CN114590171A - 热管理系统的控制方法、热管理系统以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种热管理系统的控制方法、控制系统以及车辆，所述控制方法包括：获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4；根据t1和t3确定Tmax1、根据t3和t4确定单体电池温差△T；如果Tmax1＜单体电池最低温度阈值T1，且△T＜第一单体电池温差Ttbd1，则根据电池包内阻r获取换热功率，并根据不同的换热功率对电池包进行加热，其中Tmax1为t1和t3中的最大值。由此，在电池包需要被加热时，根据电池包的发热量，实时调整换热功率，在提高电池包的充放电稳定性的前提下，还可以合理利用电池包内阻产生的热量，提高能量利用率，降低电池包充放电过程中的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种热管理系统的控制方法、热管理系统以及车辆。
背景技术
相关技术中，现有电动车辆的电池包性能受到温度的影响较大，因此在行车或者充电过程中如果环境温度过低，给电池包充电会影响电池包寿命降低电池包续航里程。目前电池包的热管理系统在行车中大部分都是进行冷却的控制，防止电池过热引起起火或者损坏电池。但是很少进行行车加热的方案，即便存在行车加热的方案都无法提高电池的续驶里程，相反会浪费电能，进一步降低了续航里程。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热管理系统的控制方法，所述控制方法可以根据电池包内阻合理控制加热功率，确保加热效果的同时，还可以降低能耗。
本申请进一步提出了一种采用上述控制方法的热管理系统。
本申请还提出了一种具有上述热管理系统的车辆。
根据本申请第一方面实施例的电池包的热管理系统的控制方法，包括：获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4；根据t1和t3确定Tmax1、根据t3和t4确定单体电池温差△T；如果Tmax1＜单体电池最低温度阈值T1，且△T＜第一单体电池温差Ttbd1，则根据电池包内阻r获取换热功率，并根据不同的换热功率对电池包进行加热；其中Tmax1为t1和t3中的最大值。
根据本申请实施例的电池包的热管理系统的控制方法，在电池包需要被加热时，根据电池包的发热量，实时调整换热功率，在提高电池包的充放电稳定性的前提下，还可以合理利用电池包内阻产生的热量，提高能量利用率，降低电池包充放电过程中的能耗。
根据本申请的一些实施例，所述控制方法还包括：获取车辆状态以及电池包信息；如果车辆处于行车状态，且电池包SOC＞20％或车辆处于充电状态开始则获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4。
在一些实施例中，所述控制方法还包括：根据t1和t3确定Tmax2，根据t3和t4确定单体电池温差△T；如果Tmax2＞单体电池最高温度阈值T2，且△T＞第二单体电池温差Ttbd2，则获取换热功率，并根据不同的换热功率对电池包进行冷却；其中Tmax2为t1和t3中的最大值。
进一步地，所述换热功率包括：加热功率和冷却功率，且电池包的热管理系统可选择地根据加热功率对电池包进行加热或根据冷却功率对电池包进行冷却。
进一步地，获取换热功率包括：获取加热功率和获取冷却功率，且具体包括以下步骤：获取电池包的内阻r；如果r＜电池包的第一内阻阈值R1，则以3级加热功率或3级冷却功率；如果电池包的第一内阻阈值R1＜r≤电池包的第二内阻阈值R2，则以2级加热功率或2级冷却功率；如果电池包的第二内阻阈值R2＜r≤电池包的第三内阻阈值R3，则以1级加热功率或1级加热功率；其中R1＜R2＜R3，3级加热功率＞2级加热效率＞1级加热效率，3级冷却功率＜2级冷却效率＜1级冷却效率。
根据本申请的一些实施例，所述控制方法还包括：再次获取出水口温度t2’、电池包内的单体电池最高温度t3’；根据t2’和t3’确定Tmax3；如果Tmax3＞单体电池最低温度阈值T1+N，则停止对电池包的加热；其中N为温度值，Tmax3为t2’和t3’中的最大值。
在一些实施例中，所述控制方法还包括：再次获取出水口温度t2”、电池包内的单体电池最高温度t3”；根据t2”和t3”确定Tmax4；如果Tmax4＜单体电池最高温度阈值T2-M，则停止对电池包的冷却；其中M为温度值，Tmax4为t2”和t3”中的最大值。
