CN116231171A - 电池热管理控制方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电池热管理控制方法、装置、计算机设备和存储介质,包括:实时获取电池包参数和当前车况;车况包括行车状态和充电状态;根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于电池包参数满足初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式;若进入冷却模式,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制冷情况;若进入加热模式,基于第二动态平衡策略,根据电池包工作状态和加热器制热功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制热情况。能够在初步判断后,平衡乘员侧和电池包的制冷/制热情况,解决热管理控制逻辑简单导致能量损失较大,影响整车的续航的问题。
Description
技术领域
本申请涉及新能源汽车电池包技术领域,特别是涉及一种电池热管理控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
动力电池包作为新能源汽车的主要动力源,其在车辆运行过程中会产生大量的热量,并且随着时间的累积在相对狭小的空间内积聚,由于电池包包内散热相对较困难,影响电池包功率的同时,还会影响电池包的安全性和寿命。电池热管理是BMS(电池管理系统)的重要功能之一,目的在于保持电池包始终在一个合适的温度范围内进行工作,以维持电池包处于最佳的工作状态。
目前的电池热管理方法通常是仅依据电池电芯温度的相关参数进行判断,相应开启加热或者冷却功能,待电芯温度达到目标值即关闭相应功能,并且控制过程中无法作进一步调整,这样的热管理控制逻辑简单,存在较大的能量损失,从而影响整车的续航。
针对相关技术中存在热管理控制逻辑简单,导致能量损失较大,从而影响整车的续航的问题,目前还没有提出有效的解决方案。
发明内容
在本实施例中提供了一种电池热管理控制方法、装置、计算机设备和存储介质,以解决相关技术中存在热管理控制逻辑简单,导致能量损失较大,从而影响整车的续航的问题。
第一个方面,在本实施例中提供了一种电池热管理控制方法,包括:
实时获取电池包参数和当前车况;所述车况包括行车状态和充电状态;
根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于所述电池包参数满足所述初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式;
若进入所述冷却模式,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况;
若进入所述加热模式,基于第二动态平衡策略,根据所述电池包工作状态和加热器制热功率,结合所述乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况。
在其中的一些实施例中,所述根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于所述电池包参数满足所述初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式,包括:
根据不同车况下的热管理阈值,为所述冷却模式和所述加热模式设定相应的初步判断条件;
若所述电池包参数中电芯温度最大值和电池包剩余电量满足所述冷却模式的初步判断条件,进入所述冷却模式;
若所述电池包参数中电芯温度最小值和电池包剩余电量满足所述加热模式的初步判断条件,进入所述加热模式。
在其中的一些实施例中,所述基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况,包括:
在所述冷却模式中,启动所述压缩机,并获取所述压缩机的制冷功率;
根据所述电池包参数,获取所述电池包的制冷功率和第一电芯参数,结合所述压缩机的制冷功率,得到所述乘员侧的制冷功率;
通过对比所述第一电芯参数与所述第一动态平衡策略中对应阈值,以及所述乘员侧的制冷功率和所述乘员侧需求的关系,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况。
在其中的一些实施例中,所述调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况,包括:
通过调整三通阀开度,以及所述电池包的制冷功率和所述乘员侧的制冷功率,平衡所述乘员侧和所述电池包的功率分配。
在其中的一些实施例中,所述基于第二动态平衡策略,根据所述电池包工作状态和加热器制热功率,结合所述乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况,包括:
在所述加热模式中,启动所述加热器,并获取所述加热器的制热功率;
