TWI681584B - 車載電池的溫度調節方法和溫度調節系統 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露了一種車載電池的溫度調節方法和溫度調節系統,該系統包括複數電池冷卻迴路、複數車內冷卻迴路和複數製冷迴路,該方法包括以下步驟:分別獲取複數電池冷卻迴路中複數電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率;分別獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫度;根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻迴路、複數電池冷卻迴路和複數製冷迴路的開度進行調整。本發明根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
Description
本發明涉及汽車技術領域,特別涉及一種車載電池的溫度調節方法和一種車載電池的溫度調節系統。
目前,電動汽車的車載電池的性能受氣候環境影響較大,環境溫度過高或者過低都會影響車載電池的性能,因此需要對車載電池的溫度進行調節,以使其溫度維持在預設範圍內。
相關技術中,對於氣候環境炎熱的地區,需要在電動汽車中增加電池冷卻系統,以在車載電池溫度過高時降低其溫度;對於氣候環境寒冷的地區,需要在電動汽車中增加電池加熱系統,以在車載電池溫度過低時升高其溫度。
然而,對於夏天炎熱、冬天又寒冷的地區,上述方法無法兼顧解決車載電池溫度過高和溫度過低的問題,且對車載電池溫度的調節方法較為粗糙,無法根據每個電池的實際狀態精確控制每個的電池的加熱功率和冷卻功率,也無法在進行電池溫度調節時均衡車廂內各區域的溫度。
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
為此,本發明的一目的在於提出一種車載電池的溫度調節方法,該方法根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
本發明的另一目的在於提出一種車載電池的溫度調節系統。
為達到上述目的,本發明一方面實施例提出了一種車載電池的溫度調節方法,包括以下步驟:分別獲取複數電池冷卻迴路中複數電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,其中,該電池冷卻迴路用於為對應的電池進行溫度調節;分別獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫度;根據該溫度調節需求功率、該溫度調節實際功率、複數該區域溫度和該空調設定溫度對該複數車內冷卻迴路、該複數電池冷卻迴路和該複數製冷迴路的開度進行調整。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節方法,首先,分別獲取複數電池冷卻迴路中複數電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,然後,分別獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫,再根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻迴路、複數電池冷卻迴路和複數製冷迴路的開度進行調整。由此,該方法根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
為達到上述目的,本發明另一方面實施例提出了一種車載電池的溫度調節系統,包括:複數製冷迴路,其中,每個製冷迴路包括壓縮機、與該壓縮機相連的冷凝器;與該複數製冷迴路相連的複數車內冷卻迴路;與該複數製冷迴路相連的複數電池冷卻迴路,與該電池冷卻迴路相連的電池溫度調節模組,用於獲取溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,並獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫度,以及根據該溫度調節需求功率、該溫度調節實際功率、複數該區域溫度和該空調設定溫度對該複數車內冷卻迴路、該複數電池冷卻迴路和該複數製冷迴路的開度進行調整。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節系統,藉由電池溫度調節模組獲取溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,並獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫度,以及根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻迴路、複數電池冷卻迴路和複數製冷迴路的開度進行調整。由此,該系統根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
下面詳細描述本發明的實施例,該實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面藉由參考附圖描述的實施例是示例性的,旨在用於解釋本發明,而不能理解為對本發明的限制。
當車輛的電池的數量為1個時,如第1A圖和第1B圖所示,車載電池的溫度調節系統包括:壓縮機1、冷凝器2、電池冷卻支路4和電池溫度調節模組5。
其中,冷凝器2與壓縮機1相連,電池冷卻支路4連接在壓縮機1和冷凝器2之間。電池溫度調節模組5與電池冷卻支路4相連,用於獲取電池6的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池6的溫度進行調節。壓縮機1和冷凝器2構成製冷支路。
具體地,溫度調節需求功率P1即將電池的溫度調節至目標溫度時,電池需要的溫度調節功率。電池溫度調節實際功率P2即當前對電池進行溫度調節時,電池實際獲取的溫度調節功率。目標溫度為設定值,可以根據車載電池的實際情況進行預設,例如,當為冬季時,室外環境溫度很低,需對電池進行加熱,目標溫度可以設置在10℃左右,當為夏季時,需對電池進行冷卻,目標溫度可以設置在35℃左右。電池溫度調節模組5獲取電池6的溫度調節需求功率P1和電池6的溫度調節實際功率P2,並根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節壓縮機1和加熱器的功率以對電池6的溫度進行調節。如第1A圖所示,當空調的冷卻液不接入到電池溫度調節模組5時,電池冷卻支路4中具有二管道,第一管道與壓縮機1相連通,第二管道與電池溫度調節模組5相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置,以使得介質(冷媒、水、油、空氣等流動介質或相變材料等介質或其他化學製品)相互獨立。在電池6的溫度過高時,車載空調製冷功能開啟,電池冷卻功能啟動,第一管道與第二管道中冷卻液(如冷媒)的流動方向分別為:壓縮機1—冷凝器2—電池冷卻支路4—壓縮機1;電池冷卻支路4—電池溫度調節模組5—電池6—電池溫度調節模組5—電池冷卻支路4。
如第1B圖所示,當空調的冷卻液接入到電池溫度調節模組5時,則冷卻液的流動方向為:壓縮機1—冷凝器2—電池冷卻支路4—電池溫度調節模組5—電池6—電池溫度調節模組5—壓縮機1。
在上述二實施例中,車載空調僅用於對電池6進行冷卻及加熱,溫度調節系統也可以藉由車載空調對車廂和電池6均進行冷卻。當該系統藉由車載空調對車廂和電池6均進行冷卻時,如第2圖所示,溫度調節系統還可以包括車內冷卻支路3,車內冷卻支路3連接在壓縮機1和冷凝器2之間。
當車內溫度過高時,車內冷卻功能啟動,冷卻液的流動方向為:壓縮機1—冷凝器2—車內冷卻支路3—壓縮機1。當電池6的溫度過高時,電池冷卻功能啟動,第一管道和第二管道中冷卻液的流動方向為:壓縮機1—冷凝器2—電池冷卻支路4—壓縮機1;電池冷卻支路4—電池溫度調節模組5—電池6—電池溫度調節模組5—電池冷卻支路4。由此,可以根據電池的實際狀態精確控制車載電池的加熱功率和冷卻功率,從而在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況,並且,還可以在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
進一步地,根據本發明的一實施例,如第3圖所示,電池冷卻支路4可以包括換熱器41,換熱器41包括第一管道和第二管道,第二管道與電池溫度調節模組5相連,第一管道與壓縮機1相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。在本發明的實施例中,換熱器41物理位置可以位元於車載空調壓縮機1所在的迴路,便於車載空調出廠調試,並且使車載空調可以單獨供貨和組裝,同時,車載空調在安裝程序中只需要加注一次介質。換熱器41的物理位置也可以位元於電池6所在的迴路,換熱器41的物理位置也可以獨立於車載空調壓縮機1所在的迴路和電池6所在的迴路設置。
如第3圖所示,電池溫度調節模組5可以包括:調節電池溫度的流路(圖中未具體示出),流路設置在電池6之中。連接在流路和換熱器41之間的幫浦51、介質容器52、加熱器53,以及控制器(圖中未具體示出)。其中,控制器獲取電池6的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並根據電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池6的溫度進行調節。車內冷卻支路3可以包括:蒸發器31、第一膨脹閥32和第一電子閥33。電池冷卻支路4還可以包括第二膨脹閥42和第二電子閥43。
可以理解的是,電池冷卻支路4也可以不設置換熱器41,當沒有換熱器41時,電池冷卻支路4內流的就是冷媒。如果設置換熱器41,那麼電池冷卻支路4的第一管道中流的是冷媒,第二管道中流的是冷卻液,車內冷卻支路3中流的是冷媒。
根據本發明的一實施例,如第3圖所示,電池溫度調節模組5還包括設置在流路的入口的第一溫度感測器55,設置在流路的出口的第二溫度感測器56,以及流速感測器57。可以理解,流路的入口和出口位置不是絕對的,而是根據幫浦51的轉向確定的。
具體地,如第3A圖所示,控制器可以包括電池管理控制器、電池熱管理控制器、車載空調控制器。其中,電池熱管理控制器可以與第一溫度感測器51、第二溫度感測器52和流速感測器57電連接,與幫浦51和加熱器53進行CAN通訊,並根據介質的比熱容、介質的密度、流路的橫截面積,獲取溫度調節實際功率P2、並控制幫浦51的轉速和控制加熱器53的功率。電池管理控制器採集流經電池的電流、電池本身的溫度,並根據電池的目標溫度、目標時間t以及電池的比熱容C、電池的品質M、電池的內阻R,獲取溫度調節需求功率P1,以及控制車載空調控制器啟動或停止工作。車載空調控制器與膨脹閥及電子閥電連接,且車載空調控制器可以與電池管理控制器和電池熱管理控制器和壓縮機1進行CAN通訊,以根據電池管理控制器獲取的溫度調節需求功率P1以及電池熱管理控制器獲取的溫度調節實際功率P2控制壓縮機的功率P、膨脹閥及電子閥的開合,達到控制換熱量的目的。
換熱器41可以為板式換熱器,板式換熱器可以安裝在車載空調內部,使得整個製冷劑迴路均在車載空調內部,便於車載空調出廠調試,並且使車載空調可以單獨供貨和組裝,同時,車載空調在安裝程序中只需要加注一次製冷劑。
冷卻液從流路的入口流入電池6的內部,從流路的出口流出,從而實現電池6與冷卻液之間的熱交換。
幫浦51主要用於提供動力,介質容器52主要用於儲存冷卻液和接受向溫度調節系統添加的冷卻液,當溫度調節系統中的冷卻液減少時,介質容器52中的冷卻液可自動補充。加熱器53可以為PTC(Positive Temperature Coefficient,正的溫度係數,泛指正溫度係數很大的半導體材料或元器件)加熱器,可以與控制器進行CAN(Controller Area Network,控制器區域網路)通訊,為車載電池的溫度調節系統提供加熱功率,受控制器控制,加熱器53可以設置在介質容器52與第一溫度感測器55之間任意位置。即加熱器53不直接與電池6接觸,具有較高的安全性、可靠性和實用性。
第一溫度感測器55用以偵測流路入口冷卻液的溫度,第二溫度感測器56用以偵測流路出口冷卻液的溫度。流速感測器57用以偵測溫度調節系統中管道內冷卻液的流速資訊。第一電子閥33用以控制車內冷卻支路3的開通和關閉,第一膨脹閥32可用以控制車內冷卻支路3中的冷卻液流量。第二電子閥43用以控制電池冷卻支路4的開通和關閉,第二膨脹閥42可用於控制電池冷卻支路4中的冷卻液流量。
可以理解,如第1B圖所示,當空調的冷卻液接入到電池溫度調節模組5時,則無需設置換熱器41、幫浦51及介質容器52。此種車載空調迴路和電池冷卻支路4連通的方式,可以提高冷卻效率,避免了換熱器41處換熱不完全的問題,即杜絕了因換熱器的換熱效率帶來的換熱損耗。在車載空調迴路和電池冷卻支路的冷卻液相互獨立的方式中,車載空調迴路中壓縮機的功率在考慮換熱器41等的換熱效率後才是壓縮機用於冷卻電池的實際功率,且後續描述的壓縮機功率P為此處所述的壓縮機用於冷卻電池的功率(可以理解的,後續描述的壓縮機的最大(或者額定)製冷功率為壓縮機的最大(或者額定)功率乘以換熱效率)。其中,該換熱效率可以是設置的一定值,在整個系統搭建好後測出來的;也可以是即時獲取的,可以藉由在換熱器的前後增加溫度感測器以及在換熱器所在迴路增加流速感測器,可以知曉實際換熱功率,電池的溫度調節實際功率P2與實際換熱功率的比值即為換熱效率。
下面結合具體實施例描述電池溫度調節模組5如何獲取電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於獲取電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生電池的第一溫度調節需求功率,以及獲取電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生電池的第二溫度調節需求功率,並根據電池的第一溫度調節需求功率和電池的第二溫度調節需求功率產生電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池6開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,控制器獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
,並根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,控制器藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t (1), 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池6的比熱容,M為電池6的品質。
第二參數為電池6在預設時間內的平均電流I,控制器藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2), 其中,I為平均電流,R為電池6的內阻。
當對電池6進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池6進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,控制器分別根據第一溫度感測器55偵測的入口溫度和第二溫度感測器56偵測的出口溫度產生第二溫度差ΔT2
,並根據每個電池的第二溫度差ΔT2
和流速感測器57偵測的流速v產生電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*s*ρ,s為流路的橫截面積,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度。
另外,流速感測器也可由流量感測器替代,m=Q*ρ,Q為流量感測器測得的單位時間內流經流路橫截面積的冷卻液流量。
具體地,車輛通電後,電池管理控制器判斷車輛是否需要進行溫度調節,如果判斷車輛需要溫度調節,例如,電池6的溫度過高,則藉由CAN通訊向車載空調控制器發送開啟溫度調節功能的資訊,車載空調控制器開啟溫度調節功能後發送熱交換資訊給電池熱管理控制器,同時車載控制器控制第二電子閥43開啟,電池熱管理控制器控制幫浦51以默認轉速(如低轉速)開始工作。
同時,電池管理控制器獲取電池6的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算出電池的第一溫度調節需求功率。電池管理控制器還獲取電池6在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算電池的第二溫度調節需求功率。然後,電池管理控制器根據電池6的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1(即將電池6的溫度在目標時間內調節至目標溫度的需求功率),其中,當對電池6進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R,當對電池6進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
並且,電池熱管理控制器獲取第一溫度感測器55和第二溫度感測器56偵測溫度資訊,並獲取流速感測器57偵測的流速資訊,根據公式(3)計算出電池6的溫度調節實際功率P2。
最後,車載空調控制器根據電池6的溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2控制壓縮機的輸出功率及第二膨脹閥42的開度,可選擇地,電池熱管理控制器調節幫浦51的轉速。如,若溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,則根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2的差值,增加壓縮機的功率及增大第二膨脹閥42的開度,可選擇地增加幫浦51的轉速;若溫度調節需求功率P1小於溫度調節實際功率P2時,則根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2的差值,減小壓縮機的功率及減小第二膨脹閥42的開度,可選擇地減小幫浦51的轉速。
舉例說明,由上述實施例可知,溫度調節需求功率P1由兩部分組成,當電池6需要冷卻時,電池6初始溫度為45℃,目標溫度為35℃,則電池從45℃下降到35℃需要散發的熱量是固定,藉由公式(1)即ΔT1
*C*M/t直接計算可以獲得,即第一溫度調節需求功率。同時,電池6在冷卻程序中,存在放電和充電程序,此程序會產生熱量,由於電池6的放電或者是充電電流是變化的,這部分的熱量也可以藉由偵測電池的平均電流I直接獲得,藉由公式(3)即I2
*R,直接計算出當前電池6的發熱功率,即第二溫度調節需求功率。本發明的冷卻完成時間是基於目標時間t設定的(t可以根據使用者需求或者是車輛實際設計情況改變)。在確定了冷卻完成所需要的目標時間t後,就可以預估出當前電池6冷卻需要的溫度調節需求功率P1,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R。而如果是加熱功能啟動,則溫度調節需求功率P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R,即在電池6在加熱程序中,電池6的放電或者充電電流越大,所需要的加熱功率即溫度調節需求功率P1越小。
下面將結合具體地實施例描述如何根據根據每個電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池6的溫度進行調節。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於偵測電池的溫度,並在電池的溫度大於第一溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入冷卻模式,以及在電池的溫度小於第二溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,第一溫度臨界值一般大於第二溫度臨界值,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,電池管理控制器即時偵測電池6的溫度,並進行判斷。如果電池6的溫度高於40℃,說明此時電池6的溫度過高,為避免高溫對該電池6的性能產生影響,需要對電池6進行降溫處理,控制溫度調節系統進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給車載空調控制器。車載空調控制器在接收到電池冷卻功能啟動資訊後控制第二電子閥43開啟,以使冷卻液與電池6進行熱交換以降低電池6的溫度。如第3圖所示,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,電池6所在迴路中對應的第一管道和第二管道中冷卻液的流動方向分別為:壓縮機1—冷凝器2—第二電子閥43—第二膨脹閥42—換熱器41—壓縮機1;介質容器52—換熱器41—加熱器53(關閉)—幫浦51—閥門58—第一溫度感測器55—電池6—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52,如此迴圈,在換熱器41處換熱,實現電池6的降溫。
而如果電池6的溫度低於0℃,說明此時電池6的溫度過低,為避免低溫對電池6的性能產生影響,需要對電池6進行升溫處理,電池管理控制器控制溫度調節系統進入加熱模式,並發送電池加熱功能啟動資訊至車載空調控制器。車載空調控制器在接收到電池加熱功能啟動資訊後控制第二電子閥43關閉,同時電池熱管理控制器控制加熱器53開啟,以為溫度調節系統提供加熱功率。當溫度調節系統工作在加熱模式時,冷卻液的流動方向為:介質容器52—換熱器41—加熱器53(開啟)—幫浦51—第一溫度感測器55—電池6—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52;如此迴圈,實現電池6的升溫。
根據本發明的一實施例,當溫度調節系統工作在冷卻模式且在電池6的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2時,控制器則獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池6的壓縮機的功率,或者增加電池6的冷卻液流量,以增加電池6的冷卻功率,以及在電池6的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2時,減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的冷卻液流量,以減少電池6的冷卻功率。
具體地,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,電池管理控制器獲取電池的溫度調節需求功率P1,電池熱管理控制器獲取電池的溫度調節實際功率P2,車載空調控制器根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2進行判斷。如果電池6的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池6的降溫,所以,車載空調控制器獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機1的功率,或者增加電池的冷卻液流量,即增加第二膨脹閥42的開度,以增加該電池的冷卻功率,其中,溫度調節實際功率P1與溫度調節實際功率P2的功率差越大,壓縮機1的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫度。而如果其中電池6的溫度調節實際功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,車載空調控制器可以保持壓縮機1的功率不變或適當減小壓縮機1的功率,或者減少該電池的冷卻液流量,即減小第二膨脹閥42的開度,以減少電池的冷卻功率。當電池6的溫度低於35℃時,則電池6冷卻完成,電池管理控制器藉由CAN通訊向車載空調控制器發送關閉溫度調節功能的資訊,車載空調控制器控制第二電子閥43關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池6的溫度高於35℃,則車載空調控制器適當增加壓縮機1的功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,當溫度調節系統工作在加熱模式且在電池的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,控制器獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器53的功率,或者調節增加電池的冷卻液流量,以增加電池的加熱功率,以及在電池的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2時,減小的功率,或保持加熱器53的功率不變,或者調節減少電池的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,當溫度調節系統工作在加熱模式時,電池管理控制器獲取電池的P1,電池熱管理控制器獲取電池的溫度調節實際功率P2。如果電池6的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池6的升溫,所以,電池熱管理控制器獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池6的加熱器53的功率,或者調節增加電池的冷卻液流量,例如可以增幫浦51的轉速,以使該電池可以在目標時間內完成溫度調節。其中,溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2的差值越大,加熱器53的功率和該電池迴路的冷卻液流量增加的越多。而如果電池的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,電池熱管理控制器可以適當減小加熱器53的功率,或保持加熱器53的功率不變,或者調節減少該電池迴路的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。當電池6的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池6加熱完成,電池管理控制器藉由CAN通訊向電池熱管理控制器發送關閉溫度調節功能的資訊,電池熱管理控制器控制加熱器53關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池6的溫度低於10℃,則電池熱管理控制器再適當增加加熱器53的功率,以使電池6儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,控制器還用於在電池的溫度調節需求功率P1小於或者等於對應的溫度調節實際功率P2時,降低幫浦51的轉速或者保持幫浦51的轉速不變,並在電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2時,提高幫浦51的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果電池6的溫度調節需求功率P1小於溫度調節實際功率P2,控制器控制幫浦51的轉速降低,以節省電能,或者保持幫浦51的轉速不變。而如果電池6的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,控制器用於控制加熱器53、壓縮機1的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還用於控制幫浦51的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。而如果電池6的溫度調節需求功率P1等於於溫度調節實際功率P2,那麼控制幫浦51的轉速保持在當前轉速不變即可。
總結而言,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,如果電池6的溫度調節需求功率P1和車內冷卻需求功率P4的和小於壓縮機最大製冷功率P,即P1+P4≤P,則車載空調控制器控制壓縮機1按照P1+P4製冷功率運行。如果P1+P4>P,則電池管理控制器判斷電池6的溫度是否大於設定溫度(如45℃),如果大於45℃,則優先為電池6提供冷卻功率,車載空調控制器控制壓縮機1按照最大製冷功率運行,車載空調控制器藉由對第一膨脹閥32和第二膨脹閥42的開度進行控制,使電池冷卻支路4的冷卻功率等於電池溫度調節需求功率P1,車內冷卻支路的功率P4等於P減去P1。而如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,控制壓縮機1按照最大製冷功率運行,車內冷卻支路3的冷卻功率為P4,電池冷卻支路4的冷卻功率為P-P4。如果車內溫度已經達到設定溫度,則又優先滿足電池6的冷卻。
當電池6的P1>P2,電池6需要調節的功率為P3(P3=P1-P2)時,如果P1+P4+P3≤P,則壓縮機1需要增加的製冷功率為P3,可以藉由增大第二膨脹閥42的開度和/或者提高幫浦51的轉速以使P1=P2。而如果P1+P4+P3>P,則電池管理控制器判斷電池溫度是否大於設定溫度,例如,設定溫度可以為45℃,如果電池的溫度大於45℃,則優先為電池6提供冷卻功率,車載空調控制器控制壓縮機1按照最大製冷功率運行,藉由調節第一膨脹閥32和第二膨脹閥42的開度,使電池冷卻支路4的冷卻功率增加P3,以使P1=P2,車內冷卻支路3的冷卻功率減少。而如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,控制壓縮機1按照最大製冷功率運行,車內冷卻支路3的冷卻功率為P4,電池冷卻支路4的冷卻功率為P-P4。如果車內溫度已經達到設定溫度,則又優先滿足電池6的冷卻,電池冷卻支路4的冷卻功率增加P3。
而如果P1≤P2,那麼車載空調控制器維持壓縮機的功率不變,或者降低壓縮機的功率,或者減少第二膨脹閥42的開度,或者降低幫浦51的轉速,使得電池冷卻支路4的冷卻功率下降。
當溫度調節系統工作在加熱模式時,P1與P2的功率差為P3,即P1-P2=P3。如果P1>P2,則電池熱管理控制器控制加熱器53的加熱功率增加P3,並提高幫浦51轉速。如果P1≤P2,電池熱管理可以加熱器53的功率保持不變,或者將加熱器53功率減少P3,以節省電能,或者降低幫浦51的轉速。
如果冷卻功能開啟預設時間後,例如1個小時之後,電池6的溫度仍然高於35℃,則增大電池的冷卻功率。如果加熱功能開啟1個小時之後,電池平均溫度仍然低於10℃,則電池熱管理控制器可以適當增大加熱器53的功率。
如果單個壓縮機1無法滿足冷卻電池6時所需的功率,則可設置複數壓縮機1為電池6提供冷卻功率。如在大巴車上,通常有4個壓縮機,此時可以將這4個壓縮機都用於為電池6提供冷卻功率。
根據本發明的一實施例,用於為電池提供製冷劑的壓縮機1為複數,車內冷卻支路3和電池冷卻支路4均為複數,控制器還用於根據電池的溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率P判斷啟動的壓縮機的數量,並在溫度調節系統為冷卻模式時,控制相應數量的壓縮機1啟動。
具體地,當壓縮機1為複數時,相應的,車內冷卻支路3和電池冷卻支路4為複數。舉例而言,當為電池6提供製冷劑的壓縮機1為2個,車內冷卻支路3和電池冷卻支路4均為2個時,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器獲取電池6的溫度調節需求功率P1,如果電池6的溫度調節需求功率P1小於等於單個壓縮機1的最大製冷功率,那麼控制器控制一壓縮機1啟動即可。而如果電池6的溫度調節需求功率P1大於單個壓縮機1的最大製冷功率,那麼控制器控制二壓縮機1同時啟動工作,以滿足電池6的降溫製冷功率需求。
壓縮機1為複數的工作原理與上述的壓縮機1為一個的相同,為避免冗餘,此處不再贅述。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節系統可以根據電池的實際狀態精確控制電池的加熱功率和冷卻功率,在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
第4圖是根據本發明第一個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖。如第4圖所示,車載電池的溫度調節方法包括以下步驟: S1,獲取電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,如第5圖所示,在本發明的實施例中,獲取電池的溫度調節需求功率具體包括: S11,獲取電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生第一溫度調節需求功率。
S12,獲取電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生第二溫度調節需求功率。
