CN112310512B - 一种智能调节电池温度的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能调节电池温度的方法及系统，根据电池温度Tb和外界环境温度Tt，将电池温度调节分成3种模式，即制冷模式、制热模式和自循环模式，相较于传统的温度调节方式增加了外界环境对电池温度的调节，降低能耗、提高效率，并在电池温度调节的过程中对电池温度和外界环境温度进行实时的检测和判断，对电池温度进行实时调节，确保电池温度达到最佳温度范围，增加对电池温度的调节效果，而且采用变频风机和变频水泵，在电池温度调节过程中根据电池温度变频调节风机的风量和水泵的流量，节能降耗。

Description

一种智能调节电池温度的方法及系统
技术领域
本发明涉及电池热管理技术领域，具体涉及一种智能调节电池温度的方法及系统。
背景技术
新能源电动汽车目前绝大部分都是采用锂离子电池作为能量源来为汽车提供动力。锂离子电池兼具了较髙的功率密度和能量密度，具有较好的储能作用，但锂离子电池工作及充电时有放热行为，影响锂离子电池的安全性，特别是在大倍率充放电时，放热量急剧增加，导致温度快速升高，极易使锂离子电池的温度偏离最佳温度范围，甚至会引起火灾爆炸风险。而且，在环境温度较低的情况下，电池温度低于最佳温度范围时，电解液将失去活性导致电池几乎不能充放电，使得电池无法正常使用。传统的电池温度调节方式能耗大、效率低，而且无法对电池温度实时响应，温度调节具有滞后性，导致电池工作温度无法达到最佳温度，对电池温度的调节效果较差。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种智能调节电池温度的方法及系统，通过将电池温度调节模式分为制冷、制热和自循环三种模式，增加外界环境对电池温度的调节，降低能耗、提高效率；通过对电池温度和外界环境温度的实时检测和判断，对电池温度进行实时调节，确保电池温度达到最佳温度范围，增加对电池温度的调节效果。
本发明的目的是通过以下技术措施达到的：一种智能调节电池温度的方法，包含如下步骤：
(1)检测电池温度Tb和外界环境温度Tt，判断电池温度Tb是否落在电池的最佳温度范围Ths-Tcs内，若Tb落在Ths-Tcs内则继续检测Tb和Tt，否则判断Tb与Ths和Tcs的大小；
(2)若Tb＞Tcs，则判断Tb是否大于等于制冷温度Tc，若Tb≥Tc，则启动制冷模式，对电池进行降温处理，若Tb＜Tc，则判断Tt与Tcs的大小；若Tt≥Tcs，则启动制冷模式，若Tt＜Tcs，则启动自循环模式，通过外界环境对电池温度进行调节；
(3)若Tb＜Ths，则判断Tb是否小于等于制热温度Th，若Tb≤Th，则启动制热模式，对电池进行升温处理，若Tb＞Th，则判断Tt与Ths的大小；若Tt≤Ths，则启动制热模式，若Tt＞Ths则，启动自循环模式，通过外界环境对电池温度进行调节。
进一步地，所述制冷模式或自循环模式或制热模式调节电池温度的过程中实时检测Tb和Tt并对Tb进行判断，若Tb落在Ths-Tcs之间，则停止调节过程，否则继续根据Tb进行温度调节。
进一步地，所述制冷模式包括：开启压缩机和风机对外界冷媒进行降温；
开启水泵实现电池温度调节介质的循环；
外界冷媒与电池温度调节介质在板式换热器内进行热交换；
电池温度调节介质通过电池水冷板对电池温度进行调节。
进一步地，所述风机为变频风机，在制冷模式中还对外界冷媒的温度进行实时检测，根据外界冷媒温度变化调节风机的频率。
进一步地，所述自循环模式包括：开启水泵实现电池温度调节介质的循环；
电池温度调节介质与外界环境进行热交换实现电池温度调节介质的温度调节；
电池温度调节介质通过电池水冷板对电池温度进行调节。
进一步地，所述水泵为变频水泵，在自循环模式中，根据Tb变化调整水泵频率。
进一步地，所述制热模式包括：开启水泵实现电池温度调节介质的循环；
开启PTC加热器对电池温度调节介质进行加热升温；
电池温度调节介质通过电池水冷板对电池温度进行调节。
一种智能调节电池温度的系统，包括电池温度传感器、环境温度传感器、控制系统、电池水冷板、PTC加热器、水泵、板式换热器、压缩机、冷凝器和风机，所述电池温度传感器用于检测电池温度Tb，所述环境温度传感器用于检测外界环境温度Tt，所述控制系统用于控制所述PTC加热器、水泵、压缩机和风机，所述电池水冷板、PTC加热器、水泵和板式换热器顺序连接并形成闭合循环路径一，所述闭合循环路径一用于循环电池温度调节介质，所述压缩机、冷凝器和板式换热器顺序连接并形成闭合循环路径二，所述闭合循环路径二用于循环外界冷媒，所述电池温度调节介质与外界冷媒在所述板式换热器内进行热交换，所述风机用于对外界冷媒进行降温。
