CN112909375B - 一种电池热管理机组的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池热管理机组的控制方法。该电池热管理机组的控制方法包括电池热管理机组的组成部件，组成部件中的三态压力开关、防冻结温度传感器和出水温度传感器将各自采集的数据反馈给控制器，控制器对压缩机等部件发出相关行动指令。本发明解决了以下几个问题：①环境温度较低时，出现低压报警，第二回路无法响应第一回路降温的问题；②环境温度较低时，出现防冻结温度报警，第二回路无法响应第一回路降温的问题；③三态压力开关松动时，压缩机频繁启闭导致其故障率高的问题；④随着冷却液温度与目标温度的差值变化快，压缩机的转速急升急降导致其故障率高的问题。

Description

一种电池热管理机组的控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是涉及一种电池热管理机组的控制方法。
背景技术
电池包是混动/电动客车的关键储能装置。目前电池普遍存在比能量和比功率低、循环寿命短等缺点。其中热效应问题直接影响电池的循环寿命和安全性，过高或过低(0-40℃以外)的温度都将引起电池寿命的快速衰减，其中25-35℃是电池的最佳生命周期温度。电池热管理机组通过水泵驱动冷却液，压缩机对冷媒路冷却，冷却液与低温冷媒在板式换热器处进行对流换热，将电池产生的热量带走，从而降低电池温度。电池热管理机组在电池温度低于目标温度时通过水加热器预热，提升电池温度，确保低温下电池的充/放电性能和安全性。
目前电池热管理机组能精确监控电池温度及有效的维持电池温度至最佳工况。但会出现以下问题：
①.环境温度过低导致冷媒压力偏低会出现报警故障；
②.环境温度低，冷却水温低导致防冻结温度偏低，会出现报警故障；
③.高低压插件松动导致在运行过程中出现高低压压力故障导致压缩机频繁启闭；
④.冷却液温度与目标温度的差值变化快导致压缩机转速急升急降从而增加压缩机故障率。
以上问题会导致整个电池热管理机组运行不稳定，影响电池的使用寿命和效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种确保电池热管理机组运行稳定，降低压缩机故障率，提高电池使用寿命和效率的电池热管理机组的控制方法。
为实现上述目的，本发明电池热管理机组的控制方法采用的技术方案是：
一种电池热管理机组的控制方法，所述电池热管理机组包括在板式换热器处换热的第一回路和第二回路，所述第一回路包括电池箱，电池箱连接有水箱，水箱设置有液位传感器，水箱连接有水泵，水泵的进水端设置有进水温度传感器，水泵连接至板式换热器，板式换热器连接有水加热器，水加热器的出水端设置有出水温度传感器，水加热器连接至电池箱，所述第二回路包括与板式换热器连接的压缩机，压缩机与板式换热器之间设置有防冻结温度传感器，压缩机连接有室外换热器，室外换热器的一侧设置有电子风扇，室外换热器的进风端设置有环境温度传感器，室外换热器的出口端设置有三态压力开关，室外换热器连接至板式换热器，电池箱、液位传感器、进水温度传感器、水泵、水加热器、出水温度传感器、防冻结温度传感器、压缩机、三态压力开关、电子风扇和环境温度传感器均与控制器连接；
①.当电池热管理机组启动时，环境温度传感器采集的环境温度小于10℃，三态压力开关将第二回路中冷媒的压力反馈给控制器，此时压力异常，如果压力异常的时间未大于60秒，则不告警，即第一、第二回路正常工作；如果压力异常的时间大于等于60秒，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；
②.当电池热管理机组启动时，防冻结温度传感器将第二回路中冷媒的温度反馈给控制器，此时防冻结温度低于2℃，如果防冻结温度低于2℃的时间未大于120秒，则不告警，即第一、第二回路正常工作；如果防冻结温度低于2℃的时间大于等于120秒，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；
