CN111416176A - 一种基于vcu控制的整车散热系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机控制技术领域，提供了一种基于VCU控制的整车散热系统及方法，方法包括：在电池包的最高温度值大于温度阈值，且整车处于高压状态或充电状态时，检测电池包入水口处的温度值是否位于大于温度预设值；若检测结果为是，则基于电池包的最高温度值控制冷却水循环和制冷循环；若检测结果为否，则基于电池包的热均衡程度来控制冷却水循环及制冷循环。在电池包热均衡较差的情况下，通过四通阀切换电池包的进水口及出水口，以提高电池包出水口处电芯的降温速率，降低电池包进水口处的降温速速率，有利于维持电池包的热均衡，提高电池包的充放电效率。

Description

一种基于VCU控制的整车散热系统及方法
技术领域
本发明涉及电池包技术领域，提供了一种基于VCU控制的整车散热系统及方法。
背景技术
整车热管理是电动汽车保证安全与制冷性能的一项重要措施，为保证电池包在高温下的性能安全且不损失客户在高温下的驾驶体验，整车热管理可以让电池包处于较适合的温度范围内，保证放电效率与放电安全，现有的电池包大多是通过冷却循环来对电池包进行降温，由于电池包各个位置的降温速度存在差异，导致电池包的热均衡性较差，影响电池包的充放电效率。
发明内容
本发明提供了一种基于VCU控制的整车散热系统，通过四通阀来切换电池包的进水口及出水口，有利于维持电池包的热均衡。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于VCU控制的整车散热系统，所述系统由冷却水循环及制冷循环组成，其中冷却水循包括：换热器的输出水口与水泵进水口连接，水泵的出水口通过四通阀与电池包连接，电池包通过四通阀与换热器的进水口连接，其中，四通阀的进水口通过电磁阀1与电池包的进水口连通或通过电磁阀3与电池包的出水口连接，四通阀的出水口通过电磁阀2与电池包的出水口连接或通过电磁阀4与电池包的进水口连接；制冷循环包括首尾连接的换热器、压缩机及冷凝器组成；
当四通阀处于常位时，电磁阀1及电磁阀2处于打开状态，电磁阀3及电磁阀4处于关闭状态，四通阀处于变位时，电磁阀3及电磁阀4处于打开状态，电磁阀1及电磁阀2处于关闭状态；
四通阀、水泵、换热器及压缩机均与VCU控制器通讯连接。
进一步的，所述系统还包括：
设于电池包入水口及出水口处的温度传感器一及温度传感器二，温度传感器一及温度传感器二与电池管理系统BMS通讯连接，电池管理系统与VCU控制器通讯连接。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于VCU控制的整车散热方法，所述方法具体包括如下步骤：
S1、在电池包的最高温度值Tmax大于温度阈值时，VCU控制检测整车是否处于高压状态或充电状态，若检测结果为是，则执行步骤S2，若检测结果为否，则不启动冷却水循环及制冷循环；
S2、检测电池包入水口处的温度值是否位于大于温度预设值，若四通阀处于常位，则电池包入水口为电池包的进水口，若四通阀处于变位，则电池包入水口为电池包的出水口；
S3、若检测结果为是，则基于电池包的最高温度值Tmax控制冷却水循环和制冷循环；
S4、若检测结果为否，则基于电池包的热均衡程度来控制冷却水循环及制冷循环。
进一步的，在步骤S4之后还包括：
S5、在电池包的最高温度低于温度阈值时，则关闭制冷循环及冷却水循环。
进一步的，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31、检测电池包的最高温度值Tmax是否大于温度阈值；
S32、若检测结果为是，则获取电池包最高温度值Tmax所在的温度区间；
S33、基于所在温度区间来控制制冷循环的制冷功率。
进一步的，基于电池包的进水口及出水口的温度差值△T1，或者是电池包的最高温度Tmax与最低温度Tmin的温度差值△T2来评价电池包的热均衡。