根据所述电池包参数,获取所述电池包的制热功率和第二电芯参数,结合所述加热器的制热功率,得到所述乘员侧的制热功率;
通过对比所述第二电芯参数与所述第二动态平衡策略中对应阈值,以及所述乘员侧的制热功率和所述乘员侧需求的关系,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况。
在其中的一些实施例中,所述调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况,包括:
通过调整三通阀开度,以及所述电池包的制热功率和所述乘员侧的制热功率,平衡所述乘员侧和所述电池包的功率分配。
在其中的一些实施例中,在所述冷却模式和所述加热模式中,包括:
基于当前环境温度和乘员侧温度,计算所述乘员侧制冷所需功率或制热所需功率,得到所述乘员侧需求。
第二个方面,在本实施例中提供了一种电池热管理控制装置,包括:参数获取模块、初步判断模块以及动态调整模块;
所述参数获取模块,用于实时获取电池包参数和当前车况;所述车况包括行车状态和充电状态;
所述初步判断模块,用于根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于所述电池包参数满足所述初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式;
所述动态调整模块,用于在所述冷却模式中,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况;
以及在所述加热模式中,基于第二动态平衡策略,根据所述电池包工作状态和加热器制热功率,结合所述乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况。
第三个方面,在本实施例中提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一个方面所述的电池热管理控制方法。
第四个方面,在本实施例中提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述第一个方面所述的电池热管理控制方法。
与相关技术相比,在本实施例中提供的一种电池热管理控制方法、装置、计算机设备和存储介质,通过实时获取电池包参数和当前车况;所述车况包括行车状态和充电状态;根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于所述电池包参数满足所述初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式;若进入所述冷却模式,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况;若进入所述加热模式,基于第二动态平衡策略,根据所述电池包工作状态和加热器制热功率,结合所述乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况,能够通过初步判断进入冷却模式或者加热模式后,进一步根据电池包的工作状态,结合压缩机或者加热器的功率,动态调整乘员侧和电池包的制冷或制热情况,解决了目前热管理控制逻辑简单,导致能量损失较大,从而影响整车的续航的问题。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是一个实施例中电池热管理控制方法的终端的硬件结构框图;
图2是一个实施例中电池热管理控制方法的流程图;
图3是一个优选实施例中电池热管理控制方法的流程图;
图4是一个优选实施例中调整乘员侧和电池包的制冷/制热情况的示意图;
图5是一个实施例中电池热管理控制装置的结构框图。
图中:102、处理器;104、存储器;106、传输设备;108、输入输出设备;10、参数获取模块;20、初步判断模块;30、动态调整模块。
具体实施方式
为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点,下面结合附图和实施例,对本申请进行了描述和说明。
除另作定义外,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制,它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体,其目的是涵盖不排他的包含;例如,包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元),而可包括未列出的步骤或模块(单元),或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接,而可以包括电气连接,无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。通常情况下,字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等,只是对相似对象进行区分,并不代表针对对象的特定排序。