③.当电池热管理机组启动时，三态压力开关进行第1次压力采集，此时采集的压力异常，控制器发送指令关闭压缩机，如果10秒内持续检测的压力一直异常，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；否则开启压缩机，三态压力开关进行第2次压力采集，此时采集的压力异常，执行压力第1次异常后的相同动作；否则开启压缩机，三态压力开关进行第3次压力采集，此时采集的压力异常，则不再反复采集，直接告警，直至重新上下电；
④.当电池热管理机组启动时，压缩机由0Rpm直接运转至2000Rpm，两分钟后再响应对应的目标转速；当控制器采集的出水温度与目标温度的差值为-3℃＜△＜1℃时，则压缩机转数直接升至目标转速；如果控制器采集的出水温度与目标温度的差值为2℃≤△≤6℃时，则压缩机转数以200Rpm/30s的增速升至目标转速；如果控制器采集的出水温度与目标温度的差值为△≥6℃时，则压缩机转数以400Rpm/30s的增速升至目标转速；反之在降速过程中压缩机的转速控制同上原理。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.实现环境温度较低时电池热管理机组的制冷功能，避免冬季温度较低时出现低压报警、无法启动压缩机的问题，能够及的响应动力电池的冷却要求，提高电池的使用寿命和效率；
2.实现环境温度较低时电池热管理机组的制冷功能，避免冬季温度较低时出现防冻结报警、无法启动压缩机的问题，能够及的响应动力电池的冷却要求，提高电池的使用寿命和效率；
3.避免了车辆颠簸行驶导致三态压力开关松动，出现压力故障致使压缩机频繁启闭的现象，从而有效的保护了压缩机，降低了压缩机的故障率；
4.实现了压缩机转速缓升缓降功能，避免冷却液温度与目标温度的差值变化快导致压缩机转速急升急降，降低了压缩机的故障率。
附图说明
图1是一种电池热管理机组的结构示意图；
图2是冷媒压力异常控制关系图；
图3是冷媒防冻结温度异常控制关系图；
图4是三态压力开关松动控制关系图。
其中，1板式换热器，2第一回路，21电池箱，22水箱，23液位传感器，24水泵，25进水温度传感器，26水加热器，3第二回路，31压缩机，32防冻结温度传感器，33室外换热器，34电子风扇，35环境温度传感器，36三态压力开关，4控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种电池热管理机组的控制方法，电池热管理机组包括在板式换热器1处换热的第一回路2和第二回路3，第一回路包括电池箱21，电池箱连接水箱22，水箱安装液位传感器23，水箱连接水泵24，水泵的进水端安装进水温度传感器25，水泵连接至板式换热器，板式换热器连接水加热器26，水加热器的出水端安装出水温度传感器27，水加热器连接至电池箱，第二回路包括与板式换热器连接的压缩机31，压缩机与板式换热器之间安装防冻结温度传感器32，压缩机连接室外换热器33，室外换热器的一侧安装电子风扇34，室外换热器的进风端安装环境温度传感器35，室外换热器的出口端安装三态压力开关36，室外换热器连接至板式换热器，电池箱、液位传感器、进水温度传感器、水泵、水加热器、出水温度传感器、防冻结温度传感器、压缩机、三态压力开关、电子风扇和环境温度传感器均与控制器4连接；
①.如图2所示，当电池热管理机组启动时，环境温度传感器采集的环境温度小于10℃，三态压力开关将第二回路中冷媒的压力反馈给控制器，此时压力异常，如果压力异常的时间未大于60秒，则不告警，即第一、第二回路正常工作；如果压力异常的时间大于等于60秒，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；
②.如图3所示，当电池热管理机组启动时，防冻结温度传感器将第二回路中冷媒的温度反馈给控制器，此时防冻结温度低于2℃，如果防冻结温度低于2℃的时间未大于120秒，则不告警，即第一、第二回路正常工作；如果防冻结温度低于2℃的时间大于等于120秒，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；
