CN113745706A - 一种混合动力车辆动力电池的加热控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力车辆动力电池的加热控制方法及系统，车辆启动后，根据电池温度判断是否开启加热；发动机启动后开始产生热量，发动机冷却液进入热交换器，将热交换后冷却液进入电池系统进行加热；电池系统加热开启后，根据动力电池加热温度变化和允许功率的释放，判断加热关闭条件；行车过程中，还根据动力电池温度变化和环境温度信息，判断车辆停放是否会导致电池系统降温过快，并根据降温速率变化维持动力电池温度。本发明通过发动机的热交换器的二次利用，充分利用整车可用热源，去除电池箱内加热装置，降低成本和能耗。也防止动力电池因在环境温度停放造成温降过快，以维持动力电池温度，延缓温降速率。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池冷却技术，特别涉及一种混合动力车辆动力电池的加热控制方法及系统。
背景技术
随着新能源车辆的广泛使用，动力电池的热管理变得越来越重要，尤其是在低温情况下的应用，更决定着车辆的使用体验。目前混合动力车辆在低温环境下使用，由于受到环境温度的影响，在低温时动力电池的功率受到限制，不能满足整车功率需求，可用电量的降低也同时制约着车辆在低温环境下的使用。动力电池在温度低的情况下使用前需要进行长时间的加热，大大增加了车辆的能耗。
发明内容
本发明目的是：为了解决动力电池在低温环境下使用性能受到限制，并根据动力电池温度和功率特性，对混合动力车辆上的动力电池低温状态下的热管理系统进行研究，提出一种纯电动车辆动力电池的加热控制方法及系统，以解决动力电池自身加热所需能耗和减缓动力电池温度降低到低温状态。
同时，在动力电池低温加热控制方法中，充分利用发动力产生的热量，结合动力电池系统自身特点，完善动力电池低温加热控制方法，解决混合动力车辆动力电池低温加热问题，降低加热能耗；综合利用整车热管理，把整车可用热量循环使用，降低动力电池降温速率。
本发明的技术方案是：
一种混合动力车辆动力电池的加热控制方法，包括步骤：
S1、车辆启动后，采集动力电池的最低温度TBATmin，并实时读取发动机的热交换器水温TEX；判断是否开启对动力电池加热：
在动力电池温度TBATmin≤加热开启阈值T1时，热交换器水温TEX上升，开启动力电池系统加热：将通过热交换器热交换后的热水进入动力电池系统的循环水路，动力电池温度逐渐上升；
S2、动力电池系统加热开启后，根据动力电池温度变化和功率恢复情况，判断是否停止加热：
在动力电池加热到最低温度TBATmin≥加热关闭阈值T2，且动力电池系统功率达到允许功率P1，停止动力电池系统加热，关闭热交换器与动力电池系统之间的水路；
S3、在车辆运行过程中，还采集环境温度TH信息，根据动力电池温度和环境温度TH变化信息，判断车辆停放时环境温度变化对电池降温速率的影响，决定是否对动力电池进行温度维持。
优选的，步骤S1、S2的动力电池加热过程中，当热交换器水温TEX高于设定阈值温度TEX0，开启脉冲控制，控制热交换器热交换后的热水间歇性进入动力电池系统。
优选的，步骤S1的动力电池加热开启时，水路的电磁阀和热交换器的控制时序进行先后控制，电磁阀先打开，后运行热交换器。
优选的，步骤S2停止动力电池系统加热后，热交换器加热的冷却液通过冷却通道进行循环，通过空调冷板换将冷却液降温。
优选的，步骤S3中判断对动力电池进行温度维持的方法包括：
S3-1、动力电池系统周期性采集环境温度TH信息，并根据环境的最高温度、最低温度，结合时间计算环境温度变化率；
S3-2、车辆24小时内首次启动，获取启动时动力电池各部位最高温度、最低温度，并根据上一次关机后的动力电池各部位温度计算出动力电池降温速率；
S3-3、车辆运行过程中，记录动力电池运行时温度范围，并根据温度波动范围计算出行车过程动力电池温度保持率；
S3-4、通过计算得出不同环境温度对动力电池降温速率的影响，再统计近期环境温度的变化，得出动力电池最高温度、降温速率、行车过程动力电池温度保持率之间的关系；
S3-5、根据S3-4得出的关系，通过热交换器冷却液与动力电池冷却液进行热交换，在动力电池允许达到的上限温度范围提升动力电池温度，以避免车辆下次启动前降温到加热开启阈值T1以下。
一种混合动力车辆动力电池的加热控制系统，发动机出水口的冷却液通过热交换器进行冷却，热交换器热交换后的冷却液通过第一电磁阀流入动力电池系统，动力电池系统通过水泵和第二电磁阀将冷却液循环流回热交换器水路；所述第一电磁阀、第二电磁阀均为三端电磁阀，两个电磁阀的第三端分别接通空调冷板的入水口、出水口。
优选的，当需要热交换器冷却液进入动力电池系统时，控制两个电磁阀，电机冷却液进入动力电池系统，不流进空调冷板，然后开启水泵，让动力电池系统冷却水路与热交换器冷却水路串联，进行冷却循环。
优选的，当需要停止热交换器冷却液进入动力电池系统时，控制两个电磁阀，热交换器冷却液进入空调冷板，不再进入动力电池系统，关停水泵。
