CN104953203A - 一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，采用具有FLm的档位的风扇，m为0～7的整数，且m值越大，风扇档位越高；某时刻，首先根据车内电池包的温度变化得到的该时刻的综合风扇档位；再根据不同车速，得到车速对应的该时刻的最大风扇档位；接着，取综合风扇档位与车速对应的最大风扇档位中的较小值作为该时刻的最后风扇档位；最后，依据最后风扇档位与脉冲宽度调制波的占空比的关系，转换成相应的脉冲宽度调制波的占空比，通过风扇运行控制端口控制此时刻的风扇转速。本发明方法，可动态的控制风扇的转速。

Description

一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法
技术领域
本发明涉及一种风扇转速的计算方法，特别涉及一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法。
背景技术
随着人口和经济的增长，能源和环境问题促使各国开发新能源汽车、节能环保型交通工具。混合动力汽车节能、环保，具有广阔的市场空间和良好的发展前景。
电池包作为混合动力汽车上装载有电池组的主要储能装置，是混合动力汽车的关键部件，直接影响混合动力汽车的性能。镍氢动力电池因其优异的功率输出特性和寿命长等优点，目前在混合动力汽车电池包中得到良好应用。由于车辆上空间有限，电池在工作中产生的大量热量受空间影响而累积，造成各处温度不均匀从而影响电池单体的一致性，降低电池充放电循环效率，影响电池的功率和能量发挥，严重时还将导致热失控，影响系统安全性与可靠性。为了使电池组发挥最佳的性能和寿命，需要优化电池包的结构，需要设计良好的电池包风扇控制系统，而风扇控制系统中如何更为有效的控制风扇运行及控制风扇转速，成为关键课题。
发明内容
本发明旨在提供一种可动态的控制风扇转速的混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法。
本发明通过以下方案实现：
一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，采用具有FLm的档位的风扇，m为0～7的整数，且m值越大，风扇档位越高；某时刻，首先根据车内电池包的温度变化得到的该时刻的综合风扇档位；再根据不同车速，得到车速对应的该时刻的最大风扇档位；接着，取综合风扇档位与车速对应的最大风扇档位中的较小值作为该时刻的最后风扇档位；最后依据表3(风扇档位与脉冲宽度调制波的占空比、风扇转速的对应列表)，按最后风扇档位与脉冲宽度调制波的占空比的关系，转换成相应的脉冲宽度调制波的占空比，通过风扇运行控制端口控制此时刻的风扇转速；所述根据车内电池包的温度变化得到的某时刻的综合风扇档位，在下述两个过程中择一选择，
(1)若某时刻采集到的电池包的最大温度Tb_max≥设定的对比温度值T1，且电池包的最大温度Tb_max＞采集到的环境温度Te，则判断对电池包进行冷却，此时按表1(电池包冷却时温度与风扇档位对应表)查到相应的冷却风扇档位值；冷却的同时依据采集到的电池包最大温度Tb_max、最小温度Tb_min和环境温度Te，对电池包进行温度均衡，此时以电池包最大温度Tb_max与最小温度Tb_min之差值和最大温度Tb_max与环境温度Te之差值，按表2查到相应的均衡风扇档位值；取冷却风扇档位值和均衡风扇档位值中较大值确定为此时刻的综合风扇档位；表1、表2中数据说明：如[T1，T1+5)表示包含T1，不包含T1+5。
表1电池包冷却时温度与风扇档位对应表
(2)若某时刻采集到的的电池包的最小温度Tb_min≤设定的对比温度值T2，且电池包的最小温度Tb_min＜采集到的环境温度Te，则判定对电池包进行升温，此时升温风扇档位值为FL1档；升温的同时依据采集到的电池包最大温度Tb_max、最小温度Tb_min和环境温度Te，对电池包进行温度均衡，此时以电池包最大温度Tb_max与最小温度Tb_min之差值和最大温度Tb_max与环境温度Te之差值，按表2查到相应的均衡风扇档位值；取FL1档和均衡风扇档位值中较大值确定为此时刻的综合风扇档位。
