CN112018471B - 电池包液冷的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池包液冷的控制方法及装置，其方法包括对采集到的多个电池包工作温度值进行分析比较得出电池包最高温度值，并计算出电池包温升速率，再对电池包温升速率进行分析比较得出电池包最大温升速率；根据电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值来设定电池包入口水温目标值；当电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却请求、电池包入口水温目标值以及水泵转速预设值给空调系统；空调系统根据电池包冷却请求控制空调系统的部分部件及电池包液冷单元启动，开启电池包冷却。该方法可以有效地控制电池包的温度，保证电池包的温度基本恒定，延长电池包的使用寿命；根据电池包最大温升速率来调整水泵转速，起到降低能耗的作用。

Description

电池包液冷的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种电池包液冷的控制方法及装置。
背景技术
电动汽车是已成为世界范围内新型汽车的主流，电动汽车的动力源为电池包。电池包为整车提供驱动力，其性能极大地影响整车性能。车用电池包必须在一定的温度范围内工作，其性能才会处于最优状态。在温度范围外工作，不但影响电池包放电性能，缩短电池包寿命，还会降低电池包的安全系数。因此车用电池包的温度控制就成为一个重要问题。
目前，现有技术对车用电池包的散热一般采取风冷和液冷两种方式。风冷采用电子风扇或者自然风进行电池包组的降温冷却，结构较为简单但是容易造成散热不均，影响电池包的一致性从而降低电池包寿命。液冷是指采用循环冷却水将电池包组内热量带出，液冷能够实现电池包组降温均匀且降温效果明显。
现有的电池包液冷的控制方法是在整个冷却过程中将电池包入口水温及水泵转速均设为恒定值，不管电池包对水冷温度的需求大小，一直都消耗同样的能量，造成能量的浪费；且由于电池包在工作过程产生的热量变化较大，水冷温度的恒定会导致电池包冷却过程的温度波动较大，影响电池包的使用寿命。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种电池包液冷的控制方法，以解决现有技术电池包液冷过程将电池包入口水温及水泵转速设为恒定值，无法满足电池包液冷过程对水冷温度的不同需求，导致电池包冷却过程的温度波动较大，影响电池包的使用寿命的问题。
本发明提出一种电池包液冷的控制方法，包括以下步骤：
采集电池包工作温度及电池包进水口温度；
对采集到的多个所述电池包工作温度值进行分析比较得出电池包最高温度值，并计算出电池包温升速率，再对所述电池包温升速率进行分析比较得出电池包最大温升速率；
根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值来设定电池包入口水温目标值，所述电池包目标温度值为定值；
当所述电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却请求、电池包入口水温目标值以及水泵转速预设值给空调系统，以使所述空调系统根据电池包冷却请求控制所述空调系统的部分部件及电池包液冷单元启动，开启电池包冷却，并根据接收到的所述电池包入口水温目标值及所述水泵转速预设值对电池包入口水温及水泵转速进行调控。
根据本发明提出的电池包液冷的控制方法，具有以下有益效果：
(1)该电池包液冷的控制方法既可以有效地控制电池包的温度，保证电池包的温度基本恒定，延长电池包的使用寿命；还可以根据电池包最大温升速率来调整水泵转速，起到降低能耗的作用；
(2)所述电池包入口水温目标值根据所述电池包最高温度值和所述电池包目标温度值的差值来设定，所述电池包最高温度值与所述电池包入口水温目标值的差值为一个定值，而电池包入口水温值维持在所述电池包入口水温目标值的较小波动范围内，因此，电池包冷却后的实际温度值也维持在一个较小的范围内，进而有效地减小冷却过程中电池包的温度波动，使得电池包的温度基本保持恒定，能够有效地延长电池包寿命；
(3)水泵转速预设值根据所述电池包最大温升速率来设定，可以避免水泵一直处于高负荷状态工作，有效地降低能耗。
另外，根据本发明提供的电池包液冷的控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值设定电池包入口水温目标值的步骤中，所述电池包入口水温目标值T水target＝T最高–T电池target，其中，T最高为所述电池包最高温度值，T电池target为所述电池包目标温度值。