进一步的，若是基于电池包的进水口及出水口的温度差值来评价电池包的热均衡，则步骤S4具体包括如下步骤：
S41、检测进水口与出水口的温度差值△T1是否大于预设温度差值一；
S42、若检测结果为是，则改变四通阀的阀位，即若四通阀当前处于档位，则控制四通阀处于变位，若四通阀当前处于变位，则控制四通阀处于常位。
进一步的，在步骤S42之后还包括：
S43、检测温度差值△T1所在的温度差值区间；
S44、基于温度差值△T1所在温度差值区间来控制制冷循环的制冷效率。
进一步的，若是基于电池包的最高温度值Tmax与最低温度值Tmin的温度差值△T2来评价电池包的热均衡，则步骤S3具体包括如下步骤：
S35、检测温度差值△T2是否大于预设温度差值二；
S36、若检测结果为是，则改变四通阀的阀位，即若四通阀当前处于档位，则控制四通阀处于变位，若四通阀当前处于变位，则控制四通阀处于常位。
进一步的，在步骤S36之后还包括：
S37、检测温度差值△T2所在的温度差值区间；
S38、基于温度差值△T2所在温度差值区间来控制制冷循环的制冷效率。
在冷却水循环中增设四通阀，在电池包热均衡较差的情况下，通过四通阀切换电池包的进水口及出水口，以提高电池包出水口处电芯的降温速率，降低电池包进水口处的降温速速率，有利于维持电池包的热均衡，提高电池包的充放电效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于VCU控制的整车散热系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于VCU控制的整车散热方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的基于VCU控制的整车散热系统结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该系统由冷却水循环及制冷循环组成，其中冷却水循包括：
换热器的输出水口与水泵进水口连接，水泵的出水口通过四通阀与电池包连接，电池包通过四通阀与换热器的进水口连接，其中，四通阀的进水口通过电磁阀1与电池包的进水口连通或通过电磁阀3与电池包的出水口连接，四通阀的出水口通过电磁阀2与电池包的出水口连接或通过电磁阀4与电池包的进水口连接；
制冷循环包括首尾连接的换热器、压缩机及冷凝器组成；
当四通阀处于常位时，电磁阀1及电磁阀2处于打开状态，电磁阀3及电磁阀4处于关闭状态，四通阀处于变位时，电磁阀3及电磁阀4处于打开状态，电磁阀1及电磁阀2处于关闭状态；
四通阀、水泵、换热器及压缩机均与VCU控制器通讯连接；
本发明中定义的电池包进水口及电池包出水口是针对四通阀处于常位下来进行定义的，当四通阀处于变位时，电池包的进水口变成为出水口，电池包的出水口变成了进水口，由于进水口端的电芯温度低于出水口端的电芯温度，因此，通过四通阀改变电池包的冷却水流向，可以有效降低电池包内的电芯温差。
在本发明实施例中，该系统还包括：
设于电池包入水口及出水口处的温度传感器一及温度传感器二，温度传感器一及温度传感器二与电池管理系统BMS通讯连接，电池管理系统与VCU控制器通讯连接。
图2为本发明实施例提供的基于VCU控制的整车散热方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
S1、在电池包的最高温度值Tmax大于温度阈值时，VCU控制检测整车是否处于高压状态或充电状态，若检测结果为是，则执行步骤S2；
在本发明实施例中，电池包内设置有多个温度传感器，电池包内的温度传感器均与电池管理系统BMS通讯连接，用于检测电池包不同位置的温度，电池包的最高温度值Tmax为多个温度传感器中的温度最大值，电池包的最低温度值Tmin为多个温度传感器中的温度最小值；