表2电池包温度均衡时温度与风扇档位对应表
表3风扇档位与脉冲宽度调制波的占空比、风扇转速的对应列表
所述设定的对比温度值T1优选为25～40℃。
所述设定的对比温度值T2优选为0～20℃。
进一步地，考虑尽可能的减少风扇带来的噪音，依据多次实验所得，所述根据不同车速，得到车速对应的某时刻的最大风扇档位，确定方法为，当车速≤20km/h时，其对应的风扇档位最大为FL2；当20km/h＜车速≤40km/h时，其对应的风扇档位最大为FL3；当车速＞40km/h时，其对应的风扇档位最大为FL7。
有时候还要考虑故障情况如风扇故障、电池故障等情况，电池故障一般包括电池包总压过高或过低、充电电流过大或放电电流过大、充电功率过大或放电功率过大、电池内阻过大等等。一旦出现风扇故障，风扇档位设置在FL0即停止状态，一旦出现电池故障中一种情况，风扇档位一般设置在FL1。
本发明的混合动力汽车用动力电池包内风扇运行的控制方法，可根据实时采集的电池包温度与环境温度，动态的对风扇的启动并控制风扇档位即风扇转速，使电池包工作在安全、有利的温度区间，从而实现对车辆和驾驶员人身安全的保护。另外，本发明方法，可精确控制风扇转速，在风扇满足基本散热要求的情况下，尽可能不启用或少启用风扇，起到省电节能的效果，同时还可适当延长风扇的使用寿命。本发明方法还考虑了不同车速下，为降低噪音限定了风扇档位的最大值，提高了混合动力汽车的使用舒适度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，采用具有FLm的档位的风扇，m为0～7的整数，且m值越大，风扇档位越高；某时刻，首先根据车内电池包的温度变化得到的该时刻的综合风扇档位；再根据不同车速，得到车速对应的该时刻的最大风扇档位；接着，取综合风扇档位与车速对应的最大风扇档位中的较小值作为该时刻的最后风扇档位；最后，按表3，依据最后风扇档位与脉冲宽度调制波的占空比的关系，转换成相应的脉冲宽度调制波的占空比，通过风扇运行控制端口控制此时刻的风扇转速；所述根据车内电池包的温度变化得到的某时刻的综合风扇档位，在下述两个过程中择一选择，
(1)若某时刻采集到的电池包的最大温度Tb_max≥对比温度值T1(设定为30)且电池包的最大温度Tb_max＞采集到的环境温度Te，则判断对电池包进行冷却，此时按表4(30℃电池包冷却时温度与风扇档位对应表)查到相应的冷却风扇档位值；冷却的同时依据采集到的电池包最大温度Tb_max、最小温度Tb_min和环境温度Te，对电池包进行温度均衡，此时以电池包最大温度Tb_max与最小温度Tb_min之差值和最大温度Tb_max与环境温度Te之差值，按表2查到相应的均衡风扇档位值；取冷却风扇档位值和均衡风扇档位值中较大值确定为此时刻的综合风扇档位；
表4 30℃电池包冷却时温度与风扇档位对应表
(2)若某时刻采集到的的电池包的最小温度Tb_min≤对比温度值T2(设定为10℃)，且电池包的最小温度Tb_min＜采集到的环境温度Te，则判定对电池包进行升温，此时升温风扇档位值为FL1档；升温的同时依据采集到的电池包最大温度Tb_max、最小温度Tb_min和环境温度Te，对电池包进行温度均衡，此时以电池包最大温度Tb_max与最小温度Tb_min之差值和最大温度Tb_max与环境温度Te之差值，按表2(电池包温度均衡时温度与风扇档位对应表)查到相应的均衡风扇档位值；取FL1档和均衡风扇档位值中较大值确定为此时刻的综合风扇档位。
其中环境温度Te的采集处为电池包内的入风口。
依据以下方法得到车速对应的某时刻的最大风扇档位，当车速≤20km/h时，其对应的风扇档位最大为FL2；当20km/h＜车速≤40km/h时，其对应的风扇档位最大为FL3；当车速＞40km/h时，其对应的风扇档位最大为FL7。
例举情形1，单片机采集到当时刻电池包的最大温度为38℃，最小温度为35℃，风扇入风口的温度32℃，车速为50km/h。
电池包最大温度满足了电池包冷却的温度要求，对电池包进行冷却，则查表4，得到相应的冷却风扇档位值为FL2。同时对电池包进行温度均衡，查表2，得到相应的均衡风扇档位值为FL0，即不需要进行温度均衡。电池包冷却和温度均衡的风扇档位经综合后得到综合风扇档位为FL2。车速对应的风扇档位最大为FL7，得到风扇的最后风扇档位为FL2。
