CN109546259A - 一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法 - Google Patents

一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法，包括电池组、电动液泵、散热器、风扇、加热器、电池温度控制器、环境温度传感器、电磁换向阀、进水流量电磁控制阀、电池组出水温度传感器及散热器出水温度传感器。本技术方案通过电池温度控制器对电磁换向阀的控制及对每个进水流量电磁控制阀的控制，对电池组及外环境的温度进行有有效的控制，保证电池组在最佳温度范围内工作，提高电池组的工作效率。

Description

一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，特别是指一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法。
背景技术
电动汽车在行驶使用过程中，电池包内各个电芯的储存的化学能除了转化为电能外，还要部分转化为热能散发出去，由于电池包内布置的电芯数量巨大，产热量也非常大，这些热量如不及时散发出去将对电池包的整体性能和安全性产生重大隐患。
不同的环境温度对电芯的能量存储密度和能量释放效率有很大影响，比如在寒冷的冬天和炎热的夏天，电池包内的电芯受环境温度影响充放电性能会存在很大的差异。
如图1所示，目前电动汽车电池普遍采用圆柱形单个电池作为电池包的电芯01，多个电芯组成一个电池组，多个电池组组成电池包。现有电动汽车普遍采用风冷技术，风冷虽然成本和技术门槛都较低，但风冷只能降温不能保温。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法，以解决现有技术的电动汽车电池组不能独立温度控制的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电动汽车电池包恒温控制系统，包括电池组、电动液泵、散热器、风扇、加热器、电池温度控制器、环境温度传感器、电磁换向阀、进水流量电磁控制阀、电池组出水温度传感器及散热器出水温度传感器；
每个所述电池组的冷却液进口均与一个进水流量电磁控制阀连接；
每个所述电池组的冷却液出口均设置有一个电池组出水温度传感器；
每个所述进水流量电磁控制阀均与电动液泵出口通过管路连接；
每个所述电池组的冷却液出口均与电磁换向阀的进口连接；
所述电磁换向阀的第一出口通过管路与加热器进口连接，电磁换向阀的第二出口通过管路与散热器进口连接，电磁换向阀的第三出口与电动液泵进口连接；
所述散热器出口及加热器出口均通过管路与电动液泵进口连接；
风扇与所述散热器相对设置，散热器出水温度传感器设置于所述散热器出口处；
所述电动液泵、所述散热器、所述风扇、所述加热器、所述环境温度传感器、所述电磁换向阀、所述进水流量电磁控制阀、所述电池组出水温度传感器及所述散热器出水温度传感器均与所述电池温度控制器电信号连接。
包括膨胀水箱，所述膨胀水箱的出水口通过管路与电动液泵进口连接。
电池温度控制器通过电信号与车身控制器连接。
所述风扇为电磁离合风扇。
一种电动汽车电池包恒温控制方法，利用上述任一项的恒温控制系统，包括以下步骤：
电池温度控制器启动，环境温度传感器检测环境温度信号给电池温度控制器，电池温度控制器将环境温度Th与电池组的最小设定阀值T1及最大设定阀值T2进行比较；
若Th<T1，电池温度控制器控制电磁换向阀的第二出口及第三出口关闭，同时，开启电磁换向阀的第一出口，控制加热器启动；
若T1≤Th≤T2，电池温度控制器控制电磁阀向阀的第一出口及第二出口关闭，同时，开启电磁换向阀的第三出口；
若Th>T2，ΔT＝Th-T2，若ΔT<设定值时，电池温度控制器控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口；
若ΔT>设定值时，电池温度控制器控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口，同时，控制风扇开启。
其中任一情况下，某一个或几个电池组出水温度传感器检测的温度信号Tn>T2，其它电池组出水温度传感器温度在正常范围内时，电池温度控制器控制相应的进水流量电磁控制阀增加开度，其它的进水流量电磁控制阀处于最水流量状态，同时，控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口。
若散热器出水温度传感器传递的散热器出水温度Ts<设定温度值Tso时，电池温度控制器控制风扇关闭；
若Ts≥Tso时，所述电池控制器控制风扇开启。
车身控制器监测到车钥匙发出的无线信号时，所述车身控制器提供给所述电池温度控制器启动信号，所述电池温度控制器控制电动液泵开启。
