CN109616716A - 并联电池箱的冷却液流量均衡方法及装置 - Google Patents

并联电池箱的冷却液流量均衡方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出并联电池箱的冷却液流量均衡方法及装置。其中，多个电池箱并联，每个电池箱的热交换管路的入口方向串联一个水泵，每个电池箱的热交换管路的出口方向串联一个流量传感器，方法包括：实时从每个电池箱的流量传感器获取每个电池箱的热交换管路出口的流量值；对于同一时刻获取的每个电池箱的所述流量值，计算该时刻流量最大的电池箱的电流值与流量最小的电池箱的流量值的差值；判断所述差值是否大于预设第一阈值，若是，对于每个电池箱，根据该时刻该电池箱的流量值与该时刻所有电池箱的流量均值，调整该电池箱的水泵转速的占空比。本发明保证了各电池箱的温度一致性。

Description

并联电池箱的冷却液流量均衡方法及装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及并联电池箱的冷却液流量均衡方法及装置。
背景技术
众所周知，锂离子电池因能量密度高、循环寿命长、环境友好等突出优势，成为了科研机构、企业和广大消费者关注的重点。对于使用锂离子动力电池的电动车辆来说，锂离子动力电池的温度影响电池的性能。
当动力电池温度低时，电池容量降低，电池的放电电流小，导致车辆无法正常行驶。另外，锂离子电池在充放电过程中伴随着复杂的化学和电化学反应，此过程中会产生热量，引起电池温度升高。如果这些热量没有受到合理的管控，会对锂离子电池的使用性、安全性和可靠性造成危害。影响锂离子电池产热的因素主要包括：工作电流、工作温度、自身内阻以及开路电压温度系数等。为了满足在低温环境下以及充放电过程中电池能够正常使用，通过对动力电池的热管理，将动力电池的温度保持在最佳的工作温度范围之内。
发明内容
本发明提供并联电池箱的冷却液流量均衡方法及装置，以实现对电池的温度控制。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种并联电池箱的冷却液流量均衡方法，其中，多个电池箱并联，每个电池箱的热交换管路的入口方向串联一个水泵，所有电池箱的水泵分别通过热交换支管路接入冷热源的出口方向的主管路，每个电池箱的热交换管路的出口方向串联一个流量传感器，所有电池箱的流量传感器分别通过热交换支管路接入冷热源的入口方向的主管路，该方法包括：
实时从每个电池箱的流量传感器获取每个电池箱的热交换管路出口的流量值；
对于同一时刻获取的每个电池箱的所述流量值，计算该时刻流量最大的电池箱的电流值与流量最小的电池箱的流量值的差值；
判断所述差值是否大于预设第一阈值，若是，对于每个电池箱，根据该时刻该电池箱的流量值与该时刻所有电池箱的流量均值，调整该电池箱的水泵转速的占空比。
所述调整该电池箱的水泵转速的占空比包括：
判断该时刻该电池箱的流量值是否不小于该时刻所有电池箱的流量均值，若是，计算调整后的该电池箱的水泵转速的占空比＝1-(该时刻该电池箱的流量值-该时刻所有电池箱的流量均值)/该时刻该电池箱的流量值；否则，将该电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
所述方法进一步包括：
实时从每个电池箱内部的温度传感器获取每个电池箱的温度值；
对于同一时刻获取的每个电池箱的所述温度值，计算该时刻温度最高的电池箱的温度与温度最低的电池箱的温度的差值；
判断是否满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值，若是，则将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
当判定满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值之后、将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1之前，进一步包括：
判断是否有电池箱的水泵关闭，若是，打开关闭的各水泵。
当判定不满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值时，所述方法进一步包括：
关闭所有电池箱的水泵。
一种并联电池箱的冷却液流量均衡装置，其中，多个电池箱并联，每个电池箱的热交换管路的入口方向串联一个水泵，所有电池箱的水泵分别通过热交换支管路接入冷热源的出口方向的主管路，每个电池箱的热交换管路的出口方向串联一个流量传感器，所有电池箱的流量传感器分别通过热交换支管路接入冷热源的入口方向的主管路，该装置包括：
流量获取模块，实时从每个电池箱的流量传感器获取每个电池箱的热交换管路出口的流量值；
占空比调整模块，对于同一时刻获取的每个电池箱的所述流量值，计算该时刻流量最大的电池箱的电流值与流量最小的电池箱的流量值的差值；判断所述差值是否大于预设第一阈值，若是，对于每个电池箱，根据该时刻该电池箱的流量值与该时刻所有电池箱的流量均值，调整该电池箱的水泵转速的占空比。
所述占空比调整模块调整该电池箱的水泵转速的占空比包括：
判断该时刻该电池箱的流量值是否不小于该时刻所有电池箱的流量均值，若是，计算调整后的该电池箱的水泵转速的占空比＝1-(该时刻该电池箱的流量值-该时刻所有电池箱的流量均值)/该时刻该电池箱的流量值；否则，将该电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