S13,根據第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率產生溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到該目標溫度的目標時間t,根據第一參數產生第一溫度調節需求功率具體包括:獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
。根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t, (1) 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
根據本發明的一實施例,第二參數為電池在預設時間內的平均電流I,藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2) 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
S2,獲取電池的溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,如第5圖所示,獲取電池的溫度調節實際功率具體包括: S21,獲取用於調節電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入流路的流速v。
S22,根據入口溫度和出口溫度產生第二溫度差ΔT2
。
S23,根據第二溫度差ΔT2
和流速v產生溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,進根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*C*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,C為電池的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
另外,流速感測器也可由流量感測器替代,m=Q*ρ,Q為流量感測器測得的單位時間內流經流路橫截面積的冷卻液流量。
S3,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節。
其中,在本發明的實施例中,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2在目標時間內對電池的溫度進行調節,以達到目標溫度。
具體地,車輛通電後,判斷電池是否需要進行溫度調節,如果需要則獲取電池的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據車載電池的實際情況進行預設,然後,根據公式(1)計算出第一溫度調節需求功率。同時,獲取電池在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算第二溫度調節需求功率。然後,根據第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1(即將電池的溫度調節至目標溫度的需求功率)。並且,獲取電池的入口溫度和出口溫度,並獲取流流速資訊,根據公式(3)計算出溫度調節實際功率P2。最後,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2控制壓縮機或者加熱器以不同的功率運行。由此,該控制方法可以精確控制電池溫度調節所需要的時間,且電池溫度調節實際功率即時可調,可以確保在目標時間內完成車載電池的溫度調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
根據本發明的一實施例,如第6圖所示,上述的車載電池的溫度調節方法還可以包括:偵測電池的溫度,並判斷溫度是否大於第一溫度臨界值或者小於第二溫度臨界值(S10-S20)。當電池的溫度大於第一溫度臨界值時,進入冷卻模式(S30)。其中,第一預設溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為40℃。當電池的溫度小於等於第一溫度臨界值時,進一步地判斷電池的溫度是否小於第二溫度臨界值,當電池的溫度小於第二溫度臨界值時,進入加熱模式(S40-S50)。其中,第二預設溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為0℃。
具體地,車輛通電後,即時偵測電池的溫度,並進行判斷。如果電池的溫度高於40℃,說明此時電池的溫度過高,為避免高溫對電池的性能產生影響,需要對電池進行降溫處理,進入冷卻模式,控制壓縮機啟動,以使冷卻液與電池進行熱交換以降低電池的溫度。而如果電池的溫度低於0℃,說明此時電池的溫度過低,為避免低溫對電池的性能產生影響,需要對電池進行升溫處理,進入加熱模式,控制加熱器開啟,以提供加熱功率。可以理解的是,根據電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池6進行溫度調節,可以精確控制電池溫度調節所需要的時間,且P2即時可調,可以確保在目標時間t內完成電池的溫度調節。並且,溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2容易獲取。
由上述實施例可知,P1由兩部分組成,以冷卻電池為例,當電池需要冷卻時,電池初始溫度為45℃,電池冷卻目標溫度為35℃,則電池從45℃下降到35℃需要散發的熱量是固定,藉由公式(1)即ΔT1
*C*M/t直接計算可以獲得。其中,ΔT1
為該初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為該電池的品質。同時,電池在冷卻程序中,存在放電和充電程序,此程序會產生熱量,這部分的熱量也可以藉由偵測電流直接獲得,藉由公式(3)即I2
*R,直接計算出當前電池的發熱功率,即第二溫度調節需求功率。其中,I為平均電流,R為電池的內阻。本發明的關鍵點之一是冷卻時間可調,且冷卻完成時間可精確確定,本發明是基於目標時間t設定的(t可以根據使用者需求或者是車輛實際設計情況改變)。在確定了冷卻完成所需要的目標時間t後,就可以預估出當前電池冷卻需要的溫度調節需求功率P1,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R。而如果是加熱功能啟動,則溫度調節需求功率P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R,即在電池在加熱程序中,電池放電或者充電電流越大,所需要的加熱功率即溫度調節需求功率P1越小。
由於電池的放電或者是充電電流是變化的,所以I2
*R是變化的,因此為了更好的確保冷卻時間的準確性,冷卻功率也要隨著電池當前的平均放電或者是充電電流的變化而變化。如果車載空調同時給電池和車廂冷卻,那麼當電池的放電電流較小的時候,I2
*R就會減小,此時車載空調可以分配更多的製冷功率給到車廂,使得車廂較快的達到設定氣溫。同時,當電池的放電或者充電電流較大時,I2
*R就會較大,此時車載空調可以分配更多的製冷功率給到電池。藉由這樣的調節,使得電池冷卻所需時間始終準確,同時又可以更高效的合理利用車載空調的製冷功率,而不必配置冷卻功率較大的空調,造成製冷功率的浪費。
由於電池冷卻時間受冷卻效率的影響,由於冷卻效率受外部環境溫度和電池當前溫度的影響,在電池冷卻的程序中,溫度調節系統的效率也是不斷變化的,所以冷卻效率不可能是100%,因此只根據溫度調節需求功率P1是無法準確調節電池冷卻所需時間的,有必要偵測電池的溫度調節實際功率P2。在本發明中,電池的溫度調節實際功率P2可以藉由公式(3)即ΔT2*C*m計算得出。P2也可以藉由電池實際冷卻功率P2也就可以藉由公式(4)即ΔT3*C*m1計算得出,其中ΔT3為電池在某一時間段內的溫度變化,C為電池的比熱容,m1為電池品質。但由於電池的品質較大,所以單位時間內溫度變化不明顯,需要較長時間才看可以偵測出溫差,不符合即時性要求,所以一般按照公式(3)計算溫度調節實際功率P2。
受冷卻效率的影響,溫度調節實際功率P2很難完全等於溫度調節需求功率P1,為了使得電池冷卻目標時間t更準確,需要即時根據溫度調節需求功率P1與溫度調節實際功率P2之間的功率差值進行調節,以確保電池的溫度調節需求功率P1與電池的溫度調節實際功率P2相等。
下面將結合具體地實施例描述如何根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節。
根據本發明的一實施例,當當前的工作模式為冷卻模式時,如第7圖所示,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節具體包括: S31,判斷溫度調節需求功率P1是否大於溫度調節實際功率P2。
S32,如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,則獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的壓縮機的功率。
S33,如果溫度調節需求功率小於或等於溫度調節實際功率,則減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變。
具體地,當進入冷卻模式時,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節壓縮機1的功率。如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,說明如果壓縮機按照當前功率運行,無法使電池的溫度在目標時間t內降低至目標溫度。因此繼續獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機的功率,溫度調節需求功率P1與溫度調節實際功率P2的功率差越大,壓縮機的功率增加越多,以使電池的溫度在預設時間內降低至目標溫度。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2,可以保持壓縮機的功率不變或者適當減小壓縮機的功率。當電池的溫度低於35℃時,電池冷卻完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊。如果進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,電池的溫度仍然高於35℃,則適當增加壓縮機的功率,以使電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,如第7圖所示,當當前的工作模式為加熱模式時,根據溫度調節需求功率和溫度調節實際功率對電池的溫度進行調節具體包括: S34,判斷所溫度調節需求功率P1是否大於溫度調節實際功率P2。
S35,如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,則獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率。
S36,如果溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,則保持加熱器的功率不變。
具體地,當進入加熱模式時,加熱器開啟,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節加熱器的功率。如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,說明如果加熱器按照當前功率加熱,那麼無法使電池的溫度在預設時間內上升至目標溫度。因此繼續獲取溫度調節需求功率P1與P2之間的功率差,並根據功率差增加加熱器的功率,其中,溫度調節需求功率P1與溫度調節實際功率P2的差值越大,加熱器的功率增加的越多。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2,可以保持加熱器的功率不變。當電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,電池管理控制器藉由CAN通訊向電池熱管理控制器發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器關閉。如果進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,電池的溫度仍然低於10℃,則適當增加加熱器的功率,以使電池儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,如第8圖所示,上述的車載電池的溫度調節方法還可以包括: S37,如果溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,則降低幫浦的轉速或者保持幫浦的轉速不變。
S38,如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,則提高幫浦的轉速。
具體地,當進入加熱模式或者製冷模式時,如果溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,則控制幫浦的轉速降低,以節省電能或者保持幫浦的轉速不變。而如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,除控制加熱器或壓縮機的功率增加外,還控制幫浦的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高溫度調節實際功率P2,以在目標時間內實現電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,當用於為電池提供製冷劑的壓縮機為複數,上述的方法還可以包括:根據溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率判斷啟動的壓縮機的數量。在為冷卻模式時,控制相應數量的壓縮機啟動。
進一步地,根據溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率判斷啟動的壓縮機的數量具體包括:判斷電池的溫度調節需求功率P1是否大於單個壓縮機的最大製冷功率。如果大於單個壓縮機的最大製冷功率,則控制複數壓縮機同時啟動。
舉例而言,當為電池提供製冷劑的壓縮機1為2個時,在進入製冷模式時,根據溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率判斷啟動的壓縮機的數量,如果溫度調節需求功率P1小於等於單個壓縮機的最大製冷功率,那麼控制一壓縮機啟動即可。而如果度調節需求功率P1大於單個壓縮機的最大製冷功率,那麼控制二壓縮機同時啟動工作,以滿足電池的降溫製冷功率需求。
需要說明的是,在本發明的實施例中,電池可以是單個電池組(由複數電池單體構成),也可以是由複數電池組串聯、並聯或混聯組成。當電池包括複數並聯的電池組時,需要對各個電池組之間進行溫度調節功率分配,這需要藉由閥來進行功率分配。
總結而言,當溫度調節系統工作在製冷模式時,如果電池的溫度調節需求功率P1和車內冷卻需求功率P4的和小於壓縮機的最大製冷功率P,即P1+P4≤P5,則控制壓縮機按照P1+P4製冷功率運行。如果P1+P4>P,則判斷電池的溫度是否大於設定溫度(如45℃),如果大於45℃,則優先為電池提供冷卻功率,控制壓縮機按照最大製冷功率運行,藉由對電池冷卻支路和車內冷卻支路的冷媒流量進行控制,使電池冷卻支路的冷卻功率等於電池溫度調節需求功率P1,車內冷卻支路的功率P4等於P減去P1。而如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,控制壓縮機按照最大製冷功率運行,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率為P-P4。而如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,控制壓縮機1按照最大製冷功率運行,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率為P-P4。如果車內溫度已經達到設定溫度,則又優先滿足電池的冷卻。
當電池的P1>P2,電池需要調節的功率為P3(P3=P1-P2)時,如果P1+P4+P3≤P5,則壓縮機1需要增加的製冷功率為P3,可以藉由增大電池冷卻支路的冷媒流量和/或者提高幫浦的轉速以使P1=P2。而如果P1+P4+P3>P,則電池管理控制器判斷電池溫度是否大於設定溫度,例如,設定溫度可以為45℃,如果電池的溫度大於45℃,則優先為電池提供冷卻功率,控制壓縮機按照最大製冷功率運行,使電池冷卻支路的冷卻功率增加,車內冷卻支路的冷卻功率減少。而如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,控制壓縮機按照最大製冷功率運行,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率為P-P4。如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻,電池冷卻支路的冷卻功率增加P3。
而如果P1≤P2,那麼維持壓縮機的功率不變,或者降低壓縮機的功率,或者減少電池冷卻製冷的冷媒流量,或者降低幫浦的轉速,使得電池冷卻支路的冷卻功率下降。
當溫度調節系統工作在加熱模式時,P1與P2的功率差為P3,即P1-P2=P3。如果P1>P2,則控制加熱器的加熱功率增加P3,並提高幫浦轉速。如果P1≤P2,可以加熱器的功率保持不變,或者將加熱器功率減少P3,以節省電能,或者降低幫浦的轉速。
如果冷卻功能開啟預設時間後,例如1個小時之後,電池的溫度仍然高於35℃,則增大電池冷卻功率需求。如果加熱功能開啟1個小時之後,電池平均溫度仍然低於10℃,則電池熱管理控制器可以適當增大加熱器的功率。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節方法,首先獲取電池的溫度調節需求功率,再獲取電池的溫度調節實際功率,最後根據溫度調節需求功率和溫度調節實際功率在目標時間對電池的溫度進行調節,以達到目標溫度。由此,該方法可以精確控制電池的溫度調節時間,且電池的溫度調節實際功率即時可調,可以確保在目標時間內根據車載電池的實際狀態精確控制車載的電池的加熱功率和冷卻功率,在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
此外,本發明還提出一種非臨時性電腦可讀儲存媒體,其上儲存有電腦程式,該程式被處理器執行時實現上述的車載電池的溫度調節方法。
根據本發明實施例的非臨時性電腦可讀儲存媒體,首先獲取電池的溫度調節需求功率,再獲取電池的溫度調節實際功率,最後根據溫度調節需求功率和溫度調節實際功率在對電池的溫度進行調節,從而可以在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
而當車輛的電池6的數量為複數,且複數電池6並聯連接時,例如,電池6的數量為2個,分別為第一電池61和第二電池62,如第9圖所示,車載電池的溫度調節系統包括:壓縮機1、冷凝器2、電池冷卻支路4和電池溫度調節模組5。
其中,冷凝器2與壓縮機1相連,電池冷卻支路4連接在壓縮機1和冷凝器2之間。電池溫度調節模組5與複數並聯的電池6和電池冷卻支路4相連,獲取複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,並分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對複數並聯的電池的溫度進行調節。
進一步地,根據本發明的一實施例,分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對複數並聯的電池的溫度進行調節,具體包括:分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2在目標時間t內對複數並聯的電池的溫度進行調節,以達到目標溫度。
也就是說,電池溫度調節模組5在根據每個電池的P1和P2對每個電池6進行溫度調節時,可以確保在目標時間t內根據每個電池6的實際狀態精確控制車載電池的加熱功率和冷卻功率,從而在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節。
當車內溫度過高時,車內冷卻功能啟動,冷卻液的流動方向為:壓縮機1—冷凝器2—車內冷卻支路3—壓縮機1。當第一電池61的溫度過高時,電池冷卻功能啟動,第一管道和第二管道中冷卻液的流動方向為:壓縮機1—冷凝器2—電池冷卻支路4—壓縮機1;電池冷卻支路4—電池溫度調節模組5—第一電池61—電池溫度調節模組5—電池冷卻回支路4。當第二電池62的溫度過高時,第一管道和第二管道中冷卻液的流動方向為:壓縮機1—冷凝器2—電池冷卻支路4—壓縮機1;電池冷卻回支路路4—電池溫度調節模組5—第二電池62—電池溫度調節模組5—電池冷卻支路4。
電池溫度調節模組5的製冷功率由車載空調提供,與車內製冷系統共用製冷量,從而可以減少溫度調節系統的體積,並使冷卻液流量的分配更加靈活。由此,可以根據每個電池的實際狀態精確控制每個電池的加熱功率和冷卻功率,從而在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
進一步地,根據本發明的一實施例,如第4圖和第5圖所示,電池冷卻支路4可以包括換熱器41,換熱器41包括第一管道和第二管道,第二管道與電池溫度調節模組5相連,第一管道與壓縮機1相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。
電池溫度調節模組5可以包括:調節電池溫度的流路(圖中未具體示出),流路設置在電池6之中。連接在流路和換熱器41之間的幫浦51、介質容器52、加熱器53,以及控制器(圖中未具體示出)。其中,控制器分別獲取複數並聯的電池6的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並分別根據每個電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池6的溫度進行調節。車內冷卻支路3可以包括:蒸發器31、第一膨脹閥32和第一電子閥33。電池冷卻支路4還可以包括第二膨脹閥42和第二電子閥43。
可以理解的是,電池冷卻支路4也可以不設置換熱器41,當沒有換熱器41時,電池冷卻支路4內流的就是冷媒。如果設置換熱器41,那麼電池冷卻支路4內第一管道內流的是冷媒,第二管道內流的是冷卻液,車內冷卻迴路中流的就是冷媒。
根據本發明的一實施例,如第9圖所示,電池溫度調節模組5還包括設置在流路的入口的第一溫度感測器55,設置在流路的出口的第二溫度感測器56,以及流速感測器57。可以理解,流路的入口和出口位置不是絕對的,而是根據幫浦51的轉向確定的。
具體地,控制器可以包括電池管理控制器、電池熱管理控制器、車載空調控制器。其中,電池熱管理控制器可以與幫浦51、第一溫度感測器51、第二溫度感測器52和流速感測器57電連接,並根據介質的比熱容、介質的密度,獲取複數並聯電池的溫度調節實際功率P2、並控制幫浦51的轉速。電池管理控制器採集流經電池的電流、電池本身的溫度,並根據電池的目標溫度、目標時間t以及電池的比熱容C、電池的品質M、電池的內阻R,獲取溫度調節需求功率P1,以及控制車載空調控制器啟動或停止工作。車載空調控制器與壓縮機1、膨脹閥及電子閥電連接以根據電池管理控制器獲取的溫度調節需求功率P1以及電池熱管理控制器獲取的溫度調節實際功率P2控制壓縮機的功率P、膨脹閥及電子閥的開合,達到控制換熱量的目的。
換熱器41可以為板式換熱器,板式換熱器可以安裝在車載空調內部,使得整個製冷劑迴路均在車載空調內部,便於車載空調出廠調試,並且使車載空調可以單獨供貨和組裝,同時,車載空調在安裝程序中只需要加注一次製冷劑。
冷卻液從流路的入口流入電池6的內部,從流路的出口流出,從而實現電池6與冷卻液之間的熱交換。
幫浦51主要用於提供動力,介質容器52主要用於儲存冷卻液和接受向溫度調節系統添加的冷卻液,當溫度調節系統中的冷卻液減少時,介質容器52中的冷卻液可自動補充。加熱器53可以為PTC(Positive Temperature Coefficient,正的溫度係數,泛指正溫度係數很大的半導體材料或元器件)加熱器,可以與控制器進行CAN(Controller Area Network,控制器區域網路)通訊,為車載電池的溫度調節系統提供加熱功率,受控制器控制。即加熱器53不直接與電池6接觸,具有較高的安全性、可靠性和實用性。
第一溫度感測器55用以偵測流路入口冷卻液的溫度,第二溫度感測器56用以偵測流路出口冷卻液的溫度。流速感測器57用以偵測溫度調節系統中管道內冷卻液的流速資訊。第一電子閥33用以控制車內冷卻支路3的開通和關閉,第一膨脹閥32可用以控制車內冷卻支路3中的冷卻液流量。第二電子閥43用以控制電池冷卻支路4的開通和關閉,第二膨脹閥42可用於控制電池冷卻支路4中的冷卻液流量。每個電池6的流路入口處還設置有閥門58。控制器可以根據每個電池6對應的P1和P2藉由控制閥門58分別控制流入每個電池6的冷卻液流量,從而可以精確控制每個電池6的加熱功率/製冷功率。根據本發明的一實施例,控制器還用於根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率Pz,並判斷總溫度調節需求功率Pz是否與車載空調的最大製冷功率P匹配,其中,如果匹配,則控制器根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1為複數並聯的電池6進行冷卻。如果不匹配,則控制器根據空調的最大製冷功率P和複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1為複數並聯的電池6進行冷卻。
具體地,如第9圖所示,控制器可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率Pz。然後根據總溫度調節需求功率Pz判斷Pz是否與車載空調的最大製冷功率P匹配,即判斷Pz是否小於或等於P,如果是,則控制器根據每個電池的溫度調節需求功率P1藉由控制閥門58或者控制壓縮機1的功率對每個電池進行冷卻。而如果PZ
與車載空調的最大製冷功率P不匹配,即Pz大於P,則控制器根據空調的最大製冷功率P和每個電池的溫度調節需求功率P1,藉由調節閥門58的開度按比例進行冷卻液流量分配,從而可以以最大效率使每個電池6完成降溫。
下面結合具體實施例描述電池溫度調節模組5如何獲取每個電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於分別獲取每個電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率,以及分別獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率,並根據每個電池的第一溫度調節需求功率和每個電池的第二溫度調節需求功率產生每個電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池6開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,控制器獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
,並根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,控制器藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t (1), 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池6的比熱容,M為電池6的品質。
第二參數為每個電池6在預設時間內的平均電流I,控制器藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2), 其中,I為平均電流,R為電池6的內阻。
當對電池6進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池6進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,控制器分別根據第一溫度感測器55偵測的入口溫度和第二溫度感測器56偵測的出口溫度產生第二溫度差ΔT2
,並根據每個電池的第二溫度差ΔT2
和流速感測器57偵測的流速v產生每個電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
具體地,車輛通電後,電池管理控制器判斷車輛是否需要進行溫度調節,如果判斷車輛需要溫度調節,例如,電池6的溫度過高,則藉由CAN通訊向車載空調發送開啟溫度調節功能的資訊,車載空調控制器開啟溫度調節功能後發送熱交換資訊給電池熱管理控制器,同時車載控制器控制第二電子閥43開啟,電池熱管理控制器控制幫浦51以默認轉速(如低轉速)開始工作。
同時,電池管理控制器獲取每個電池6的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算出每個電池的第一溫度調節需求功率。同時,電池管理控制器還分別獲取電池6在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算每個電池第二溫度調節需求功率。然後,電池管理控制器根據每個電池6的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1(即將電池6的溫度在目標時間內調節至目標溫度的需求功率),其中,當對電池6進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R,當對電池6進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
並且,電池熱管理控制器分別獲取每個電池對應設置的第一溫度感測器55和第二溫度感測器56偵測溫度資訊,並分別獲取流速感測器57偵測的流速資訊,根據公式(3)分別計算出每個電池6的溫度調節實際功率P2。
最後,車載空調控制器根據每個電池6對應的溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2藉由控制閥門58分別控制流入每個電池6的冷卻液流量,從而可以精確控制每個電池6的加熱功率/製冷功率。例如,如果第一電池61的溫度調節需求功率P1大於第二電池62的溫度調節需求功率P1,則控制器可以控制增大第一電池61所在迴路的閥門58的開度,減小第二電池62所在迴路的閥門58的開度。
而如果電池6的溫度較低,車載空調控制器控制第二電子閥43關閉,電池熱管理控制器控制加熱器53啟動,且電池熱管理控制器根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2控制加熱器53的加熱功率,以在目標時間t內將電池6的溫度升高至目標溫度,防止溫度過高影響電池6的工作性能。由此,可以確保在目標時間內根據每個電池的實際狀態精確控制每個電池的加熱功率和冷卻功率,從而在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節。
具體而言,由上述實施例可知,溫度調節需求功率P1由兩部分組成,以第一電池61為例,當第一電池61需要冷卻時,第一電池61初始溫度為45℃,目標溫度為35℃,則電池從45℃下降到35℃需要散發的熱量是固定,藉由公式(1)即ΔT1
*C*M/t直接計算可以獲得。同時,第一電池61在冷卻程序中,存在放電和充電程序,此程序會產生熱量,這部分的熱量也可以藉由偵測第一電池的平均電流I直接獲得,藉由公式(3)即I2
*R,直接計算出當前第一電池61的發熱功率,即第二溫度調節需求功率。本發明的冷卻完成時間是基於目標時間t設定的(t可以根據使用者需求或者是車輛實際設計情況改變)。在確定了冷卻完成所需要的目標時間t後,就可以預估出當前第一電池61冷卻需要的溫度調節需求功率P1,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R。而如果是加熱功能啟動,則溫度調節需求功率P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R,即在第一電池61在加熱程序中,第一電池61的放電或者充電電流越大,所需要的加熱功率即溫度調節需求功率P1越小。
由於電第一電池61的放電或者是充電電流是變化的,所以I2
*R是變化的,因此為了更好的確保冷卻時間的準確性,冷卻功率也要隨著第一電池61當前的平均放電或者是充電電流的變化而變化。如果車載空調同時給第一電池61和車廂冷卻,那麼當第一電池61的放電電流較小的時候,I2
*R就會減小,此時可以分配更多的製冷功率給到車廂,使得車廂較快的達到設定氣溫。同時,當第一電池61的放電或者充電電流較大時,I2
*R就會較大,此時車載空調可以分配更多的製冷功率給到第一電池61。藉由這樣的調節,使得電池冷卻所需時間始終準確,同時又可以更高效的合理利用車載空調的製冷功率,而不必配置冷卻功率較大的車載空調,造成製冷功率的浪費。