进一步地，所述电池包目标温度值T电池target的范围为15～20℃。
进一步地，所述水泵转速预设值根据所述电池包最大温升速率设定的方法包括：
当电池包最大温升速率值大于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额，S额为水泵的额定转速值；
当电池包最大温升速率小于或等于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额/2，S额为水泵的额定转速值。
进一步地，所述空调系统包括蒸发器、电动压缩机、冷凝器、风加热器、鼓风机、电子风扇、热力膨胀阀、截止阀和三态压力开关，所述蒸发器的第一端连接所述电动压缩机的第一端，所述蒸发器的第二端连接所述热力膨胀阀的第一端，所述热力膨胀阀的第二端连接所述截止阀的第一端，所述截止阀的第二端连接所述冷凝器的第一端，所述冷凝器的第二端连接所述三态压力开关的第一端，所述三态压力开关的第二端连接所述电动压缩机的第二端，所述风加热器和所述鼓风机分别设于所述蒸发器两侧，所述电子风扇设于所述冷凝器一侧。
进一步地，所述电池包液冷单元包括冷却器、水加热器、水泵、水壶和电子膨胀阀，所述水加热器的第一端连接在所述电池包的进水口上，第二端连接在所述冷却器的第一端，所述冷却器的第二端连接在所述水泵的第一端，所述水泵的第二端连接在所述水壶上，所述水壶连接在所述电池包的出水口上，所述冷却器连接在所述空调系统上。
进一步地，所述冷却器通过三通阀一和三通阀二与所述空调系统连接，所述冷却器的第三端连接在所述三通阀一的第一端，所述冷却器的第四端连接在所述三通阀二的第一端，所述三通阀一连接在所述蒸发器与所述电动压缩机之间，所述三通阀二连接在所述冷凝器与所述截止阀之间。
进一步地，所述空调系统接收到电池包冷却请求，控制所述电动压缩机、所述冷凝器、所述电子膨胀阀、所述三通阀一、所述三通阀二、所述冷却器和所述水泵开启工作。
本发明的另一个目的在于提出一种电池包液冷装置，以解决现有技术电池包液冷过程将电池包入口水温及水泵转速设为恒定值，无法满足电池包液冷过程对水冷温度的不同需求，导致电池包冷却过程的温度波动较大，影响电池包的使用寿命的问题。
本发明提出一种电池包液冷装置，包括：
采集模块，用于采集电池包工作温度及电池包进水口温度；
分析计算模块，用于对采集到的多个所述电池包工作温度值进行分析比较得出电池包最高温度值，并计算出电池包温升速率，再对所述电池包温升速率进行分析比较得出电池包最大温升速率；
设定模块，根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值来设定电池包入口水温目标值，所述电池包目标温度值为定值；
信息发送模块，当所述电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却请求、电池包入口水温目标值以及水泵转速预设值给空调系统，以使所述空调系统根据电池包冷却请求控制所述空调系统的部分部件及电池包液冷单元启动，开启电池包冷却，并根据接收到的所述电池包入口水温目标值及所述水泵转速预设值对电池包入口水温及水泵转速进行调控。
根据本发明提出的电池包液冷装置，具有以下有益效果：
(1)该电池包液冷装置既可以有效地控制电池包的温度，保证电池包的温度基本恒定，延长电池包的使用寿命；还可以根据电池包最大温升速率来调整水泵转速，起到降低能耗的作用；
(2)所述电池包入口水温目标值根据所述电池包最高温度值和所述电池包目标温度值的差值来设定，所述电池包最高温度值与所述电池包入口水温目标值的差值为一个定值，而电池包入口冷却水实际水温值维持在所述电池包入口水温目标值的较小波动范围内，因此，电池包冷却后的实际温度值也维持在一个较小的波动范围内，进而有效地减小冷却过程中电池包的温度波动，使得电池包的温度基本保持恒定，能够有效地延长电池包寿命；
(3)水泵转速预设值根据所述电池包最大温升速率来设定，可以避免水泵一直处于高负荷状态工作，有效地降低能耗。
进一步地，所述设定模块设定的所述电池包入口水温目标值T水target＝T最高–T电池target，其中，T最高为所述电池包最高温度值，T电池target为所述电池包目标温度值。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一实施例电池包液冷的控制方法的流程图；
图2为空调系统与电池包液冷单元的结构示意图；
图3为本发明第二实施例电池包液冷的控制装置的结构框图。