本发明的优点是：
本发明设计的混合动力车辆动力电池的加热控制方法及系统，主要根据动力电池在低温条件下性能受到影响，对动力电池的热管理进行控制设计。通过发动机的热交换器的二次利用，充分利用整车可用热源，去除电池箱内加热装置，降低动力电池系统成本，降低动力电池系统自身加热能耗；同时也避免了高压在电池箱内的连接，提高电池系统的安全性。也防止动力电池因在环境温度停放造成温降过快，以维持动力电池温度，延缓温降速率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的混合动力车辆动力电池的加热控制方法流程图；
图2为本发明的混合动力车辆动力电池的加热控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的总体系统设计方案，是根据动力电池低温工作特性，动力电池在低温下的性能变化，对动力电池热管理进行控制，结合动力电池因温度变化，在满足一定功率情况下，去除电池自加热，降低成本。通过系统设计，引入发动机冷却水用于动力电池热管理，总体设计减少加热能耗，电池温度保持。如图1所示，本发明的具体构思流程如下：
1、车辆启动后，电池管理系统采集电池温度，并根据采集到的电池温度判断是否需要开启加热；
2、车辆启动，发动机启动后开始产生热量，发动机冷却液进入换热器，并与电池系统流道冷却液进行热交换，当换热器内温度升到一定温度时，开启水泵和电磁阀将加热的冷却液进入电池系统进行加热；
3、电池系统在加热开启后，实时检测换热器的水温变化，防止过高水温进入电池系统；
4、当换热器的水温持续升高，超过设定加热水温后，对进水进行控制，进行脉冲控制或暂停加热后的冷却液流动，进行冷却液静态热交换；
5、电池系统加热开启后，根据动力电池加热温度变化和允许功率的释放，判断加热关闭条件，温度达到设定正常工作温度，电池功率最佳状态，以避免持续加热造成电池系统出现高温；
6、行车过程中，根据动力电池温度变化和环境温度信息的采集，判断车辆停放是否会导致电池系统降温过快，并根据降温速率变化维持动力电池温度。
本发明的混合动力车辆动力电池的加热控制方法，具体实施时，包括步骤：
S1、车辆启动后，采集动力电池的最低温度TBATmin，并实时读取发动机的热交换器水温TEX；判断是否开启对动力电池加热：
在动力电池温度TBATmin≤加热开启阈值T1时，热交换器水温TEX上升，开启动力电池系统加热：将通过热交换器热交换后的热水进入动力电池系统的循环水路，动力电池温度逐渐上升；
动力电池加热开启时，水路的电磁阀和热交换器的控制时序进行先后控制，电磁阀先打开，后运行热交换器；
动力电池加热过程中，当热交换器水温TEX高于设定阈值温度TEX0，开启脉冲控制，控制热交换器热交换后的热水间歇性进入动力电池系统。
S2、动力电池系统加热开启后，根据动力电池温度变化和功率恢复情况，判断是否停止加热：
在动力电池加热到最低温度TBATmin≥加热关闭阈值T2，且动力电池系统功率达到允许功率P1，停止动力电池系统加热，关闭热交换器与动力电池系统之间的水路；
停止动力电池系统加热后，热交换器加热的冷却液通过冷却通道进行循环，通过空调冷板换将冷却液降温。
S3、在车辆运行过程中，还采集环境温度TH信息，根据动力电池温度和环境温度TH变化信息，判断车辆停放时环境温度变化对电池降温速率的影响，决定是否对动力电池进行温度维持。判断对动力电池进行温度维持的方法包括：
S3-1、动力电池系统周期性采集环境温度TH信息，并根据环境的最高温度、最低温度，结合时间计算环境温度变化率；
S3-2、车辆24小时内首次启动，获取启动时动力电池各部位最高温度、最低温度，并根据上一次关机后的动力电池各部位温度计算出动力电池降温速率；
S3-3、车辆运行过程中，记录动力电池运行时温度范围，并根据温度波动范围计算出行车过程动力电池温度保持率；
S3-4、通过计算得出不同环境温度对动力电池降温速率的影响，再统计近期环境温度的变化，得出动力电池最高温度、降温速率、行车过程动力电池温度保持率之间的关系；
S3-5、根据S3-4得出的关系，通过热交换器冷却液与动力电池冷却液进行热交换，在动力电池允许达到的上限温度范围提升动力电池温度，以避免车辆下次启动前降温到加热开启阈值T1以下。
如图2所示，本发明的混合动力车辆动力电池的加热控制系统中，发动机出水口的冷却液通过热交换器进行冷却，热交换器热交换后的冷却液通过第一电磁阀K1流入动力电池系统，动力电池系统通过水泵和第二电磁阀K2将冷却液循环流回热交换器水路；所述第一电磁阀K1、第二电磁阀K2均为三端电磁阀，两个电磁阀的第三端分别接通空调冷板的入水口、出水口。
具体实施时，当需要热交换器冷却液进入动力电池系统时，控制两个电磁阀，电机冷却液进入动力电池系统，不流进空调冷板，然后开启水泵，让动力电池系统冷却水路与热交换器冷却水路串联，进行冷却循环。当需要停止热交换器冷却液进入动力电池系统时，控制两个电磁阀，热交换器冷却液进入空调冷板，不再进入动力电池系统，关停水泵。