本发明的有益效果是：
本技术方案通过电池温度控制器对电磁换向阀的控制及对每个进水流量电磁控制阀的控制，对电池组及外环境的温度进行有有效的控制，保证电池组在最佳温度范围内工作，提高电池组的工作效率。
附图说明
图1为现单个电池结构示意图；
图2为本发明控制系统原理图；
图3为环境温度小于电池组的最小设定阀值时的控制原理图；
图4为环境温度在电池组最佳工作范围之内的控制原理图；
图5为环境温度大于电池组的最大设定阀值时的控制原理图；
图6为散热器出水温度大于设定温度值时的控制原理图；
图7为某些电池组的温度大于电池组的最大设定阀值时的控制原理图。
附图标记说明
01电芯，1车身控制器，2环境温度传感器，3电池温度控制器，4电池组，5电磁换向阀，6加热器，7电磁离合风扇，8散热器，9散热器出水温度传感器，10膨胀水箱，11电动液泵，12电池组出水温度传感器，13进水流量电磁控制阀。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本系统通过对电池包内各电池组冷却液出水温度的独立检测和独立的流量控制，以达到对各电池组温度的独立有效的控制，从而整体有效的控制电池包的温度，降低电池包内温度波动，提升电池包整体温度控制水平。
在本申请的各图中，长实线表示冷却液管路，虚线表示信号线，长点划线表示控制线，箭头表示冷却液流向。
本申请提供一种电动汽车电池包恒温控制系统，如图1所示，包括电池组4、电动液泵11、散热器8、电磁离合风扇7、加热器6、电池温度控制器3、环境温度传感器2、电磁换向阀5、进水流量电磁控制阀13、电池组出水温度传感器12及散热器出水温度传感器9。
每个电池组的冷却液进口均与一个进水流量电磁控制阀连接；至于电池包内设置有多少电池组，根据需要而设定，但每个电池组均对应有一个进水流量电磁控制阀及一个电池组出水温度传感器。在本申请中，进水流量电磁控制阀均设置有最小水流量阀门开度值，以确保系统内任何时刻电池组内都有冷却液在持续流动。
每个电池组的冷却液出口均设置有一个电池组出水温度传感器。
每个进水流量电磁控制阀均与电动液泵出口通过管路连接。
每个电池组的冷却液出口均与电磁换向阀的进口连接。
电磁换向阀的第一出口通过管路与加热器进口连接，电磁换向阀的第二出口通过管路与散热器进口连接，电磁换向阀的第三出口与电动液泵进口连接。
散热器出口及加热器出口均通过管路与电动液泵进口连接。
电磁离合风扇与散热器相对设置，散热器出水温度传感器设置于散热器出口处；
电动液泵11、散热器8、电磁离合风扇7、加热器6、环境温度传感器2、电磁换向阀5、进水流量电磁控制阀13、电池组出水温度传感器12及散热器出水温度传感器9均与电池温度控制器3电信号连接。
包括膨胀水箱10，膨胀水箱的出水口通过管路与电动液泵进口连接，在竖直方向上，膨胀水箱的高度要高于本系统内所有部件的高度，以确保膨胀水箱可以有效的抵消循环液因热胀冷缩产生的体积变化效应。
电池温度控制器3通过电信号与车身控制器1连接。
本申请提供一种利用上述的恒温控制系统的控制方法，其中，环境温度Th；电池组的最小设定阀值T1，是指电池组能够最佳工作的最小温度值，根据不同型号或类型的电池组，该值可以有相应的变化。
最大设定阀值T2，是指电池组能够最佳工作的最大温度值，根据不同型号或类型的电池组，该值可以有相应的变化。
ΔT为环境温度超出电池组最大设定阀值的差值，ΔT＝Th-T2，设定值是指对ΔT设定一个阀值，以确定电池温度控制器对电磁换向阀的控制方式。
Tn是第几个电池组对应的出水温度；
Ts为散热器出水温度；
Tso为散热器出水温度设定的阀值，散热器出水温度高于该值时，电磁离合风扇开启。
车身控制器监测到车钥匙发出的无线信号时，即驾驶员在车辆附近或已经进入车内时，车身控制器提供给电池温度控制器启动信号，本系统开始工作，为确保各电池组出水温度传感器所检测数据的准确性，电池温度控制器控制电动液泵开启，并且整个系统内冷却液持续流动起来，本系统要求冷却液始终处于持续流动状态，因此，电动液泵处于持续工作状态。
电池温度控制器启动，环境温度传感器检测环境温度信号给电池温度控制器，电池温度控制器将环境温度Th与电池组的最小设定阀值T1及最大设定阀值T2进行比较；
若Th<T1，电池温度控制器控制电磁换向阀的第二出口及第三出口关闭，同时，开启电磁换向阀的第一出口，控制加热器启动，对冷却液进行加热升温，即便此时驾驶员并未将车辆行驶起来，系统也对电池组进行预热，以免车辆开始行驶时电池组未处于最佳温度范围此时的系统工作原理如图3所示。
若T1≤Th≤T2，电池温度控制器控制电磁阀向阀的第一出口及第二出口关闭，同时，开启电磁换向阀的第三出口，保持冷却液在本系统内循环，控制原理如图4所示。