附图标记：10、空调系统；11、蒸发器；12、电动压缩机；13、冷凝器；14、风加热器；15、鼓风机；16、电子风扇；17、热力膨胀阀；18、截止阀；19、三态压力开关；20、电池包液冷单元；21、冷却器；22、水加热器；23、水泵；24、水壶；25、电子膨胀阀；30、三通阀一；40、三通阀二；50、电池包。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例1
请参考图1和2，本发明的第一实施例提供一种电池包液冷的控制方法，包括步骤S101～S104。
S101：采集电池包工作温度及电池包进水口温度。
其中，具体实施时，可以在电池包50表面设置多个温度传感器采集得到电池包工作温度，由所述电池包50的进水口温度传感器采集得到冷却液在电池包进水口温度。
S102：对采集到的多个电池包工作温度值进行分析比较得出电池包最高温度值，并计算出电池包温升速率，再对电池包温升速率进行分析比较得出电池包最大温升速率。
S103：根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值来设定电池包入口水温目标值，所述电池包目标温度值为定值。
其中，所述电池包入口水温目标值T水target＝T最高–T电池target，T最高为所述电池包最高温度值，T电池target为所述电池包目标温度值，T电池target的范围为15～20℃。
S104：当所述电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却请求、电池包入口水温目标值以及水泵转速预设值给空调系统，以使所述空调系统根据电池包冷却请求控制所述空调系统的部分部件及电池包液冷单元启动，开启电池包冷却，并根据接收到的所述电池包入口水温目标值及所述水泵转速预设值对电池包入口水温及水泵转速进行调控。
其中，所述水泵转速预设值根据所述电池包最大温升速率来设定。
当电池包最大温升速率值大于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额，S额为水泵的额定转速值。
当电池包最大温升速率小于或等于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额/2，S额为水泵的额定转速值。
当所述电池包最高温度值小于冷却开启阈值，发送电池包冷却关闭请求给所述空调系统10，所述空调系统10控制所述电池包液冷单元20关闭，所述电池包50停止冷却。
所述电池包液冷单元20包括冷却器21、水加热器22、水泵23、水壶24和电子膨胀阀25，所述水加热器22的第一端连接在所述电池包50的进水口上，第二端连接在所述冷却器21的第一端，所述冷却器21的第二端连接在所述水泵23的第一端，所述水泵23的第二端连接在所述水壶24上，所述水壶24连接在所述电池包50的出水口上，所述冷却器21连接在所述空调系统10上。
所述空调系统10包括蒸发器11、电动压缩机12、冷凝器13、风加热器14、鼓风机15、电子风扇16、热力膨胀阀17、截止阀18和三态压力开关19，所述蒸发器11的第一端连接所述电动压缩机12的第一端，所述蒸发器11的第二端连接所述热力膨胀阀17的第一端，所述热力膨胀阀17的第二端连接所述截止阀18的第一端，所述截止阀18的第二端连接所述冷凝器13的第一端，所述冷凝器13的第二端连接所述三态压力开关19的第一端，所述三态压力开关19的第二端连接所述电动压缩机12的第二端，所述风加热器14和所述鼓风机15分别设于所述蒸发器11两侧，所述电子风扇16设于所述冷凝器13一侧。
所述冷却器21通过三通阀一30和三通阀二40与所述空调系统10连接，所述冷却器21的第三端连接在所述三通阀一30的第一端，所述冷却器21的第四端连接在所述三通阀二40的第一端，所述三通阀一30连接在所述蒸发器11与所述电动压缩机12之间，所述三通阀二40连接在所述冷凝器13与所述截止阀18之间。
所述空调系统10接收到电池包冷却请求，控制所述电动压缩机12、所述冷凝器13、所述电子膨胀阀25、所述三通阀一30、所述三通阀二40、所述冷却器21和所述水泵23开启工作，对所述电池包50进行冷却。
综上，本发明提供的一种电池包液冷的控制方法，有益效果在于：既可以有效地控制电池包50的温度，保证电池包50的温度基本恒定，延长电池包50的使用寿命；还可以根据电池包最大温升速率来调整水泵转速，起到降低能耗的作用；所述电池包入口水温目标值根据所述电池包最高温度值和所述电池包目标温度值的差值来设定，所述电池包最高温度值与所述电池包入口水温目标值的差值为一个定值，而电池包入口水温值维持在所述电池包入口水温目标值的较小波动范围内，因此，电池包冷却后的实际温度值也维持在一个较小的波动范围内，进而有效地减小冷却过程中电池包的温度波动，使得电池包50的温度基本保持恒定，能够有效地延长电池包50寿命；水泵转速预设值根据所述电池包最大温升速率来设定，可以避免水泵23一直处于高负荷状态工作，有效地降低能耗。
