CN110085948A - 一种混动车发动机热量与ptc给动力电池加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，包括以下步骤：S1：电芯的装配，S2：热交换器的装配，S3：传感器的装配，S4：控制系统的装配，S5：低温行车加热，S6：油驱与电驱的切换，S7：低温冷车充电，S8：充电中再加热。本发明通过电池包与电芯内部的循环换热管给电芯进行加热，在电池包循环水路外部串联PTC热敏电阻及热交换器两个热源，通过整车控制器VCU控制三通电磁阀根据电池包温度和发动机温度控制热交换器是否串联到循环换热管水路，保证实现发动机热量不会使电池包温度过高，切换不同加热方式，进而使电池包工作在允许温度以上，提高车辆经济性减小能耗、提高动力电池寿命。

Description

一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法
技术领域
本发明属于汽车控制器兼容型电路技术领域，具体涉及一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法。
背景技术
面对节能与环保的双重压力，汽车工业要想可持续发展就必须大力发展新能源汽车，新能源汽车电动部分是重要的组成部分和未来发展的方向，电动部分中动力电池又是核心之一，对于油电混动车辆减小能耗，提高动力电池寿命，是保证电池寿命关键的一环。
油电混动车中都具有VCU，VCU是Vehicle Control Unit的缩写，即整车控制器，是实现整车控制决策的核心电子控制单元，通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
目前电动车辆用的动力电池都需要在一定的温度范围内工作，电动车多使用PTC热敏电阻电加热，PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数， 泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件，通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻，PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过居里温度时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。
采用上述方式对电池进行保温，会消耗电池内的电量，且需要电池在低温下大电流放电，以满足PTC热敏电阻的用电需求，会影响电池寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，通过电池包与电芯内部的循环换热管给电芯进行加热，在电池包循环水路外部串联PTC热敏电阻及热交换器两个热源，通过整车控制器VCU控制三通电磁阀根据电池包温度和发动机温度控制热交换器是否串联到循环换热管水路，保证实现发动机热量不会使电池包温度过高，通过控制车辆动力输出方式和控制三通电磁阀不同加热方式，进而使电池包工作在允许温度以上，提高车辆经济性减小能耗、提高动力电池寿命，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，包括以下步骤：
S1：电芯的装配：在电线的外部密封安装电池包，在电芯与电池包之间安装有循环换热管，循环换热管的进水端贯穿电池包的侧壁连通有母管，在电池包的外侧安装水泵，使得水泵的进水端与循环换热管的出水端连通，并在水泵的出水端安装有三通电磁阀，三通电磁阀的一组出口连通有安装PTC热敏电阻的管路，安装PTC热敏电阻的管路与母管的侧部连通；
S2：热交换器的装配：将热交换器的热水管路分别与发动机出水管路和发动机回水管路连通，热交换器的冷水管路与三通电磁阀的一组出口和母管连通；
S3：传感器的装配：在发动机出水管路以及电池包的侧部分别安装热电偶，使得热电偶的检测端能检测发动机出水管路以及电池包的温度；
S4：控制系统的装配：将三通电磁阀、热电偶和水泵与油电混动车本身具有的VCU电性相连；
S5：低温行车加热：VCU控制整车进入油驱模式行驶，电驱不工作,发动机水出水管路温高于60℃后，VCU控制电池包水路水泵开始运转，VCU控制三通电磁阀打开，使得循环换热管、母管、热交换器冷水管路、水泵的进水端和水泵的出水端之间连通，循环换热管在水泵的作用下进入热交换器冷水管路，进行换热，换热完毕后产生的热水，通过母管重新进入循环水管，对电池包和电芯进行加热；