进一步地，获取电池包的内阻r包括：获取电池包内多个单体电池的阻值R累加、电池包的动态电阻R总以及电池包内铜排的阻值R铜排；根据R总以及R铜排确定多个单体电池的估算电阻R估算；获取△R，如果△R≤电阻允许误差R误差，则r＝R累加，如果△R＞电阻允许误差R误差，则r＝R3。
根据本申请第二方面实施例的电池包的热管理系统，包括：电池包；换热回路，所述换热回路与所述电池包的进水口和出水口连通；电池管理单元，所述电池管理单元用于获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4；控制器，所述控制器与所述电池管理单元、所述换热回路电连接，并用于根据电池管理单元的信号确定换热功率，并根据对应的换热功率控制所述换热回路。
根据本申请第三方面实施例的车辆，包括：上述实施例中所述的电池包的热管理系统。
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是根据本申请实施例的热管理系统对电池包进行加热的流程图；
图2是根据本申请实施例的热管理系统对电池包进行冷却的流程图；
图3是根据本申请实施例的控制方法的获取换热功率的流程图；
图4是根据本申请实施例的控制方法的电池包内阻的获取流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的控制方法、热管理系统以及车辆。
如图1所示，根据本申请第一方面实施例的电池包的热管理系统的控制方法，包括：获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4；根据t1和t3确定Tmax1、根据t3和t4确定单体电池温差△T；如果Tmax＜单体电池最低温度阈值T1，且△T＜第一单体电池温差Ttbd1，则根据电池包内阻r获取换热功率，并根据不同的换热功率对电池包进行加热，其中Tmax1为t1和t3中的最大值。
具体而言，电池包具有内阻，在电池包的充放电过程中，电池包均会放出热量，同时电池包在使用过程中，尤其是在冬季或者环境温度较低的地区使用时，为了保证电池包内存储电能的化学物质的活性，确保电池包的续航里程以及电量，需要对电池包进行加热。
基于此，本申请提出一种电池包的控制方法，电池包在需要加热的情况下，将换热系统的进水口温度t1以及单体电池最高温度t3中的最大值Tmax1与单体电池最低温度阈值T1进行比较，如果单体电池最高温度t3低于单体电池最低温度阈值T1，则代表电池包需要被加热。
进而，为了保证加热后电池包的充放电稳定性，还需要确保单体电池最高温度t3与单体电池最低温度t4的差值△T＜第一单体电池温差Ttbd1，其中Ttbd1是指电池包处于需要加热状态下，所能允许的电池包内单体电池的最大温差，超过该阈值，则在需要被加热状态下的电池包的充放电均不稳定。
其中，本申请在Tmax1小于T1且△T＜Ttbd1时，获取此时电池包的内阻r，可以理解的是，电池包在充放电过程中，随着电量的变化，阻值实时变化，且电池包的内阻r在充放电过程中会产生热量，该热量也可以实现对电池包的加热。
由此，在电池包需要加热时，获取电池包内阻r，以确定电池包在充放电过程中的发热量，并在电池包的发热量较高时，以较低的换热功率对电池包进行加热，在电池包的发热量较低时，以较高的换热功率对电池包进行加热。
根据本申请实施例的电池包的热管理系统的控制方法，在电池包需要被加热时，根据电池包的发热量，实时调整换热功率，在提高电池包的充放电稳定性的前提下，还可以合理利用电池包内阻产生的热量，提高能量利用率，降低电池包充放电过程中的能耗。
可以理解的是，电池包在行车状态(放电情况)与充电状态(充电情况)下的工作环境具有本质的区别。基于此，本申请的控制方法还包括：获取车辆状态以及电池包信息；如果车辆处于行车状态，且电池包SOC＞20％或车辆处于充电状态开始则获取电池包的换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4。
换言之，在充电状态下，可以直接获取获取电池包的换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4，并在需要时对电池包进行加热；在行车状态下，则还需要对电池包的剩余电量进行检测，当电池包的剩余电量较低时，为了保证车辆可以行使至目的地，当SOC＜20％时，控制车辆不进行电池包的加热，以降低电池包加热过程中，对电量的损耗。