電池冷卻時間受冷卻效率的影響,由於冷卻效率受外部環境溫度和電池當前溫度的影響,在第一電池61冷卻的程序中,溫度調節系統的效率也是不斷變化的,所以冷卻效率不可能是100%,因此只根據P1是無法準確調節第一電池61的冷卻的時間的,有必要偵測第一電池61的溫度調節實際功率P2。在本發明中,第一電池62的溫度調節實際功率P2可以藉由公式(3)即ΔT2*c*m計算得出。P2也可以藉由電池實際冷卻功率,也就可以藉由公式(4)即ΔT3*C*m1計算得出,其中ΔT3為第一電池61在某一時間段內的溫度變化,C為第一電池61的比熱容,m1為第一電池61品質。但由於一般電池的品質較大,所以單位時間內溫度變化不明顯,需要較長時間才可以偵測出溫差,所以一般按照公式(3)計算溫度調節實際功率P2。
當第二電池62需要進行溫度調節時,其溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2獲取方式與上述的第一電池61的原理相同,此處不再贅述。
受冷卻效率的影響,溫度調節實際功率P2很難完全等於溫度調節需求功率P1,為了使得每個電池6的冷卻目標時間t更準確,需要即時根據溫度調節需求功率P1與溫度調節實際功率P2之間的功率差值進行調節,以確保電池6的溫度調節需求功率P1與電池的溫度調節實際功率P2相等。
下面將結合具體地實施例描述如何根據每個電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池6的溫度進行調節。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於偵測複數並聯的電池的溫度,並在複數並聯的電池6中有至少一電池的溫度大於第一溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入冷卻模式,以及在複數並聯電池6中有至少一電池的溫度小於第二溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,電池管理控制器即時偵測每個電池6的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池6的溫度高於40℃,說明此時該電池6的溫度過高,為避免高溫對該電池6的性能產生影響,需要對該電池6進行降溫處理,電池管理控制器控制溫度調節系統進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給車載空調控制器,車載空調控制器在接收到電池冷卻功能啟動資訊後控制第二電子閥43開啟,以使冷卻液與電池6進行熱交換以降低該電池6的溫度。如第9圖所示,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,第一電池61所在迴路中對應的第一管道和第二管道中冷卻液的流動方向分別為:壓縮機1—冷凝器2—第二電子閥43—第二膨脹閥42—換熱器41—壓縮機1;介質容器52—換熱器41—加熱器53(關閉)—幫浦51—閥門58—第一溫度感測器55—第一電池61—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52,如此迴圈,在換熱器41處換熱,實現第一電池61的降溫。第二電池62所在迴路中第一管道和第二管道中冷卻液的流動方向分別為:壓縮機1—冷凝器2—第二電子閥43—第二膨脹閥42—換熱器41—壓縮機1;介質容器52—換熱器41—加熱器53(關閉)—幫浦51—閥門58—第一溫度感測器55—第二電池62—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52,如此迴圈,在換熱器41處換熱,實現第二電池62的降溫。
而如果某個電池6的溫度低於0℃,說明此時該電池6的溫度過低,為避免低溫對該電池6的性能產生影響,需要對該電池6進行升溫處理,電池管理控制器控制溫度調節系統進入加熱模式,並發送電池加熱功能啟動資訊至車載空調控制器。車載空調控制器在接收到電池加熱功能啟動資訊後控制第二電子閥43關閉,並且電池熱管理控制器控制加熱器53開啟,以為溫度調節系統提供加熱功率。當溫度調節系統工作在加熱模式時,第一電池61和第二電池62中冷卻液的流動方向分別為:介質容器52—換熱器41—加熱器53(開啟)—幫浦51—閥門58-第一溫度感測器55—第一電池61—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52;介質容器52—換熱器41—加熱器53(開啟)—幫浦51—第一溫度感測器55—第二電池62—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52,如此迴圈,實現電池6的升溫。可以理解,藉由調節閥門58的開度可以調節流入每個電池6的冷卻液流量,從而調節每個電池的加熱/冷卻功率。
根據本發明的一實施例,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,控制器在某個電池6的溫度調節需求功率P1大於該電池對應的溫度調節實際功率P2時,獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池6的壓縮機的功率,或者增加電池6的冷卻液流量,以增加電池6的冷卻功率,以及在某個電池6的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2時,減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的冷卻液流量,以減少電池6的冷卻功率。
具體地,如果電池6為複數且並聯連接時,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,電池管理控制器獲取電池的溫度調節需求功率P1,電池熱管理控制器獲取電池的溫度調節實際功率P2,車載空調控制器根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2進行判斷。如果其中某一電池6的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,說明如果按照當前的冷卻功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池6的降溫,所以,車載空調控制器獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機1的功率,或者增加該電池的冷卻液流量,即增加第二膨脹閥42的開度,以增加該電池的冷卻功率,其中,溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2的功率差越大,壓縮機1的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池6的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,車載空調控制器可以保持壓縮機1的功率不變或適當減小壓縮機1的功率,或者減少該電池的冷卻液流量,即減小第二膨脹閥42的開度,以減少電池的冷卻功率。當所有電池6的溫度低於35℃時,則電池6冷卻完成,電池管理控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,車載空調控制器控制第二電子閥43關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池6的溫度高於35℃,則再適當增加電池的冷卻功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,當溫度調節系統工作在加熱模式時,控制器在某個電池的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器53的功率,或者調節增加電池的冷卻液流量,以增加電池的加熱功率,以及在某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2時,減小的功率,或保持加熱器53的功率不變,或者調節減少電池的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,如果電池為複數且並聯連接時,當溫度調節系統工作在加熱模式時電池管理控制器獲取電池的溫度調節需求功率P1,電池熱管理控制器獲取電池的溫度調節實際功率P2。如果其中某一電池6的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池6的升溫,所以,電池熱管理控制器獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池6的加熱器53的功率,或者調節增加電池的冷卻液流量,例如可以增加幫浦51的轉速,以使該電池可以在目標時間內完成溫度調節。其中,溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2的差值越大,加熱器53的功率和該電池迴路的冷卻液流量增加的越多。而如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,控制器可以適當減小加熱器53的功率,或保持加熱器53的功率不變,或者調節減少該電池迴路的冷卻液流量,以減少該電池的加熱功率。當所有電池6的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池6加熱完成,電池管理控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,電池熱管理控制器控制加熱器53關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池6的溫度低於10℃,則電池熱管理控制器可以再適當增加加熱器53的功率和幫浦51的轉速,以使該電池儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於在某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2時,降低幫浦51的轉速,並在某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2時,提高幫浦51的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池6的溫度調節需求功率P1小於溫度調節實際功率P2,控制器控制幫浦51的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池6的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,控制器除控制加熱器53、壓縮機1的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦51的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
如果單個壓縮機1無法滿足冷卻複數電池6時所需的功率,則可設置複數壓縮機1為電池6提供冷卻功率。如在大巴車上,通常有4個壓縮機,此時可以將這4個壓縮機都用於為電池6提供冷卻功率。
根據本發明的一實施例,如果用於為電池提供製冷劑的壓縮機1為複數,控制器還用於根據每個電池的溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率P判斷啟動的壓縮機的數量,並在溫度調節系統為冷卻模式時,控制相應數量的壓縮機1啟動。
進一步地,控制器可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率Pz,控制器在判斷總溫度調節需求功率Pz大於單個壓縮機的最大製冷功率P時,控制複數壓縮機1同時啟動。
舉例而言,當為複數電池6提供製冷劑的壓縮機1為2個,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz。如果Pz小於等於單個壓縮機1的最大製冷功率,那麼控制器控制一壓縮機1啟動即可。而如果Pz大於單個壓縮機1的最大製冷功率,那麼控制器控制二壓縮機1同時啟動工作,以滿足電池6的降溫製冷功率需求。
為使本領域技術人員更清楚地理解本發明,下面結合具體地實施例描述第9圖所示的車載電池的溫度調節系統的工作程序。
電池6包括第一電池61和第二電池62,Pz=P11+P12,P11為第一電池61的溫度調節需求功率,P12為第二電池62溫度調節的需求功率,Pz為第一電池61和第二電池62的溫度調節需求功率之和(總溫度調節需求功率Pz)。Pf=P21+P22,P21為電池61的溫度調節實際功率,P22為電池62的溫度調節實際功率,Pf為第一電池61和第二電池62的溫度調節實際功率之和。
當某個電池的溫度大於第一溫度臨界值時(例如40℃),車載電池的溫度調節系統工作在冷卻模式,如果總溫度調節需求功率Pz與車內冷卻需求功率P4的和小於壓縮機最大製冷功率P,即Pz+P4≤P,則控制壓縮機1按照Pz+P4製冷功率運行。可以理解,該情況下Pz<P,P4<P。
如果Pz+P4>P,則判斷第一電池61或者第二電池62的溫度是否大於45℃,如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,控制器控制壓縮機1按照最大製冷功率P運行,電池冷卻支路4的冷卻功率為Pz,車內冷卻支路3的冷卻功率等於P-Pz。
如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,壓縮機1按照最大製冷功率P運行,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率等於P-P4。第一電池61冷卻支路和第二電池62冷卻支路按照比例縮小冷卻功率。比例可以為:(P-P4)/(P11+P12)。如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率。
第一電池61和第二電池62的溫度調節實際功率的和為Pf,當Pz>Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,則壓縮機需要增大的製冷功率為Pc,增大第二膨脹閥42的開度,提高幫浦51的轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的冷卻功率減少。
如果Pz+P4+Pc>P(且Pz+Pc≤P),則進行如下判斷: 判斷第一電池61和第二電池62的溫度是否大於45℃。如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,壓縮機按照最大製冷功率運行,同時提高幫浦51的轉速,電池冷卻支路的冷卻功率增加Pc,車內冷卻支路功率減少Pc。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的冷卻功率減少。
如果電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,壓縮機按照最大製冷功率P運行,提高幫浦51的轉速,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率等於P-P4。第一電池61冷卻支路和第二電池62冷卻支路按照比例縮小冷卻功率。比例可以為:(P-P4)/(P11+P12)。第一電池61的冷卻功率為P11*(P-P4)/(P11+P12),第二電池62的冷卻功率為P12*(P-P4)/(P11+P12)。
如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率,壓縮機以最大功率P運行,增大第二膨脹閥42的開度,提高幫浦51轉速,使得電池冷卻分支迴路冷卻功率增加Pc。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的冷卻功率減少。
當Pz≤Pf時,需要調節的功率為Pc(Pc=Pf-Pz)時,則維持壓縮機製冷功率不變,或者降低壓縮機的製冷功率,或者減少第二膨脹閥42的開度,或者降低幫浦51的轉速。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的冷卻功率減少。
當用於為電池提供製冷功率的壓縮機1為複數,複數壓縮機的最大製冷功率的和為P5,那麼,電池冷卻功率調節可以為: (1)當Pz>Pf時,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf),如果Pz+P4+Pc≤P5,則壓縮機需要增大的製冷功率為Pc,增大第二膨脹閥開度,提高幫浦轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得電池62的冷卻功率減少。
如果Pz+P4+Pc>P5(且Pz+Pc≤P5),則進行如下判斷: 判斷電池溫度是否大於45℃。如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,壓縮機按照最大製冷功率運行,同時提高水幫浦的轉速,電池冷卻支路的冷卻功率增加Pc,車內冷卻支路功率減少Pc。
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的冷卻功率減少。
如果電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,所有壓縮機按照最大製冷功率運行,提高水幫浦轉速,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率=P5-P4。第一電池61冷卻支路和第二電池62冷卻支路按照比例縮小冷卻功率。比例可以為:(P5-P4)/(P11+P12)。第一電池61的冷卻功率為P11*(P5-P4)/(P11+P12),第二電池62的冷卻功率為P12*(P5-P4)/(P11+P12)。
如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率,所有壓縮機以最大功率運行,增大第二膨脹閥開度,提高水幫浦轉速,使得電池冷卻分支迴路冷卻功率增加Pc。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得電池62的冷卻功率減少。
(2)當Pz≤Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pf-Pz)時,則維持壓縮機製冷功率不變,或者降低壓縮機的製冷功率,或者減少第二膨脹閥42的開度,或者降低幫浦51的轉速。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的冷卻功率減少。
當車載電池的溫度小於第二溫度臨界值(例如0℃),當車載電池的溫度調節系統工作的加熱模式,如果Pz>Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)時,加熱器53的加熱功率增加Pc,提高幫浦51的轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的加熱功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的加熱功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的加熱功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的加熱功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的加熱功率減少。
如果Pz≤Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)時,加熱器的功率保持不變,或者減少加熱功率Pc,或者降低幫浦轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一池61的加熱功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的加熱功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的加熱功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得電池62的加熱功率減少。
為使第一電池61和第二電池62的溫度保持均衡,可以進行如下處理: 在進行電池冷卻程序中,如果第一電池61的溫度T61和第二電池62的溫度T62之間的電池溫度差異超過3℃,該溫度值為預設值,即如果T61-T62>3℃,則電池熱管理控制器控制第一電池61冷卻支路中的調節閥58開度增加,控制第二電池62冷卻支路中的調節閥58的開度減少,以便使得第一電池61的冷卻功率增加,第二電池62的冷卻功率減少,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。而如果T62-T61>3℃,則電池熱管理控制器控制第二電池62冷卻支路中的調節閥58開度增加,控制第一電池61冷卻支路中的調節閥58的開度減少,以便使得第二電池62的冷卻功率增加,第一電池61的冷卻功率減少,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。
在進行電池加熱程序中,如第一電池61和第二電池62之間的電池溫度差異超過3℃,即如果T61-T62>3℃,則電池熱管理控制器控制電池61冷卻支路中的調節閥58開度減小,控制電池62冷卻支路中的調節閥58的開度增大,以便使得第一電池61的加熱功率減少,第二電池62的加熱功率增加,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。如果T62-T61>3℃,則電池熱管理控制器控制電池62冷卻支路中的調節閥58開度減小,控制電池61冷卻支路中的調節閥58的開度增大,以便使得第一電池61的加熱功率增加,第二電池62的加熱功率減小,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節系統,藉由電池溫度調節模組獲獲取複數並聯的電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,並分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率對複數並聯的電池的溫度進行調節。由此,該系統可以根據每個電池的實際狀態精確控制每個的電池的加熱功率和冷卻功率,在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
第10圖是根據本發明第六個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖。其中,車載電池包括複數並聯的電池,如第10圖所示,車載電池的溫度調節方法包括以下步驟: s1,分別獲取複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,分別獲取複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1具體包括:分別獲取每個電池的開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率。分別獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率。根據每個電池的第一溫度調節需求功率和每個電池的第二溫度調節需求功率分別產生每個電池的溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到該目標溫度的目標時間t,根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率具體包括:獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
。根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t, (1) 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
根據本發明的一實施例,第二參數為每個電池電池在預設時間內的平均電流I,藉由以下公式(2)產生每個電池的第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2) 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
s2,分別獲取複數並聯的電池的溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,分別獲取複數並聯的電池的溫度調節實際功率P2具體包括:獲取用於調節每個電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入流路的流速v。根據每個電池的流路的入口溫度和出口溫度產生第二溫度差ΔT2
。根據每個電池的第二溫度差ΔT2
和流速v產生溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,進根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
s3,分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對複數並聯的電池的溫度進行調節。
根據本發明的一實施例,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池溫度調節模組進行控制以在目標時間t內對所電池的溫度進行調節,以達到目標溫度。
具體地,車輛通電後,判斷電池是否需要進行溫度調節,如果判斷需要,則分別獲取每個電池的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算分別出第一溫度調節需求功率。同時,分別獲取每個電池在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)分別計算每個電池的第二溫度調節需求功率。然後,分別根據每個電池第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率,分別計算每個電池的溫度調節需求功率P1(即將電池的溫度調節至目標溫度的需求功率)。並且,分別獲取每個電池的入口溫度和出口溫度,並獲取流流速資訊,根據公式(3)分別計算出每個電池的溫度調節實際功率P2。最後,分別根據每個電池的P1和P2對電池進行溫度調節。由此,該控制方法可以根據每個電池的實際狀態精確控制每個的電池的加熱功率和冷卻功率,在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
下面結合具體實施例描述如何根據電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節。
當車載電池包括複數並聯的電池時,根據本發明的一實施例,如第8圖所示,分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池溫度調節模組進行控制以對電池的溫度進行調節還可以包括:根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率Pz。判斷總溫度調節需求功率Pz是否與車載空調的最大製冷功率P匹配。如果匹配,則根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1為複數並聯的電池進行冷卻。如果不匹配,則根據空調的最大製冷功率P和複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1為複數並聯的電池進行冷卻。
具體地,可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率Pz。然後根據總溫度調節需求功率Pz,判斷Pz是否與車載空調的最大製冷功率P匹配,即判斷Pz是否小於或等於P,如果是,則根據每個電池的溫度調節需求功率P1藉由控制流入每個電池的冷卻液流量以及控制壓縮機的功率對每個電池進行冷卻。而如果Pz與車載空調的最大製冷功率P不匹配,即Pz大於P,則控制器根據空調的最大製冷功率P和每個電池的溫度調節需求功率P1,藉由調節流入每個電池的冷卻液流量按比例進行冷卻液流量分配,從而可以以最大效率使每個電池完成降溫。
當電池的數量為複數並聯時,根據本發明的一實施例,電池的溫度調節方法還可以包括以下步驟:偵測複數並聯的電池的溫度。當複數並聯的電池中有至少一電池的溫度大於第一溫度臨界值時,進入冷卻模式。當複數並聯的電池中有至少一電池的溫度小於第二溫度臨界值時,進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,即時偵測每個電池的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池的溫度高於40℃,說明此時該電池的溫度過高,為避免高溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行降溫處理,進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統。
而如果某個電池的溫度低於0℃,說明此時該電池的溫度過低,為避免低溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行升溫處理,進入加熱模式,控制電池冷卻支路關閉,並控制加熱器開啟,以為電池提供加熱功率。
為使第一電池和第二電池的溫度保持均衡,可以進行如下處理: 舉例而言,如第9圖所示,當電池包括第一電池和第二電池時,在進行電池冷卻程序中,如果第一電池的溫度T61和第二電池的溫度T62之間的電池溫度差異超過3℃,該溫度值為預設值,即如果T61-T62>3℃,則電池熱管理控制器控制第一電池冷卻支路中的調節閥開度增加,控制第二電池冷卻支路中的調節閥的開度減少,以便使得第一電池的冷卻功率增加,第二電池的冷卻功率減少,從而實現第一電池和第二電池的溫度均衡。
而如果T62-T61>3℃,則控制第二電池冷卻支路中的調節閥開度增加,控制第一電池冷卻支路中的調節閥的開度減少,以便使得第二電池的冷卻功率增加,第一電池的冷卻功率減少,從而實現第一電池和第二電池的溫度均衡。
在進行電池加熱程序中,如第一電池和第二電池之間的電池溫度差異超過3℃,即如果T61-T62>3℃,則電池熱管理控制器控制第一電池冷卻支路中的調節閥開度減小,控制第二電池冷卻支路中的調節閥的開度增大,以便使得第一電池的加熱功率增加,第二電池的加熱功率減少,從而實現第一電池和第二電池的溫度均衡。如果T62-T61>3℃,則控制第二電池冷卻支路中的調節閥開度減小,控制第一電池冷卻支路中的調節閥的開度增大,以便使得第二電池的加熱功率增加,第一電池的加熱功率減少,從而實現第一電池和第二電池的溫度均衡。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對複數並聯的電池的溫度進行調節,具體包括:判斷每個電池的溫度調節需求功率P1是否大於每個電池對應的溫度調節實際功率P2。如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2,則獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的壓縮機的功率,或者調節增加電池的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率。如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池對應的溫度調節實際功率P2,則減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的降溫,所以,獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機1的功率,或者增加該電池的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,壓縮機的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池的P1小於或等於P2,可以保持壓縮機1的功率不變或適當減小壓縮機的功率,或者減少該電池的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當所有電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制電池冷卻支路關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度高於35℃,則適當增加d電池的冷卻功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對複數並聯的電池的溫度進行調節,具體包括:判斷每個電池的溫度調節需求功率P1是否大於每個電池對應的溫度調節實際功率P2。如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2,則獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的加熱器的功率,或者調節增加電池的冷卻液流量,以增加電池的加熱功率。
