CN110459818A - 一种车辆电池温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车电池温度控制领域，具体涉及一种车辆电池温度控制方法。本发明通过检测环境温度、流经电池前后的水温并比较检测到的温度之间的大小关系，从而根据不同的情况对冷却装置、水泵、加热装置进行不同模式的控制，实现电池恒温控制的目的。本发明能够根据各个检测温度实现对电池温度的精确控制，同时解决了在电池恒温控制过程中耗能较大的问题，增加了车辆续航里程，并且增加了对应温控器、电器件的使用寿命，减少了电器件在使用过程中产生噪音的时间。

Description

一种车辆电池温度控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池温度控制领域，具体涉及一种车辆电池温度控制方法。
背景技术
纯电车电池在充电和放电时，温度会发生变化，超出正常工作温度范围，影响电池性能，需要进行温度控制。纯电车电池处在不同环境，对电池进行制冷或加热方法进行电池温度调节。
电池输出降温制冷请求信号后，电池温控模块制冷启动，制冷功能输出功率单一，电池温控模块压缩机在额定功率工作，存在如下问题：电池温控模块制冷电能能耗高，影响整车续驶里程；电池温控模块噪声大，在纯电车运行环境时，显得噪声突出；电池温控模块制冷相关零件通断频繁，缩短零部件实际使用年限，增大故障；电池输出升温制热请求信号后，电池温控模块制热启动，制热功能输出额定功率，也存在如下问题：制热能耗高，消耗整车电能，影响续驶里程；电池温控模块噪声大；电池温控模块制热相关零件通断频繁，缩短零部件实际使用年限，增大故障；同时电池输出自循环请求信号后，电池温控模块自循环启动，而自循环能耗高，消耗整车电能，影响续驶里程；电池温控模块噪声大。并且无论制冷或制热，控制模式都过于单一，容易导致电池温度控制不够精确，难以实现电池的恒温控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆电池温度控制方法，用以解决现有技术对温控装置的控制不够精细、模式单一导致能耗较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种车辆电池温度控制方法，包括以下步骤：
检测流经电池前的水温和环境温度；
比较所述环境温度与电池的第一设定温度的大小以及所述流经电池前的水温与所述第一设定温度的大小，根据比较结果控制冷却装置、水泵和加热装置运行在不同的工作模式，使电池温度恒定。
进一步的，通过检测电池温度或者检测流经电池前后的水温差值获得电池温度变化趋势。
进一步的，所述冷却装置包括压缩机、冷凝风扇；所述加热装置为PTC；还包括水流电池阀；当所述环境温度不小于所述第一设定温度并且所述流经电池前的水温不小于所述第一设定温度时，控制压缩机全速运转、冷凝风扇全速运转、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度不小于所述第一设定温度，同时所述流经电池前的水温小于所述第一设定温度并大于电池的第二设定温度时，控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度不小于所述第一设定温度并且所述流经电池前的水温不大于所述第二设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇停止运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，所述冷却装置包括压缩机、冷凝风扇；所述加热装置为PTC；还包括水流电池阀；当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于电池的第二设定温度，同时所述流经电池前的水温不小于所述第一设定温度时，控制压缩机全速运转、冷凝风扇全速运转、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温小于所述第一设定温度并大于电池的第三设定温度，并且所述环境温度小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；所述第三设定温度大于所述第二设定温度且小于所述第一设定温度。
进一步的，当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温小于所述第一设定温度并大于所述第三设定温度，并且所述环境温度不小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温等于所述第三设定温度并且所述环境温度小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温等于所述第三设定温度并且所述环境温度不小于所述流经电池前的水温时，则控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，并且所述流经电池前的水温小于所述第三设定温度且大于所述第二设定温度，同时所述环境温度小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇停止运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，并且所述流经电池前的水温小于所述第三设定温度且大于所述第二设定温度，同时所述环境温度不小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，并且所述流经电池前的水温不大于所述第二设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇停止运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，所述冷却装置包括压缩机、冷凝风扇；所述加热装置为PTC；还包括水流电池阀；当所述环境温度小于电池的第二设定温度并且所述流经电池前的水温不小于所述第一设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；所述第二设定温度小于所述第一设定温度。
进一步的，当所述环境温度小于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温大于电池的第三设定温度且小于所述第一设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；所述第三设定温度大于所述第二设定温度且小于所述第一设定温度。