S6：油驱与电驱的切换：热电偶检测电池包的温度，电池包温度大于最高设定值后，水泵停止转动，关闭三通电磁阀，使得循环换热管、母管、热交换器冷水管路、水泵的进水端和水泵的出水端之间断开连通，水路不经过热交换器，VCU控制整车进入电驱模式，电池包温度小于最低设定值后，VCU控制整车进入油驱模式；
S7：低温冷车充电：水泵工作，运行三通电磁阀，使得水泵的进水端和水泵的出水端、安装PTC热敏电阻的管路、母管和循环换热管之间连通，水泵驱动水路在连通的各管路件流通，开启PTC热敏电阻，对电池包进行加热，PTC热敏电阻需求的电量由充电枪提供，当电池包温度满足后，关闭PTC热敏电阻和水泵，使得水泵的进水端和水泵的出水端、安装PTC热敏电阻的管路、母管和循环换热管之间断开连通，再对电池包进行充电；
S8：充电中再加热：在步骤S7中出现低温时，VCU控制切断充电，然后再次进入步骤S7进行加热。
优选的，所述步骤S1中，母管贯穿电池包的部位和PTC热敏电阻的安装部位均采用密封连接，水泵采用耐高温水泵，循环换热管在电池包和电芯之间呈蛇形布置。
优选的，所述步骤S2中，热交换器采用不锈钢间壁式换热器，且各连接部位均采用密封连接。
优选的，所述步骤S3中，发动机出水管路安装有至少三组热电偶，电池包的侧部热电偶相对于电池包对称安装有至少四组。
优选的，所述步骤S4中，油电混动车本身具有的VCU通过步骤S5-S8中的逻辑编译算法，并增设相应的三通电磁阀、热电偶和水泵的控制接口。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过电池包与电芯内部的循环换热管给电芯进行加热，在电池包循环水路外部串联PTC热敏电阻及热交换器两个热源，通过整车控制器VCU控制三通电磁阀根据电池包温度和发动机温度控制热交换器是否串联到循环换热管水路，保证实现发动机热量不会使电池包温度过高，通过控制车辆动力输出方式和控制三通电磁阀不同加热方式，进而使电池包工作在允许温度以上，提高车辆经济性减小能耗、提高动力电池寿命。
附图说明
图1为本发明的一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法的原理示意图；
图2为本发明的一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法的VCU控制原理模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供了一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，包括以下步骤：
S1：电芯的装配：在电线的外部密封安装电池包，在电芯与电池包之间安装有循环换热管，循环换热管的进水端贯穿电池包的侧壁连通有母管，在电池包的外侧安装水泵，使得水泵的进水端与循环换热管的出水端连通，并在水泵的出水端安装有三通电磁阀，三通电磁阀的一组出口连通有安装PTC热敏电阻的管路，安装PTC热敏电阻的管路与母管的侧部连通；
S2：热交换器的装配：将热交换器的热水管路分别与发动机出水管路和发动机回水管路连通，热交换器的冷水管路与三通电磁阀的一组出口和母管连通；
S3：传感器的装配：在发动机出水管路以及电池包的侧部分别安装热电偶，使得热电偶的检测端能检测发动机出水管路以及电池包的温度；
S4：控制系统的装配：将三通电磁阀、热电偶和水泵与油电混动车本身具有的VCU电性相连；
S5：低温行车加热：VCU控制整车进入油驱模式行驶，电驱不工作,发动机水出水管路温高于60℃后，VCU控制电池包水路水泵开始运转，VCU控制三通电磁阀打开，使得循环换热管、母管、热交换器冷水管路、水泵的进水端和水泵的出水端之间连通，循环换热管在水泵的作用下进入热交换器冷水管路，进行换热，换热完毕后产生的热水，通过母管重新进入循环水管，对电池包和电芯进行加热，避免电芯在低温下大电流放电，延长电芯的使用寿命；
S6：油驱与电驱的切换：热电偶检测电池包的温度，电池包温度大于最高设定值后，水泵停止转动，关闭三通电磁阀，使得循环换热管、母管、热交换器冷水管路、水泵的进水端和水泵的出水端之间断开连通，水路不经过热交换器，VCU控制整车进入电驱模式，电池包温度小于最低设定值后，VCU控制整车进入油驱模式，放电过程中电芯会自身发热，正常不会出现低温；
S7：低温冷车充电：水泵工作，运行三通电磁阀，使得水泵的进水端和水泵的出水端、安装PTC热敏电阻的管路、母管和循环换热管之间连通，水泵驱动水路在连通的各管路件流通，开启PTC热敏电阻，对电池包进行加热，PTC热敏电阻需求的电量由充电枪提供，当电池包温度满足后，关闭PTC热敏电阻和水泵，使得水泵的进水端和水泵的出水端、安装PTC热敏电阻的管路、母管和循环换热管之间断开连通，再对电池包进行充电；