进一步地，还包括外界冷媒温度传感器，所述外界冷媒温度传感器用于检测外界冷媒的温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述的智能调节电池温度的方法及系统，通过将电池温度调节模式分为制冷、制热和自循环三种模式，增加外界环境对电池温度的调节，降低能耗、提高效率；通过对电池温度和外界环境温度的实时检测和判断，对电池温度进行实时调节，确保电池温度达到最佳温度范围，增加对电池温度的调节效果；变频调节风机和水泵，降低能耗，节能效果显著。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是所述智能调节电池温度的方法的流程图。
图2是所述智能调节电池温度的系统的结构示意图。
其中，1.压缩机，2.风机，3.冷凝器，4.板式换热器，5.水泵，6.PTC加热器，7.电池水冷板，8.外界冷媒温度传感器。
具体实施方式
如图1至2所示，一种智能调节电池温度的方法，包含如下步骤：
(1)电池温度传感器检测电池温度Tb并将Tb输送至控制系统，环境温度传感器检测外界环境温度Tt并将Tt输送至控制系统，控制系统接收Tb和Tt并判断电池温度Tb是否落在电池的最佳温度范围Ths-Tcs内(即判断Tb是否满足Ths≤Tb≤Tcs)，若Tb落在Ths-Tcs内则继续检测Tb和Tt，否则判断Tb与Ths和Tcs的大小。具体的，所述Ths和Tcs的值根据电池的性能具体确定。
(2)若Tb＞Tcs，则判断Tb是否大于等于制冷温度Tc，若Tb≥Tc，则启动制冷模式，对电池进行降温处理，若Tb＜Tc，则判断Tt与Tcs的大小。若Tt≥Tcs，则启动制冷模式，若Tt＜Tcs，则启动自循环模式，通过外界环境对电池温度进行调节，利用外界环境温度与电池温度的差值，通过外界环境对电池进行降温，降低制冷能耗。具体的，制冷温度Tc的确定可根据压缩机1和风机2的制冷能力确定，若制冷能力较强，则Tc值与Tcs值的差值可设置为一个较大值，若制冷能力较若弱，则Tc值与Tcs值的差值可设置为一个较小值，所述的制冷能力较强是相对于制冷能力较弱而言的，所述的较大值亦是相对于较小值而言的。进一步地，所述制冷能力和Tc与Tcs的差值可以成正比关系，而且Tc的设定要满足电池正常工作所能承受的温度范围，即Tc不能超出电池正常工作所能承受的温度的最大值。
(3)若Tb＜Ths，则判断Tb是否小于等于制热温度Th，若Tb≤Th，则启动制热模式，对电池进行升温处理，若Tb＞Th，则判断Tt与Ths的大小。若Tt≤Ths，则启动制热模式，若Tt＞Ths则，启动自循环模式，通过外界环境对电池温度进行调节。利用外界环境温度与电池温度的差值，通过外界环境对电池进行升温，降低制热能耗。具体的，制热温度Th值的确定可根据PTC加热器6的制热能力确定，若制热能力较强，则Th值与Ths值的差值可设置为一个较大值，若制热能力较若弱，则Th值与Ths值的差值可设置为一个较小值，所述的制热能力较强是相对于制热能力较弱而言的，所述的较大值亦是相对于较小值而言的。进一步地，所述制热能力和Th与Ths的差值可以成正比关系，而且Th的设定要满足电池正常工作所能承受的温度范围，即Th不能超出电池正常工作所能承受的温度的最小值。
所述制冷模式或自循环模式或制热模式调节电池温度的过程中实时检测Tb和Tt并对Tb进行判断，若Tb落在Ths-Tcs之间，则停止调节过程，否则继续根据Tb进行温度调节。通过对电池温度和外界环境温度的实时检测和判断，对电池温度进行实时调节，确保电池温度达到最佳温度范围，增加对电池温度的调节效果。
所述制冷模式包括：开启压缩机1，通过压缩机1实现外界冷媒的循环，同时通过压缩机1和冷凝器3实现外界冷媒的降温，开启风机2，通过风机2对外界冷媒进行降温；开启水泵5实现电池温度调节介质的循环；外界冷媒与电池温度调节介质在板式换热器4内进行热交换，电池温度调节介质的温度降低；电池温度调节介质通过电池水冷板7对电池温度进行调节。
所述风机2为变频风机，在制冷模式中还对外界冷媒的温度进行实时检测，根据外界冷媒温度变化调节风机2的频率，进而根据外界冷媒的温度调节风机2的风量。变频控制风量，降低能耗，节能效果显著。
所述自循环模式包括：开启水泵5实现电池温度调节介质的循环；电池温度调节介质与外界环境进行热交换实现电池温度调节介质的温度调节；电池温度调节介质通过电池水冷板7对电池温度进行调节。