若Th>T2，ΔT＝Th-T2，若ΔT<设定值时，电池温度控制器控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口，让冷却液经过散热器进行降温，当散热器出水温度Ts<Tso时，电磁离合风扇关闭，此时的系统工作原理如图5所示。
若ΔT>设定值时，电池温度控制器控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口，同时，控制风扇开启，如图6所示。
上述任一情况下，某一个或几个电池组出水温度传感器检测的温度信号Tn>T2，其它电池组出水温度传感器温度在正常范围内时，电池温度控制器控制相应的进水流量电磁控制阀增加开度，提高对这些电池组的冷却液的供量，温差越大，相应进水流量电磁控制阀的开度越大，在正常范围内的电池组的进水流量电磁控制阀处于最水流量状态，同时，控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口，使得冷却液经过散热器进行降温，若散热器出水温度传感器传递的散热器出水温度Ts<设定温度值Tso时，电池温度控制器控制风扇关闭，如图7所示。
若Ts≥Tso时，电池控制器控制风扇开启。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (8)

1.一种电动汽车电池包恒温控制系统，其特征在于，
每个所述电池组的冷却液进口均与一个进水流量电磁控制阀连接；
每个所述电池组的冷却液出口均设置有一个电池组出水温度传感器；
每个所述进水流量电磁控制阀均与电动液泵出口通过管路连接；
每个所述电池组的冷却液出口均与电磁换向阀的进口连接；
所述电磁换向阀的第一出口通过管路与加热器进口连接，电磁换向阀的第二出口通过管路与散热器进口连接，电磁换向阀的第三出口与电动液泵进口连接；
所述散热器出口及加热器出口均通过管路与电动液泵进口连接；
风扇与所述散热器相对设置，散热器出水温度传感器设置于所述散热器出口处；
所述电动液泵、所述散热器、所述风扇、所述加热器、所述环境温度传感器、所述电磁换向阀、所述进水流量电磁控制阀、所述电池组出水温度传感器及所述散热器出水温度传感器均与所述电池温度控制器电信号连接。
2.根据要求1所述的电动汽车电池包恒温控制系统，其特征在于，包括膨胀水箱，所述膨胀水箱的出水口通过管路与电动液泵进口连接。
3.根据要求1所述的电动汽车电池包恒温控制系统，其特征在于，电池温度控制器通过电信号与车身控制器连接。
4.根据要求1所述的电动汽车电池包恒温控制系统，其特征在于，所述风扇为电磁离合风扇。
5.一种电动汽车电池包恒温控制方法，利用上述权利要求1至4中任一项的恒温控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
电池温度控制器启动，环境温度传感器检测环境温度信号给电池温度控制器，电池温度控制器将环境温度Th与电池组的最小设定阀值T1及最大设定阀值T2进行比较；
若Th<T1，电池温度控制器控制电磁换向阀的第二出口及第三出口关闭，同时，开启电磁换向阀的第一出口，控制加热器启动；
若T1≤Th≤T2，电池温度控制器控制电磁阀向阀的第一出口及第二出口关闭，同时，开启电磁换向阀的第三出口；
若Th>T2，ΔT＝Th-T2，若ΔT<设定值时，电池温度控制器控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口；
若ΔT>设定值时，电池温度控制器控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口，同时，控制风扇开启。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电池包恒温控制方法，其特征在于，其中任一情况下，某一个或几个电池组出水温度传感器检测的温度信号Tn>T2，其它电池组出水温度传感器温度在正常范围内时，电池温度控制器控制相应的进水流量电磁控制阀增加开度，其它的进水流量电磁控制阀处于最水流量状态，同时，控制电磁换向阀的第一出口及第三出口关闭，开启电磁换向阀的第二出口。
7.根据权利要求5或6所述的电动汽车电池包恒温控制方法，其特征在于，若散热器出水温度传感器传递的散热器出水温度Ts<设定温度值Tso时，电池温度控制器控制风扇关闭；
若Ts≥Tso时，所述电池控制器控制风扇开启。
8.根据权利要求5所述的电动汽车电池包恒温控制方法，其特征在于，车身控制器监测到车钥匙发出的无线信号时，所述车身控制器提供给所述电池温度控制器启动信号，所述电池温度控制器控制电动液泵开启。
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