进一步地，如图2所示，本申请的热管理系统还可以对电池包进行冷却，具体而言，控制方法还包括：根据t1和t3确定Tmax2，根据t3和t4确定单体电池温差△T；如果Tmax2＞单体电池最高温度阈值T2，且△T＞第二单体电池温差Ttbd2，则获取换热功率，并根据不同的换热功率对电池包进行冷却；其中Tmax2为t1和t3中的最大值。
具体而言，当电池包温度较高时，需要对电池包进行冷却，本申请的控制方法，根据获取的t1和t3确定Tmax2，Tmax2表征了在炎热环境下或电池包过放发热严重时，冷却液的进水口温度和单体电池最高温度中的最大值，在Tmax2＞T2时，即进水口温度或单体电池最高温度超过了单体电池所能承受的最高温度阈值了，此时需要对电池包进行冷却。
进而，在对电池包进行冷却的过程中，获取电池包内阻，根据电池包内阻确定电池包此时的发热量，当发热量较小时，对应以较低的换热效率进行冷却，当发热量较高时，对应以较高的换热效率进行冷却，以提高电池包的冷却效率，并兼顾能耗与冷却效果。
需要说明的是，换热功率包括：加热功率和冷却功率，且电池包的热管理系统可选择地根据加热功率对电池包进行加热或根据冷却功率对电池包进行冷却。
如图3所示，获取换热功率包括：获取加热功率和获取冷却功率，且具体包括以下步骤：获取电池包的内阻r；如果r＜电池包的第一内阻阈值R1，则以3级加热功率或3级冷却功率；如果电池包的第一内阻阈值R1＜r≤电池包的第二内阻阈值R2，则以2级加热功率或2级冷却功率；如果电池包的第二内阻阈值R2＜r≤电池包的第三内阻阈值R3，则以1级加热功率或1级加热功率；其中R1＜R2＜R3，3级加热功率＞2级加热效率＞1级加热效率，3级冷却功率＜2级冷却效率＜1级冷却效率。
这样，可以根据电池包的内阻r的变化，实时选取合适等级的加热效率或冷却效率，在提高热管理系统的工作稳定性，有效地对电池包进行冷却或加热的前提下，还可以兼顾能耗，提高电池包的续航能力。
如图1所示，根据本申请的一些实施例，控制方法还包括：再次获取出水口温度t2’、电池包内的单体电池最高温度t3’；根据t2’和t3’确定Tmax3；如果Tmax3＞单体电池最低温度阈值T1+N，则停止对电池包的加热；其中N为温度值，Tmax3为t2’和t3’中的最大值。
具体而言，在对电池包进行加热时，当出水口温度或单体电池最高温度高于T1+N时，意味着电池包的温度此时高于单体电池最低温度阈值N℃，N为预设数值，可以根据不同电池包使用参数合理设置，此时电池包工作在合适的温度下，无需对电池包进行加热，此时停止对电池包进行加热，使本申请控制方法可以使换热回路在合理地时间停止工作，以降低能耗，提高控制方法的合理性。
在一些实施例中，控制方法还包括：再次获取出水口温度t2”、电池包内的单体电池最高温度t3”；根据t2”和t3”确定Tmax4；如果Tmax4＜单体电池最高温度阈值T2-M，则停止对电池包的冷却；其中M为温度值，Tmax4为t2”和t3”中的最大值。
见上述，本申请控制方法在对电池包进行冷却时，也会根据出水口温度以及单体电池最高温度小于T2-M关闭换热系统，停止对电池包进行冷却，所具有的技术效果与上述一致，在这里不再赘述。
如图4所示，获取电池包的内阻r包括：获取电池包内多个单体电池的阻值R累加、电池包的动态电阻R总以及电池包内铜排的阻值R铜排；根据R总以及R铜排确定多个单体电池的估算电阻R估算；获取△R，如果△R≤电阻允许误差R误差，则r＝R累加，如果△R＞电阻允许误差R误差，则r＝R3。
也就是说，当电池包的内阻r的获取在误差范围内时，以获取到的电池包内阻r计算电池包内阻的放热效率，当电池包内阻r的获取在误差范围外，意味着获取到的阻值不准确，此时按照r＝R3处理，以使控制方法更加合理，确保对电池包的冷却效果以及加热效果。
根据本申请第二方面实施例的电池包的热管理系统，包括：电池包；换热回路，换热回路与电池包的进水口和出水口连通；电池管理单元，电池管理单元用于获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4；控制器，控制器与电池管理单元、换热回路电连接，并用于根据电池管理单元的信号确定换热功率，并根据对应的换热功率控制换热回路。、
根据本申请实施例的热管理系统，采用上述控制方法，所具有的技术效果与上述控制方法一致，在这里不再赘述。
根据本申请第三方面实施例的车辆，包括：上述实施例中的电池包的热管理系统。