具體地,當為加熱模式時,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間t內完成該電池的升溫,所以,控獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率,或者調節增加電池的冷卻液流量,以使該電池可以在目標時間t內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器的功率和該電池迴路的冷卻液流量增加的越多。而如果某個電池的P1小於或等於P2,可以適當減小加熱器的功率,或保持加熱器的功率不變,或者調節減少該電池迴路的冷卻液流量,以減少該電池的加熱功率。當所有電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度低於10℃,則再適當增加加熱器的功率和幫浦的轉速,以使該電池儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還可以包括:如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2,則降低幫浦的轉速;如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2,則提高幫浦的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池的P1小於P2,控制幫浦的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池的P1大於P2,除控制加熱器、壓縮機的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還可以控制幫浦的轉速提高,以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
為使本領域技術人員更清楚地理解本發明,下面結合具體地實施例描述車載電池系統的溫度調節方法。
如第9圖所示,電池可以包括第一電池和第二電池,Pz=P11+P12,P11為第一電池的溫度調節需求功率,P12為第二電池溫度調節的需求功率,Pz為第一電池和第二電池的溫度調節需求功率之和(總溫度調節需求功率Pz)。Pf=P21+P22,P21為電池的溫度調節實際功率,P22為電池的溫度調節實際功率,Pf為第一電池和第二電池的溫度調節實際功率之和。
當某個電池的溫度大於第一溫度臨界值時(例如40℃),車載電池的溫度調節系統工作在冷卻模式,如果總電池冷卻需求功率Pz與車內冷卻需求功率P4的和小於壓縮機最大製冷功率P,即Pz+P4≤P,則控制壓縮機1按照Pz+P4製冷功率運行。可以理解,該情況下Pz<P,P4<P。
如果Pz+P4>P,則判斷第一電池或者第二電池的溫度是否大於45℃,如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,控制器控制壓縮機按照最大製冷功率P運行,電池冷卻支路的冷卻功率為Pz,車內冷卻支路的冷卻功率等於P-Pz。
如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,壓縮機按照最大製冷功率P運行,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率等於P-P4。第一電池冷卻支路和第二電池冷卻支路按照比例縮小冷卻功率。比例可以為:(P-P4)/(P11+P12)。如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率。
第一電池和第二電池的溫度調節實際功率的和為Pf,當Pz>PF,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,則壓縮機需要增大的製冷功率為,增大第二膨脹閥的開度,提高幫浦51的轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第一電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池的冷卻功率減少。
如果Pz+P4+Pc>P(且Pz+Pc≤P),則進行如下判斷: 判斷第一電池和第二電池的溫度是否大於45℃。如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,壓縮機按照最大製冷功率運行,同時提高幫浦的轉速,電池冷卻支路的冷卻功率增加Pc,車內冷卻支路功率減少Pc。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一電池的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第二電池的冷卻功率減少。
如果電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,壓縮機按照最大製冷功率P運行,提高幫浦的轉速,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率等於P-P4。第一電池61冷卻支路和第二電池62冷卻支路按照比例縮小冷卻功率。比例可以為:(P-P4)/(P11+P12)。第一電池的冷卻功率為P11*(P-P4)/(P11+P12),第二電池的冷卻功率為P12*(P-P4)/(P11+P12)。
如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率,壓縮機以最大功率P運行,增大第二膨脹閥的開度,提高幫浦的轉速,使得電池冷卻分支迴路冷卻功率增加Pc。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一電池的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第二電池的冷卻功率減少。
當Pz≤Pf時,需要調節的功率為Pc(Pc=Pf-Pz)時,則維持壓縮機製冷功率不變,或者降低壓縮機的製冷功率,或者減少第二膨脹閥的開度,或者降低幫浦的轉速。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一電池的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥58開度增大,使得電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第一電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節開度減少,使得第二電池的冷卻功率減少。
當車載電池的溫度小於第二溫度臨界值(例如0℃),車載電池的溫度調節系統工作的加熱模式時,如果Pz>Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)時,加熱器的加熱功率增加Pc,提高幫浦的轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一電池的加熱功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的加熱功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第一電池的加熱功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第二電池的加熱功率減少。
如果Pz≤Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)時,加熱器的功率保持不變,或者減少加熱功率Pc,或者降低幫浦轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一池的加熱功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的加熱功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池的加熱功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第一電池的加熱功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得電池的加熱功率減少。
根據本發明的一實施例,用於為電池提供製冷劑的壓縮機為複數,電池的溫度調節方法還可以包括:根據每個電池的溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率判斷啟動的壓縮機的數量。在為冷卻模式時,控制相應數量的壓縮機啟動。
進一步地,根據每個電池的溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率P判斷啟動的壓縮機的數量具體包括:根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節實際功率PZ
;判斷總溫度調節需求功率PZ
是否大於單個壓縮機的最大製冷功率P;如果大於單個壓縮機的最大製冷功率P,則控制複數壓縮機同時啟動。
具體地,當壓縮機為複數時,相應的,車內冷卻支路和電池冷卻支路為複數。舉例而言,當為電池提供製冷劑的壓縮機為2個,車內冷卻支路和電池冷卻支路均為2個時,在溫度調節系統進入冷卻模式時,分別獲取每個電池的P1,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
。如果PZ
小於等於單個壓縮機的最大製冷功率P,那麼控制一壓縮機啟動即可。而如果Pz大於單個壓縮機的最大製冷功率P,那麼控制二壓縮機同時啟動工作,以滿足電池的降溫製冷功率需求。
當用於為電池提供製冷劑的壓縮機為複數,複數壓縮機的最大製冷功率的和為P5,那麼,電池冷卻功率調節可以為: (1)當Pz>Pf時,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf),如果Pz+P4+Pc≤P5,則壓縮機需要增大的製冷功率為Pc,增大第二膨脹閥開度,提高幫浦轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一電池的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第一電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得電池的冷卻功率減少。
如果Pz+P4+Pc>P5(且Pz+Pc≤P5),則進行如下判斷: 判斷電池溫度是否大於45℃。如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,壓縮機按照最大製冷功率運行,同時提高水幫浦的轉速,電池冷卻支路的冷卻功率增加Pc,車內冷卻支路功率減少Pc。
如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥58開度增大,使得電池的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持電池的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第一電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第二電池的冷卻功率減少。
如果電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,所有壓縮機按照最大製冷功率運行,提高水幫浦轉速,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率=P5-P4。第一電池冷卻支路和第二電池冷卻支路按照比例縮小冷卻功率。比例可以為:(P5-P4)/(P11+P12)。第一電池61的冷卻功率為P11*(P5-P4)/(P11+P12),第二電池62的冷卻功率為P12*(P5-P4)/(P11+P12)。
如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率,所有壓縮機以最大功率運行,增大第二膨脹閥開度,提高水幫浦轉速,使得電池冷卻分支迴路冷卻功率增加Pc。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第二電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得電池的冷卻功率減少。
(2)當Pz≤Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pf-Pz)時,則維持壓縮機製冷功率不變,或者降低壓縮機的製冷功率,或者減少第二膨脹閥的開度,或者降低幫浦的轉速。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池所在迴路的調節閥開度增大,使得第一電池的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池所在迴路的調節閥開度增大,使得電池的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池的冷卻功率不變,或者控制第一電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第一電池的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池的冷卻功率不變,或者控制第二電池所在迴路的調節閥開度減少,使得第二電池的冷卻功率減少。
當車載電池的溫度小於第二溫度臨界值(例如0℃),當車載電池的溫度調節系統工作的加熱模式,如果Pz>Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)時,加熱器53的加熱功率增加Pc,提高幫浦51的轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一電池61的加熱功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的加熱功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的加熱功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的加熱功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得第二電池62的加熱功率減少。
如果Pz≤Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)時,加熱器的功率保持不變,或者減少加熱功率Pc,或者降低幫浦轉速。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度增大,使得第一池61的加熱功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度增大,使得第二電池62的加熱功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的調節閥58開度減少,使得第一電池61的加熱功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的調節閥58開度減少,使得電池62的加熱功率減少。根據本發明實施例的車載電池的溫度調節方法,首先,分別獲取複數並聯的電池的溫度調節需求功率,然後,分別獲取複數並聯的電池的溫度調節實際功率,最後,分別根據複數並聯的電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率對複數並聯的電池的溫度進行調節。由此,該方法可以根據每個電池的實際狀態精確控制每個的電池的加熱功率和冷卻功率,在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
當車載電池的數量為複數時,且各電池之間獨立設置時,本發明還提出另一種車載電池的溫度調節系統。
具體而言,如第11A圖所示,該溫度調節系統包括:複數壓縮機1、複數冷凝器2、複數電池冷卻支路4和複數電池溫度調節模組5。
其中,複數冷凝器2與複數壓縮機1相連,複數電池冷卻支路4連接在複數壓縮機1和複數冷凝器2之間,且複數電池冷卻支路4之間相互連通。電池溫度調節模組5分別與複數電池6和複數電池冷卻支路4相連,用於分別獲取複數電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,並根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節,以及根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節複數壓縮機1向電池6對應的電池冷卻支路4提供的製冷量開度。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據溫度調節需求功率和P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節,具體包括:根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2在目標時間t內對電池的溫度進行調節,以達到目標溫度。
也就是說,電池溫度調節模組5在根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池6進行溫度調節時,可以確保在目標時間t內根據每個電池6的實際狀態精確控制車載電池的加熱功率和冷卻功率,從而在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節。
如第11A圖所示,以壓縮機1、電池冷卻支路4、電池溫度調節模組5電池6為2個為例,電池冷卻支路4可以包括第一電池冷卻支路401和第二電池冷卻支路402,分別對應第一電池61和第二電池62。
當空調的冷卻液不接入到電池溫度調節模組5時,電池冷卻支路4中具有二管道,第一管道與壓縮機1相連通,第二管道與電池溫度調節模組5相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。以第一電池61所在的第一電池冷卻支路401為例,在第一電池61的溫度過高時,車載空調製冷功能開啟,電池冷卻功能啟動,第一管道與第二管道中冷卻液(如冷媒)的流動方向分別為:壓縮機1—冷凝器2—第一電池冷卻支路401—壓縮機1;第一電池冷卻支路401—電池溫度調節模組5—第一電池61—電池溫度調節模組5—第一電池冷卻支路401。
可以理解,每個電池溫度調節模組5可以根據對應電池的溫度調節需求功率和P1和溫度調節實際功率P2,藉由調節流入到相應的電池冷卻支路4的冷卻液的流量調節電池的製冷功率/加熱功率,從而可以確保在目標時間t內根據每個電池的實際狀態對電池的溫度進行調節。同時,由於複數電池冷卻支路4之間相互連通,因此電池溫度調節模組5可以根據每個電池的溫度,藉由調節電池對應的電池冷卻支路4的製冷量開度,可以保證各個電池之間溫度的均衡。由此,可以在車載電池溫度過高時或者過低時在目標時間內對溫度進行調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況,且可以保證各個電池之間溫度的均衡。
根據本發明的一實施例,如第11A圖所示,電池冷卻支路4可以包括換熱器41,換熱器41包括第一管道和第二管道,第二管道與電池溫度調節模組5相連,第一管道與壓縮機1相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。
電池溫度調節模組5可以包括調節電池溫度的流路(圖中未具體示出),流路設置在電池6之中。連接在流路和換熱器41之間的幫浦51、介質容器52、加熱器53,以及控制器(圖中未具體示出)。其中,控制器獲取複數電池6的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並根據每個電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池6的溫度進行調節。電池冷卻支路4還可以包括第二膨脹閥42和第二電子閥43。
如第11圖所示,第一電池冷卻支路401還可以包括第一調節閥411和第三調節閥413;第二電池冷卻支路402還可以包括第二調節閥412和第四調節閥414,各調節閥的連接方式具體可參照第11A圖,此處不做贅述。
如第11A圖所示,壓縮機11藉由第一調節閥411和第二調節閥412分別控制流向401支路和402支路的冷媒流量。壓縮機12藉由第三調節413閥和第四調節閥414分別控制流量401支路和402支路的冷媒流量。電池冷卻支路401的冷卻功率與第一調節閥411和第三調節閥413的冷媒流量有關。電池冷卻支路402的冷卻功率與第二調節閥412和第四調節閥414的冷媒流量有關。
可以理解的是,電池冷卻支路4也可以不設置換熱器41,當沒有換熱器41時,電池冷卻支路4內流的就是冷媒。如果設置換熱器41,那麼電池冷卻支路4內第一管道中流的是冷媒,第二管道中流的是冷卻液。
根據本發明的一實施例,如第11A圖所示,電池溫度調節模組5還可以包括設置在流路的入口的第一溫度感測器55,設置在流路的出口的第二溫度感測器56,以及流速感測器57。可以理解,流路的入口和出口位置不是絕對的,而是根據幫浦51的轉向確定的。
具體地,換熱器41可以為板式換熱器,板式換熱器可以安裝在車載空調內部,使得整個製冷劑迴路均在車載空調內部,便於車載空調出廠調試,並且使車載空調可以單獨供貨和組裝,同時,車載空調在安裝程序中只需要加注一次製冷劑。冷卻液從流路的入口流入電池6的內部,從流路的出口流出,從而實現電池6與冷卻液之間的熱交換。
幫浦51主要用於提供動力,介質容器52主要用於儲存冷卻液和接受向溫度調節系統添加的冷卻液,當溫度調節系統中的冷卻液減少時,介質容器52中的冷卻液可自動補充。加熱器53可以為PTC加熱器,可以與控制器進行CAN通訊,為車載電池的溫度調節系統提供加熱功率,受控制器控制。且加熱器53不直接與電池6接觸,具有較高的安全性、可靠性和實用性。
第一溫度感測器55用以偵測流路入口冷卻液的溫度,第二溫度感測器56用以偵測流路出口冷卻液的溫度。流速感測器57用以偵測對應管道內冷卻液的流速資訊。第二電子閥43用以控制相應的電池冷卻支路4的開通和關閉,第二膨脹閥42可用於控制回應的電池冷卻支路4中的冷卻液流量。控制器可以藉由調節第一至第四調節閥411-414的開度,同時控制第一電池61和第二電池62二冷卻分支迴路的冷卻液流量,從而使均衡二電池的溫度。同時控制器還可與車載空調和加熱器53進行CAN通訊,並且可以控制幫浦51的轉速和監控冷卻液的溫度和流量資訊,還可以對電池6進行管理,偵測電池6的電壓和溫度資訊,控制車載電池的溫度調節系統的通斷。
下面結合具體實施例描述每個電池溫度調節模組5如何獲取相應電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於分別獲取每個電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率,以及分別獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率,並根據每個電池的第一溫度調節需求功率和每個電池的第二溫度調節需求功率產生每個電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池6開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,控制器獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
,並根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,控制器藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t (1), 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池6的比熱容,M為電池6的品質。
第二參數為每個電池6在預設時間內的平均電流I,控制器藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2), 其中,I為平均電流,R為電池6的內阻。
當對電池6進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池6進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,控制器分別根據每個電池6所在迴路的第一溫度感測器55偵測的入口溫度和第二溫度感測器56偵測的出口溫度產生每個電池的第二溫度差ΔT2
,並根據每個電池的第二溫度差ΔT2
和流速感測器57偵測的流速v產生每個電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
具體地,車輛通電後,控制器判斷車輛是否需要進行溫度調節,如果判斷車輛需要溫度調節,則開啟溫度調節功能,並發送低轉速資訊給幫浦51,幫浦以默認轉速(如低轉速)開始工作。然後,控制器獲取每個電池6的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算出每個電池的第一溫度調節需求功率。同時,控制器分別獲取每個電池6在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算每個電池第二溫度調節需求功率。然後,控制器分別根據每個電池6的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1(即將電池6的溫度在目標時間內調節至目標溫度的需求功率)。並且,控制器分別獲取每個電池對應設置的第一溫度感測器55和第二溫度感測器56偵測溫度資訊,並分別獲取流速感測器57偵測的流速資訊,根據公式(3)分別計算出每個電池6的溫度調節實際功率P2。最後,控制器可以根據對應電池的溫度調節需求功率和P1和溫度調節實際功率P2,藉由調節流入到相應的電池冷卻支路4的冷卻液的流量調節電池的製冷功率,或者藉由調節加熱器的調節加熱功率,從而可以以確保在目標時間t內根據每個電池的實際狀態對電池的溫度進行調節。
下面將結合具體地實施例描述如何根據根據每個電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池6的溫度進行調節。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率Pz,並根據複數壓縮機的最大製冷功率P產生複數壓縮機的總最大製冷功率P5,以及判斷總溫度調節需求功率PZ
是否大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,其中,當總溫度調節需求功率PZ
大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5時,控制器將複數壓縮機1向電池對應的電池冷卻支路4的製冷量開度調整至最大;當總溫度調節需求功率Pz小於或等於複數壓縮機的總最大製冷功率P5時,控制器根據總溫度調節需求功率Pz與總最大製冷功率P5之差對電池6對應的電池冷卻支路4的製冷量開度進行調整。
具體地,如第11A圖所示,當對電池進行冷卻時,控制器可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率Pz,同時控制器根據每個壓縮機1的最大製冷功率P計算出複數壓縮機的總最大製冷功率P5,即將每個壓縮機1的最大製冷功率P相加即可得到總最大製冷功率P5。然後,控制器判斷是否Pz>P5,如果是,則控制器控制將每個第二膨脹閥42的開度調節至最大,以增大流入到每個電池;冷卻迴路4的冷卻液流量,使電池可以在目標時間內完成降溫。而如果Pz≤P5,則控制器根據Pz與P5之間的差值對每個第二膨脹閥42的開度進行調整,其中,Pz與P5差值的絕對值越大,第二膨脹閥42的開度越小,以達到節約能源的目的。
根據本發明的一實施例,控制器還用於,還用於偵測複數電池的溫度,並在複數電池6中任一電池的溫度大於第一溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入冷卻模式,以及在複數電池中任一電池的溫度小於第二溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,控制器分別即時偵測每個電池6的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池6的溫度高於40℃,說明此時該電池6的溫度過高,為避免高溫對該電池6的性能產生影響,需要對該電池6進行降溫處理,控制器控制溫度調節系統進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統,以及控制對應的第二電子閥43開啟,以使冷卻液與電池6進行熱交換以降低該電池6的溫度。
而如果某個電池6的溫度低於0℃,說明此時該電池6的溫度過低,為避免低溫對該電池6的性能產生影響,需要對該電池6進行升溫處理,控制器控制溫度調節系統進入加熱模式,控制第二電子閥43關閉,並控制相應的加熱器53開啟,以為溫度調節系統提供加熱功率。當溫度調節系統工作在加熱模式時,加熱器53提供加熱功率,以加熱第一電池61為例,第一電池61所在迴路中冷卻液的流動方向為:介質容器52—換熱器41—加熱器53(開啟)—幫浦51—第一溫度感測器55—第一電池61—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52,如此迴圈,實現電池第一電池61的升溫。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,控制器在某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2時,獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的壓縮機1的功率,或者調節增加電池6對應的電池冷卻支路4的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率,以及在某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池對應的溫度調節實際功率P2時,減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池6對應的電池冷卻支路4的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池6的P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池6的降溫,所以,控制器獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻該電池的壓縮機1的功率,或者增加該電池所在的電池冷卻支路4的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,相應的壓縮機1的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池6的P1小於或等於P2,可以保持用於冷卻該電池的壓縮機1的功率不變或適當減小壓縮機1的功率,或者減少該電池所在的電池冷卻支路4的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當所有電池6的溫度低於35℃時,則電池6冷卻完成,控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制所有的第二電子閥43關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池6的溫度高於35℃,則控制器適當增加相應的壓縮機1的功率或者幫浦的轉速,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,控制器在某個電池的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器53的功率,以增加電池的加熱功率,以及在某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2時,減小加熱器53的功率,或保持加熱器53的功率不變。
具體地,當為加熱模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池6的P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池6的升溫,所以,控制器獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池6的加熱器53的功率,以使該電池可以在目標時間內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器53的功率增加的越多。而如果某個電池的P1小於或等於P2,控制器可以適當減小加熱器53的功率,以節省電能,或保持加熱器53的功率不變。當所有電池6的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池6加熱完成,控制器控制加熱器53關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池6的溫度低於10℃,則控制器再適當增加加熱器53的功率,以使該電池儘快完成升溫。