所述装置进一步包括温度获取模块，实时从每个电池箱内部的温度传感器获取每个电池箱的温度值；
所述占空比调整模块进一步地，对于同一时刻获取的每个电池箱的所述温度值，计算该时刻温度最高的电池箱的温度与温度最低的电池箱的温度的差值；判断是否满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值，若是，则将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
所述占空比调整模块进一步地，当判定满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值之后、将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1之前，判断是否有电池箱的水泵关闭，若是，打开关闭的各水泵。
所述占空比调整模块进一步地，当判定不满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值时，关闭所有电池箱的水泵。
本发明实施例通过采集各个电池箱的热交换管路出口的流量值，并根据获取的流量值判断各电池箱的热交换管路内的冷却液是否存在流量不均衡现象，若存在，则调整各电池箱的热交换管路入口方向的水泵转速的占空比，以达到各电池箱的热交换管路内的冷却液的流量均衡，从而保证了各电池箱的温度一致性，从而提高了电池的使用性能，减少了电池的能量损耗，增加了电池的使用寿命。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是本发明实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡方法流程图；
图3是本发明另一实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡方法流程图；
图4为本发明实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
图1是本发明实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡系统的结构示意图，该系统主要包括：
一、n个电池箱(n≥2)
每个电池箱内部具有热交换管路，热交换管路提供冷却液的流动管路，冷却液来自于冷热源；
每个电池箱的热交换管路的入口方向串联一个水泵，每个电池箱的热交换管路的出口方向串联一个流量传感器。
二、n个水泵P1-Pn
每个水泵的出口分别与一个电池箱的热交换管路的入口连接；
每个水泵的入口分别通过一个热交换支管路连接到冷热源的出口方向的热交换主管路上。
三、n个流量传感器F1-Fn
每个流量传感器分别位于一个电池箱的热交换管路的出口方向，用于测量对应电池箱的热交换管路出口的流量；
每个流量传感器的另一端通过一个热交换支管路连接到冷热源的入口方向的热交换主管路上。
四、冷热源
冷热源的出口和入口分别连接热交换主管路。
冷却液从冷热源的出口流出，经由热交换主管路分别到达n个电池箱入口方向的n个热交换支管路，进而到达n个电池箱入口方向的n个水泵，再分别经由n个水泵到达n个电池箱，再经由n个电池箱出口方向的n个热交换支管路到达n个流量传感器，再经由n个热交换支管路到达冷热源入口方向的热交换主管路，最终回到冷热源。
五、信息采集模块
信息采集模块分别通过电连接与n个电池箱内的各温度传感器连接，分别通过电连接与n个流量传感器连接，通过电连接与控制器连接。
六、控制器
控制器通过电连接分别与n个水泵连接；通过电连接与信息采集模块连接。
图2是本发明一实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡方法流程图，其具体步骤如下：
步骤201：控制器实时从每个电池箱的流量传感器获取每个电池箱的热交换管路出口的流量值。
步骤202：对于同一时刻获取的每个电池箱的出口流量值，控制器计算该时刻流量最大的电池箱的电流值与流量最小的电池箱的流量值的差值。
步骤203：控制器判断计算得到的差值是否大于预设第一阈值，若是，执行步骤204；否则，执行步骤205。
步骤204：对于每个电池箱，控制器根据该时刻该电池箱的流量值与该时刻所有电池箱的流量均值，调整该电池箱的水泵转速的占空比，返回步骤201。
电池箱水泵调整后的转速＝水泵的最大转速*调整后的占空比。
本步骤的具体实现可如下：
对于每个电池箱，控制器判断该时刻该电池箱的流量值是否不小于该时刻所有电池箱的流量均值，若是，计算调整后的该电池箱的水泵转速的占空比＝1-(该时刻该电池箱的流量值-该时刻所有电池箱的流量均值)/该时刻该电池箱的流量值；否则，将该电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
步骤205：控制器保持所有电池箱的水泵转速的占空比不变，返回步骤201。
上述实施例中，通过采集各个电池箱的热交换管路出口的流量值，能够判断出各电池箱的热交换管路内的冷却液是否存在流量不均衡现象，若存在，则调整各电池箱的热交换管路入口方向的水泵转速的占空比，以达到各电池箱的热交换管路内的冷却液的流量均衡，从而保证了各电池箱的温度一致性，从而提高了电池的使用性能，减少了电池的能量损耗，增加了电池的使用寿命。