S2、检测电池包入水口处的温度值是否位于大于温度预设值，温度预设值为19℃～21℃，若四通阀处于常位，则电池包入水口为电池包的进水口，若四通阀处于变位，则电池包入水口为电池包的出水口；
S3、若检测结果为是，则基于电池包的最高温度值Tmax控制冷却水循环和制冷循环；
在本发明实施例中，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31、检测电池包的最高温度值Tmax是否大于温度阈值；
S32、若检测结果为是，则获取电池包最高温度值Tmax所在的温度区间；
S33、基于所在温度区间来控制制冷循环的制冷功率，电池包最高温度值Tmax越高，换热器的档位就越高，压缩机所需的制冷功率就越大；
在本发明实施例中，温度预设值为30℃，当30℃≤Tmax＜35℃时，仅启动水泵；当35℃≤Tmax＜38℃时，开启水泵，控制换热器处于1档位，并启动压缩机；当38℃≤Tmax＜40℃时，开启水泵，控制换热器处于2档位，并启动压缩机；当40℃≤Tmax＜43℃时，开启水泵，控制换热器处于3档位，并启动压缩机；当Tmax≥43℃时，控制换热器处于4档位，并启动压缩机；换热器档位对应压缩机制冷功率见表1：
换热器档位 压缩机的制冷功率
1档 1.5KW
2档 2.5KW
3档 3KW
4档 3.6KW
表1：换热器档位对应压缩机制冷功率
S4、若检测结果为否，则基于电池包的热均衡程度来控制冷却水循环及制冷循环；
在本发明实施例中，基于电池包的进水口及出水口的温度差值△T1，或者是电池包的最高温度Tmax与最低温度Tmin的温度差值△T2来评价电池包的热均衡。
在本发明实施例中，若是基于电池包的进水口及出水口的温度差值来评价电池包的热均衡，则步骤S4具体包括如下步骤：
S41、检测进水口与出水口的温度差值△T1是否大于预设温度差值一，预设温度差值一的取值为3℃；
S42、若检测结果为是，则改变四通阀的阀位，即若四通阀当前处于档位，则控制四通阀处于变位，若四通阀当前处于变位，则控制四通阀处于常位。
在本发明实施例中，在步骤S42之后还包括：
S43、检测温度差值△T1所在的温度差值区间；
S44、基于温度差值△T1所在温度差值区间来控制制冷循环的制冷效率，温度差值△T1越大，换热器的档位就越高，压缩机所需的制冷功率就越大。
在本发明另一实施例中，若是基于电池包的最高温度值Tmax与最低温度值Tmin的温度差值△T2来评价电池包的热均衡，则步骤S3具体包括如下步骤：
S35、检测温度差值△T2是否大于预设温度差值二，预设温度差值二的取值为6℃；
S36、若检测结果为是，则改变四通阀的阀位，即若四通阀当前处于档位，则控制四通阀处于变位，若四通阀当前处于变位，则控制四通阀处于常位。
在本发明实施例中，在步骤S36之后还包括：
S37、检测温度差值△T2所在的温度差值区间；
S38、基于温度差值△T2所在温度差值区间来控制制冷循环的制冷效率，温度差值△T2越大，换热器的档位就越高，压缩机所需的制冷功率就越大。
在本发明实施例中，在步骤S4之后还包括：
S5、在电池包的最高温度低于温度阈值时，则关闭制冷循环及冷却水循环。
冷却水一般是从电池包的进水口进入，吸走电池包内的热量，对电池包进行降温，冷却水在电池包内的流动时间越长，冷却水的温度不断升高，导致电池包出水口处的电芯温度相对于进水口处的电芯温度高，在冷却水循环中增设四通阀，在电池包热均衡较差的情况下，通过四通阀切换电池包的进水口及出水口，以提高电池包出水口处电芯的降温速率，降低电池包进水口处的降温速速率，有利于维持电池包的热均衡，提高电池包的充放电效率。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于VCU控制的整车散热系统，其特征在于，所述系统由冷却水循环及制冷循环组成，其中冷却水循包括：换热器的输出水口与水泵进水口连接，水泵的出水口通过四通阀与电池包连接，电池包通过四通阀与换热器的进水口连接，其中，四通阀的进水口通过电磁阀1与电池包的进水口连通或通过电磁阀3与电池包的出水口连接，四通阀的出水口通过电磁阀2与电池包的出水口连接或通过电磁阀4与电池包的进水口连接；制冷循环包括首尾连接的换热器、压缩机及冷凝器组成；