进一步的，当所述环境温度小于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温等于所述第三设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇停止运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温大于所述第二设定温度且小于所述第三设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC加热变功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变小，则控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC加热全功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
进一步的，当所述环境温度小于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温不大于所述第二设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC加热全功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
本发明的有益效果是：通过检测环境温度、流经电池前后的水温并比较检测到的温度之间的大小关系，从而根据不同的情况对压缩机、风扇、水泵、PTC等装置进行不同模式的控制，实现电池恒温控制的目的。本发明能够根据各个检测温度实现对电池温控器件的精细控制，同时解决了电池温控装置耗能较大的问题，增加了车辆续航里程，并且增加了温控器件的使用寿命。
具体实施方式
纯电车电池在充电和放电时，温度会发生变化，超出正常工作温度范围，影响电池性能，需要进行温度控制；对应纯电车电池处在不同环境时，采取对电池进行制冷或加热方法进行电池温度调节。
本发明通过电池温控模块控制进出电池的冷却水的温度来控制电池内部温度。电池温度过高时，向电池温控模块发出制冷请求信号，启动电池温控模块制冷功能；电池温度过低时，向电池温控模块发出制热请求信号，启动电池温控模块制热功能；电池温度局部过高时，向电池温控模块发出自循环请求信号，启动电池温控模块自循环功能；电池温控模块工作原理：制冷系统降温，采用PTC制热，采用换热器将水加热或降温后，用水泵输送至电池模块。
通过合理控制电池温控模块，用以达到确保电池恒温的控制方法，保持电池内部温度恒温，降低电池温控模块运行能源消耗，降低电池温控模块噪声影响。
符号定义：环境温度th，单位℃；电池需求恒定温度值设为T，单位℃；电池需求恒定温度值上偏差为ts，单位℃；电池需求恒定温度值下偏差为tx，单位℃；流经电池前的实时水温度tr，单位℃；流经电池后的实时水温度tc，单位℃；流经电池前后的水温差△t＝tr-tc；电池温控模块入水初始温度trc，单位℃；压缩机转速r，单位rpm；压缩机排量V，单位cm3/r；冷凝风扇转速rl，单位rpm；水泵流量Q，单位m3/h。
通过设置环境温度传感器或互联网下载远程接收当地环境信息获取环境温度th；通过设置各相应点水温传感器获取相应水温。
本发明设计电池温控模块多种运行模式，各模式与对应的能量消耗/噪声源部件运行控制如下：
模式(一)：全速制冷降温模式，模式描述如下：
压缩机全速运转、冷凝风扇全速运转、水泵流量全扬程/流量运行、PTC加热功率0功率输出、水流电磁阀开启度最大；
模式(二)：变频制冷降温模式，模式描述如下：
压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC加热功率0功率输出、水流电磁阀开启度最大；
模式(三)：全速自循环模式，模式描述如下：
压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC加热功率0功率输出、水流电磁阀开启度最大；
模式(四)：变风量自循环模式，模式描述如下：
压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC加热功率0功率输出、水流电磁阀开启度最大；
模式(五)：无风量自循环模式，模式描述如下：
压缩机停止运行、冷凝风扇停止运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC加热功率0功率输出、水流电磁阀开启度最大；
模式(六)：变功率制热升温模式，模式描述如下：
压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC加热变功率输出、水流电磁阀开启度最大；
模式(七)：全功率制热升温模式，模式描述如下：
压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC加热全功率输出、水流电磁阀开启度最大；
电池温控模块实现电池恒温控制的方法如下：
1.当环境温度th≥T+ts时，流经电池前的实时水温度tr在以下三种情况时，对应的运行模式如下：
1.1当tr≥T+ts时，运行全速制冷降温模式；
1.2当T-tx＜tr＜T+ts，运行变频制冷降温模式；
1.3当tr≤T-tx，运行无风量自循环模式。
2.当环境温度T-tx≤th＜T+ts时，流经电池前的实时水温度tr在以下几种情况时，对应的运行模式如下：
2.1当tr≥T+ts时，运行全速制冷降温模式；
2.2当T＜tr＜T+ts时，该条件下，环境温度与流经电池前的实时水温度的关系有以下2种情况：
2.2.1th＜tr时，运行全速自循环模式；在本模式下，流经电池的水的温度前后差值持续上升，则切换到变频制冷降温模式；
2.2.2th≥tr时，运行变频制冷降温模式。
2.3当环境温度tr＝T时，该条件下，环境温度与流经电池前的实时水温度的关系有以下2种情况：
2.3.1th＜tr时，运行变风量自循环模式，在本模式下，流经电池的水的温度前后差值持续上升，则切换到全速自循环模式；
2.3.2th≥tr时，运行变频制冷降温模式。
2.4当环境温度T-tx＜tr＜T时，该条件下，环境温度与流经电池前的实时水温度的关系有以下2种情况：
2.4.1th＜tr时，运行无风量自循环模式，在本模式下，流经电池的水的温度前后差值持续上升，则切换到变风量自循环模式；
2.4.2th≥tr时，运行变频制冷降温模式；
2.5当tr≤T-tx时，运行无风量自循环模式。