本发明在发动机冷却液与换热器进行热交换后，将热量传导至动力电池冷却液侧，经过动力电池热管理流道，与电池模块进行热交换，冷却液温度高于当前动力电池最高温度时，可以完成热量传递，发动机水温升高后的冷却液将热量持续传到动力电池系统。
电池系统和热交换器出水口电磁阀进行先后控制，当需要开启换热后的冷却液进入电池系统时，先打开电磁阀，冷却液进入电池系统，然后开启水泵，让电池系统冷却水路与电机水路串联，进行冷却循环。
在对换热器温度进行实时检测过程中，当换热温度达到预定温度时，避免持续过高温度进入电池系统，进行脉冲控制。
当动力电池温度持续升高，达到一定的温度时关闭加热，随着加热后的冷却液的温度持续给电池系统进行导热，防止持续高热量传导给电池系统，造成动力电池出现高温的情况。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种混合动力车辆动力电池的加热控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1、车辆启动后，采集动力电池的最低温度TBATmin，并实时读取发动机的热交换器水温TEX；判断是否开启对动力电池加热：
在动力电池温度TBATmin≤加热开启阈值T1时，热交换器水温TEX上升，开启动力电池系统加热：将通过热交换器热交换后的热水进入动力电池系统的循环水路，动力电池温度逐渐上升；
S2、动力电池系统加热开启后，根据动力电池温度变化和功率恢复情况，判断是否停止加热：
在动力电池加热到最低温度TBATmin≥加热关闭阈值T2，且动力电池系统功率达到允许功率P1，停止动力电池系统加热，关闭热交换器与动力电池系统之间的水路；
S3、在车辆运行过程中，还采集环境温度TH信息，根据动力电池温度和环境温度TH变化信息，判断车辆停放时环境温度变化对电池降温速率的影响，决定是否对动力电池进行温度维持。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆动力电池的加热控制方法，其特征在于，
步骤S1、S2的动力电池加热过程中，当热交换器水温TEX高于设定阈值温度TEX0，开启脉冲控制，控制热交换器热交换后的热水间歇性进入动力电池系统。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆动力电池的加热控制方法，其特征在于，步骤S1的动力电池加热开启时，水路的电磁阀和热交换器的控制时序进行先后控制，电磁阀先打开，后运行热交换器。
4.根据权利要求2所述的混合动力车辆动力电池的加热控制方法，其特征在于，步骤S2停止动力电池系统加热后，热交换器加热的冷却液通过冷却通道进行循环，通过空调冷板换将冷却液降温。
5.根据权利要求2所述的混合动力车辆动力电池的加热控制方法，其特征在于，步骤S3中判断对动力电池进行温度维持的方法包括：
S3-1、动力电池系统周期性采集环境温度TH信息，并根据环境的最高温度、最低温度，结合时间计算环境温度变化率；
S3-2、车辆24小时内首次启动，获取启动时动力电池各部位最高温度、最低温度，并根据上一次关机后的动力电池各部位温度计算出动力电池降温速率；
S3-3、车辆运行过程中，记录动力电池运行时温度范围，并根据温度波动范围计算出行车过程动力电池温度保持率；
S3-4、通过计算得出不同环境温度对动力电池降温速率的影响，再统计近期环境温度的变化，得出动力电池最高温度、降温速率、行车过程动力电池温度保持率之间的关系；
S3-5、根据S3-4得出的关系，通过热交换器冷却液与动力电池冷却液进行热交换，在动力电池允许达到的上限温度范围提升动力电池温度，以避免车辆下次启动前降温到加热开启阈值T1以下。
6.一种混合动力车辆动力电池的加热控制系统，其特征在于，发动机出水口的冷却液通过热交换器进行冷却，热交换器热交换后的冷却液通过第一电磁阀流入动力电池系统，动力电池系统通过水泵和第二电磁阀将冷却液循环流回热交换器水路；所述第一电磁阀、第二电磁阀均为三端电磁阀，两个电磁阀的第三端分别接通空调冷板的入水口、出水口。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆动力电池的加热控制方法，其特征在于，当需要热交换器冷却液进入动力电池系统时，控制两个电磁阀，电机冷却液进入动力电池系统，不流进空调冷板，然后开启水泵，让动力电池系统冷却水路与热交换器冷却水路串联，进行冷却循环。
8.根据权利要求7所述的混合动力车辆动力电池的加热控制方法，其特征在于，当需要停止热交换器冷却液进入动力电池系统时，控制两个电磁阀，热交换器冷却液进入空调冷板，不再进入动力电池系统，关停水泵。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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