当四通阀处于常位时，电磁阀1及电磁阀2处于打开状态，电磁阀3及电磁阀4处于关闭状态，四通阀处于变位时，电磁阀3及电磁阀4处于打开状态，电磁阀1及电磁阀2处于关闭状态；
四通阀、水泵、换热器及压缩机均与VCU控制器通讯连接。
2.如权利要求1所述基于VCU控制的整车散热系统，其特征在于，所述系统还包括：
设于电池包入水口及出水口处的温度传感器一及温度传感器二，温度传感器一及温度传感器二与电池管理系统BMS通讯连接，电池管理系统与VCU控制器通讯连接。
3.基于权利要求1或2所述基于VCU控制的整车散热系统的整车散热方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1、在电池包的最高温度值Tmax大于温度阈值时，VCU控制检测整车是否处于高压状态或充电状态，若检测结果为是，则执行步骤S2；
S2、检测电池包入水口处的温度值是否位于大于温度预设值，若四通阀处于常位，则电池包入水口为电池包的进水口，若四通阀处于变位，则电池包入水口为电池包的出水口；
S3、若检测结果为是，则基于电池包的最高温度值Tmax控制冷却水循环和制冷循环；
S4、若检测结果为否，则基于电池包的热均衡程度来控制冷却水循环及制冷循环。
4.如权利要求3所述基于VCU控制的整车散热方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括：
S5、在电池包的最高温度低于温度阈值时，则关闭制冷循环及冷却水循环。
5.如权利要求3所述基于VCU控制的整车散热方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31、检测电池包的最高温度值Tmax是否大于温度阈值；
S32、若检测结果为是，则获取电池包最高温度值Tmax所在的温度区间；
S33、基于所在温度区间来控制制冷循环的制冷功率。
6.如权利要求3所述基于VCU控制的整车散热方法，其特征在于，基于电池包的进水口及出水口的温度差值△T1，或者是电池包的最高温度Tmax与最低温度Tmin的温度差值△T2来评价电池包的热均衡。
7.如权利要求6所述基于VCU控制的整车散热方法，其特征在于，若是基于电池包的进水口及出水口的温度差值来评价电池包的热均衡，则步骤S4具体包括如下步骤：
S41、检测进水口与出水口的温度差值△T1是否大于预设温度差值一；
S42、若检测结果为是，则改变四通阀的阀位，即若四通阀当前处于档位，则控制四通阀处于变位，若四通阀当前处于变位，则控制四通阀处于常位。
8.如权利要求7所述基于VCU控制的整车散热方法，其特征在于，在步骤S42之后还包括：
S43、检测温度差值△T1所在的温度差值区间；
S44、基于温度差值△T1所在温度差值区间来控制制冷循环的制冷效率。
9.如权利要求6所述基于VCU控制的整车散热方法，其特征在于，若是基于电池包的最高温度值Tmax与最低温度值Tmin的温度差值△T2来评价电池包的热均衡，则步骤S3具体包括如下步骤：
S35、检测温度差值△T2是否大于预设温度差值二；
S36、若检测结果为是，则改变四通阀的阀位，即若四通阀当前处于档位，则控制四通阀处于变位，若四通阀当前处于变位，则控制四通阀处于常位。
10.如权利要求9所述基于VCU控制的整车散热方法，其特征在于，在步骤S36之后还包括：
S37、检测温度差值△T2所在的温度差值区间；
S38、基于温度差值△T2所在温度差值区间来控制制冷循环的制冷效率。
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