图3是本发明另一实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡方法流程图，其具体步骤如下：
步骤301：信息采集模块实时从n个电池箱内的温度传感器获取n个电池箱的温度值，并将获取到的n个电池箱的温度值实时上报给控制器。
步骤302：信息采集模块实时从n个电池箱的热交换管路出口方向的流量传感器获取n个电池箱的热交换管路出口的流量值，并将获取到的n个电池箱的热交换管路出口的流量值实时上报给控制器。
步骤303：控制器根据收到的n个电池箱的温度值，实时计算ΔT(t)＝TMAX(t)-TMIN(t)，其中，TMAX(t)为t时刻n个电池箱温度值中的最高温度，TMIN(t)为t时刻n个电池箱温度值中的最低温度。
步骤304：控制器根据收到的n个电池箱的热交换管路出口的流量值，计算FA(t)＝(F1(t)+F2(t)+F3(t)+…+Fn(t))/n，ΔF(t)＝FMAX(t)-FMIN(t)，其中，F1(t)、F2(t)、F3(t)、…、Fn(t)分别为t时刻n个电池箱的热交换管路出口的流量值，FMAX(t)为F1(t)、F2(t)、F3(t)、…、Fn(t)中的最大值，FMIN(t)为F1(t)、F2(t)、F3(t)、…、Fn(t)中的最小值。
步骤305：控制器判断ΔT(t)>T0或者TMAX(t)>TA或者TMIN(t)<TB是否成立，若是，执行步骤307；否则，执行步骤306。
其中，T0为预设温度阈值，TA为预设温度上限，TB为预设温度下限。
步骤306：控制器向n个水泵发送关闭指令，返回步骤303。
步骤307：控制器确定将所有水泵转速的占空比调整为100％，向n个水泵发送调整指令，该指令携带的转速为最大转速，n个水泵收到该指令后，开始以最大转速转动。
在控制器向n个水泵发送调整指令之前进一步包括：
控制器判断是否有水泵关闭，若是，向关闭的水泵发送打开指令，然后向n个水泵发送调整指令，该指令携带的转速为最大转速。
通过对电池箱温度的采集和比较，能够及时发现各电池箱的温差过大或者温度过高或过低现象，通过将各电池箱内冷却液的流量提高至最大，使得各电池箱的温度快速趋于一致。
步骤308：控制器判断ΔF(t)>F0是否成立，若是，执行步骤310；否则，执行步骤309。
F0为流量阈值。
步骤309：控制器保持n个水泵的转速的占空比不变，返回步骤303。
步骤310：控制器确定流过各个电池箱的热交换管路的冷却液存在流量不均衡现象，则对于每个电池箱，判断该电池箱的热交换管路出口的流量Fm(t)≥FA(t)是否成立，若是，执行步骤311；否则，执行步骤312。
其中，m表示电池箱的序号，1≤m≤n。
步骤311：控制器将该电池箱的水泵转速的占空比Rm调整为：Rm＝1-(Fm(t)-FA(t))/Fm(t)，计算该电池箱的水泵调整后的转速为：该水泵的最大转速*Rm，向该水泵发送调整指令，该指令携带该水泵调整后的转速，返回步骤303。
步骤312：控制器确定将该电池箱的水泵的转速的占空比调整为100％，向该水泵发送调整指令，该指令携带的转速为最大转速，返回步骤303。
通过对电池箱热交换管路出口流量的采集和比较，能够实时发现各电池箱内冷却液的流量不均衡现象，并通过降低流量大的电池箱内冷却液的流量，提高流量低的电池箱内冷却液的流量，使得各电池箱内冷却液的流量趋于均衡，从而保证了各电池箱的温度一致性。
本发明实施例中的控制器可以为BMS(Battery Management System，电池管理系统)。
图4为本发明实施例提供的并联电池箱的冷却液流量均衡装置的结构示意图，该装置主要包括：
流量获取模块41，实时从每个电池箱的流量传感器获取每个电池箱的热交换管路出口的流量值。
占空比调整模块42，对于流量获取模块41同一时刻获取的每个电池箱的流量值，计算该时刻流量最大的电池箱的电流值与流量最小的电池箱的流量值的差值；判断差值是否大于预设第一阈值，若是，对于每个电池箱，根据该时刻该电池箱的流量值与该时刻所有电池箱的流量均值，调整该电池箱的水泵转速的占空比。
在实际应用中，占空比调整模块42调整该电池箱的水泵转速的占空比包括：
判断该时刻该电池箱的流量值是否不小于该时刻所有电池箱的流量均值，若是，计算调整后的该电池箱的水泵转速的占空比＝1-(该时刻该电池箱的流量值-该时刻所有电池箱的流量均值)/该时刻该电池箱的流量值；否则，将该电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
在实际应用中，该装置进一步包括温度获取模块43，实时从每个电池箱内部的温度传感器获取每个电池箱的温度值；
且，占空比调整模块42进一步地，对于同一时刻获取的每个电池箱的所述温度值，计算该时刻温度最高的电池箱的温度与温度最低的电池箱的温度的差值；判断是否满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值，若是，则将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
在实际应用中，占空比调整模块42进一步地，当判定满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值之后、将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1之前，判断是否有电池箱的水泵关闭，若是，打开关闭的各水泵。
