用一个较小功率的电加热器即可保证压缩机在低温环境下的正常运行,且不会干扰冷却液循环***的运转。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明一实施例中电池热管理***的结构示意图;
图2是本发明一实施例中电池热管理***的电路原理框图;
图3是本发明一实施例中电池热管理***在制热模式下控制方法的流程示意图;
图4是本发明一实施例中电池热管理***在制冷模式下控制方法的流程示意图;
图中附图标记对应为:1-压缩机,2-液冷冷凝器,3-储液罐,4-节流装置,5-电池换热器,6-第一阀体,7-第二阀体,8-第一水泵,9-第三阀体,10-第二水泵,11-散热器,12-电子风扇,13-第四阀体,14-电加热器,15-进水温度传感器,16-出水温度传感器,17-空气温度传感器,18-控制单元;A表示阀体的进口,B表示阀体的第一出口,C表示阀体的第二出口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
需要说明的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,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的包括一个或者更多个该特征。而且,术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。
为解决现有的电池热管理***无法适应极寒条件(-30℃~-15℃)的问题,本发明实施例提供一种电池热管理***,以满足储能电子和新能源汽车的需求,参照图1,电池热管理***包括压缩机1、液冷冷凝器2、储液罐3、节流装置4、电池换热器5、散热器11、电加热器14以及各阀体,其中,压缩机1、液冷冷凝器2、储液罐3、节流装置4和电池换热器5依次连接形成回路;散热器11设置在室外,散热器11上设有电子风扇12;电加热器14用于对电池换热器5进行加热;各阀体均为具有一进口、两出口的三通阀;各阀体在运行时均只有进口与其中一出口导通,另一出口关闭;第一阀体6,其进口A连接冷却液进水管,第一出口B与电池换热器5的进口相连,第二出口C与液冷冷凝器2的进口相连;第二阀体7,其进口A连接电池换热器5的出口,第一出口B与第一水泵8的进口相连,第二出口C与第二水泵10的进口相连;第一水泵8的出口与冷却液出水管相连,第二水泵10的出口连接散热器11的进口;第三阀体9,其进口A连接液冷冷凝器2的出口,第一出口B与第二水泵10的进口相连,第二出口C与第一水泵8的进口相连;第四阀体13,其进口A连接散热器11的出口,第一出口B与液冷冷凝器2的进口相连,第二出口C与电加热器14的进口相连;电加热器14的出口与电池换热器5相连,从而形成冷却液(冷媒)循环回路;当外界环境极冷时,***进入超低温加热模式,电加热器4工作以保证压缩机正常工作,从而能够适用于极寒条件,解决了极寒条件下压缩机无法正常工作的难题,能够拓宽电池热管理***的工作温度范围。本发明有助于延长压缩机的使用寿命,节约成本,同时达到降低电池热管理***能耗的目的,提高电池热管理***的能效比。
在一些实施方式中,节流装置4采用电子膨胀阀,在其他一些实施方式中,还可以采用热力膨胀阀,或者根据具体情况和实际需要采用其他类型的节流元件。
在一些实施方式中,在冷却液循环***内设置电加热器14,电加热器14为水暖型电加热器,水暖型电加热器具有低功率的特点,具体的输出功率可按照实际实施需求来选择。由于设置电加热器14,在环境温度极低时,通过电加热器14工作,使得***内的热交换进行地更彻底,从而可以提高电池热管理***的制热能力,同时由于电加热器14工作时所需的功率不高,因此,仅需要耗费较小的电能就可以达到大幅提高制热效率的目的,具有显著的节能功效。
在一些实施方式中,第二阀体7的第一出口B通过三通管与第一水泵8的进口相连,第二出口C通过三通管与第二水泵10的进口相连;第三阀体9的第一出口B通过三通管与第二水泵10的进口相连,第二出口C通过三通管与第一水泵8的进口相连。
本发明另一实施例提供一种电池热管理***控制***,参照图2,该控制***包括:上述的电池热管理***,以及进水温度传感器15、出水温度传感器16、空气温度传感器17和控制单元18,其中:进水温度传感器15设于冷却液进水管上,即位于电加热器14的进水口;出水温度传感器16设于冷却液出水管上,即位于电加热器14的出水口;空气温度传感器17用于获取环境温度;控制单元18分别与压缩机1、节流装置4、第一阀体6、第二阀体7、第三阀体9、第四阀体13、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12和电加热器14相连。
在电加热器14的进水口和出水口分别设有进水温度传感器15和出水温度传感器16,并设置空气温度传感器17,可以结合实时采集的环境温度、冷却液进水温度和冷却液出水温度控制电池热管理机组高效地运行,以进一步提高电池热管理***的热交换功效。
上述实施例中,当外界环境温度较高时(例如:20℃~40℃),***进入制冷模式,压缩机1正常工作;当外界环境温度适宜时(例如:5℃~20℃),***进入自循环模式,压缩机1不工作;当外界环境较冷时(例如:-10℃~5℃),***进入制热模式,压缩机1正常工作,电加热器14不工作;当外界环境极冷时(例如:-30℃~-10℃),***进入超低温加热模式,为了保证压缩机1能正常工作,电加热器14工作。