例举情形2，单片机采集到当时刻电池包的最大温度为40℃，最小温度为31℃，风扇入风口的温度27℃，车速为35km/h。
电池包最大温度满足了电池包冷却的温度要求，对电池包进行冷却，则查表4，得到相应的冷却风扇档位值为FL3。同时对电池包进行温度均衡，查表2，得到相应的均衡风扇档位值FL2。电池包冷却和温度均衡的风扇档位经综合后得到综合风扇档位为FL3，车速对应的风扇档位最大为FL3，得到风扇的最后风扇档位为FL3。
例举情形3，单片机采集到当时刻电池包的最大温度为13℃，最小温度为7℃，风扇入风口的温度为8℃，车速为20km/h。
电池包最小温度满足电池包升温的温度要求，对电池包进行升温，此时升温风扇档位值为FL1档。同时对电池包进行温度均衡，查表2，得到相应的均衡风扇档位值为FL1。电池包升温和温度均衡的风扇档位经综合后得到综合风扇档位为FL1，车速对应的最大风扇档位为FL2，得到风扇的最后风扇档位为FL1。

Claims (5)

1.一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，其特征在于：采用具有FLm的档位的风扇，m为0～7的整数，且m值越大，风扇档位越高；某时刻，首先根据车内电池包的温度变化得到的该时刻的综合风扇档位；再根据不同车速，得到车速对应的该时刻的最大风扇档位；接着，取综合风扇档位与车速对应的最大风扇档位中的较小值作为该时刻的最后风扇档位；最后，依据最后风扇档位与脉冲宽度调制波的占空比的关系，转换成相应的脉冲宽度调制波的占空比，通过风扇运行控制端口控制此时刻的风扇转速；所述根据车内电池包的温度变化得到的某时刻的综合风扇档位，在下述两个过程中择一选择，
(1)若某时刻采集到的电池包的最大温度Tb_max≥设定的对比温度值T1，且电池包的最大温度Tb_max＞采集到的环境温度Te，则判断对电池包进行冷却，此时按表1查到相应的冷却风扇档位值；冷却的同时依据采集到的电池包最大温度Tb_max、最小温度Tb_min和环境温度Te，对电池包进行温度均衡，此时以电池包最大温度Tb_max与最小温度Tb_min之差值和最大温度Tb_max与环境温度Te之差值，按表2查到相应的均衡风扇档位值；取冷却风扇档位值和均衡风扇档位值中较大值确定为此时刻的综合风扇档位；
表1
(2)若某时刻采集到的的电池包的最小温度Tb_min≤设定的对比温度值T2，且电池包的最小温度Tb_min＜采集到的环境温度Te，则判定对电池包进行升温，此时升温风扇档位值为FL1档；升温的同时依据采集到的电池包最大温度Tb_max、最小温度Tb_min和环境温度Te，对电池包进行温度均衡，此时以电池包最大温度Tb_max与最小温度Tb_min之差值和最大温度Tb_max与环境温度Te之差值，按表2查到相应的均衡风扇档位值；取FL1档和均衡风扇档位值中较大值确定为此时刻的综合风扇档位。
表2
2.如权利要求1或2所述一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，其特征在于：所述环境温度Te的采集处为电池包内风扇入风口。
3.如权利要求1或2所述一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，其特征在于：所述设定的对比温度值T1为25～40℃。
4.如权利要求1或2所述一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，其特征在于：所述设定的对比温度值T2为0～20℃。
5.如权利要求1或2所述一种混合动力汽车用动力电池包内风扇转速的计算方法，其特征在于：所述根据不同车速，得到车速对应的某时刻的最大风扇档位，确定方法为，当车速≤20km/h时，其对应的风扇档位最大为FL2；当20km/h＜车速≤40km/h时，其对应的风扇档位最大为FL3；当车速＞40km/h时，其对应的风扇档位最大为FL7。
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