在实际应用中，占空比调整模块42进一步地，当判定不满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值时，关闭所有电池箱的水泵。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并联电池箱的冷却液流量均衡方法，其中，多个电池箱并联，每个电池箱的热交换管路的入口方向串联一个水泵，所有电池箱的水泵分别通过热交换支管路接入冷热源的出口方向的主管路，每个电池箱的热交换管路的出口方向串联一个流量传感器，所有电池箱的流量传感器分别通过热交换支管路接入冷热源的入口方向的主管路，其特征在于，该方法包括：
实时从每个电池箱的流量传感器获取每个电池箱的热交换管路出口的流量值；
对于同一时刻获取的每个电池箱的所述流量值，计算该时刻流量最大的电池箱的电流值与流量最小的电池箱的流量值的差值；
判断所述差值是否大于预设第一阈值，若是，对于每个电池箱，根据该时刻该电池箱的流量值与该时刻所有电池箱的流量均值，调整该电池箱的水泵转速的占空比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整该电池箱的水泵转速的占空比包括：
判断该时刻该电池箱的流量值是否不小于该时刻所有电池箱的流量均值，若是，计算调整后的该电池箱的水泵转速的占空比＝1-(该时刻该电池箱的流量值-该时刻所有电池箱的流量均值)/该时刻该电池箱的流量值；否则，将该电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
实时从每个电池箱内部的温度传感器获取每个电池箱的温度值；
对于同一时刻获取的每个电池箱的所述温度值，计算该时刻温度最高的电池箱的温度与温度最低的电池箱的温度的差值；
判断是否满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值，若是，则将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当判定满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值之后、将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1之前，进一步包括：
判断是否有电池箱的水泵关闭，若是，打开关闭的各水泵。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，当判定不满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值时，所述方法进一步包括：
关闭所有电池箱的水泵。
6.一种并联电池箱的冷却液流量均衡装置，其中，多个电池箱并联，每个电池箱的热交换管路的入口方向串联一个水泵，所有电池箱的水泵分别通过热交换支管路接入冷热源的出口方向的主管路，每个电池箱的热交换管路的出口方向串联一个流量传感器，所有电池箱的流量传感器分别通过热交换支管路接入冷热源的入口方向的主管路，其特征在于，该装置包括：
流量获取模块，实时从每个电池箱的流量传感器获取每个电池箱的热交换管路出口的流量值；
占空比调整模块，对于同一时刻获取的每个电池箱的所述流量值，计算该时刻流量最大的电池箱的电流值与流量最小的电池箱的流量值的差值；判断所述差值是否大于预设第一阈值，若是，对于每个电池箱，根据该时刻该电池箱的流量值与该时刻所有电池箱的流量均值，调整该电池箱的水泵转速的占空比。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述占空比调整模块调整该电池箱的水泵转速的占空比包括：
判断该时刻该电池箱的流量值是否不小于该时刻所有电池箱的流量均值，若是，计算调整后的该电池箱的水泵转速的占空比＝1-(该时刻该电池箱的流量值-该时刻所有电池箱的流量均值)/该时刻该电池箱的流量值；否则，将该电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括温度获取模块，实时从每个电池箱内部的温度传感器获取每个电池箱的温度值；
所述占空比调整模块进一步地，对于同一时刻获取的每个电池箱的所述温度值，计算该时刻温度最高的电池箱的温度与温度最低的电池箱的温度的差值；判断是否满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值，若是，则将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述占空比调整模块进一步地，当判定满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值之后、将所有电池箱的水泵转速的占空比调整为1之前，判断是否有电池箱的水泵关闭，若是，打开关闭的各水泵。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述占空比调整模块进一步地，当判定不满足：温度最高的电池箱的温度大于预设温度上限，或者，温度最低的电池箱的温度小于预设温度下限，或者，所述差值大于预设第二阈值时，关闭所有电池箱的水泵。
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