上述实施例中,制热模式的运行工况如下:
当外界环境温度较低(如-10~5℃)时或***接到制热需求后进入制热模式,控制单元18调整阀体如下:第一阀体6、第二阀体7、第三阀体9、第四阀体13的进口均与第二出口连通,此时电加热器14不工作。
冷媒由压缩机1加压后进入液冷冷凝器2,将热量传递给液冷冷凝器2的冷却液后,冷媒在储液罐3过滤气态冷媒,过滤后的冷媒流入节流装置4进行节流降压,紧接着进入电池换热器5中吸收电池换热器5的冷却液的热量,最终再次进入压缩机1中再被加压,完成了冷媒侧的循环;低温冷却液通过进水管流经第一阀体6的进口A,从第一阀体6的第二出口C流入液冷冷凝器2,在液冷冷凝器2中吸收冷媒的热量后再由第三阀体9的进口A流进,流出第三阀体9的第二出口C后再通过第一水泵8将被加热的冷却液送入电池包中,这样***就完了成给电池包加热的任务。在电池换热器5中被冷媒吸收热量的冷却液通过第二阀体7的第二出口C进入第二水泵10中,通过第二水泵10流入散热器11中,冷却液在散热器11中吸收空气中的热量后再过第四阀体13流经电加热器14(不工作),最终流进电池换热器5中将热量传递给冷媒,这样冷却液就完成从外界环境中吸收热量的任务。
上述实施例中,超低温制热模式(外界环境温度极低时,比如-30~-10℃)的运行工况如下:
当外界环境温度极低(如-30~-10℃)时,***接到需求后进入制热模式,控制单元18调整阀体如下:第一阀体6、第二阀体7、第三阀体9、第四阀体13的进口均与第二出口连通,电加热器14工作。
冷媒测循环模式不变,不再赘述;低温冷却液通过进水管流经第一阀体6的进口A,从第一阀体6的第二出口C流入液冷冷凝器2,在液冷冷凝器2中吸收冷媒的热量后再由第三阀体9的进口流进,流出第三阀体9的第二出口C后再通过第一水泵8将被加热的冷却液送入电池包中,这样***就完了成给电池包加热的任务。在电池换热器5中被冷媒吸收热量的冷却液通过第二阀体7的第二出口C进入第二水泵10中,通过第二水泵10流入散热器11中,再经过第四阀体13流到电加热器14中,此时电加热器14工作将流经的冷却液加热,被加热后的冷却液进电池换热器5中将热量传递给冷媒,这样冷却液就完成了给冷媒加热的任务,保证压缩机1能正常工作。
本发明另一实施例还提供一种电池热管理***的控制方法,该方法基于上述的电池热管理***控制***实现,参照图3,制热模式下的控制方法包括:
S1、当控制单元18接收到制热请求和预设出水温度要求后,通过进水温度传感器15获取进水温度,通过出水温度传感器16获取出水温度,通过空气温度传感器17获取环境温度;这些温度信号均实时获取并反馈至控制单元18;进水温度传感器15向电池热管理***反馈进水温度信息,以便于该***根据进出水温度等多因素进行控制,从而实现更好的热管理效果。
S2、控制单元18判断空气温度传感器17获取的环境温度与设定温度阈值的大小关系;优选地,设定温度阈值为-15℃;
S3、当环境温度不高于设定温度阈值时,控制单元18控制第一阀体6、第二阀体7、第三阀体9和第四阀体13均运行到进口与第二出口连通状态;并控制压缩机1、节流装置4(以采用电子膨胀阀为例)、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12、电加热器14工作;
S4、当环境温度高于设定温度阈值时,控制单元18控制压缩机1、节流装置4、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12工作,并控制电加热器14不工作。
在一些实施方式中,在步骤S3中,控制压缩机1、节流装置4、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12、电加热器14工作,包括:
S31、控制单元18对比出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度要求,根据判断结果执行以下操作:
S32、当出水温度传感器16发出的水温信号远低于预设出水温度要求,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃时,控制单元18控制压缩机1、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12、电加热器14全功率运行;
S33、当出水温度传感器16发出的水温信号稍低于预设出水温度要求,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间,控制单元18降低控制压缩机1的输出功率,调整节流装置4开度,降低第二水泵10、电子风扇12和电加热器14的输出功率;
S34、当出水温度传感器16发出的水温信号高于预设出水温度要求,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃,控制单元18停止压缩机1、第二水泵10、电子风扇12、电加热器14工作,并控制第一水泵8继续运行。
在一些实施方式中,在步骤S4中,控制单元18控制压缩机1、节流装置4、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12工作,并控制电加热器14不工作,包括:
S41、控制单元18对比出水温度传感器16获取的出水温度与和预设出水温度要求,根据判断结果执行以下操作:
S42、当出水温度传感器16发出的水温信号远低于预设出水温度要求,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃,控制单元18控制压缩机1、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12全功率运行;
S43、当出水温度传感器16发出的水温信号低于预设出水温度要求,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间,控制单元18降低控制压缩机1的输出功率,调整节流装置4如电子膨胀阀开度,降低第二水泵10和电子风扇12的输出功率;
S44、当出水温度传感器16发出的水温信号高于预设出水温度要求,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃,控制单元18停止压缩机1、第二水泵10、电子风扇12工作,并控制第一水泵8继续运行。
本发明另一实施例提供的电池热管理***的控制方法,基于上述的电池热管理***控制***实现,参照图4,制冷模式下的控制方法包括:
S1、当控制单元18接收到制冷请求和预设出水温度要求后,通过进水温度传感器15获取进水温度,通过出水温度传感器16获取出水温度,通过空气温度传感器17获取环境温度,这些温度信号均实时获取并反馈至控制单元18;
S2、控制单元18判断空气温度传感器17获取的环境温度与设定温度阈值的大小关系;优选地,设定温度阀值为20℃;
S3、当环境温度不低于设定温度阈值时,控制单元18控制压缩机1、节流装置4(以采用电子膨胀阀为例)、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12工作;并控制第一阀体6、第二阀体7、第三阀体9和第四阀体13均运行到进口与第一出口连通状态;电池热管理***处于制冷状态。
具体地,步骤S3包括:
S31、控制单元18通过出水温度传感器16获取的出水温度与和预设出水温度要求进行比对;然后根据判断结果执行以下操作:
S32、当出水温度传感器16发出的水温信号远高于要求的出水温度,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃,控制单元18控制压缩机1、第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12全功率运行;
S33、当出水温度传感器16发出的水温信号高于要求的出水温度,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间,控制单元18降低控制压缩机1的输出功率,调整节流装置4开度;
S34、当出水温度传感器16发出的水温信号低于要求的出水温度,即出水温度传感器16获取的出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃,控制单元18停止压缩机1工作,并控制第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12继续工作,并控制第一阀体6与第四阀体13的进口与第二出口连通。
在控制单元18判断空气温度传感器17获取的环境温度与设定温度阈值的大小关系之后,还包括步骤S4:当环境温度低于设定温度阈值时,控制单元18停止压缩机1工作,并控制第一水泵8、第二水泵10、电子风扇12继续工作,并控制第一阀体6与第四阀体13的进口与第二出口连通。
需要说明,上述控制方法实施例与控制***实施例基于同样的发明构思。上述实施例提供的控制***和方法,可以根据外界环境温度控制电池热管理***进入相应的运行工况,当外界环境极冷时,通过控制电加热器运行以保证压缩机能正常工作,从而解决了极寒条件下压缩机无法正常工作的难题。
本发明另一实施例还提供一种电动汽车,该电动汽车包括上述的电池热管理***或上述的电池热管理***控制***,该电动汽车可以适用于极寒条件。
本发明上述实施例,通过由压缩机、液冷冷凝器、储液罐、节流装置和电池换热器依次连接形成的冷却液循环回路,并设置电加热器,当外界环境极冷时,***进入超低温加热模式,电加热器工作以保证压缩机正常工作,从而能够适用于极寒条件,解决了极寒条件下压缩机无法正常工作的难题,能够拓宽电池热管理***的工作温度范围。本发明有助于延长压缩机的使用寿命,节约成本,同时达到降低电池热管理***能耗的目的,提高电池热管理***的能效比。此外,利用电加热器实现制冷剂循环***的热量补充,对制冷剂循环***起到调节作用,仅需使用一个较小功率的电加热器即可保证压缩机在低温环境下的正常运行,且不会干扰冷却液循环***的运转。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下,可以任意组合使用。
Claims (10)
1.一种电池热管理***,其特征在于,包括:
压缩机、液冷冷凝器、储液罐、节流装置和电池换热器依次连接形成回路;
散热器,设置在室外,所述散热器上设有电子风扇;
电加热器,用于对所述电池换热器进行加热;
第一阀体,其进口连接冷却液进水管,第一出口与所述电池换热器的进口相连,第二出口与所述液冷冷凝器的进口相连;
第二阀体,其进口连接所述电池换热器的出口,第一出口与第一水泵的进口相连,第二出口与第二水泵的进口相连;所述第一水泵的出口与冷却液出水管相连,所述第二水泵的出口连接所述散热器的进口;
第三阀体,其进口连接所述液冷冷凝器的出口,第一出口与所述第二水泵的进口相连,第二出口与所述第一水泵的进口相连;