根据本申请实施例的车辆，采用上述热管理系统，不仅可以确保电池包在充放电过程中的工作稳定性，以提高车辆的使用安全性，而且可以降低电池包冷却或加热过程中的能耗，以使电池包具有更高的续航里程，可以提高车辆的续航里程。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，包括：
获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4；
根据t1和t3确定Tmax1、根据t3和t4确定单体电池温差△T；
如果Tmax1＜单体电池最低温度阈值T1，且△T＜第一单体电池温差Ttbd1，则根据电池包内阻r获取换热功率，并根据不同的换热功率对电池包进行加热；其中
Tmax1为t1和t3中的最大值。
2.根据权利要求1所述的电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：获取车辆状态以及电池包信息；
如果车辆处于行车状态，且电池包SOC＞20％或车辆处于充电状态开始则获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4。
3.根据权利要求2所述的电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
根据t1和t3确定Tmax2，根据t3和t4确定单体电池温差△T；
如果Tmax2＞单体电池最高温度阈值T2，且△T＞第二单体电池温差Ttbd2，则获取换热功率，并根据不同的换热功率对电池包进行冷却；其中
Tmax2为t1和t3中的最大值。
4.根据权利要求3所述的电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，所述换热功率包括：加热功率和冷却功率，且电池包的热管理系统可选择地根据加热功率对电池包进行加热或根据冷却功率对电池包进行冷却。
5.根据权利要求4所述的电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，获取换热功率包括：获取加热功率和获取冷却功率，且具体包括以下步骤：
获取电池包的内阻r；
如果r＜电池包的第一内阻阈值R1，则以3级加热功率或3级冷却功率；
如果电池包的第一内阻阈值R1≤r＜电池包的第二内阻阈值R2，则以2级加热功率或2级冷却功率；
如果电池包的第二内阻阈值R2≤r＜电池包的第三内阻阈值R3，则以1级加热功率或1级加热功率；其中
R1＜R2＜R3，3级加热功率＞2级加热效率＞1级加热效率，3级冷却功率＜2级冷却效率＜1级冷却效率。
6.根据权利要求1所述的电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
再次获取出水口温度t2’、电池包内的单体电池最高温度t3’；
根据t2’和t3’确定Tmax3；
如果Tmax3＞单体电池最低温度阈值T1+N，则停止对电池包的加热；其中
N为温度值，Tmax3为t2’和t3’中的最大值。
7.根据权利要求3所述的电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
再次获取出水口温度t2”、电池包内的单体电池最高温度t3”；
根据t2”和t3”确定Tmax4；
如果Tmax4＜单体电池最高温度阈值T2-M，则停止对电池包的冷却；其中
M为温度值，Tmax4为t2”和t3”中的最大值。
8.根据权利要求5所述的电池包的热管理系统的控制方法，其特征在于，获取电池包的内阻r包括：
获取电池包内多个单体电池的阻值R累加、电池包的动态电阻R总以及电池包内铜排的阻值R铜排；
根据R总以及R铜排确定多个单体电池的估算电阻R估算；
获取△R，如果△R≤电阻允许误差R误差，则r＝R累加，如果△R＞电阻允许误差R误差，则r＝R3。
9.一种电池包的热管理系统，其特征在于，包括：
电池包；
换热回路，所述换热回路与所述电池包的进水口和出水口连通；
电池管理单元，所述电池管理单元用于获取电池包换热回路的进水口温度t1、出水口温度t2、电池包内的单体电池最高温度t3和单体电池最低温度t4；
控制器，所述控制器与所述电池管理单元、所述换热回路电连接，并用于根据电池管理单元的信号确定换热功率，并根据对应的换热功率控制所述换热回路。
10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求9所述的电池包的热管理系统。
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