舉例而言,如第11A圖所示,由於第一電池61和第二電池62的加熱功能相互獨立,第一電池61和第二電池62分別用一加熱器進行加熱,所以只以第一電池61為例說明電池加熱功能的功率調節。(假設P11為第一電池61的溫度調節需求功率,P21為第一電池61的溫度調節實際功率,P11與P21的功率差為P31)
如果P11>P21,需要調節的功率為P31(P31=P11-P21)時,加熱器53的加熱功率增加P31,並提高幫浦51的轉速。
如果P11≤P21,需要調節的功率為P31(P31=P11-P21)時,加熱器53的功率保持不變,或者將加熱器53的功率減少P31,或者降低幫浦51的轉速。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於在某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2時,降低幫浦51的轉速,並在某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2時,提高幫浦51的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池6的P1小於P2,控制器控制相應的幫浦51的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池6的P1大於P2,控制器除控制相應的加熱器53或壓縮機1的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦51的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
根據本發明的一實施例,如果用於為電池提供製冷劑的壓縮機1為複數,控制器還用於根據每個電池的溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率P判斷啟動的壓縮機的數量,並在溫度調節系統為冷卻模式時,控制相應數量的壓縮機1啟動。
進一步地,控制器可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率Pz,控制器在判斷總溫度調節需求功率Pz大於單個壓縮機的最大製冷功率P時,控制複數壓縮機1同時啟動。
具體地,如第11A圖所示,以壓縮機1為兩個為例,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。其中,第一電池61的溫度調節需求功率為P11,第二電池62的溫度調節需求功率為P12。第一電池61的溫度調節實際功率為P21,第二電池62的溫度調節實際功率為P22。每個壓縮機的最大製冷功率P相等。
如果Pz≤P,那麼只需要控制一壓縮機1工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機1一同工作。如果P<Pz≤P5,則需要二壓縮機1一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率為Pz/2。如果Pz≤P5,則控制壓縮機1按照Pz製冷功率運行,且藉由調節第一至第四調節閥的開度,使第一電池冷卻支路401的初始冷卻功率按照P11製冷功率進行冷卻,第二電池冷卻支路402初始冷卻功率按照P21製冷功率進行冷卻。如果Pz>P5,則每個壓縮機按照最大製冷功率P運行,且第一電池冷卻支路401的初始冷卻功率可以按照P5*[P11/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻,第二電池冷卻支路402的初始冷卻功率可以按照P5 *[P12/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻。
根據本發明的一實施例,控制器還用於,在為冷卻模式時,當電池6之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較高電池6的冷卻功率,以使減小電池6之間的溫度差異;在為加熱模式時,當電池之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較低的電池6的加熱功率。
可以理解,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,如第11A圖所示,控制器可以分別計算出第一電池61和第二電池62的溫度調節需求功率P1,然後分別根據每個電池的P1和壓縮機的最大製冷功率P調節相應的第二膨脹閥42的開度。在冷卻程序中,控制器分別根據每個電池的溫度調節實際功率P2繼續調整第二膨脹閥42的開度。同時,控制器根據第一電池61和第二電池62之間的溫度情況,藉由調節第一至第四調節閥411-414的開度,調節第一電池冷卻支路401和第二電池冷卻支路402的冷卻液流量分配,從而達到控制第一電池61和第二電池62溫度的均衡。其中,當第一電池61的溫度比第二電池62的溫度高且差值超過設定值時,可增大第一調節閥411和第三調節閥413的開度,減少第二調節閥412和第四調節閥414的開度,以增大第一電池61的冷卻功率;當第一電池61和第二電池62的溫度相等時,如果二壓縮機1的提供的冷卻功率相等,可控制第一至第四調節閥411-414的開度相同;而如果二壓縮機1提供的冷卻功率不相等,那麼可以控制第一調節閥411和第二調節閥412開度相等,且控制第三調節閥413和第四調節閥414開度相等。而當溫度調節系統工作在加熱模式時,當第一電池61的溫度比第二電池62的溫度低且差值超過設定值時,則控制器增大第一電池61對應的加熱器53的加熱功率。由此,可以保持二電池之間的溫度均衡。根據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節系統還可以第11B圖和第11C圖所示。其中,第11B圖為複數壓縮機(即第11B圖中的第一壓縮機11和第二壓縮機12)並聯且共用一膨脹閥,每個電池冷卻支路增加調節閥(即第一調節閥411和第二調節閥412),藉由調節閥調節流入每個電池冷卻支路的冷卻液流量,以調節每個電池的冷卻功率。第11C圖為複數壓縮機(即第11C圖中的第一壓縮機11和第二壓縮機12)並聯且共用一冷凝器2,每個電池冷卻支路中都設置有第二膨脹閥42和電子閥(,藉由調節第二膨脹閥42的開度調節流入每個電池冷卻支路的冷卻液流量,以調節每個電池的冷卻功率,藉由電子閥控制每個電池冷卻支路的開閉。
下面結合具體地實施例描述第11C圖所示的系統的溫度調節程序。
如第11C圖所示,電池可以包括第一電池和第二電池,Pz=P11+P12,P11為第一電池的溫度調節需求功率,P12為第二電池溫度調節的需求功率,Pz為第一電池和第二電池的溫度調節需求功率之和(總溫度調節需求功率Pz)。Pf=P21+P22,P21為電池的溫度調節實際功率,P22為電池的溫度調節實際功率,Pf為第一電池和第二電池的溫度調節實際功率之和。P為壓縮機最大製冷功率,P5為所有壓縮機的最大製冷功率之和,P5=2*P。
壓縮機功率初始分配: 如果Pz≤P,則只需要一壓縮機工作,提供製冷功率,又或者二壓縮機一同工作;如果P<Pz≤P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率為Pz/2;如果Pz>P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機按照最大製冷功率P運行。
當Pz≤P5時,壓縮機按照Pz製冷功率運行,第一電池61冷卻支路初始冷卻功率按照P11製冷功率進行冷卻;第二電池62冷卻支路初始冷卻功率按照P21製冷功率進行冷卻。當Pz>P5時,則每個壓縮機按照最大製冷功率P運行。第一電池61冷卻支路初始冷卻功率按照P5*[P11/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻;第二電池62冷卻支路初始冷卻功率按照P5 *[P12/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻。
在對電池冷卻的程序中,需對電池的冷卻功率進行調節,具體如下: 當Pz>Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz +Pc≤P5,則壓縮機需要增大的製冷功率為Pc,。同時進行如下處理: 如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的膨脹閥開度增大,並控制所在迴路的幫浦的轉速提高,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的膨脹閥開度增大,並控制所在迴路的幫浦的轉速提高,使得第二電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的膨脹閥8開度減少,並控制所在迴路的幫浦的轉速降低,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的膨脹閥開度減少,並控制所在迴路的幫浦的轉速降低,使得第二電池62的冷卻功率減少。
P5如果Pz +Pc>P5,則每個壓縮機按照最大製冷功率P運行,提高水幫浦轉速。同時進行如下處理: 控制第一電池61所在冷卻支路的膨脹閥開度,使得第一電池61冷卻支路冷卻功率按照P5*[P11/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻;控制第二電池62所在冷卻支路的膨脹閥開度,使得第二電池62冷卻支路冷卻功率按照P5 *[P12/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻。
當Pz≤Pf時,需要調節的功率為Pc(Pc=Pf-Pz)時,則維持壓縮機製冷功率不變,或者降低壓縮機的製冷功率,同時進行如下處理。如果P11≥P21,且P11-P21=Pc1,則控制第一電池61所在迴路的膨脹閥開度增大,並控制所在迴路的幫浦的轉速提高,使得第一電池61的冷卻功率增加Pc1。如果P12≥P22,且P12-P22=Pc2,則控制第二電池62所在迴路的膨脹閥開度增大,並控制所在迴路的幫浦的轉速提高,使得電池62的冷卻功率增加Pc2。如果P11<P12,且P21-P11=Pc1,則保持第一電池61的冷卻功率不變,或者控制第一電池61所在迴路的膨脹閥開度減少,並控制所在迴路的幫浦的轉速降低,使得第一電池61的冷卻功率減少。如果P12<P22,且P22-P12=Pc2,則保持第二電池62的冷卻功率不變,或者控制第二電池62所在迴路的膨脹閥開度減少,並控制所在迴路的幫浦的轉速降低,使得第二電池62的冷卻功率減少。
加熱功率調整: 由於第一電池61和第二電池62的加熱功能相互獨立,第一電池61和第二電池62分別用一加熱器進行第一電池61的加熱需求功率,P21為第二電池61的實際加熱功率,功率差為P31)如果P11>P21,需要調節的功率為P31(P31=P11-P21),加熱器的加熱功率增加P31,並提高幫浦的轉速。如果P11≤P21,需要調節的功率為P31(P31=P11-P21)時,加熱器的功率保持不變,或者減少加熱功率P31,或者降低幫浦的轉速。
電池溫度均衡: 在進行電池冷卻程序中,如果第一電池61的溫度T61和第二電池62的溫度T62之間的電池溫度差異超過3℃,該溫度值為預設值,即如果T61-T62>3℃,則電池熱管理控制器控制第一電池61冷卻支路中的第二膨脹閥42的開度增加,或者同時控制第一電池61所在支路中幫浦的轉速提高,控制第二電池62冷卻支路中的第二膨脹閥42的開度減少,或者同時控制第二電池62所在支路中幫浦的轉速降低,以便使得第一電池61的冷卻功率增加,第二電池62的冷卻功率減少,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。
而如果T62-T61>3℃,則電池熱管理控制器控制第二電池62冷卻支路中的第二膨脹閥42開度增加,或者同時控制第二電池62所在支路中幫浦的轉速提高,控制第一電池61冷卻支路中的第二膨脹閥42的開度減少,或者同時控制第一電池61所在支路中幫浦的轉速降低,以便使得第二電池62的冷卻功率增加,第一電池61的冷卻功率減少,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。
在進行電池加熱程序中,如第一電池61和第二電池62之間的電池溫度差異超過3℃,即如果T61-T62>3℃,則電池熱管理控制器控制控制第一電池61所在加熱迴路中的加熱器53的加熱功率減少,並降低該迴路的幫浦51轉速,並控制第二電池62加熱迴路中的加熱器53的加熱功率增大,並提高該迴路幫浦轉速,以便使得第一電池61的加熱功率增加,第二電池62的加熱功率減少,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。如果T62-T61>3℃,則電池熱管理控制器控制第一電池61所在加熱迴路中的加熱器53的加熱功率增加,並增加該迴路的幫浦51轉速,並且控制第二電池62加熱迴路中的加熱器53的加熱功率減小,並降低該迴路幫浦轉速,以便使得第一電池61的加熱功率減小,第二電池62的加熱功率增加,從而實現第一電池61和第二電池62的溫度均衡。
可以理解的是,第11B圖與第11C圖的區別在於,第11B圖是藉由第一電池61所在第一電池冷卻支路401和第二電池62所在第二電池冷卻支路402的之間的冷卻功率由調節閥實現功率調節;第11C圖的二電池冷卻支路是藉由膨脹閥實現2個冷卻支路的冷卻功率調節的。第11B圖的具體調節程序可參照上述實施例,此處不再贅述。
根據本發明實施例的溫度調節系統可以根據每個電池的實際狀態精確控制每個的電池的加熱功率和冷卻功率,在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況,並且,由於複數電池冷卻支路之間相互連通,電池溫度調節模組可以藉由調節每個電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度,保證各個電池之間溫度的均衡。
第12a圖是根據本發明第六個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖。車載電池的溫度調節系統包括複數壓縮機及與複數壓縮機對應的複數電池冷卻支路、複數電池和連接在複數電池和複數電池冷卻支路之間的複數電池溫度調節模組。如第12a圖所示,車載電池的溫度調節方法包括以下步驟: S1’’,分別獲取複數電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,如第12b圖所示,分別獲取複數電池的溫度調節需求功率P1具體包括: S11’’,分別獲取每個電池的開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率。
S12’’,分別獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率。
S13’’,根據每個電池的第一溫度調節需求功率和每個電池的第二溫度調節需求功率分別產生每個電池的溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到該目標溫度的目標時間t,根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率具體包括:獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
。根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,根據本發明的一實施例,藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t, (1) 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
根據本發明的一實施例,第二參數為每個電池在預設時間內的平均電流I,藉由以下公式(2)產生每個電池的第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2) 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
其中,當對電池進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
S2’’,分別獲取複數電池的溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,如第12b圖所示,分別獲取複數電池的溫度調節實際功率P2具體包括: S21’’,獲取用於調節每個電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入流路的流速v。
S22’’,根據每個電池的流路的入口溫度和出口溫度產生第二溫度差ΔT2
。
S23’’,根據每個電池的第二溫度差ΔT2
和流速v產生每個電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,進根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的面積。
S3’’,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池的對應的電池溫度調節模組進行控制以對電池的溫度進行調節。其中,複數電池冷卻支路之間相互連通,且根據電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路提供的製冷量開度。
在本發明的實施例中,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池的對應的電池溫度調節模組進行控制以對電池的溫度進行調節,具體包括:根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2在目標時間t內對每個電池的對應的電池溫度調節模組進行控制以對電池的溫度進行調節,以達到目標溫度。
根據電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路提供的製冷量開度,具體包括:判斷每個電池的溫度調節需求功率P1是否大於電池的溫度調節實際功率P2;如果電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2,則提高複數壓縮機或者單個壓縮機的製冷功率,或者增大向電池對應的電池冷卻支路提供的製冷量開度。
具體地,車輛通電後,判斷電池是否需要進行溫度調節,如果判斷需要,則分別獲取每個電池的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算分別出第一溫度調節需求功率。同時,分別獲取每個電池在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)分別計算每個電池的第二溫度調節需求功率。然後,分別根據每個電池第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率,分別計算每個電池的溫度調節需求功率P1(即將電池的溫度調節至目標溫度的需求功率)。並且,分別獲取每個電池的入口溫度和出口溫度,並獲取流流速資訊,根據公式(3)分別計算出每個電池的溫度調節實際功率P2。然後,可以根據對應電池的溫度調節需求功率和P1和溫度調節實際功率P2,藉由調節流入到相應的電池冷卻支路的冷卻液的流量或者相應的加熱器功率調節電池的製冷功率/加熱功率,從而可以以確保在目標時間t內根據每個電池的實際狀態對電池的溫度進行調節。同時,由於複數電池冷卻支路之間相互連通,因此可以根據每個電池的溫度,藉由調節電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度,可以保證各個電池之間溫度的均衡。由此,可以在車載電池溫度過高時或者過低時在目標時間內對溫度進行調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況。
下面將結合具體的實施例描述如何根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池的對應的電池溫度調節模組進行控制以對電池的溫度進行調節。
根據本發明的一實施例,如第12b圖所示,車載電池的溫度調節方法還可以包括: S31’’,根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率PZ
。
S32’’,根據複數壓縮機的最大製冷功率P產生複數壓縮機的總最大製冷功率P5。
S33’’,判斷總溫度調節需求功率PZ
是否大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5。
S34’’,如果總溫度調節需求功率PZ
大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,則將複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度調整至最大。
S35’’,如果總溫度調節需求功率PZ
小於或等於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,則根據總溫度調節需求功率PZ
與總最大製冷功率P5之差對電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度進行調整。
具體地,可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率PZ
,同時根據每個壓縮機的最大製冷功率P計算出複數壓縮機的總最大製冷功率P5,即將每個壓縮機的最大製冷功率P相加即可得到總最大製冷功率P5。然後,判斷是否PZ
>P5,如果是,則控制將每個第二膨脹閥的開度調節至最大,以將複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路的冷卻液流量調整至最大,以使電池可以在目標時間t內完成降溫。而如果PZ
≤P5,則根據PZ
與P5之間的差值對第二膨脹閥的開度進行調整,其中,PZ
與P5差值的絕對值越大,第二膨脹閥的開度越小,以達到節約能源的目的。
根據本發明的一實施例,如第13圖所示,電池的溫度調節方法還可以包括以下步驟: 偵測電池的溫度,並判斷溫度是否大於第一溫度臨界值或者小於第二溫度臨界值(S10’’-S20’’)。當電池的溫度大於第一溫度臨界值時,進入冷卻模式(S30’’)。其中,第一預設溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為40℃。當電池的溫度小於等於第一溫度臨界值時,進一步地判斷電池的溫度是否小於第二溫度臨界值,當電池的溫度小於第二溫度臨界值時,進入加熱模式(S40’’-S50’’)。其中,第二預設溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為0℃。
具體地,車輛通電後,即時偵測每個電池的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池的溫度高於40℃,說明此時該電池的溫度過高,為避免高溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行降溫處理,進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統。而如果某個電池的溫度低於0℃,說明此時該電池的溫度過低,為避免低溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行升溫處理,進入加熱模式,控制相應的電池冷卻支路關閉,並控制加熱器開啟,以為電池提供加熱功率。
根據本發明的一實施例,如第13圖所示,當為冷卻模式時,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池的對應的電池溫度調節模組進行控制以對電池的溫度進行調節,具體包括: S36’’,判斷每個電池的溫度調節需求功率P1是否大於每個電池對應的溫度調節實際功率P2。
S37’’,如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2,則獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的壓縮機的功率,或者調節增加電池對應的電池冷卻支路的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率。
S38’’,如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池對應的溫度調節實際功率P2,則減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池對應的電池冷卻支路的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的降溫,所以,獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻該電池的壓縮機的功率,或者增加該電池所在的電池冷卻支路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,相應的壓縮機的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池的P1小於或等於P2,可以保持用於冷卻該電池的壓縮機的功率不變或適當減小壓縮機的功率,或者減少該電池所在的電池冷卻支路的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當所有電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制第二電子閥關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度高於35℃,則再適當增加相應的壓縮機的功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,如第13圖所示,當為加熱模式時,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對每個電池的對應的電池溫度調節模組進行控制以對電池的溫度進行調節,具體包括: S39’’,判斷每個電池的溫度調節需求P1功率是否大於每個電池對應的溫度調節實際功率P2。
S310’’,如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2,則獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加加熱器的功率,以增加該電池的加熱功率。
S311’’,如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池對應的溫度調節實際功率P2,則減小加熱器的功率,或保持加熱器的功率不變。
具體地,當為加熱模式時,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的升溫,所以,獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率,以使該電池可以在目標時間內完成溫度調節。而如果某個電池的P1小於或等於P2,可以適當減小加熱器的功率,以節省電能,或保持加熱器的功率不變。當所有電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度低於10℃,則再適當增加熱器的功率,以使該電池儘快完成升溫。
舉例而言,如第11A圖所示,由於第一電池和第二電池的加熱功能相互獨立,第一電池和第二電池分別用一加熱器進行加熱,所以只以第一電池為例說明電池加熱功能的功率調節。(假設P11為第一電池的溫度調節需求功率,P21為第一電池的溫度調節實際功率,P11與P21的功率差為P31)
如果P11>P21,需要調節的功率為P31(P31=P11-P21)時,加熱器的加熱功率增加P31,並提高幫浦的轉速。
如果P11≤P21,需要調節的功率為P31(P31=P11-P21)時,加熱器的功率保持不變,或者將加熱器的功率減少P31,或者降低幫浦的轉速。
根據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還可以包括:如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2,則降低幫浦的轉速;如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2,則提高幫浦的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池的P1小於P2,控制幫浦的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池的P1大於P2,除控制加熱器、壓縮機的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還可以控制幫浦的轉速提高,以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
根據本發明的一實施例,用於為電池提供製冷劑的壓縮機為複數,電池的溫度調節方法還可以包括:根據每個電池的溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率判斷啟動的壓縮機的數量。在為冷卻模式時,控制相應數量的壓縮機啟動。
進一步地,根據每個電池的溫度調節需求功率P1和每個壓縮機的最大製冷功率P判斷啟動的壓縮機的數量具體包括:根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節實際功率Pz;判斷總溫度調節需求功率Pz是否大於單個壓縮機的最大製冷功率P;如果大於單個壓縮機的最大製冷功率P,則控制複數壓縮機同時啟動。
具體地,在溫度調節系統進入冷卻模式時,分別獲取每個電池的P1,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
。如果Pz大於單個壓縮機的最大製冷功率,那麼控制複數壓縮機同時啟動工作,並藉由調節相應的調節閥的開度調節流入每個電池冷卻支路的冷卻液流量,以滿足相應的電池的降溫製冷功率需求。
具體地,如第11A圖所示,以壓縮機1為兩個為例,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。其中,第一電池的溫度調節需求功率為P11,第二電池的溫度調節需求功率為P12。第一電池的溫度調節實際功率為P21,第二電池的溫度調節實際功率為P22。每個壓縮機的最大製冷功率P相等。
如果Pz≤P,那麼只需要控制一壓縮機工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機一同工作。如果P<Pz≤P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率為Pz/2。如果Pz≤P5,則控制壓縮機按照Pz製冷功率運行,且藉由調節第一至第四調節閥的開度,使第一電池冷卻支路的初始冷卻功率按照P11製冷功率進行冷卻,第二電池冷卻支路初始冷卻功率按照P21製冷功率進行冷卻。如果Pz>P5,則每個壓縮機按照最大製冷功率P運行,且第一電池冷卻支路的初始冷卻功率可以按照P5*[P11/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻,第二電池冷卻支路的初始冷卻功率可以按照P5 *[P12/(P11+P12)]製冷功率進行冷卻。
根據本發明的一實施例,在為冷卻模式時,當電池之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較高電池的冷卻功率,以使減小電池之間的溫度差異;在為加熱模式時,當電池之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較低的電池的加熱功率。
可以理解,當為冷卻模式時,可以分別計算出第一電池和第二電池的溫度調節需求功率P1,然後分別根據每個電池的P1和相應的壓縮機的最大製冷功率P調節相應的第二膨脹閥的開度。並且分別根據每個電池的溫度調節實際功率P2繼續調整第二膨脹閥42的開度。同時,根據第一電池和第二電池之間的溫度情況,藉由調節第一至第四調節閥的開度,調節第一電池冷卻支路和第二電池冷卻支路的冷卻液流量分配,從而達到控制第一電池和第二電池溫度的均衡。其中,當第一電池的溫度比第二電池的溫度高且差值超過設定值時,可增大第一調節閥和第三調節閥的開度,減少第二調節閥和第四調節閥的開度,以增大第一電池的冷卻功率;當第一電池和第二電池的溫度相等時,可控制第一至第四調節閥的開度相同。而為加熱模式時,當第一電池的溫度比第二電池的溫度低且差值超過設定值時,則增大第一電池對應的加熱器的加熱功率。由此,可以保持二電池之間的溫度均衡。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節方法,可以根據每個電池的實際狀態精確控制每個的電池的加熱功率和冷卻功率,在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,並且可以保證各個電池之間溫度的均衡。