第四阀体,其进口连接所述散热器的出口,第一出口与所述液冷冷凝器的进口相连,第二出口与所述电加热器的进口相连;所述电加热器的出口与所述电池换热器相连,从而形成冷却液循环回路。
2.根据权利要求1所述的电池热管理***,其特征在于,所述节流装置采用电子膨胀阀。
3.根据权利要求1所述的电池热管理***,其特征在于,所述电加热器为水暖型电加热器。
4.根据权利要求1所述的电池热管理***,其特征在于,所述第二阀体的第一出口通过三通管与所述第一水泵的进口相连,第二出口通过三通管与所述第二水泵的进口相连;所述第三阀体的第一出口通过三通管与所述第二水泵的进口相连,第二出口通过三通管与所述第一水泵的进口相连。
5.一种电池热管理***控制***,其特征在于,包括:权利要求1-4任一项所述的电池热管理***,以及,
进水温度传感器,设于冷却液进水管上;
出水温度传感器,设于冷却液出水管上;
空气温度传感器,用于获取环境温度;
控制单元,分别与压缩机、节流装置、第一阀体、第二阀体、第三阀体、第四阀体、第一水泵、第二水泵、电子风扇和电加热器相连。
6.一种电池热管理***的控制方法,基于权利要求5所述的电池热管理***控制***实现,其特征在于,制热模式下的控制方法包括:
当控制单元接收到制热请求和预设出水温度要求后,通过进水温度传感器获取进水温度,通过出水温度传感器获取出水温度,通过空气温度传感器获取环境温度;
控制单元判断环境温度与设定温度阈值的大小关系;
当环境温度不高于设定温度阈值时,控制单元控制第一阀体、第二阀体、第三阀体和第四阀体均运行到进口与第二出口连通状态;并控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇、电加热器工作;
当环境温度高于设定温度阈值时,控制单元控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇工作,并控制电加热器不工作。
7.根据权利要求6所述的电池热管理***的控制方法,其特征在于,所述控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇、电加热器工作,包括:
控制单元对比出水温度与预设出水温度要求;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃时,控制单元控制压缩机、第一水泵、第二水泵、电子风扇、电加热器全功率运行;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间,控制单元降低控制压缩机的输出功率,调整节流装置开度,降低第二水泵、电子风扇和电加热器的输出功率;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃,控制单元停止压缩机、第二水泵、电子风扇、电加热器工作,并控制第一水泵继续运行。
8.根据权利要求6所述的电池热管理***的控制方法,其特征在于,所述控制单元控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇工作,并控制电加热器不工作,包括:
控制单元对比出水温度与预设出水温度要求;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃时,控制单元控制压缩机、第一水泵、第二水泵、电子风扇全功率运行;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间时,控制单元降低压缩机的输出功率,调整节流装置开度,降低第二水泵和电子风扇的输出功率;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃时,控制单元停止压缩机、第二水泵、电子风扇工作,并控制第一水泵继续运行。
9.一种电池热管理***的控制方法,基于权利要求5所述的电池热管理***控制***实现,其特征在于,制冷模式下的控制方法包括:
当控制单元接收到制冷请求和预设出水温度要求后,通过进水温度传感器获取进水温度,通过出水温度传感器获取出水温度,通过空气温度传感器获取环境温度;
控制单元判断环境温度与设定温度阈值的大小关系;
当环境温度不低于设定温度阈值时,控制单元控制压缩机、节流装置、第一水泵、第二水泵、电子风扇工作;并控制第一阀体、第二阀体、第三阀体和第四阀体均运行到进口与第一出口连通状态;
控制单元通过出水温度与预设出水温度要求进行比对;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≥5℃,控制单元控制压缩机、第一水泵、第二水泵、电子风扇全功率运行;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值在3-5℃之间,控制单元降低控制压缩机的输出功率,调整节流装置开度;
当出水温度与预设出水温度的差值绝对值≤3℃,控制单元停止压缩机工作,并控制第一水泵、第二水泵、电子风扇继续工作。
10.一种电动汽车,其特征在于,包括权利要求1-4任一项所述的电池热管理***或权利要求5所述的电池热管理***控制***。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117134024A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-11-28 | 无锡柯诺威新能源科技有限公司 | 一种具有储液器的直冷电池热管理***及其控制方法 |