在本实施例中提供的方法实施例可以在终端、计算机或者类似的运算装置中执行。比如在终端上运行,图1是本实施例的电池热管理控制方法的终端的硬件结构框图。如图1所示,终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102和用于存储数据的存储器104,其中,处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置。上述终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解,图1所示的结构仅为示意,其并不对上述终端的结构造成限制。例如,终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件,或者具有与图1所示出的不同配置。
存储器104可用于存储计算机程序,例如,应用软件的软件程序以及模块,如在本实施例中的电池热管理控制方法对应的计算机程序,处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络包括终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中,传输设备106包括一个网络适配器(NetworkInterface Controller,简称为NIC),其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中,传输设备106可以为射频(Radio Frequency,简称为RF)模块,其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
动力电池包作为新能源汽车的主要动力源,其在车辆运行过程中会产生大量的热量,并且随着时间的累积在相对狭小的空间内积聚,由于电池包包内散热相对较困难,影响电池包功率的同时,还会影响电池包的安全性和寿命。电池热管理是BMS(电池包管理系统)的重要功能之一,目的在于保持电池包始终在一个合适的温度范围内进行工作,以维持电池包处于最佳的工作状态。
目前的电池热管理方法通常是仅依据电池电芯温度的相关参数进行判断,相应开启加热或者冷却功能,待电芯温度达到目标值即关闭相应功能,并且控制过程中无法作进一步调整,这样的热管理控制逻辑简单,存在较大的能量损失,从而影响整车的续航。
为了解决以上问题,在以下实施例中提供了一种电池热管理控制方法、装置、计算机设备和存储介质,能够通过初步判断进入冷却模式或者加热模式后,进一步根据电池包的工作状态,结合压缩机或者加热器的功率,动态调整乘员侧和电池包的制冷或制热情况,解决了目前热管理控制逻辑简单,导致能量损失较大,从而影响整车的续航的问题。
在本实施例中提供了一种电池热管理控制方法,图2是本实施例的方法的流程图,如图2所示,该方法包括以下步骤:
步骤S210,实时获取电池包参数和当前车况;车况包括行车状态和充电状态。
具体地,通过BMS(电池管理系统)实时获取电池包参数,其中,电池包参数包括电芯温度、电池包剩余电量、电池包电压、电池包电流、电池包进水口水温、电池包出水口水温以及电池包进水口流量。车况包括行车状态和充电状态。
步骤S220,根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于电池包参数满足初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式。
具体地,对于不同车况下冷却模式和加热模式,分别为每个电池包参数设定对应的热管理阈值,其中包括行车加热电池温度阈值、行车冷却电池温度阈值、充电加热电池温度阈值以及充电冷却电池温度阈值等。
结合若干电池包参数和对应的热管理阈值,设定相应的初步判断条件,比如将电池包参数中电芯温度和电池包剩余电量同时满足对应的热管理阈值,作为初步判断条件。
步骤S230,若进入冷却模式,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制冷情况。
具体地,在冷却模式中,压缩机启动进行制冷,根据压缩机对全车的制冷功率和电池包的工作状态,得到实际对乘员侧的制冷功率,结合乘员侧需求,通过平衡制冷功率分配,动态调整乘员侧和电池包的制冷情况。
步骤S240,若进入加热模式,基于第二动态平衡策略,根据电池包工作状态和加热器制热功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制热情况。
具体地,在加热模式中,加热器启动进行制热,根据加热器的对全车的制热功率和电池包的工作状态,得到实际对乘员侧的制热功率,结合乘员侧需求,通过平衡制热功率分配,动态调整乘员侧和电池包的制热情况。
上述步骤在通过初步判断进入冷却模式或者加热模式后,进一步根据电池包的工作状态,结合压缩机或者加热器的功率,动态调整乘员侧和电池包的制冷或制热情况,平衡乘员侧和电池包的功率分配,解决了目前热管理控制逻辑简单,导致能量损失较大,从而影响整车的续航的问题。