車輛的溫度調節包括電池的溫度調節和車廂內的溫度調節。為在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求,需要對電池冷卻支路和車內冷卻支路的冷卻液流量進行合理分配。為此,本發明實施例提出了一種車輛的溫度調節系統。下面參考附圖來描述本發明實施例提出的車輛的溫度調節方法和溫度調節系統。
第2圖是根據本發明一實施例的車輛的溫度調節系統的流路結構的示意圖。如第2圖所示,該溫度調節系統包括:壓縮機1、冷凝器2、車內冷卻支路3、電池冷卻支路4和電池溫度調節模組5。
其中,冷凝器2與壓縮機1相連,車內冷卻支路3連接在壓縮機1和冷凝器2之間,電池冷卻支路4連接在壓縮機1和冷凝器2之間。電池溫度調節模組5與電池冷卻支路4相連,用於獲取電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,並獲取車輛的車內溫度T和空調設定溫度Ts,以及根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路3和電池冷卻支路4的開度進行調整。
具體地,電池溫度調節模組5獲取電池6的溫度調節需求功率P1、電池6的溫度調節實際功率P2、車輛的車內溫度T和空調設定溫度Ts,並根據P1、P2、T和Ts調節車內冷卻支路3和電池冷卻支路4的開度,以分配製冷量。如第1圖所示,當車載空調製冷功能開啟時,冷卻液的流動方向為:壓縮機1—冷凝器2—車內冷卻支路3—壓縮機1。電池冷卻支路4中具有二管道,第一管道與壓縮機1相連通,第二管道與電池溫度調節模組5相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。當電池溫度過高時,電池冷卻功能啟動,第一管道和第二管道中冷卻液的流動方向分別為:壓縮機1—冷凝器2—電池冷卻支路4—壓縮機1;電池冷卻支路4—電池溫度調節模組5—電池6—電池溫度調節模組5—電池冷卻支路4。而在電池6的溫度過低時,電池溫度調節模組5啟動電池加熱功能,第二管道中冷卻液的流動方向為:電池冷卻支路4—電池溫度調節模組5—電池6—電池溫度調節模組5—電池冷卻支路4。
可以理解,電池溫度調節模組5的製冷功率由車載空調提供,與車內製冷系統共用製冷量,從而可以減少溫度調節系統的體積,並使冷卻液流量的分配更加靈活。由此,該系統藉由對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,既可以在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行快速調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況,還可以在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
根據本發明的一實施例,電池溫度調節模組5具體用於:根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路3和電池冷卻支路4的開度進行調整,以使電池6在目標時間t內達到目標溫度。
具體地,電池溫度調節模組5在根據P1、P2、T和Ts對車內冷卻支路3和電池冷卻支路4的開度進行調整時,可以確保在目標時間t內根據電池6的實際狀態精確控制車載電池的加熱功率和冷卻功率,從而在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,並且在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
進一步地,根據本發明的一實施例,如第3圖所示,電池冷卻支路4包括換熱器41,換熱器41包括第一管道和第二管道,第二管道與電池溫度調節模組5相連,第一管道與壓縮機1相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。電池溫度調節模組5包括:調節電池溫度的流路(圖中未具體示出),流路設置在電池6之中。連接在流路和換熱器41之間的幫浦51、介質容器52、加熱器53,以及控制器(圖中未具體示出)。其中,控制器獲取電池6的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池6的溫度進行調節,並且控制器根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路3和電池冷卻支路4的開度進行調整,從而在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。車內冷卻支路3可以包括:蒸發器31、第一膨脹閥32和第一電子閥33。電池冷卻支路4還可以包括第二膨脹閥42和第二電子閥43。
如何獲取電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2可參照上述實施例,為避免冗餘,此處不再贅述。
下面結合具體的實施例描述電池溫度調節模組5如何根據P1、P2、T和Ts對車內冷卻支路3和電池冷卻支路4的開度進行調整,從而在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,控制器可以在溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,且電池溫度大於第三溫度臨界值T3時,降低車內冷卻支路4的開度,並提高電池冷卻支路4的開度。其中,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如,第三預設臨界值可以為45℃。
具體地,車輛通電後,如果電池6的溫度高於40℃,則控制器控制溫度調節系統進入冷卻模式,以對電池6進行冷卻。在電池6冷卻的程序中,控制器獲取P1和P2,在判斷溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,則進一步判斷電池溫度是否大於45℃。如果電池溫度大於45℃,說明電池溫度過高,車載空調優先滿足電池6的冷卻需求,控制器控制減少第一膨脹閥32的開度,增大第二膨脹閥42的開度,以減少車內冷卻支路3的冷卻液流量,增加電池冷卻支路4的冷卻液流量,以使電池6儘快完成降溫。在電池溫度降低至35℃時,電池6冷卻完成,控制器控制電池冷卻支路4關閉。由此,可以在電池溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
根據本發明的一實施例,控制器還可以用於在電池溫度小於第三溫度臨界值,且車內溫度T大於空調設定溫度Ts時,增大車內冷卻支路4的開度,並降低電池冷卻支路3的開度。
具體地,在電池6冷卻的程序中,控制器在判斷電池溫度小於45℃時,進一步判斷車內溫度T是否大於空調設定溫度Ts。如果T>Ts,則說明車內溫度T沒有達到設定溫度,車內溫度較高,為防止使用者感到不適,優先滿足車內製冷需求,控制器增大第一膨脹閥32的開度,減小第二膨脹閥42的開度。而如果車內溫度T達到空調設定溫度Ts,車內製冷功率已經充足,並達到平衡,則控制器增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池6的冷卻功率。在電池溫度降低至35℃時,電池6冷卻完成,控制器控制第二電子閥33關閉。由此,可以在電池溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
也就是說,此處對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池6冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度不超過45℃,則仍然優先車內的製冷需求,如果車內的製冷功率已經充足,並達到平衡,則控制器增大電池冷卻支路4的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,控制器在溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池6的加熱器53的功率,以及在溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2時,保持加熱器53的功率不變。
具體地,車輛可以包括單個電池6,也可以由複數電池6串聯、並聯或混聯組成。如第14A圖至第14B圖所示,以電池為2個為例,當電池為2個(第一電池61和第二電池62),且串聯連接時,幫浦對應為2個,且二幫浦一個為正向幫浦511,一個為反向幫浦522。
如第14A圖所示,當正向幫浦511啟動時,第二管道中冷卻液的流動方向為:介質容器52—換熱器41—加熱器53—正向幫浦511—第一溫度感測器55—第一電池61—第二電池62—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52。如第14B圖所述,當反向幫浦522啟動時,第二管道中冷卻液的流動方向為:介質容器52—流速感測器57—第二溫度感測器56—第二電池62—第一電池61—第一溫度感測器55—反向幫浦512—加熱器53—換熱器41—介質容器52。
例如,在第一電池61和第二電池62冷卻功能開啟時,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf。其中,第一電池的溫度調節需求功率為P11,第二電池的溫度調節需求功率為P12。第一電池的溫度調節實際功率為P21,第二電池的溫度調節實際功率為P22。壓縮機的最大製冷功率P。
如果總溫度調節需求功率PZ
與車內冷卻需求功率P4的和小於等於壓縮機的最大製冷功率P,即Pz+P4≤P,則壓縮機按照PZ
+P4製冷功率運行。且Pz<P,P4<P。
如果Pz+P4>P,則判斷第一電池61或者第二電池62的溫度是否大於45℃,如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,控制器控制壓縮機1按照最大製冷功率P運行,電池冷卻支路4的冷卻功率為Pz,車內冷卻支路3的冷卻功率等於P-Pz。
如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,壓縮機1按照最大製冷功率P運行,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率等於P-P4。
如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率。電池冷卻支路的冷卻功率為Pz。
第一電池61和第二電池62的溫度調節實際功率的和為Pf,當Pz>Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,則壓縮機需要增大的製冷功率為Pc,增大第二膨脹閥42的開度,提高幫浦51的轉速。同時進行如下處理: 如果P11-P21=Pc1,P12-P22=Pc2,P11>P21,P12>P22: 當Pc1大於設定值時,控制正向幫浦511開啟,反向幫浦512關閉,使得第一電池61的冷卻功率增大。當Pc2大於設定值時,控制反向幫浦512開啟,正向幫浦511關閉,使得第二電池62的冷卻功率增大。當Pc1>Pc2時,控制正向幫浦511開啟,反向幫浦512關閉,使得第一電池61的冷卻功率增大。當Pc1≤Pc2時,控制反向幫浦512開啟,正向幫浦511關閉,使得第二電池62的冷卻功率增大。
並且,當第一電池61的溫度T61大於第二電池62的溫度T62時,控制正向幫浦511開啟,反向幫浦512關閉,使得第一電池61的冷卻功率增大。當第一電池61的溫度T61小於等於第二電池62的溫度T62時,控制反向幫浦512開啟,正向幫浦511關閉,使得電池62的冷卻功率增大。
如果P21-P11=Pc1,P22-P12=Pc2,P11≤P21,P12≤P22,則可以按照如下處理: 當Pc1大於設定值時,控制正向幫浦511關閉,反向幫浦512開啟,使得第一電池61的冷卻功率減少。當Pc2大於設定值時,控制反向幫浦512關閉,正向幫浦511開啟,使得第二電池62的冷卻功率減少。當Pc1>Pc2時,控制正向幫浦511關閉,反向幫浦512開啟,使得第一電池61的冷卻功率減少。當Pc1≤Pc2時,控制反向幫浦512關閉,正向幫浦511開啟,使得第二電池62的冷卻功率減少。
並且,當第一電池61的溫度T61大於第二電池62的溫度T62時,控制正向幫浦511開啟,反向幫浦512關閉,使得第一電池61的冷卻功率增大。當第一電池61的溫度T61小於等於第二電池62的溫度T62時,控制反向幫浦512開啟,正向幫浦511關閉,使得電池62的冷卻功率增大。另外,也可以是,在第一電池61和第二電池62的冷卻功能啟動時,如果第一電池61的溫度高於第二電池62的溫度,且差值超過預設值,則控制器控制正向幫浦511工作,以使冷卻液先流過第一電池61,再流過第二電池62,從而使第一電池61儘快完成降溫。而如果第二電池62的溫度高於第一電池61的溫度,且差值超過預設值,則控制器控制反向幫浦512工作,以使冷卻液先流過第二電池62,再流過第一電池61,從而使第二電池62儘快完成降溫。由此,藉由改變冷卻液的流向,可以減少第一電池61和第二電池62的溫度差。
而在第一電池61和第二電池62的冷卻功能和加熱功能都沒有啟動時,如果第一電池61和第二電池62的溫度差超過預設值,則控制器可以控制正向幫浦511或反向幫浦512啟動,以使電池冷卻支路4中的冷卻液流動,從而均衡第一電池61和第二電池62的溫度。
當幫浦51正轉且電池管理控制器獲取到的各個電池相互的溫差中的最大值超過預設值時,則電池管理控制器發送控制幫浦反轉的資訊至電池熱管理控制器,以使電池熱管理器控制幫浦反轉(迴路的流向為逆時針方向),以使各串聯電池的溫度相差較少。
綜上所述,根據本發明實施例的車輛的溫度調節系統,藉由電池溫度調節模組獲取電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,並獲取車輛的車內溫度和空調設定溫度,以及根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、車內溫度和空調設定溫度對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整。由此,該系統藉由對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,既可以在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行快速調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況,還可以在電池溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
第15圖是根據本發明第一個實施例的車輛的溫度調節方法的流程圖。如第15圖所示,車輛的溫度調節方法包括以下步驟: S1’,獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
進一步地,如第16圖所示,在本發明的實施例中,獲取電池的溫度調節需求功率P1具體包括: S11’,獲取電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生第一溫度調節需求功率。
S12’,獲取電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生第二溫度調節需求功率。
S13’,根據第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率產生溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到該目標溫度的目標時間t,根據第一參數產生第一溫度調節需求功率具體包括:獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
;根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,根據本發明的一實施例,藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t, (1) 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
根據本發明的一實施例,第二參數為電池在預設時間內的平均電流I,藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2) 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
當對電池進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,如第16圖所示,獲取電池的溫度調節實際功率P2具體包括: S14’,獲取用於調節電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入流路的流速v。
S15’,根據入口溫度和出口溫度產生第二溫度差ΔT2
。
S16’,根據第二溫度差ΔT2
和流速v產生溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,進根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
S2’,獲取車輛的車內溫度T和空調設定溫度Ts。
S3’,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整。
進一步地,根據本發明的一實施例,據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,包括:根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,以使電池在目標時間t內達到目標溫度。
具體地,車輛通電後,判斷車輛是否需要進行溫度調節,如果需要則獲取電池的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算出第一溫度調節需求功率。同時,獲取電池在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算第二溫度調節需求功率。然後,根據第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1(即將電池的溫度調節至目標溫度的需求功率)。並且,獲取電池的入口溫度和出口溫度,並獲取流流速資訊,根據公式(3)計算出溫度調節實際功率P2。並獲取車內溫度T和空調設定溫度Ts。最後,根據P1、P2、T和Ts對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,使電池在目標時間t內達到目標溫度。由此,該方法藉由對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,既可以在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行快速調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況,還可以在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
根據本發明的一實施例,如第17圖所示,上述的車輛的溫度調節方法還可以包括:
偵測電池的溫度,並判斷溫度是否大於第一溫度臨界值或者小於第二溫度臨界值(S10’-S20’)。當電池的溫度大於第一溫度臨界值時,進入冷卻模式(S30’)。其中,第一預設溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為40℃。當電池的溫度小於等於第一溫度臨界值時,進一步地判斷電池的溫度是否小於第二溫度臨界值,當電池的溫度小於第二溫度臨界值時,進入加熱模式(S40’-S50’)。其中,第二預設溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為0℃。
具體地,車輛通電後,即時偵測電池的溫度,並進行判斷。如果電池的溫度高於40℃,說明此時電池的溫度過高,為避免高溫對電池的性能產生影響,需要對電池進行降溫處理,進入冷卻模式,控制壓縮機啟動,以使冷卻液與電池進行熱交換以降低電池的溫度。而如果電池的溫度低於0℃,說明此時電池的溫度過低,為避免低溫對電池的性能產生影響,需要對電池進行升溫處理,進入加熱模式,控制加熱器開啟,以提供加熱功率。
可以理解的是,根據電池的溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts藉由調節車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調節,可以在電池滿足溫度要求的同時,使車內溫度滿足需求。並且,溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2容易獲取。
具體而言,由上述實施例可知,P1由兩部分組成,以冷卻電池為例,當電池需要冷卻時,電池初始溫度為45℃,電池冷卻目標溫度為35℃,則電池從45℃下降到35℃需要散發的熱量是固定,藉由公式(1)即ΔT1
*C*M/t直接計算可以獲得。其中,ΔT1
為該初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。同時,電池在冷卻程序中,存在放電和充電程序,此程序會產生熱量,這部分的熱量也可以藉由偵測電流直接獲得,藉由公式(3)即I2
*R,直接計算出當前電池的發熱功率,即第二溫度調節需求功率。其中,I為平均電流,R為電池的內阻。本發明的關鍵點之一是冷卻時間可調,且冷卻完成時間可精確確定,本發明是基於目標時間t設定的(t可以根據使用者需求或者是車輛實際設計情況改變)。在確定了冷卻完成所需要的目標時間t後,就可以預估出當前電池冷卻需要的溫度調節需求功率P1,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R。而如果是加熱功能啟動,則溫度調節需求功率P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R,即在電池在加熱程序中,電池放電或者充電電流越大,所需要的加熱功率即溫度調節需求功率P1越小。
由於電池的放電或者是充電電流是變化的,所以I2
*R是變化的,因此為了更好的確保冷卻時間的準確性,冷卻功率也要隨著電池當前的平均放電或者是充電電流的變化而變化。如果車載空調同時給電池和車廂冷卻,那麼當電池的放電電流較小的時候,I2
*R就會減小,此時車載空調可以分配更多的製冷功率給到車廂,使得車廂較快的達到設定氣溫。同時,當電池的放電或者充電電流較大時,I2
*R就會較大,此時車載空調可以分配更多的製冷功率給到電池。藉由這樣的調節,使得電池冷卻所需時間始終準確,同時又可以更高效的合理利用車載空調的製冷功率,而不必配置冷卻功率較大的空調,造成製冷功率的浪費。
由於電池冷卻時間受冷卻效率的影響,由於冷卻效率受外部環境溫度和電池當前溫度的影響,在電池冷卻的程序中,溫度調節系統的效率也是不斷變化的,所以冷卻效率不可能是100%,因此只根據P1是無法準確調節電池的冷卻的時間的,有必要偵測電池的溫度調節實際功率P2。在本發明中,電池的溫度調節實際功率P2可以藉由公式(3)即ΔT2*c*m計算得出。P2也可以藉由電池實際冷卻功率P2也就可以藉由公式(4)即ΔT3*C*m1計算得出,其中ΔT3為電池在某一時間段內的溫度變化,C為電池的比熱容,m1為電池品質。但由於電池的品質較大,所以單位時間內溫度變化不明顯,需要較長時間才可以偵測出溫差,不符合即時性要求,所以一般按照公式(3)計算P2功率。
受冷卻效率的影響,P2很難完全等於P1,為了使得電池冷卻目標時間t更準確需要即時根據P1與P2之間的功率差值進行調節,以確保電池的溫度調節需求功率P1與電池的溫度調節實際功率P2相等。下面將結合具體地實施例描述如何根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,以對車輛的溫度進行調節。
根據本發明的一實施例,如第18圖所示,當為冷卻模式時,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、車內溫度T和空調設定溫度Ts對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整具體包括: S31’,當溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,判斷電池溫度T是否大於第三溫度臨界值。其中,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如,第三溫度臨界值可以為45℃。
S32’,如果電池溫度T大於第三溫度臨界值,則降低車內冷卻支路的開度,並提高電池冷卻支路的開度。
具體地,車輛通電後,如果電池的溫度高於40℃,則控制溫度調節系統進入冷卻模式,以對電池進行冷卻。在電池冷卻的程序中,獲取P1和P2,在判斷溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,則進一步判斷電池溫度是否大於45℃。如果電池溫度大於45℃,說明電池溫度過高,車載空調優先滿足電池6的冷卻需求,控制減少車內冷卻支路的開度,增大電池冷卻支路的開度,以減少車內冷卻支路的冷卻液流量,增加電池冷卻支路的冷卻液流量,以使電池儘快完成降溫。在電池溫度降低至35℃時,電池冷卻完成,控制電池冷卻支路關閉。由此,可以在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
根據本發明的一實施例,如第18圖所示,上述的車輛的溫度調節方法還可以包括: S33’,如果電池溫度小於第三溫度臨界值,則進一步判斷車內溫度T是否大於空調設定溫度Ts。
S34’,如果車內溫度T大於空調設定溫度Ts,則增大車內冷卻支路的開度,並降低電池冷卻支路的開度。
具體地,在電池冷卻的程序中,在判斷電池溫度小於45℃時,進一步判斷車內溫度T是否大於空調設定溫度Ts。如果T>Ts,則說明車內溫度T沒有達到設定溫度,車內溫度較高,為防止使用者感到不適,優先滿足車內製冷需求,增大車內冷卻支路的開度,減小電池冷卻支路的開度。而如果車內溫度T達到空調設定溫度Ts,車內製冷功率已經充足,並達到平衡,則增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。在電池溫度降低至35℃時,電池冷卻完成,控制電池冷卻支路關閉。由此,可以在電池溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
也就是說,此處對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度小於45℃,則先滿足車內製冷需求,如果車內製冷功率已經充足,並達到平衡,則增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
根據本發明的一實施例,如第18圖所示,當為加熱模式時,根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節具體包括: S35’,判斷溫度調節需求功率P1是否大於溫度調節實際功率P2。
S36’,如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,則獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率。
S37’,如果溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,則保持加熱器的功率不變。
具體地,當進入加熱模式時,加熱器開啟,根據P1和P2調節加熱器的功率。如果P1大於P2,說明如果加熱器按照當前功率加熱,那麼無法使電池的溫度在目標時間t內上升至目標溫度。因此繼續獲取P1與P2之間的功率差,並根據功率差增加加熱器的功率,其中,P1與P2的差值越大,加熱器的功率增加的越多。而如果P1小於等於P2,可以保持加熱器的功率不變。當電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器關閉。如果進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,電池的溫度仍然低於10℃,則適當增加加熱器的功率,以使電池儘快完成升溫。由此,可以根據電池的實際狀態精確控制溫度調節功率,可以使電池在目標時間內完成溫度調節。
根據本發明的一實施例,上述的車輛的溫度調節方法還可以包括:如果溫度調節需求功率P1小於溫度調節實際功率P2,則降低幫浦的轉速。如果溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,則提高幫浦的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果P1小於P2,控制幫浦的轉速降低,以節省電能。而如果P1大於P2,控除可以控制加熱器的功率增加或控制電池冷卻支路的開度增大外,還控制幫浦的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現電池的溫度調節。
車輛可以包括單個電池,也可以由複數電池串聯、並聯或混聯組成。如第14A圖至第14B圖所示,以電池為2個為例,當電池為2個(第一電池和第二電池)時,幫浦對應為兩個,且二幫浦一個為正向幫浦,一個為反向幫浦。
在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf。其中,第一電池的溫度調節需求功率為P11,第二電池的溫度調節需求功率為P12。第一電池的溫度調節實際功率為P21,第二電池的溫度調節實際功率為P22。壓縮機的最大製冷功率P。
如果總溫度調節需求功率PZ
與車內冷卻需求功率P4的和小於等於壓縮機的最大製冷功率P,即Pz+P4≤P,則壓縮機按照PZ
+P4製冷功率運行。
如果Pz+P4>P,則判斷第一電池或者第二電池的溫度是否大於45℃,如果大於45℃,則優先為電池冷卻提供冷卻功率,控制器控制壓縮機1按照最大製冷功率P運行,電池冷卻支路4的冷卻功率為Pz,車內冷卻支路3的冷卻功率等於P-Pz。
如果判定電池溫度不大於45℃,且車內溫度還未達到設定溫度,則優先為車內提供冷卻功率,壓縮機1按照最大製冷功率P運行,車內冷卻支路的冷卻功率為P4,電池冷卻支路的冷卻功率等於P-P4。
如果車內溫度已經達到設定溫度,則優先滿足電池的冷卻功率。電池冷卻支路的冷卻功率為Pz。
第一電池和第二電池的溫度調節實際功率的和為Pf,當Pz>Pf,需要調節的功率為Pc(Pc=Pz-Pf)。如果Pz+P4+Pc≤P,則壓縮機需要增大的製冷功率為Pc,增大第二膨脹閥的開度,提高幫浦的轉速。同時進行如下處理: 如果P11-P21=Pc1,P12-P22=Pc2,P11>P21,P12>P22: 當Pc1大於設定值時,控制正向幫浦開啟,反向幫浦關閉,使得第一電池的冷卻功率增大。當Pc2大於設定值時,控制反向幫浦開啟,正向幫浦關閉,使得第二電池的冷卻功率增大。當Pc1>Pc2時,控制正向幫浦開啟,反向幫浦關閉,使得第一電池的冷卻功率增大。當Pc1≤Pc2時,控制反向幫浦開啟,正向幫浦關閉,使得第二電池的冷卻功率增大。
並且,當第一電池的溫度T61大於第二電池的溫度T62時,控制正向幫浦開啟,反向幫浦關閉,使得第一電池的冷卻功率增大。當第一電池的溫度T61小於等於第二電池的溫度T62時,控制反向幫浦開啟,正向幫浦關閉,使得電池的冷卻功率增大。
如果P21-P11=Pc1,P22-P12=Pc2,P11≤P21,P12≤P22,則可以按照如下處理: 當Pc1大於設定值時,控制正向幫浦關閉,反向幫浦開啟,使得第一電池的冷卻功率減少。當Pc2大於設定值時,控制反向幫浦關閉,正向幫浦開啟,使得第二電池的冷卻功率減少。當Pc1>Pc2時,控制正向幫浦關閉,反向幫浦開啟,使得第一電池的冷卻功率減少。當Pc1≤Pc2時,控制反向幫浦關閉,正向幫浦開啟,使得第二電池的冷卻功率減少。
並且,當第一電池的溫度T61大於第二電池的溫度T62時,控制正向幫浦開啟,反向幫浦關閉,使得第一電池的冷卻功率增大。當第一電池的溫度T61小於等於第二電池的溫度T62時,控制反向幫浦開啟,正向幫浦關閉,使得電池的冷卻功率增大。
另外,也可以是,在第一電池和第二電池的冷卻功能啟動時,如果第一電池的溫度高於第二電池的溫度,且差值超過預設值,則控制正向幫浦工作,以使冷卻液先流過第一電池,再流過第二電池,從而使第一電池儘快完成降溫。而如果第二電池的溫度高於第一電池的溫度,且差值超過預設值,則控制反向幫浦工作,以使冷卻液先流過第二電池,再流過第一電池,從而使第二電池儘快完成降溫。由此,藉由改變冷卻液的流向,可以減少第一電池和第二電池的溫度差。