3.当环境温度th＜T-tx时，流经电池前的实时水温度tr在以下几种情况时，对应的运行模式如下：
3.1当tr≥T+ts时，运行全速自循环模式，在该模式下，流经电池的水的温度前后差值持续上升，则切换到变频制冷降温模式；
3.2当T＜tr＜T+ts时，运行变风量自循环模式，在本模式下，流经电池的水的温度前后差值持续上升，则切换到全速自循环模式；
3.3当环境温度tr＝T时，运行无风量自循环模式，在本模式下，流经电池的水的温度前后差值持续上升，则切换到变风量自循环模式；
3.4当环境温度T-tx＜tr＜T时，运行变功率制热升温模式，在本模式下，流经电池的水的温度前后差值持续下降，则切换到全功率制热升温模式；
3.5当tr≤T-tx，运行全功率制热升温模式。
上述步骤中在检测水流经电池前后的温度差是否持续上升或下降时，通过检测流经电池前后的水温度差得到，还可以通过直接检测电池的温度是否持续上升或者下降来代替，两种检测方式都是为了确定电池温控单元对电池温度的调节情况是否有效，根据检测结果从而进一步调整电池温控单元的控制模式。
本发明应用的电池温控模块的制冷制热部件对应功能如下：压缩机变频或变排量；冷凝风扇无级(或有级)变速；水泵变流量；加热器(PTC)可变功率；电子流量阀可变开启度。
合理抽取本发明中7种模式中的一种或多种，与环境温度、流经电池的水的温度条件进行组合，可以形成衍生的多种控制模式。
本发明能够降低电池温控单元的工作能量消耗，增加整车续驶里程；解决纯电车开启空调后续驶里程大幅度缩短的行业难点问题；使压缩机、风扇等器件长时间处于低噪运转状态，减短工作噪音危害；同时使压缩机等器件长时间处于低速(或小排量)工作状态，降低极限状况对器件质量的危害，减少装置断开/开启的频次，降低频繁启停对装置质量的危害，增加装置的工作寿命。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式，例如对各种温控模式的自由组合，或者温控单元器件的常规替换，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆电池温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测流经电池前的水温和环境温度；
比较所述环境温度与电池的第一设定温度的大小以及所述流经电池前的水温与所述第一设定温度的大小，根据比较结果控制冷却装置、水泵和加热装置运行在不同的工作模式，使电池温度恒定。
2.根据权利要求1所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：通过检测电池温度或者检测流经电池前后的水温差值获得电池温度变化趋势。
3.根据权利要求1所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：所述冷却装置包括压缩机、冷凝风扇；所述加热装置为PTC；还包括水流电池阀；当所述环境温度不小于所述第一设定温度并且所述流经电池前的水温不小于所述第一设定温度时，控制压缩机全速运转、冷凝风扇全速运转、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
4.根据权利要求3所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：当所述环境温度不小于所述第一设定温度，同时所述流经电池前的水温小于所述第一设定温度并大于电池的第二设定温度时，控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
5.根据权利要求4所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：当所述环境温度不小于所述第一设定温度并且所述流经电池前的水温不大于所述第二设定温度时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇停止运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
6.根据权利要求2所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：所述冷却装置包括压缩机、冷凝风扇；所述加热装置为PTC；还包括水流电池阀；当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于电池的第二设定温度，同时所述流经电池前的水温不小于所述第一设定温度时，控制压缩机全速运转、冷凝风扇全速运转、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
7.根据权利要求6所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温小于所述第一设定温度并大于电池的第三设定温度，并且所述环境温度小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；所述第三设定温度大于所述第二设定温度且小于所述第一设定温度。
8.根据权利要求7所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温小于所述第一设定温度并大于所述第三设定温度，并且所述环境温度不小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
9.根据权利要求8所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温等于所述第三设定温度并且所述环境温度小于所述流经电池前的水温时，控制压缩机停止运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大；然后如果检测到所述电池温度变化趋势持续变大，则控制压缩机停止运行、冷凝风扇全速运行、水泵流量全扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
10.根据权利要求9所述的一种车辆电池温度控制方法，其特征在于：当所述环境温度小于所述第一设定温度并且大于所述第二设定温度，同时所述流经电池前的水温等于所述第三设定温度并且所述环境温度不小于所述流经电池前的水温时，则控制压缩机变频/变排量运行、冷凝风扇变速运行、水泵流量变扬程/流量运行、PTC零功率输出以及控制水流电磁阀开启度最大。
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