CN117691253A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-12 | 北京卡文新能源汽车有限公司 | 高效液冷***的能量管理方法和车辆 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106848485A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-06-13 | 朝阳朗瑞车辆技术有限公司 | 一种电加热装置智能启动的汽车加热换热*** |
CN109473699A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-15 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种氢燃料电池汽车低温启动***及控制方法 |
CN110816208A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 上海思致汽车工程技术有限公司 | 一种多回路电动汽车热管理*** |
CN111934056A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-13 | 安徽柳工起重机有限公司 | 一种汽车起重机电池热管理***及其热管理方法 |
CN115503440A (zh) * | 2022-10-27 | 2022-12-23 | 东风商用车有限公司 | 一种集成式电池余热利用***及其控制方法 |
CN115621616A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-17 | 常州天目智能科技有限公司 | 一种储能电站的热管理机组 |
US20230020354A1 (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-19 | Shenzhen Envicool Technology Co., Ltd. | Thermal management method, device, system, and computer-readable storage medium |
-
2023
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106848485A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-06-13 | 朝阳朗瑞车辆技术有限公司 | 一种电加热装置智能启动的汽车加热换热*** |
CN109473699A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-15 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种氢燃料电池汽车低温启动***及控制方法 |
CN110816208A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 上海思致汽车工程技术有限公司 | 一种多回路电动汽车热管理*** |
CN111934056A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-13 | 安徽柳工起重机有限公司 | 一种汽车起重机电池热管理***及其热管理方法 |
US20230020354A1 (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-19 | Shenzhen Envicool Technology Co., Ltd. | Thermal management method, device, system, and computer-readable storage medium |
CN115503440A (zh) * | 2022-10-27 | 2022-12-23 | 东风商用车有限公司 | 一种集成式电池余热利用***及其控制方法 |
CN115621616A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-17 | 常州天目智能科技有限公司 | 一种储能电站的热管理机组 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117134024A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-11-28 | 无锡柯诺威新能源科技有限公司 | 一种具有储液器的直冷电池热管理***及其控制方法 |
CN117134024B (zh) * | 2023-08-25 | 2024-04-30 | 无锡柯诺威新能源科技有限公司 | 一种具有储液器的直冷电池热管理***及其控制方法 |
CN117691253A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-12 | 北京卡文新能源汽车有限公司 | 高效液冷***的能量管理方法和车辆 |
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