进一步地,本实施例中结合乘员侧需求,动态调整乘员侧和电池包的制冷或制热情况,使得乘员侧内制冷/制热与电池包内制冷/制热达到平衡,而无需传统的先满足乘员侧再满足电池,或先满足电池再满足乘员侧,可根据电池和乘员侧内功率的动态变化,进行相应的调节,可全程同时满足满足乘员侧及电池包的制冷/制热需求。
在其中的一些实施例中,上述步骤S220中根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于电池包参数满足初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式,包括以下步骤:
步骤S221,根据不同车况下的热管理阈值,为冷却模式和加热模式设定相应的初步判断条件。
具体地,根据不同车况下,不同电池包参数在冷却模式和加热模式下的热管理阈值,设定初步判断条件。根据电池包参数中电芯温度和电池包剩余电量在冷却模式下的最高温度阈值和电量阈值,以及在加热模式下的最低温度阈值和电量阈值,相应设定冷却模式的初步判断条件为电芯温度和电池包剩余电量需同时满足最高温度阈值和电量阈值,加热模式的初步判断条件为电芯温度和电池包剩余电量需同时满足最低温度阈值和电量阈值。
步骤S222,若电池包参数中电芯温度最大值和电池包剩余电量满足冷却模式的初步判断条件,进入冷却模式。
具体地,当电芯温度的最大值大于最高温度阈值,且电池包剩余电量大于电量阈值,即当前电芯温度过高,且电池包剩余电量足够,满足冷却模式的初步判断条件,进入冷却模式。
步骤S223,若电池包参数中电芯温度最小值和电池包剩余电量满足加热模式的初步判断条件,进入加热模式。
具体地,当电芯温度的最小值小于最低温度阈值,且电池包剩余电量大于电量阈值,即当前电芯温度过低,且电池包剩余电量足够,满足加热模式的初步判断条件,进入加热模式。
通过本实施例中根据不同车况下,不同电池包参数的热管理阈值设定相应的初步判断条件,不仅仅是从电池电芯温度这样单一的指标维度判断是否进入加热模式或者冷却模式,能够结合电芯温度和电池包剩余电量综合进行判断,这样对进入不同模式的判断更加合理。
在其中的一些实施例中,预先内嵌若干查询表,包括不同电芯的快充表、DCIR表、不同环境温度下乘员舱制热/制冷功率表、不同电芯质量表以及不同电芯比热容表。
其中,电芯的快充表为不同温度、不同电池剩余电量以及不同电压下的充电倍率;DCIR为电芯在不同温度和不同电池剩余电量下的直流内阻表;乘员侧制热/制冷功率表表示在不同环境温度下,乘员侧满足不同的制冷/制热温度、制冷/制热速率需求下的空调制冷/制热功率表;电芯质量表包括现有电池包所应用的所有电芯质量;电芯比热容表表示现有电池包所应用的所有电芯比热容。
本实施例中能够为第一动态平衡策略和第二动态平衡策略中的参数计算提供查询功能。
在其中的一些实施例中,上述步骤S230中基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制冷情况,包括以下步骤:
步骤S231,在冷却模式中,启动压缩机,并获取压缩机的制冷功率。
具体地,根据压缩机向BMS反馈的电流,计算得到压缩机的制冷功率。
以下给出一种压缩机制冷功率的具体计算方式:
P0=U0*I1*COP,
其中,P0为压缩机制冷功率,U0为电池包电压,I1为压缩机电流,COP为压缩机制冷功率与压缩机输出功率比值。
步骤S232,根据电池包参数,获取电池包的制冷功率和第一电芯参数,结合压缩机的制冷功率,得到乘员侧的制冷功率。
具体地,根据电池包参数中电池包进水口流量、电池包进水口水温以及电池包出水口水温,计算得到电池包实际制冷功率。
第一电芯参数包括电芯升温功率和电芯升温速率,根据电芯温度最大值和电池剩余电量,在内嵌的DCIR表中查找对应的DCIR值,计算得到电芯发热功率,再进一步计算得到电芯升温功率和电芯升温速率,其中,DCIR表示电芯在不同温度、不同电池包剩余电量下的直流内阻。
根据电池包的制冷功率和压缩机对全车的制冷功率,得到乘员侧的制冷功率。
以下给出一种电池包实际制冷功率、第一电芯参数以及乘员侧制冷功率的具体计算方式:
P1=QL*|Tin-Tout|/(0.017*λ效率),
P2=P0-P1,
P3=I0*I0*DCIR*N,
P4=P3-P1*λ效率*η,
ΔT/t=P4/(c*m*N),
其中,P1为电池包实际制冷功率,QL为电池包进水口流量,Tin和Tout分别是电池包进水口水温和出水口水温,λ效率为chiller(冷水器)换热效率,P2为乘员侧的制冷功率,P3为电芯发热功率,I0为电池包电流,N为电芯数量,P4为电芯升温功率,η为冷却液到电芯的传热效率,预先通过三维仿真软件标定获得,ΔT/t表示电芯升温速率,c为电芯比热,通过内嵌的电芯比热容表获得,m为单电芯质量,通过内嵌的电芯质量表获得。
步骤S233,通过对比第一电芯参数与第一动态平衡策略中对应阈值,以及乘员侧的制冷功率和乘员侧需求的关系,调整乘员侧和电池包的制冷情况。