实施例2
请参考图3，本发明的第二实施例提供一种电池包液冷的控制装置，包括：
采集模块：采集电池包工作温度及电池包进水口温度。
其中，具体实施时，可以在电池包50表面设置多个温度传感器采集得到电池包工作温度，由所述电池包50的进水口温度传感器采集得到冷却液在电池包进水口温度。
分析计算模块：对采集到的多个电池包工作温度值进行分析比较得出电池包最高温度值，并计算出电池包温升速率，再对电池包温升速率进行分析比较得出电池包最大温升速率。
设定模块：根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值来设定电池包入口水温目标值，所述电池包目标温度值为定值。
其中，所述电池包入口水温目标值T水target＝T最高–T电池target，T最高为所述电池包最高温度值，T电池target为所述电池包目标温度值，T电池target的范围为15～20℃。
信息发送模块：当所述电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却请求、电池包入口水温目标值以及水泵转速预设值给空调系统，以使所述空调系统根据电池包冷却请求控制所述空调系统的部分部件及电池包液冷单元启动，开启电池包冷却，并根据接收到的所述电池包入口水温目标值及所述水泵转速预设值对电池包入口水温及水泵转速进行调控。
其中，所述水泵转速预设值根据所述电池包最大温升速率来设定。
当电池包最大温升速率值大于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额，S额为水泵的额定转速值。
当电池包最大温升速率小于或等于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额/2，S额为水泵的额定转速值。
冷却停止模块：当所述电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却关闭请求给所述空调系统，所述空调系统控制所述电池包液冷单元关闭，所述电池包停止冷却。
综上，本发明提供的一种电池包液冷装置，有益效果在于：既可以有效地控制电池包50的温度，保证电池包50的温度基本恒定，延长电池包50的使用寿命；还可以根据电池包最大温升速率来调整水泵转速，起到降低能耗的作用；所述电池包入口水温目标值根据所述电池包最高温度值和所述电池包目标温度值的差值来设定，所述电池包最高温度值与所述电池包入口水温目标值的差值为一个定值，而电池包入口水温值维持在所述电池包入口水温目标值的较小波动范围内，因此，电池包冷却后的实际温度值也维持在一个较小的波动范围内，进而有效地减小冷却过程中电池包的温度波动，使得电池包50的温度基本保持恒定，能够有效地延长电池包50寿命；水泵转速预设值根据所述电池包最大温升速率来设定，可以避免水泵23一直处于高负荷状态工作，有效地降低能耗。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电池包液冷的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集电池包工作温度及电池包进水口温度；
对采集到的多个电池包工作温度值进行分析比较得出电池包最高温度值，并计算出电池包温升速率，再对所述电池包温升速率进行分析比较得出电池包最大温升速率；
根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值来设定电池包入口水温目标值，所述电池包目标温度值为定值；
当所述电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却请求、电池包入口水温目标值以及水泵转速预设值给空调系统，以使所述空调系统根据电池包冷却请求控制所述空调系统的部分部件及电池包液冷单元启动，开启电池包冷却，并根据接收到的所述电池包入口水温目标值及所述水泵转速预设值对电池包入口水温及水泵转速进行调控；
所述空调系统包括蒸发器、电动压缩机、冷凝器、风加热器、鼓风机、电子风扇、热力膨胀阀、截止阀和三态压力开关，所述蒸发器的第一端连接所述电动压缩机的第一端，所述蒸发器的第二端连接所述热力膨胀阀的第一端，所述热力膨胀阀的第二端连接所述截止阀的第一端，所述截止阀的第二端连接所述冷凝器的第一端，所述冷凝器的第二端连接所述三态压力开关的第一端，所述三态压力开关的第二端连接所述电动压缩机的第二端，所述风加热器和所述鼓风机分别设于所述蒸发器两侧，所述电子风扇设于所述冷凝器一侧；