S8：充电中再加热：在步骤S7中出现低温时，VCU控制切断充电，然后再次进入步骤S7进行加热，充电过程电芯自身会发热，正常不会出现低温。
较佳地，步骤S1中，母管贯穿电池包的部位和PTC热敏电阻的安装部位均采用密封连接，水泵采用耐高温水泵，循环换热管在电池包和电芯之间呈蛇形布置，满足水泵驱动的需求，并有效的实现换热。
较佳地，步骤S2中，热交换器采用不锈钢间壁式换热器，且各连接部位均采用密封连接，避免泄漏，并达到良好的换热效果。
较佳地，步骤S3中，发动机出水管路安装有至少三组热电偶，电池包的侧部热电偶相对于电池包对称安装有至少四组，便于对温度进行有效的检测。
较佳地，步骤S4中，油电混动车本身具有的VCU通过步骤S5-S8中的逻辑编译算法，并增设相应的三通电磁阀、热电偶和水泵的控制接口，方便进行控制。
综上所述：通过电池包与电芯内部的循环换热管给电芯进行加热，在电池包循环水路外部串联PTC热敏电阻及热交换器两个热源，通过整车控制器VCU控制三通电磁阀根据电池包温度和发动机温度控制热交换器是否串联到循环换热管水路，保证实现发动机热量不会使电池包温度过高，通过控制车辆动力输出方式和控制三通电磁阀不同加热方式，进而使电池包工作在允许温度以上，提高车辆经济性减小能耗、提高动力电池寿命。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：电芯的装配：在电线的外部密封安装电池包，在电芯与电池包之间安装有循环换热管，循环换热管的进水端贯穿电池包的侧壁连通有母管，在电池包的外侧安装水泵，使得水泵的进水端与循环换热管的出水端连通，并在水泵的出水端安装有三通电磁阀，三通电磁阀的一组出口连通有安装PTC热敏电阻的管路，安装PTC热敏电阻的管路与母管的侧部连通；
S2：热交换器的装配：将热交换器的热水管路分别与发动机出水管路和发动机回水管路连通，热交换器的冷水管路与三通电磁阀的一组出口和母管连通；
S3：传感器的装配：在发动机出水管路以及电池包的侧部分别安装热电偶，使得热电偶的检测端能检测发动机出水管路以及电池包的温度；
S4：控制系统的装配：将三通电磁阀、热电偶和水泵与油电混动车本身具有的VCU电性相连；
S5：低温行车加热：VCU控制整车进入油驱模式行驶，电驱不工作,发动机水出水管路温高于60℃后，VCU控制电池包水路水泵开始运转，VCU控制三通电磁阀打开，使得循环换热管、母管、热交换器冷水管路、水泵的进水端和水泵的出水端之间连通，循环换热管在水泵的作用下进入热交换器冷水管路，进行换热，换热完毕后产生的热水，通过母管重新进入循环水管，对电池包和电芯进行加热；
S6：油驱与电驱的切换：热电偶检测电池包的温度，电池包温度大于最高设定值后，水泵停止转动，关闭三通电磁阀，使得循环换热管、母管、热交换器冷水管路、水泵的进水端和水泵的出水端之间断开连通，水路不经过热交换器，VCU控制整车进入电驱模式，电池包温度小于最低设定值后，VCU控制整车进入油驱模式；
S7：低温冷车充电：水泵工作，运行三通电磁阀，使得水泵的进水端和水泵的出水端、安装PTC热敏电阻的管路、母管和循环换热管之间连通，水泵驱动水路在连通的各管路件流通，开启PTC热敏电阻，对电池包进行加热，PTC热敏电阻需求的电量由充电枪提供，当电池包温度满足后，关闭PTC热敏电阻和水泵，使得水泵的进水端和水泵的出水端、安装PTC热敏电阻的管路、母管和循环换热管之间断开连通，再对电池包进行充电；
S8：充电中再加热：在步骤S7中出现低温时，VCU控制切断充电，然后再次进入步骤S7进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，其特征在于：所述步骤S1中，母管贯穿电池包的部位和PTC热敏电阻的安装部位均采用密封连接，水泵采用耐高温水泵，循环换热管在电池包和电芯之间呈蛇形布置。
3.根据权利要求1所述的一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，其特征在于：所述步骤S2中，热交换器采用不锈钢间壁式换热器，且各连接部位均采用密封连接。
4.根据权利要求1所述的一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，其特征在于：所述步骤S3中，发动机出水管路安装有至少三组热电偶，电池包的侧部热电偶相对于电池包对称安装有至少四组。
5.根据权利要求1所述的一种混动车发动机热量与PTC给动力电池加热方法，其特征在于：所述步骤S4中，油电混动车本身具有的VCU通过步骤S5-S8中的逻辑编译算法，并增设相应的三通电磁阀、热电偶和水泵的控制接口。
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