③.如图4所示，当电池热管理机组启动时，三态压力开关进行第1次压力采集，此时采集的压力异常，控制器发送指令关闭压缩机，如果10秒内持续检测的压力一直异常，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；否则开启压缩机，三态压力开关进行第2次压力采集，此时采集的压力异常，执行压力第1次异常后的相同动作；否则开启压缩机，三态压力开关进行第3次压力采集，此时采集的压力异常，则不再反复采集，直接告警，直至重新上下电；
④.如表1所示，当电池热管理机组启动时，压缩机由0Rpm直接运转至2000Rpm，两分钟后再响应对应的目标转速；当控制器采集的出水温度与目标温度的差值为-3℃＜△＜1℃时，则压缩机转数直接升至目标转速；如果控制器采集的出水温度与目标温度的差值为2℃≤△≤6℃时，则压缩机转数以200Rpm/30s的增速升至目标转速；如果控制器采集的出水温度与目标温度的差值为△≥6℃时，则压缩机转数以400Rpm/30s的增速升至目标转速；反之在降速过程中压缩机的转速控制同上原理。
Figure BDA0002986388340000071
表1。

Claims (1)

1.一种电池热管理机组的控制方法，其特征在于：所述电池热管理机组包括在板式换热器处换热的第一回路和第二回路，所述第一回路包括电池箱，电池箱连接有水箱，水箱设置有液位传感器，水箱连接有水泵，水泵的进水端设置有进水温度传感器，水泵连接至板式换热器，板式换热器连接有水加热器，水加热器的出水端设置有出水温度传感器，水加热器连接至电池箱，所述第二回路包括与板式换热器连接的压缩机，压缩机与板式换热器之间设置有防冻结温度传感器，压缩机连接有室外换热器，室外换热器的一侧设置有电子风扇，室外换热器的进风端设置有环境温度传感器，室外换热器的出口端设置有三态压力开关，室外换热器连接至板式换热器，电池箱、液位传感器、进水温度传感器、水泵、水加热器、出水温度传感器、防冻结温度传感器、压缩机、三态压力开关、电子风扇和环境温度传感器均与控制器连接；
①.当电池热管理机组启动时，环境温度传感器采集的环境温度小于10℃，三态压力开关将第二回路中冷媒的压力反馈给控制器，此时压力异常，如果压力异常的时间小于60秒，则不告警，即第一、第二回路正常工作；如果压力异常的时间大于等于60秒，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；
②.当电池热管理机组启动时，防冻结温度传感器将第二回路中冷媒的温度反馈给控制器，此时防冻结温度低于2℃，如果防冻结温度低于2℃的时间小于120秒，则不告警，即第一、第二回路正常工作；如果防冻结温度低于2℃的时间大于等于120秒，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；
③.当电池热管理机组启动时，三态压力开关进行第1次压力采集，此时采集的压力异常，控制器发送指令关闭压缩机，如果10秒内持续检测的压力一直异常，则告警，即第二回路停止工作，第一回路正常工作；否则开启压缩机，三态压力开关进行第2次压力采集，此时采集的压力异常，执行压力第1次异常后的相同动作；否则开启压缩机，三态压力开关进行第3次压力采集，此时采集的压力异常，则不再反复采集，直接告警，直至重新上下电；
④.当电池热管理机组启动时，压缩机由0Rpm直接运转至2000Rpm，两分钟后再响应对应的目标转速；当控制器采集的出水温度与目标温度的差值为-3℃＜△＜1℃时，则压缩机转数直接升至目标转速；如果控制器采集的出水温度与目标温度的差值为2℃≤△≤6℃时，则压缩机转数以200Rpm/30s的增速升至目标转速；如果控制器采集的出水温度与目标温度的差值为△≥6℃时，则压缩机转数以400Rpm/30s的增速升至目标转速；反之在降速过程中压缩机的转速控制同上原理。
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