具体地,通过对比第一电芯参数与第一动态平衡策略中电芯升温功率和电芯升温速率的对应阈值,结合乘员侧的制冷功率和乘员侧需求的关系,判断乘员侧、电池包以及整车制冷功率是否平衡,调整乘员侧和电池包的制冷情况。其中,根据乘员侧温度和外部环境温度,通过查找内嵌的乘员侧制冷功率表,获取对应的乘员侧需求。
进一步地,通过调整三通阀开度,以及电池包的制冷功率和乘员侧的制冷功率,平衡乘员侧和电池包的功率分配。
以下给出一种第一动态平衡策略的具体实施方式:
将电芯升温功率对应的阈值作为第一阈值,电芯升温速率对应的阈值作为第二阈值,优选地,第一阈值为0,第二阈值为0.25℃/min。
若电芯升温功率大于或等于第一阈值,电芯升温速率大于或等于第二阈值,且乘员侧制冷功率大于或等于乘员侧需求,判断为乘员侧制冷功率过大,电池包制冷过少,对应通过三通阀减小乘员侧开度,降低乘员侧制冷功率,增大电池包实际制冷功率,保证电芯处于合适的温度范围,且无过温风险,同时满足乘员侧的制冷需求。
若电芯升温功率大于或等于第一阈值,电芯升温速率大于或等于第二阈值,且乘员侧制冷功率小于乘员侧需求,判断为压缩机整车制冷功率不足,对应增大压缩机电流,通过三通阀增大乘员侧开度,优先增大乘员侧制冷功率,满足乘员侧需求后,增大电池包开度,增大电池包实际制冷功率,合理分配制冷功率,提高乘员侧体验。
若电芯升温功率大于或等于第一阈值,电芯升温速率小于第二阈值,且乘员侧制冷功率大于或等于乘员侧需求,判断为乘员侧制冷功率过大,对应减小压缩机电流,降低乘员侧制冷功率,能够减少压缩机耗电量,提高整车续航。
若电芯升温功率大于或等于第一阈值,电芯升温速率小于第二阈值,且乘员侧制冷功率小于乘员侧需求,判断为乘员侧制冷不足,对应通过三通阀增大乘员侧开度,增大乘员侧制冷功率,提升乘员侧体验,并且不增大压缩机电流,不会增加耗电。
若电芯升温功率小于第一阈值,且乘员侧制冷功率大于或等于乘员侧需求,判断为压缩机整车制冷功率过大,对应减小压缩机电流,降低耗电量。
若电芯升温功率小于第一阈值,且乘员侧制冷功率小于乘员侧需求,判断为乘员侧制冷不足,对应通过三通阀增大乘员侧开度,增大乘员侧制冷功率,降低电池包实际制冷功率,提高乘员侧体验。
通过本实施例根据压缩机的制冷功率、电池包的制冷功率、第一电芯参数,并结合乘员侧的制冷功率和乘员侧需求的关系,在冷却模式中,进一步通过第一动态平衡策略平衡乘员侧和电池包的制冷情况,保持电芯温度的同时,提高乘员侧体验,能够防止能量损耗,降低耗电量。
在其中的一些实施例中,上述步骤S240中基于第二动态平衡策略,根据电池包工作状态和加热器制热功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制热情况,包括以下步骤:
步骤S241,在加热模式中,启动加热器,并获取加热器的制热功率。
具体地,根据加热器向BMS反馈的电流,计算得到加热器的制热功率。其中,加热器包括但不限于是PTC陶瓷加热器。
以下给出一种加热器制热功率的具体计算方式:
P00=U0*I2,
其中,P00为加热器制热功率,U0为电池包电压,I2为加热器电流。
步骤S242,根据电池包参数,获取电池包的制热功率和第二电芯参数,结合加热器的制热功率,得到乘员侧的制热功率。
具体地,根据电池包参数中电池包进水口流量、电池包进水口水温以及电池包出水口水温,计算得到电池包实际制热功率。
第二电芯参数包括电芯升温速率,根据电芯温度最大值和电池剩余电量,在内嵌的DCIR表中查找对应的DCIR值,计算得到电芯发热功率,再进一步计算得到电芯升温功率和电芯升温速率,其中,DCIR表示电芯在不同温度、不同电池包剩余电量下的直流内阻。
根据电池包的制热功率和加热器对全车的制热功率,得到乘员侧的制热功率。
以下给出一种电池包实际制热功率、第二电芯参数以及乘员侧制热功率的具体计算方式:
P10=QL*|Tin-Tout|/(0.017*λ′效率),
P2=P00-P10,
P3=I0*I0*DCIR*N,
P4=P3+P10*λ′效率*η,
ΔT/t=P4/(c*m*N),
其中,P10为电池包实际制热功率,QL为电池包进水口流量,Tin和Tout分别是电池包进水口水温和出水口水温,λ′效率为热交换器换热效率,P2为乘员侧的制冷功率,P3为电芯发热功率,I0为电池包电流,N为电芯数量,P4为电芯升温功率,η为冷却液到电芯的传热效率,预先通过三维仿真软件标定获得,ΔT/t表示电芯升温速率,c为电芯比热,通过内嵌的电芯比热容表获得,m为单电芯质量,通过内嵌的电芯质量表获得。
步骤S243,通过对比所第二电芯参数与第二动态平衡策略中对应阈值,以及乘员侧的制热功率和乘员侧需求的关系,调整乘员侧和电池包的制热情况。
具体地,通过对比第二电芯参数与第二动态平衡策略中电芯升温速率的对应阈值,结合乘员侧的制热功率和乘员侧需求的关系,判断乘员侧、电池包以及整车制热功率是否平衡,调整乘员侧和电池包的制热情况。其中,根据乘员侧温度和外部环境温度,通过查找内嵌的乘员侧制热功率表,获取对应的乘员侧需求。
进一步地,通过调整三通阀开度,以及电池包的制热功率和乘员侧的制热功率,平衡乘员侧和电池包的功率分配。