所述电池包液冷单元包括冷却器、水加热器、水泵、水壶和电子膨胀阀，所述水加热器的第一端连接在所述电池包的进水口上，第二端连接在所述冷却器的第一端，所述冷却器的第二端连接在所述水泵的第一端，所述水泵的第二端连接在所述水壶上，所述水壶连接在所述电池包的出水口上，所述冷却器连接在所述空调系统上；
所述冷却器通过三通阀一和三通阀二与所述空调系统连接，所述冷却器的第三端连接在所述三通阀一的第一端，所述冷却器的第四端连接在所述三通阀二的第一端，所述三通阀一连接在所述蒸发器与所述电动压缩机之间，所述三通阀二连接在所述冷凝器与所述截止阀之间；
所述空调系统接收到电池包冷却请求，控制所述电动压缩机、所述冷凝器、所述电子膨胀阀、所述三通阀一、所述三通阀二、所述冷却器和所述水泵开启工作；
所述部分部件包括所述电动压缩机、所述冷凝器、所述电子膨胀阀、所述三通阀一、所述三通阀二、所述冷却器以及所述水泵。
2.根据权利要求1所述的电池包液冷的控制方法，其特征在于，根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值设定电池包入口水温目标值的步骤中，所述电池包入口水温目标值T水target＝T最高–T电池target，其中，T最高为所述电池包最高温度值，T电池target为所述电池包目标温度值。
3.根据权利要求1所述的电池包液冷的控制方法，其特征在于，所述电池包目标温度值T电池target的范围为15～20℃。
4.根据权利要求1所述的电池包液冷的控制方法，其特征在于，所述水泵转速预设值通过以下步骤设定：
当电池包最大温升速率值大于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额，S额为水泵的额定转速值；
当电池包最大温升速率小于或等于温升速率预设值T时，水泵转速预设值Spump＝S额/2，S额为水泵的额定转速值。
5.一种电池包液冷装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集电池包工作温度及电池包进水口温度；
分析计算模块，用于对采集到的多个所述电池包工作温度值进行分析比较得出电池包最高温度值，并计算出电池包温升速率，再对所述电池包温升速率进行分析比较得出电池包最大温升速率；
设定模块，根据所述电池包最高温度值和电池包目标温度值的差值来设定电池包入口水温目标值，所述电池包目标温度值为定值；
信息发送模块，当所述电池包最高温度值大于冷却开启阈值，发送电池包冷却请求、电池包入口水温目标值以及水泵转速预设值给空调系统，以使所述空调系统根据电池包冷却请求控制所述空调系统的部分部件及电池包液冷单元启动，开启电池包冷却，并根据接收到的所述电池包入口水温目标值及所述水泵转速预设值对电池包入口水温及水泵转速进行调控；
所述空调系统包括蒸发器、电动压缩机、冷凝器、风加热器、鼓风机、电子风扇、热力膨胀阀、截止阀和三态压力开关，所述蒸发器的第一端连接所述电动压缩机的第一端，所述蒸发器的第二端连接所述热力膨胀阀的第一端，所述热力膨胀阀的第二端连接所述截止阀的第一端，所述截止阀的第二端连接所述冷凝器的第一端，所述冷凝器的第二端连接所述三态压力开关的第一端，所述三态压力开关的第二端连接所述电动压缩机的第二端，所述风加热器和所述鼓风机分别设于所述蒸发器两侧，所述电子风扇设于所述冷凝器一侧；
所述电池包液冷单元包括冷却器、水加热器、水泵、水壶和电子膨胀阀，所述水加热器的第一端连接在所述电池包的进水口上，第二端连接在所述冷却器的第一端，所述冷却器的第二端连接在所述水泵的第一端，所述水泵的第二端连接在所述水壶上，所述水壶连接在所述电池包的出水口上，所述冷却器连接在所述空调系统上；
所述冷却器通过三通阀一和三通阀二与所述空调系统连接，所述冷却器的第三端连接在所述三通阀一的第一端，所述冷却器的第四端连接在所述三通阀二的第一端，所述三通阀一连接在所述蒸发器与所述电动压缩机之间，所述三通阀二连接在所述冷凝器与所述截止阀之间；
所述空调系统接收到电池包冷却请求，控制所述电动压缩机、所述冷凝器、所述电子膨胀阀、所述三通阀一、所述三通阀二、所述冷却器和所述水泵开启工作；
所述部分部件包括所述电动压缩机、所述冷凝器、所述电子膨胀阀、所述三通阀一、所述三通阀二、所述冷却器以及所述水泵。
6.根据权利要求5所述的电池包液冷装置，其特征在于，所述设定模块设定的所述电池包入口水温目标值T水target＝T最高–T电池target，其中，T最高为所述电池包最高温度值，T电池target为所述电池包目标温度值。
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