而在第一電池和第二電池的冷卻功能和加熱功能都沒有啟動時,如果第一電池和第二電池的溫度差超過預設值,則可以控制正向幫浦或反向幫浦啟動,以使電池冷卻支路中的冷卻液流動,從而均衡第一電池和第二電池的溫度。
根據本發明實施例的車輛的溫度調節方法,首先獲取電池的溫度調節需求功率,再獲取電池的溫度調節實際功率,最後根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、車內溫度和空調設定溫度對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整。由此,該方法藉由對車內冷卻支路和電池冷卻支路的開度進行調整,既可以在車載電池溫度過高時或者過低時對溫度進行快速調節,使車載電池的溫度維持在預設範圍,避免發生由於溫度影響車載電池性能的情況,還可以在電池的溫度滿足要求的情況下,使車內溫度滿足需求。
當電池、製冷支路、車內冷卻支路和電池冷卻支路為複數時,車載電池的溫度調節系統包括:複數製冷支路、複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和電池溫度調節模組。
其中,每個製冷支路包括壓縮機1、與壓縮機1相連的冷凝器2。複數車內冷卻支路分別與複數製冷支路相連。電池溫度調節模組5與電池冷卻支路相連,用於獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,並獲取車輛中複數區域的區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,以及根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。
其中,在本發明的實施中,電池可以電池組或電池模組。每個電池冷卻支路對應並聯或串聯的複數電池。
進一步地,根據本發明的一實施例,電池溫度調節模組5根據所溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對在目標時間t內對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,以達到目標溫度。
舉例而言,如第19圖至第20圖所示,以製冷支路、電池冷卻支路、車內冷卻支路和電池為兩個為例,電池分別為第一電池61和第二電池62,製冷支路分別為第一製冷支路11和第二製冷支路12,電池冷卻支路分別為第一電池冷卻支路401和第二電池冷卻支路402,車內冷卻支路迴路分別為第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302。第19A圖和第19B圖為電池串聯連接,第20圖為電池並聯連接。當第一電池61和/或第二電池62的溫度過高/過低時,需要對第一電池61和/或第二電池62進行溫度調節。電池溫度調節模組5獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,根據P1和P2調節複數電池冷卻支路的開度,以調節電池的冷卻功率,且電池溫度調節模組5獲取複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,並根據Tq和Ts控制每個電池冷卻支路開度,例如,如果某個區域的Tq較高且於其它區域的Tq相差較大,則電池溫度調節模組5控制冷卻該區域的車內冷卻支路的開度增大,同時控制相應的電池冷卻支路的開度減小,同時,為保證電池的冷卻功率不變,電池溫度調節模組5控制另一車內冷卻支路的開度減小,同時控制相應的電池冷卻支路的開度增大。由此,該系統根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
可以理解,電池溫度調節模組5的製冷功率由車載空調提供,與車內製冷系統共用製冷量,從而可以減少溫度調節系統的體積,並使冷卻液流量的分配更加靈活。
根據本發明的一實施例,電池冷卻支路可以包括換熱器41,換熱器41與電池溫度調節模組5相連。換熱器41可以包括第一管道和第二管道,第二管道與電池溫度調節模組5相連,第一管道與壓縮機1相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。電池溫度調節模組5包括:調節電池溫度的流路(圖中未具體示出),流路設置在電池之中。連接在流路和換熱器41之間的幫浦51、介質容器52、加熱器53,以及控制器(圖中未具體示出)。其中,控制器獲取電池的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節。車內冷卻支路可以包括:蒸發器31、第一膨脹閥32和第一電子閥33。電池冷卻支路4還可以包括第二膨脹閥42和第二電子閥43。
如第20圖所示,當電池為複數並聯時,每個電池的流路入口處還設置有閥門58。控制器可以根據每個電池對應的P1和P2藉由控制閥門58分別控制流入每個電池的冷卻液流量,從而可以精確控制每個電池的加熱功率/製冷功率。
根據本發明的一實施例,如第19圖至第20圖所示,當電池為複數,且流路為串聯連接,複數電池對應複數調節電池的冷卻液流量的幫浦,且該幫浦為雙向幫浦。
如第19圖至第20圖所示,以電池為2個為例,當電池為2個(第一電池61和第二電池62),且串聯連接時,幫浦對應為2個,且二幫浦一個為正向幫浦511,一個為反向幫浦522。
如第19A圖所示,當正向幫浦511啟動時,第二管道中冷卻液的流動方向為:介質容器52—換熱器41—加熱器53—正向幫浦511—第一溫度感測器55—第一電池61—第二電池62—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52。如第19B圖所示,當反向幫浦522啟動時,第二管道中冷卻液的流動方向為:介質容器52—流速感測器57—第二溫度感測器56—第二電池62—第一電池61—第一溫度感測器55—反向幫浦512—加熱器53—換熱器41—介質容器52。
另外,在第一電池61和第二電池62的冷卻功能啟動時,如果第一電池61的溫度高於第二電池62的溫度,且差值超過預設值,則控制器控制正向幫浦511工作,以使冷卻液先流過第一電池61,再流過第二電池62,從而使第一電池61儘快完成降溫。而如果第二電池62的溫度高於第一電池61的溫度,且差值超過預設值,則控制器控制反向幫浦512工作,以使冷卻液先流過第二電池62,再流過第一電池61,從而使第二電池62儘快完成降溫。由此,藉由改變冷卻液的流向,可以減少第一電池61和第二電池62的溫度差。而在第一電池61和第二電池62的冷卻功能和加熱功能都沒有啟動時,如果第一電池61和第二電池62的溫度差超過預設值,則控制器可以控制正向幫浦511啟動,以使電池冷卻支路4中的冷卻液流動,從而均衡第一電池61和第二電池62的溫度。
下面結合具體的實施例說明如何獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於分別獲取每個電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率,以及分別獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率,並根據每個電池的第一溫度調節需求功率和每個電池的第二溫度調節需求功率產生每個電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,控制器獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
,並根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,控制器藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t (1), 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池6的比熱容,M為電池的品質。
第二參數為每個電池在預設時間內的平均電流I,控制器藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2), 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
當對電池進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,控制器分別根據每個電池所在迴路的第一溫度感測器55偵測的入口溫度和第二溫度感測器56偵測的出口溫度產生每個電池的第二溫度差ΔT2
,並根據每個電池的第二溫度差ΔT2
和流速感測器57偵測的流速v產生每個電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
具體地,如第19圖至第20圖所示,輛通電後,控制器判斷車輛是否需要進行溫度調節,如果判斷車輛需要溫度調節,則開啟溫度調節功能,並發送低轉速資訊給幫浦51,幫浦以默認轉速(如低轉速)開始工作。控制器可以獲取每個電池的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算出每個電池的第一溫度調節需求功率。同時,控制器獲分別獲取每個電池在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算每個電池第二溫度調節需求功率。然後,控制器分別根據每個電池的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1。並且,如第19圖至第20圖所示,當電池串聯連接時,控制器獲取第一溫度感測器55和第二溫度感測器56偵測溫度資訊,並分別獲取流速感測器偵測的流速資訊,根據公式(3)計算出電池的溫度調節實際功率P2。如第20圖所示,當電池並聯連接時,控制器分別獲取每個電池對應設置的第一溫度感測器55和第二溫度感測器56偵測溫度資訊,並分別獲取流速感測器57偵測的流速資訊,根據公式(3)分別計算出每個電池6的溫度調節實際功率P2。
下面將結合具體地實施例描述如何根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路(30和30)複數電池冷卻支路(401和402)和複數製冷支路(11和12)的開度進行調整。
根據本發明的一實施例,控制器還用於,根據複數電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率Pz,並判斷總溫度調節需求功率Pz是否與車載空調的最大製冷功率P匹配,其中,如果匹配,則控制器根據複數並聯的電池的總溫度調節需求功率P1為電池進行冷卻;如果不匹配,則控制器根據壓縮機的最大製冷功率P和複數電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1為電池進行冷卻。
具體地,如第20圖所示,在電池冷卻功能開啟時,控制器可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率Pz。然後根據總溫度調節需求功率Pz判斷PZ
是否與車載空調的最大製冷功率P匹配,即判斷Pz是否小於或等於P,如果是,則控制器根據每個電池的溫度調節需求功率P1藉由控制閥門58對每個電池進行冷卻。而如果PZ
與車載空調的最大製冷功率P不匹配,即Pz大於P,則控制器根據空調的最大製冷功率P和每個電池的溫度調節需求功率P1,藉由調節閥門58的開度按比例進行冷卻液流量分配,從而可以以最大效率使每個電池完成降溫。
根據本發明的一實施例,複數製冷支路分別對應複數出風口,複數區域溫度為複數出風口的溫度。
舉例而言,如第21圖所示,可在車廂內設置4個出風口,分別為出風口1-出風口4。藉由偵測出風口溫度Tc偵測對應的區域溫度Tq。假設出風口1和出風口2由第一製冷支路11提供製冷功率,設出風口3和出風口4由第二製冷支路12提供製冷功率。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於偵測複數電池的溫度,並在複數並聯電池中任一電池的溫度大於第一溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入冷卻模式,以及在複數電池中任一電池的溫度小於第二溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,控制器即時偵測每個電池的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池的溫度高於40℃,說明此時該電池的溫度過高,為避免高溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行降溫處理,控制器控制溫度調節系統進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統,以及控制第二電子閥43開啟,以使冷卻液與電池進行熱交換以降低該電池的溫度。
而如果某個電池的溫度低於0℃,說明此時該電池6溫度過低,為避免低溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行升溫處理,控制器控制溫度調節系統進入加熱模式,控制第二電子閥43關閉,並控制加熱器53開啟,以為溫度調節系統提供加熱功率。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,控制器還用於,在電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,判斷電池溫度是否大於第三溫度臨界值,其中,如果電池溫度大於第三溫度臨界值,則控制器降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度,其中,複數電池冷卻支路的開度藉由對應的閥門(即第二膨脹閥42)分別控制,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如第三溫度臨界值可以為45℃。
具體地,當為冷卻模式時,如果P1大於P2,則控制器判斷電池的溫度是否大於45℃。如果任一電池的溫度大於45℃,說明當前電池的溫度過高,控制器減少第一膨脹閥32的開度,以減少車內冷卻支路的冷卻液流量,同時增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量。由此,藉由調整車內冷卻支路和電池冷卻支路的製冷量分配,可以在電池溫度過高時在目標時間內完成電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,為冷卻模式時,控制器還用於在某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於電池的冷卻的壓縮機1的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率,或者在某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2,減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,如果電池為複數,控制器分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的降溫,所以,控制器獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機1的功率,或者增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,壓縮機1的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池的P1小於或等於P2,可以保持壓縮機1的功率不變或適當減小壓縮機1的功率,或者減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當所有電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制第二電子閥43關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度高於35℃,則控制器再適當增加壓縮機的功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於在某個電池的溫度小於第三溫度臨界值,且車內溫度等於空調設定溫度Ts時,降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度。
具體地,當為冷卻模式時,如果每個電池的溫度都小於45℃,控制器判斷車內溫度是否達到空調設定溫度Ts。如果達到,則控制器減少第一膨脹閥32的開度,並增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量,減小車內冷卻支路的冷卻液流量,儘快完成電池的降溫。而如果車內溫度沒有達到空調設定溫度Ts,則優先滿足車內的製冷需求,控制器增大第一膨脹閥32的開度,並減小第二膨脹閥42的開度。
此外,還對對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度不超過45℃,則仍然優先車內的製冷需求,如果車內的製冷功率已經充足,並達到平衡,則控制器增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
根據本發明的一實施例,控制器還用於獲取複數區域溫度之間的溫度差,並在溫度差大於第四溫度臨界值時,將溫度高的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度增大,並將溫度高的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度降低。其中,第四溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為3℃。
進一步地,根據本發明的一實施例,控制器還用於將溫度低的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度提高。
具體地,在電池冷卻程序中,如果車內需要開啟空調,則需要對車廂內的環境溫度進行監測和控制,使得車內各處的環境溫度保持均衡,同時又能滿足電池冷卻的要求。如第21圖所示,當偵測到出風口1和出風口2處區域溫度Tq比出風口3和出風口4處附近區域溫度Tq高3℃以上時,控制第一車內冷卻支路301中的第一膨脹閥32的開度增大,同時控制第一電池冷卻支路401中的第二膨脹閥42的開度減小,以使第一車內冷卻支路301中的冷卻功率增加。控制器還控制第二車內冷卻支路302中的第一膨脹閥32的開度減小,第二電池冷卻支路402中的第二膨脹閥42的開度增大,以使第二車內冷卻支路302中的冷卻功率較小。由此,可以使第一電池冷卻301和第二電池冷卻支路302的冷卻功率不變,同時又使得車內各處出風口附近區域氣溫均衡。當車載空調偵測到出風口1、出風口2處附近區域氣溫Tq和出風口3、出風口4處附近區域氣溫Tq差異在3℃以內時,控制器控制第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302中的第一膨脹閥32開度相同,以保證第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302的冷卻功率相同。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,控制器在某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率,或者調節增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的加熱功率,以及在某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2時,減小加熱器的功率或保持加熱器的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,當為加熱模式時,控制器分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的升溫,所以,控制器獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器53的功率,或者藉由調節對應的幫浦51的轉速提高,以增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以使該電池可以在目標時間t內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器53的功率增加的越多。而如果某個電池的P1小於或等於P2,控制器可以適當減小加熱器53的功率,以節省電能,或者藉由調節對應的幫浦51的轉速降低減小該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減小加熱功率,或保持加熱器53的功率不變。當所有電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器53關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度低於10℃,則控制器再適當增加加熱器53的功率,以使該電池儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於在某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2時,降低幫浦51的轉速,並在某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2時,提高幫浦51的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池的P1小於P2,控制器控制相應的幫浦51的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池6的P1大於P2,控制器除控制相應的加熱器53或壓縮機1的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦51的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
根據本發明的一實施例,如第20圖所示,複數電池並聯連接,控制器還用於,在為冷卻模式時,當電池之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較高電池的冷卻功率;在為加熱模式時,當電池之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較低的電池的加熱功率。其中,設定值可以為3℃。
具體地,如第20圖所示,當電池並聯連接時,每個電池的流路入口處還設置有閥門58,在為冷卻模式時,當電池之間的溫度差超過3℃時,則控制器藉由增大溫度較高電池所在的電池冷卻支路中的閥門58的開度,以增大溫度較高電池的冷卻功率。為加熱模式時,當電池之間的溫度差超過3℃時,則控制器增大溫度較低電池所在的電池冷卻支路中的閥門58的開度,以增大溫度較低電池的加熱功率。
根據本發明的一實施例,如第20圖所示,複數電池並聯連接,在為冷卻模式時,控制器單獨控制每個分支流路的冷卻液流量,且可根據每個電池的溫度調節需求功率,調節各個電池組流路的冷卻液流量,以使每個電池的實溫度調節實際功率和溫度需求功率相等。
具體地,如第20圖所示,在為冷卻模式時,控制器可以藉由控制第二膨脹閥42的開度分別控制第一電池冷卻支路401和第二電池冷卻支路402的冷卻液流量,並可以藉由控制閥門58的開度分別控制流入第一電池61和第二電池62流路的冷卻液流量,從而使每個電池的實溫度調節實際功率P1和溫度需求功率P2相等,以儘快完成電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,如第19圖至第20圖所示,當電池為複數,且流路為串聯連接,複數電池對應複數調節電池的冷卻液流量的幫浦,且幫浦為雙向幫浦。
為使本領域技術人員更清楚地理解本發明,下面結合具體示例描述車載電池的溫度調節系統的工作程序。
第19圖與第14A圖的主要區別是增加了增加了一壓縮機製冷迴路,同時增加了車內空調出風口的溫度均衡與壓縮機之間的功率調節問題。以下僅列出不同點,其餘不做絮述。
如第19圖所示,當電池為複數,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。P51為壓縮機11最大製冷功率,P52為壓縮機12的最大製冷功率,P5為所有壓縮機的最大製冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一電池61的溫度調節需求功率為P11,第二電池62的溫度調節需求功率為P12。第一電池61的溫度調節實際功率為P21,第二電池62的溫度調節實際功率為P22。
如果Pz≤P51,那麼只需要控制一壓縮機1工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機1一同工作。如果P51<Pz≤P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率可為Pz/2,或者其他的功率組合形式,使得2個壓縮機的製冷功率之和為Pz。如果Pz>P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機按照最大製冷功率運行。車內冷卻支路的溫度調節需求功率為P4,即P4為將車內溫度調節至設定溫度需要的功率。
在車內冷卻和電池冷卻同時開啟時,假設出風口1、出風口2區域的溫度為T51,出風口3、出風口4區域溫度為T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,則進行如下處理: 如果Pz+P4≤P5,則控制第一壓縮機11的製冷功率提高,或者控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果Pz+P4>P5,則控制第一壓縮機11和第二壓縮機12的以最大製冷功率運行,同時控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,也可以進行如下處理: 控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的關閉,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,使得第一壓縮機11的所有制冷功率都用於車內冷卻。同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,增大對電池冷卻功率,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
第20圖與第9圖的主要區別是增加了增加了一壓縮機製冷迴路,同時增加了車內空調出風口的溫度均衡與壓縮機之間的功率調節問題。以下僅列出不同點,其餘不做絮述。
如第20圖所示,當電池為複數,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。P51為壓縮機11最大製冷功率,P52為壓縮機12的最大製冷功率,P5為所有壓縮機的最大製冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一電池61的溫度調節需求功率為P11,第二電池62的溫度調節需求功率為P12。第一電池61的溫度調節實際功率為P21,第二電池62的溫度調節實際功率為P22。
如果Pz≤P51,那麼只需要控制一壓縮機1工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機1一同工作。如果P51<Pz≤P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率可為Pz/2,或者其他的功率組合形式,使得2個壓縮機的製冷功率之和為Pz。如果Pz>P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機按照最大製冷功率運行。車內冷卻支路的溫度調節需求功率為P4,即P4為將車內溫度調節至設定溫度需要的功率。
在車內冷卻和電池冷卻同時開啟時,假設出風口1、出風口2區域的溫度為T51,出風口3、出風口4區域溫度為T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,則進行如下處理: 如果Pz+P4≤P5,則控制第一壓縮機11的製冷功率提高,或者控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果Pz+P4>P5,則控制第一壓縮機11和第二壓縮機12的以最大製冷功率運行,同時控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,也可以進行如下處理: 控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的關閉,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,使得第一壓縮機11的所有制冷功率都用於車內冷卻。同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,增大對電池冷卻功率,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。根據本發明實施例的車載電池的溫度調節系統,可以根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
車載電池的溫度調節系統包括複數電池冷卻支路、複數車內冷卻支路和複數製冷支路時,如第22圖所示,車載電池的溫度調節方法包括以下步驟: S1’’’,分別獲取複數電池冷卻支路中複數電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。其中,電池冷卻支路用於為對應的電池進行溫度調節。
根據本發明的一實施例,如第23圖所示,分別獲取複數電池的溫度調節需求功率具體包括: S11’’’,分別獲取每個電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率。
S12’’’,獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率。
S13’’’,根據每個電池的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率產生電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到該目標溫度的目標時間t,根據第一參數產生第一溫度調節需求功率具體包括:獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
;根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,根據本發明的一實施例,藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t, (1) 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
根據本發明的一實施例,第二參數為電池在預設時間內的平均電流I,藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2) 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
當對電池進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,如第23圖所示,獲取複數電池的溫度調節實際功率P2具體包括: S14’’’,獲取用於調節複數電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入流路的流速v。
S15’,根據複數電池的流路入口溫度和出口溫度產生複數電池的第二溫度差ΔT2
。
S16’,根據複數電池的第二溫度差ΔT2
和流速v產生複數電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,進根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
S2’’’,分別獲取車輛中複數區域的區域溫度Tq和空調設定溫度Ts。
S3’’’,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數該區域溫度Tq和空調設定溫度Ts在目標時間t內對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,以達到目標溫度。
如第19圖至第20圖所示,每個電池冷卻支路對應並聯或串聯的複數電池。