以下给出一种第二动态平衡策略的具体实施方式:
将电芯升温速率对应的阈值范围作为第二阈值范围,优选地,第二阈值范围为0.5℃/min至0.8℃/min。
若电芯升温速率在第二阈值范围以下,且乘员侧制热功率大于或等于乘员侧需求,判断为乘员侧制热功率过大,电池包制热过低,对应通过三通阀减小乘员侧开度,降低乘员侧制热功率,增大电池包制热功率,满足电芯的升温需求,同时满足乘员侧制热需求。
若电芯升温速率在第二阈值范围以下,且乘员侧制热功率小于乘员侧需求,判断为加热器制热不足,对应增大加热器电流,通过三通阀增大乘员侧开度,优先增大乘员侧制热功率,满足乘员侧制热需求后,增大电池开度,增大电池包制热功率,合理分配制热功率,提高乘员侧体验。
若电芯升温速率满足第二阈值范围,且乘员侧制热功率大于或等于乘员侧需求,判断为乘员侧制热功率过大,对应降低加热器电流,降低乘员侧制热功率,减少耗电量,提高整车续航。
若电芯升温速率满足第二阈值范围,且乘员侧制热功率小于乘员侧需求,判断为乘员侧制热功率不足,对应通过三通阀增大乘员侧开度,增大乘员侧制热功率,且不增大加热器电流和耗电,提高乘员侧体验。
若电芯升温速率在第二阈值范围以上,且乘员侧制热功率大于或等于乘员侧需求,判断为加热器制热过大,对应降低加热器电流,降低耗电量。
若电芯升温速率在第二阈值范围以上,且乘员侧制热功率小于乘员侧需求,判断为乘员侧制热功率不足,对应通过三通阀增大乘员侧开度,增大乘员侧制热功率,减小电池包实际制热功率,提高乘员侧体验。
通过本实施例根据加热器的制热功率、电池包的制热功率、第二电芯参数,并结合乘员侧的制热功率和乘员侧需求的关系,在加热模式中,进一步通过第二动态平衡策略平衡乘员侧和电池包的制热情况,保持电芯温度的同时,提高乘员侧体验,能够防止能量损耗,降低耗电量。
下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。
图3是本优选实施例的电池热管理控制方法的流程图,如图3所示,该方法包括以下步骤:
步骤S310,实时获取电池包参数和当前车况,根据不同车况下电池包参数的热管理阈值设定冷却模式和加热模式的初步判断条件。
步骤S320,若电池包参数中电芯温度最大值和电池包剩余电量满足冷却模式的初步判断条件,进入冷却模式。
步骤S321,启动压缩机,并获取压缩机的制冷功率;根据电池包参数,获取电池包的制冷功率、电芯升温功率以及电芯升温速率,结合压缩机的制冷功率,得到乘员侧的制冷功率。
步骤S322,通过对比电芯升温功率和电芯升温速率与第一动态平衡策略中对应阈值,以及乘员侧的制冷功率和乘员侧需求的关系,通过三通阀调整乘员侧和电池包的制冷情况。
步骤S330,若电池包参数中电芯温度最小值和电池包剩余电量满足加热模式的初步判断条件,进入加热模式。
步骤S331,启动加热器,并获取加热器的制热功率;根据电池包参数,获取电池包的制热功率和电芯升温速率,结合加热器的制热功率,得到乘员侧的制热功率。
步骤S332,通过对比电芯升温速率与第二动态平衡策略中对应阈值,以及乘员侧的制热功率和乘员侧需求的关系,通过三通阀调整乘员侧和电池包的制热情况。
图4是本优选实施例中调整乘员侧和电池包的制冷/制热情况的示意图,图4中包括前端模块、chiller(冷水器)、暖风芯体、蒸发器、三通阀、压缩机、PTC、电池包以及热交换器,其中chiller制冷功率和热交换器制热功率分别与以上实施例中电池包的制冷功率和制热功率相对应,蒸发器制冷功率和暖风芯体制热功率分别与以上实施例中乘员侧的制冷功率和制热功率相对应。
在加热模式中,通过前端模块接收电池包和乘员侧加热请求后,PTC启动工作,根据制热功率分配调节三通阀开度,图4左侧热水流经暖风芯体后,加热空气经鼓风机吹入乘员侧,最后回到冷凝器。图4右侧热水流经热交换器,与电池包的冷水换热,使电池包进水温度升高,流经电池包进行加热。
在冷却模式中,通过前端模块接收电池包和乘员侧冷却请求后,压缩机启动工作,根据功率分配调节三通阀开度,图4下侧冷媒流经蒸发器后,蒸发吸热,将冷空气经鼓风机吹入乘员侧,最后回到前端模块。图4右侧流经chiller,与电池包的热水换热,使电池包进水温度降低,流经电池包进行冷却。
通过本优选实施例,相对于传统电池热管理策略,综合考虑整车级别性能,动态调整电流及功率,可真实反映电池包内电芯温度情况,并使之处于合适的温度范围内,同时可根据需求调整各高压电器耗电量,提升整车续航。
另外,本实施例中使得乘员侧内制冷/制热与电池包内制冷/制热达到平衡,而无需传统的先满足乘员侧再满足电池或先满足电池再满足乘员侧,可根据电池和乘员侧内功率的动态变化,进行相应的调节,可全程同时满足满足乘员侧及电池包的制冷/制热需求;
最后,本实施例中不单单仅从电池最高或者最低这几个单一维度去评估策略是否合理或者是否执行,在初步判断后,采用大逻辑嵌套小逻辑的方案进行热管理控制的判断与执行,更为高效和合理。
需要说明的是,在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。例如,步骤S320中进入冷却模式和步骤S330中进入加热模式,是根据是否满足相应的初步判断条件进行判断,不区分执行先后。