所述水泵5为变频水泵，在自循环模式中，根据Tb变化调整水泵5频率，进而通过Tb温度变化调节水泵5的流量。变频控制流量，降低能耗，节能效果显著。
所述制热模式包括：开启水泵5实现电池温度调节介质的循环；开启PTC加热器6对电池温度调节介质进行加热升温；电池温度调节介质通过电池水冷板7对电池温度进行调节。
一种智能调节电池温度的系统，包括电池温度传感器、环境温度传感器、控制系统、电池水冷板7、PTC加热器6、水泵5、板式换热器4、压缩机1、冷凝器3和风机2，所述电池温度传感器用于检测电池温度Tb，所述环境温度传感器用于检测外界环境温度Tt，所述控制系统用于控制所述PTC加热器6、水泵5、压缩机1和风机2，所述电池水冷板7、PTC加热器6、水泵5和板式换热器4顺序连接并形成闭合循环路径一，所述闭合循环路径一用于循环电池温度调节介质，所述压缩机1、冷凝器3和板式换热器4顺序连接并形成闭合循环路径二，所述闭合循环路径二用于循环外界冷媒，所述电池温度调节介质和外界冷媒在所述板式换热器4内进行热交换，所述风机2用于对外界冷媒进行降温。
所述智能调节电池温度的系统还包括外界冷媒温度传感器8，所述外界冷媒温度传感器8用于检测外界冷媒的温度。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种智能调节电池温度的方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）检测电池温度Tb和外界环境温度Tt，判断电池温度Tb是否落在电池的最佳温度范围Ths-Tcs内，若Tb落在Ths-Tcs内则继续检测Tb和Tt，否则判断Tb与Ths和Tcs的大小；
（2）若Tb＞Tcs，则判断Tb是否大于等于制冷温度Tc，若Tb≥Tc，则启动制冷模式，对电池进行降温处理，若Tb＜Tc，则判断Tt与Tcs的大小；若Tt≥Tcs，则启动制冷模式，若Tt＜Tcs，则启动自循环模式，通过外界环境对电池温度进行调节；
（3）若Tb＜Ths，则判断Tb是否小于等于制热温度Th，若Tb≤Th，则启动制热模式，对电池进行升温处理，若Tb＞Th，则判断Tt与Ths的大小；若Tt≤Ths，则启动制热模式，若Tt＞Ths则，启动自循环模式，通过外界环境对电池温度进行调节；
所述制冷模式包括：开启压缩机和风机对外界冷媒进行降温；
开启水泵实现电池温度调节介质的循环；
外界冷媒与电池温度调节介质在板式换热器内进行热交换；
电池温度调节介质通过电池水冷板对电池温度进行调节；
所述自循环模式包括：开启水泵实现电池温度调节介质的循环；
电池温度调节介质与外界环境进行热交换实现电池温度调节介质的温度调节；
电池温度调节介质通过电池水冷板对电池温度进行调节；
所述制热模式包括：开启水泵实现电池温度调节介质的循环；
开启PTC加热器对电池温度调节介质进行加热升温；
电池温度调节介质通过电池水冷板对电池温度进行调节。
2.根据权利要求1所述的智能调节电池温度的方法，其特征在于：所述制冷模式或自循环模式或制热模式调节电池温度的过程中实时检测Tb和Tt并对Tb进行判断，若Tb落在Ths-Tcs之间，则停止调节过程，否则继续根据Tb进行温度调节。
3.根据权利要求1所述的智能调节电池温度的方法，其特征在于：所述风机为变频风机，在制冷模式中还对外界冷媒的温度进行实时检测，根据外界冷媒温度变化调节风机的频率。
4.根据权利要求1所述的智能调节电池温度的方法，其特征在于：所述水泵为变频水泵，在自循环模式中，根据Tb变化调整水泵频率。
5.一种智能调节电池温度的系统，其基于权利要求1-4任一项所述的智能调节电池温度的方法运行，其特征在于：包括电池温度传感器、环境温度传感器、控制系统、电池水冷板、PTC加热器、水泵、板式换热器、压缩机、冷凝器和风机，所述电池温度传感器用于检测电池温度Tb，所述环境温度传感器用于检测外界环境温度Tt，所述控制系统用于控制所述PTC加热器、水泵、压缩机和风机，所述电池水冷板、PTC加热器、水泵和板式换热器顺序连接并形成闭合循环路径一，所述闭合循环路径一用于循环电池温度调节介质，所述压缩机、冷凝器和板式换热器顺序连接并形成闭合循环路径二，所述闭合循环路径二用于循环外界冷媒，所述电池温度调节介质与外界冷媒在所述板式换热器内进行热交换，所述风机用于对外界冷媒进行降温。
6.根据权利要求5所述的智能调节电池温度的系统，其特征在于：还包括外界冷媒温度传感器，所述外界冷媒温度传感器用于检测外界冷媒的温度。
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