在本实施例中还提供了一种电池热管理控制装置,该装置用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。以下所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图5是本实施例的电池热管理控制装置的结构框图,如图5所示,该装置包括:参数获取模块10、初步判断模块20以及动态调整模块30。
参数获取模块10,用于实时获取电池包参数和当前车况;车况包括行车状态和充电状态。
初步判断模块20,用于根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于电池包参数满足初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式。
动态调整模块30,用于在冷却模式中,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制冷情况;以及在加热模式中,基于第二动态平衡策略,根据电池包工作状态和加热器制热功率,结合乘员侧需求,调整乘员侧和电池包的制热情况。
通过本实施例中提供的装置,经过初步判断进入冷却模式或者加热模式后,进一步根据电池包的工作状态,结合压缩机或者加热器的功率,动态调整乘员侧和电池包的制冷或制热情况,平衡乘员侧和电池包的功率分配,解决了目前热管理控制逻辑简单,导致能量损失较大,从而影响整车的续航的问题。
进一步地,本实施例中结合乘员侧需求,动态调整乘员侧和电池包的制冷或制热情况,使得乘员侧内制冷/制热与电池包内制冷/制热达到平衡,而无需传统的先满足乘员侧再满足电池,或先满足电池再满足乘员侧,可根据电池和乘员侧内功率的动态变化,进行相应的调节,可全程同时满足满足乘员侧及电池包的制冷/制热需求。
需要说明的是,上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块,既可以通过软件来实现,也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言,上述各个模块可以位于同一处理器中;或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
在本实施例中还提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,该存储器中存储有计算机程序,该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地,上述计算机设备还可以包括传输设备以及输入输出设备,其中,该传输设备和上述处理器连接,该输入输出设备和上述处理器连接。
需要说明的是,在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,在本实施例中不再赘述。
此外,结合上述实施例中提供的电池热管理控制方法,在本实施例中还可以提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序;该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种电池热管理控制方法。
需要说明的是,本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等),均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
应该明白的是,这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用,而不是用来对它进行限定。根据本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例,均属本申请保护范围。
显然,附图只是本申请的一些例子或实施例,对本领域的普通技术人员来说,也可以根据这些附图将本申请适用于其他类似情况,但无需付出创造性劳动。另外,可以理解的是,尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的,但是,对于本领域的普通技术人员来说,根据本申请披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段,不应被视为本申请公开的内容不足。
“实施例”一词在本申请中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例,也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是,本申请中描述的实施例在没有冲突的情况下,可以与其它实施例结合。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电池热管理控制方法,其特征在于,包括:
实时获取电池包参数和当前车况;所述车况包括行车状态和充电状态;
根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于所述电池包参数满足所述初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式;
若进入所述冷却模式,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况;
若进入所述加热模式,基于第二动态平衡策略,根据所述电池包工作状态和加热器制热功率,结合所述乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况。
2.根据权利要求1所述的电池热管理控制方法,其特征在于,所述根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于所述电池包参数满足所述初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式,包括:
根据不同车况下的热管理阈值,为所述冷却模式和所述加热模式设定相应的初步判断条件;
若所述电池包参数中电芯温度最大值和电池包剩余电量满足所述冷却模式的初步判断条件,进入所述冷却模式;
若所述电池包参数中电芯温度最小值和电池包剩余电量满足所述加热模式的初步判断条件,进入所述加热模式。
3.根据权利要求1所述的电池热管理控制方法,其特征在于,所述基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况,包括:
在所述冷却模式中,启动所述压缩机,并获取所述压缩机的制冷功率;
根据所述电池包参数,获取所述电池包的制冷功率和第一电芯参数,结合所述压缩机的制冷功率,得到所述乘员侧的制冷功率;
通过对比所述第一电芯参数与所述第一动态平衡策略中对应阈值,以及所述乘员侧的制冷功率和所述乘员侧需求的关系,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况。
4.根据权利要求3所述的电池热管理控制方法,其特征在于,所述调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况,包括:
通过调整三通阀开度,以及所述电池包的制冷功率和所述乘员侧的制冷功率,平衡所述乘员侧和所述电池包的功率分配。
5.根据权利要求1所述的电池热管理控制方法,其特征在于,所述基于第二动态平衡策略,根据所述电池包工作状态和加热器制热功率,结合所述乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况,包括:
在所述加热模式中,启动所述加热器,并获取所述加热器的制热功率;
根据所述电池包参数,获取所述电池包的制热功率和第二电芯参数,结合所述加热器的制热功率,得到所述乘员侧的制热功率;
通过对比所述第二电芯参数与所述第二动态平衡策略中对应阈值,以及所述乘员侧的制热功率和所述乘员侧需求的关系,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况。
6.根据权利要求5所述的电池热管理控制方法,其特征在于,所述调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况,包括:
通过调整三通阀开度,以及所述电池包的制热功率和所述乘员侧的制热功率,平衡所述乘员侧和所述电池包的功率分配。
7.根据权利要求1所述的电池热管理控制方法,其特征在于,在所述冷却模式和所述加热模式中,包括:
基于当前环境温度和乘员侧温度,计算所述乘员侧制冷所需功率或制热所需功率,得到所述乘员侧需求。
8.一种电池热管理控制装置,其特征在于,包括:参数获取模块、初步判断模块以及动态调整模块;
所述参数获取模块,用于实时获取电池包参数和当前车况;所述车况包括行车状态和充电状态;
所述初步判断模块,用于根据不同车况下的热管理阈值设定相应的初步判断条件,基于所述电池包参数满足所述初步判断条件的情况,对应进入冷却模式或者加热模式;
所述动态调整模块,用于在所述冷却模式中,基于第一动态平衡策略,根据电池包工作状态和压缩机制冷功率,结合乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制冷情况;
以及在所述加热模式中,基于第二动态平衡策略,根据所述电池包工作状态和加热器制热功率,结合所述乘员侧需求,调整所述乘员侧和所述电池包的制热情况。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至7中任一项所述的电池热管理控制方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的电池热管理控制方法的步骤。
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