具體地,以製冷支路、電池冷卻支路、車內冷卻支路和電池為兩個為例,電池分別為第一電池和第二電池,製冷支路分別為第一製冷支路和第二製冷支路,電池冷卻支路分別為第一電池冷卻支路和第二電池冷卻支路,車內冷卻支路迴路分別為第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路。當第一電池和/或第二電池的溫度過高/過低時,需要對第一電池和/或第二電池進行溫度調節。獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,根據P1和P2調節複數電池冷卻支路的開度,以調節電池的冷卻功率,且獲取複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,並根據Tq和Ts控制每個電池冷卻支路開度,例如,如果某個區域的Tq較高且於其它區域的Tq相差較大,則控制冷卻該區域的車內冷卻支路的開度增大,同時控制相應的電池冷卻支路的開度減小,同時,為保證電池的冷卻功率不變,控制另一車內冷卻支路的開度減小,同時控制相應的電池冷卻支路的開度增大。由此,該方法根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
下面將結合具體實施例說明如何根據根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。
根據本發明的一實施例,如第23圖所示,車載電池為複數,且車內冷卻支路、電池冷卻支路和製冷支路為複數時,上述的車載電池的溫度調節方法還可以包括: S31’’’,根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率PZ
。
S32’’’,判斷總溫度調節需求功率PZ
是否與車載空調的最大製冷功率P匹配。
S33’’’,如果匹配,則根據複數電池的溫度調節需求功率為電池進行冷卻。
S34’’,如果不匹配,則根據壓縮機的最大製冷功率P和複數電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1為電池進行冷卻。
具體地,當電池為複數並聯時,可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率Pz。然後根據總溫度調節需求功率Pz判斷Pz是否與車載空調的最大製冷功率P匹配,即判斷PZ
是否小於或等於P,如果是,則根據每個電池的溫度調節需求功率P1藉由控制電池冷卻支路中的閥門對每個電池進行冷卻。而如果Pz與車載空調的最大製冷功率P不匹配,即Pz大於P,則根據空調的最大製冷功率P和每個電池的溫度調節需求功率P1,藉由調節電池冷卻支路中的閥門的開度按比例進行冷卻液流量分配,從而可以以最大效率使每個電池完成降溫。
根據本發明的一實施例,電池的溫度調節方法還可以包括以下步驟:偵測複數電池的溫度。當複數電池中任一電池的溫度大於第一溫度臨界值時,進入冷卻模式。當複數電池中任一電池的溫度小於第二溫度臨界值時,進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,即時偵測每個電池的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池的溫度高於40℃,說明此時該電池的溫度過高,為避免高溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行降溫處理,進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統。而如果某個電池的溫度低於0℃,說明此時該電池的溫度過低,為避免低溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行升溫處理,進入加熱模式,控制相應的電池冷卻支路關閉,並控制加熱器開啟,以為電池提供加熱功率。
根據本發明的一實施例,如第21圖所示,複數製冷支路分別對應複數出風口,該複數區域溫度為該複數出風口的溫度。
舉例而言,如第21圖所示,可在車廂內設置4個出風口,分別為出風口1-出風口4。藉由偵測出風口溫度Tc偵測對應的區域溫度Tq。假設出風口1和出風口2由第一製冷支路11提供製冷功率,設出風口3和出風口4由第二製冷支路12提供製冷功率。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,具體包括:當電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,判斷電池溫度是否大於第三溫度臨界值。其中,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如第三溫度臨界值可以為45℃。如果電池溫度大於該第三溫度臨界值,則降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度。其中,複數電池冷卻支路的開度藉由對應的閥門分別控制。
具體地,當為冷卻模式時,如果P1大於P2,則判斷電池的溫度是否大於45℃。如果任一電池的溫度大於45℃,說明當前電池的溫度過高,減少第一膨脹閥32的開度,以減少車內冷卻支路的冷卻液流量,同時增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量。由此,藉由調整車內冷卻支路和電池冷卻支路的製冷量分配,可以在電池溫度過高時在目標時間內完成電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,還包括:判斷每個電池的溫度調節需求功率P1是否大於電池的溫度調節實際功率P2;如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2,則獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根述功率差增加用於電池的冷卻的壓縮機的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率;如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2,則減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,如果電池為複數,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的降溫,所以,獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機1的功率,或者增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,壓縮機的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池的P1小於或等於P2,可以保持壓縮機的功率不變或適當減小壓縮機的功率,或者減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當所有電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制第二電子閥關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度高於35℃,則再適當增加壓縮機的功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,如果電池溫度小於第三溫度臨界值,則進一步判斷該車內溫度是否等於空調設定溫度Ts;如果車內溫度等於空調設定溫度Ts,則降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度。
具體地,當為冷卻模式時,如果每個電池的溫度都小於45℃,控制器判斷車內溫度是否達到空調設定溫度Ts。如果達到,則增大電池冷卻支路的冷卻液流量,減小車內冷卻支路的冷卻液流量,儘快完成電池的降溫。而如果車內溫度沒有達到空調設定溫度Ts,則優先滿足車內的製冷需求,控制器增大車內冷卻支路的冷卻液流量,並減小電池冷卻支路的冷卻液流量。
此外,還對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度不超過45℃,則仍然優先車內的製冷需求,如果車內的製冷功率已經充足,並達到平衡,則增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
根據本發明的一實施例,降低複數車內冷卻支路的開度具體包括:獲取複數區域溫度之間的溫度差。判斷溫度差是否大於第四溫度臨界值。如果溫度差大於第四溫度臨界值時,則將溫度高的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度增大,並可選擇的將溫度高的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度降低。其中,第四溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為3℃。
進一步地,根據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還包括:將溫度低的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度提高。
具體地,在電池冷卻程序中,如果車內需要開啟空調,則需要對車廂內的環境溫度進行監測和控制,使得車內各處的環境溫度保持均衡,同時又能滿足電池冷卻的要求。如第21圖所示,當偵測到出風口1和出風口2處區域溫度Tq比出風口3和出風口4處附近區域溫度Tq高3℃以上時,增大第一車內冷卻支路中的開度,減小第一電池冷卻支路中的開度,以使第一車內冷卻支路中的冷卻功率較大。還可選擇的減小第二車內冷卻支路中的冷開度,增大第二電池冷卻支路的開度,以使第二車內冷卻支路中的冷卻功率較小。由此,可以使第一電池冷卻和第二電池冷卻支路的冷卻功率不變,同時又使得車內各處出風口附近區域氣溫均衡。當車載空調偵測到出風口1、出風口2處附近區域氣溫Tq和出風口3、出風口4處附近區域氣溫Tq差異在3℃以內時,控制第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路中的第一膨脹閥開度相同,以保證第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路的冷卻功率相同。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,還包括:判斷某個電池的溫度調節需求功率P1是否大於電池的溫度調節實際功率P2。如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2,則獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的加熱器的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的加熱功率。如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池對應的溫度調節實際功率P2,則減小加熱器的功率或保持加熱器的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,當為加熱模式時,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的升溫,所以,獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率,或者藉由調節對應的幫浦的轉速提高,以增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以使該電池可以在目標時間t內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器的功率增加的越多。而如果某個電池的P1小於或等於P2,可以適當減小加熱器的功率,以節省電能,或者藉由調節對應的幫浦的轉速降低減小該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減小加熱功率,或保持加熱器的功率不變。當所有電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度低於10℃,則再適當增加加熱器的功率,以使該電池儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還可以包括:如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2,則降低電池的流路中幫浦的轉速;如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2,則提高電池的流路中幫浦的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池的P1小於P2,控制相應的幫浦的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池的P1大於P2,控制器除控制相應的加熱器或壓縮機的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
根據本發明的一實施例,當電池為複數,且流路為串聯連接,複數電池對應複數調節電池的冷卻液流量的幫浦,且幫浦為雙向幫浦。
如第19圖至第20圖所示,以電池為2個為例,當電池為個(第一電池和第二電池),且串聯連接時,幫浦對應為2個,且二幫浦一個為正向幫浦,一個為反向幫浦。
如第19A圖所示,當正向幫浦啟動時,第二管道中冷卻液的流動方向為:介質容器—換熱器—加熱器—正向幫浦—第一溫度感測器—第一電池—第二電池—第二溫度感測器—流速感測器—介質容器。如第19B圖所示,當反向幫浦啟動時,第二管道中冷卻液的流動方向為:介質容器—流速感測器—第二溫度感測器—第二電池—第一電池—第一溫度感測器—反向幫浦—加熱器—換熱器—介質容器。
在第一電池和第二電池的冷卻功能啟動時,如果第一電池的溫度高於第二電池的溫度,且差值超過預設值,則控制正向幫浦工作,以使冷卻液先流過第一電池,再流過第二電池,從而使第一電池儘快完成降溫。而如果第二電池的溫度高於第一電池的溫度,且差值超過預設值,則控制反向幫浦工作,以使冷卻液先流過第二電池,再流過第一電池,從而使第二電池儘快完成降溫。由此,藉由改變冷卻液的流向,可以減少第一電池和第二電池的溫度差。而在第一電池和第二電池的冷卻功能和加熱功能都沒有啟動時,如果第一電池和第二電池的溫度差超過預設值,則可以控制正向幫浦或反向幫浦啟動,以使電池冷卻支路中的冷卻液流動,從而均衡第一電池和第二電池的溫度。
為使本領域技術人員更清楚地理解本發明,下面結合具體示例描述車載電池的溫度調節系統的工作程序。
第19圖與第14A圖的主要區別是增加了增加了一壓縮機製冷迴路,同時增加了車內空調出風口的溫度均衡與壓縮機之間的功率調節問題。以下僅列出不同點,其餘不做絮述。
如第19圖所示,當電池為複數,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。P51為壓縮機11最大製冷功率,P52為壓縮機12的最大製冷功率,P5為所有壓縮機的最大製冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一電池的溫度調節需求功率為P11,第二電池的溫度調節需求功率為P12。第一電池61的溫度調節實際功率為P21,第二電池62的溫度調節實際功率為P22。
如果Pz≤P51,那麼只需要控制一壓縮機工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機一同工作。如果P51<Pz≤P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率可為Pz/2,或者其他的功率組合形式,使得2個壓縮機的製冷功率之和為Pz。如果Pz>P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機按照最大製冷功率運行。車內冷卻支路的溫度調節需求功率為P4,即P4為將車內溫度調節至設定溫度需要的功率。
在車內冷卻和電池冷卻同時開啟時,假設出風口1、出風口2區域的溫度為T51,出風口3、出風口4區域溫度為T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,則進行如下處理: 如果Pz+P4≤P5,則控制第一壓縮機11的製冷功率提高,或者控制第一壓縮機製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果Pz+P4>P5,則控制第一壓縮機和第二壓縮機的以最大製冷功率運行,同時控制第一壓縮機製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,也可以進行如下處理: 控制第一壓縮機製冷迴路中電池冷卻迴路的關閉,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,使得第一壓縮機的所有制冷功率都用於車內冷卻。同時控制第二壓縮機製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,增大對電池冷卻功率,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
第20圖與第9圖的主要區別是增加了增加了一壓縮機製冷迴路,同時增加了車內空調出風口的溫度均衡與壓縮機之間的功率調節問題。以下僅列出不同點,其餘不做絮述。
如第20圖所示,當電池為複數,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率Pz,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。P51為壓縮機11最大製冷功率,P52為壓縮機12的最大製冷功率,P5為所有壓縮機的最大製冷功率之和,P5=P51+P52。其中,第一電池61的溫度調節需求功率為P11,第二電池62的溫度調節需求功率為P12。第一電池61的溫度調節實際功率為P21,第二電池62的溫度調節實際功率為P22。
如果Pz≤P51,那麼只需要控制一壓縮機1工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機1一同工作。如果P51<Pz≤P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率可為Pz/2,或者其他的功率組合形式,使得2個壓縮機的製冷功率之和為Pz。如果Pz>P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機按照最大製冷功率運行。車內冷卻支路的溫度調節需求功率為P4,即P4為將車內溫度調節至設定溫度需要的功率。
在車內冷卻和電池冷卻同時開啟時,假設出風口1、出風口2區域的溫度為T51,出風口3、出風口4區域溫度為T52。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,則進行如下處理: 如果Pz+P4≤P5,則控制第一壓縮機11的製冷功率提高,或者控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果Pz+P4>P5,則控制第一壓縮機11和第二壓縮機12的以最大製冷功率運行,同時控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,也可以進行如下處理: 控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的關閉,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,使得第一壓縮機11的所有制冷功率都用於車內冷卻。同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,增大對電池冷卻功率,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節方法,首先,分別獲取複數電池冷卻支路中複數電池的溫度調節需求功率,然後,分別獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫,再根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。由此,該方法根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
當電池為複數,且複數電池獨立設置時,如第24圖所示,車載電池的溫度調節系統包括:複數製冷支路、複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和電池溫度調節模組5。
其中,每個製冷支路包括壓縮機1、與壓縮機1相連的冷凝器2。複數車內冷卻支路分別與複數製冷支路相連。複數電池冷卻支路與複數製冷支路相連,複數電池冷卻支路之間相互連通。電池溫度調節模組5分別與複數電池和複數電池冷卻支路相連,用於獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,並獲取車輛中複數區域的區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,以及根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,且根據電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節複數壓縮機1向電池對應的電池冷卻支路提供的製冷量開度。
其中,電池可以電池組或電池模組。
進一步地,根據本發明的一實施例,電池溫度調節模組5根據所溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對在目標時間t內對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,以達到目標溫度。
舉例而言,如第24圖所示,以製冷支路、電池冷卻支路、車內冷卻支路和電池為兩個為例,電池分別為第一電池61和第二電池62,第一電池61和第二電池62相互獨立設置。製冷支路分別為第一製冷支路11和第二製冷支路12,電池冷卻支路分別為第一電池冷卻支路401和第二電池冷卻支路402,車內冷卻支路分別為第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302。
當第一電池61和/或第二電池62的溫度過高/過低時,需要對第一電池61和/或第二電池62進行溫度調節。電池溫度調節模組5獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,根據P1和P2調節複數電池冷卻支路的開度,以調節電池的冷卻功率,且電池溫度調節模組5獲取複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,並根據Tq和Ts控制每個電池冷卻支路開度,例如,如果某個區域的Tq較高且於其它區域的Tq相差較大,則電池溫度調節模組5控制冷卻該區域的車內冷卻支路的開度增大,同時控制相應的電池冷卻支路的開度減小,同時,為保證電池的冷卻功率不變,電池溫度調節模組5控制另一車內冷卻支路的開度減小。由此,該系統根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。同時,由於複數電池冷卻支路之間相互連通,因此電池溫度調節模組5可以根據每個電池的溫度,藉由調節電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度,可以保證各個電池之間溫度的均衡。
可以理解,電池溫度調節模組5的製冷功率由車載空調提供,與車內製冷系統共用製冷量,從而可以減少溫度調節系統的體積,並使冷卻液流量的分配更加靈活。
根據本發明的一實施例,如第24圖所示,電池冷卻支路可以包括換熱器41,換熱器41包括第一管道和第二管道,第二管道與電池溫度調節模組5相連,第一管道與壓縮機1相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。
電池溫度調節模組5包括:調節電池溫度的流路(圖中未具體示出),流路設置在電池之中。連接在流路和換熱器41之間的幫浦51、介質容器52、加熱器53,以及控制器(圖中未具體示出)。其中,控制器獲取電池的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節。車內冷卻支路可以包括:蒸發器31、第一膨脹閥32和第一電子閥33。電池冷卻支路4還可以包括第二膨脹閥42和第二電子閥43。
如第24圖所示,第一電池冷卻支路401還可以包括第一調節閥411和第三調節閥413;第二電池冷卻支路402還可以包括第二調節閥412和第四調節閥414,各調節閥的連接方式具體可參照第24圖,此處不做贅述。如第24圖所示,每個壓縮機1的製冷量都可以藉由調節第一至第四調節閥411-414分配給第一電池冷卻支路401或者第二電池冷卻支路402。例如第一製冷支路11的壓縮機1,可以藉由第一調節閥411將冷媒分配給第一電池冷卻支路401,藉由第二調節閥412將冷媒分配給第二電池冷卻支路402。第二製冷支路12中的壓縮機1,可以藉由第三調節閥413將冷媒分配給第一電池冷卻支路401,藉由第四調節閥414將冷媒分配給第二電池冷卻支路402。
根據本發明的一實施例,如第24圖所示,電池溫度調節模組5還可以包括設置在流路的入口的第一溫度感測器55,設置在流路的出口的第二溫度感測器56,以及流速感測器57。可以理解,流路的入口和出口位置不是絕對的,而是根據幫浦51的轉向確定的。
具體地,換熱器41可以為板式換熱器,板式換熱器可以安裝在車載空調內部,使得整個製冷劑迴路均在車載空調內部,便於車載空調出廠調試,並且使車載空調可以單獨供貨和組裝,同時,車載空調在安裝程序中只需要加注一次製冷劑。冷卻液從流路的入口流入電池的內部,從流路的出口流出,從而實現電池與冷卻液之間的熱交換。
幫浦51主要用於提供動力,介質容器52主要用於儲存冷卻液和接受向溫度調節系統添加的冷卻液,當溫度調節系統中的冷卻液減少時,介質容器52中的冷卻液可自動補充。加熱器53可以為PTC加熱器,可以與控制器進行CAN通訊,為車載電池的溫度調節系統提供加熱功率,受控制器控制。且加熱器53不直接與電池6接觸,具有較高的安全性、可靠性和實用性。
第一溫度感測器55用以偵測流路入口冷卻液的溫度,第二溫度感測器56用以偵測流路出口冷卻液的溫度。流速感測器57用以偵測對應管道內冷卻液的流速資訊。第二電子閥43用以控制相應的電池冷卻支路4的開通和關閉,第二膨脹閥42可用於控制回應的電池冷卻支路4中的冷卻液流量。控制器可以藉由調節第一至第四調節閥411-414的開度,同時控制第一電池61和第二電池62二冷卻分支迴路的冷卻液流量,從而使均衡二電池的溫度。同時控制器還可與車載空調和加熱器53進行CAN通訊,並且可以控制幫浦51的轉速和監控冷卻液的溫度和流量資訊,還可以對電池進行管理,偵測電池的電壓和溫度資訊,控制車載電池的溫度調節系統的通斷,且控制器之間可以相互進行通訊。
下面結合具體實施例描述每個電池溫度調節模組5如何獲取相應電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於分別獲取每個電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率,以及分別獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率,並根據每個電池的第一溫度調節需求功率和每個電池的第二溫度調節需求功率產生每個電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,控制器獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
,並根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,控制器藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t (1), 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
第二參數為每個電池在預設時間內的平均電流I,控制器藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2), 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
當對電池進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,控制器分別根據每個電池所在迴路的第一溫度感測器55偵測的入口溫度和第二溫度感測器56偵測的出口溫度產生每個電池的第二溫度差ΔT2
,並根據每個電池的第二溫度差ΔT2
和流速感測器57偵測的流速v產生每個電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
具體地,車輛通電後,控制器判斷車輛是否需要進行溫度調節,如果判斷車輛需要溫度調節,則開啟溫度調節功能,並發送低轉速資訊給幫浦51,幫浦以默認轉速(如低轉速)開始工作。然後,控制器獲取每個電池的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算出每個電池的第一溫度調節需求功率。同時,控制器獲分別獲取每個電池在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算每個電池第二溫度調節需求功率。然後,控制器分別根據每個電池6的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1(即將電池的溫度在目標時間內調節至目標溫度的需求功率)。並且,控制器分別獲取每個電池對應設置的第一溫度感測器55和第二溫度感測器56偵測溫度資訊,並分別獲取流速感測器57偵測的流速資訊,根據公式(3)分別計算出每個電池的溫度調節實際功率P2。
下面將結合具體地實施例描述如何根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路(30和30)複數電池冷卻支路(401和402)和複數製冷支路(11和12)的開度進行調整。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率PZ
,判斷總溫度調節需求功率PZ
是否大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,其中,當總溫度調節需求功率PZ
大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5時,控制器將複數壓縮機1向電池對應的電池冷卻支路4的製冷量開度調整至最大;當總溫度調節需求功率PZ
小於或等於複數壓縮機的總最大製冷功率P5時,控制器根據總溫度調節需求功率PZ
與總最大製冷功率P5之差對電池6對應的電池冷卻支路4的製冷量開度進行調整。
具體地,如第24圖所示,當對電池進行冷卻時,控制器可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率PZ
,同時控制器根據每個壓縮機1的最大製冷功率P計算出複數壓縮機的總最大製冷功率P5P5,即將每個壓縮機1的最大製冷功率P相加即可得到總最大製冷功率P5P5。然後,控制器判斷是否PZ
>P5P5,如果是,則控制器控制將每個第二膨脹閥42的開度調節至最大,以增大流入到每個電池;冷卻迴路4的冷卻液流量,使電池可以在目標時間內完成降溫。而如果PZ
≤P5P5,需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率可為Pz/2,或者其他的功率組合形式,使得2個壓縮機的製冷功率之和為Pz,且根據PZ
與P5之間的差值對每個第二膨脹閥42的開度進行調整,其中,PZ
與P5差值的絕對值越大,第二膨脹閥42的開度越小,以達到節約能源的目的。
根據本發明的一實施例,如第24圖所示,控制器還用於,還用於偵測複數電池的溫度,並在複數電池6中任一電池的溫度大於第一溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入冷卻模式,以及在複數電池中任一電池的溫度小於第二溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,控制器分別即時偵測每個電池的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池的溫度高於40℃,說明此時該電池的溫度過高,為避免高溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行降溫處理,控制器控制溫度調節系統進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統,以及控制對應的第二電子閥43開啟,以使冷卻液與電池進行熱交換以降低該電池的溫度。
而如果某個電池的溫度低於0℃,說明此時該電池的溫度過低,為避免低溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行升溫處理,控制器控制溫度調節系統進入加熱模式,控制第二電子閥43關閉,並控制相應的加熱器53開啟,以為溫度調節系統提供加熱功率。當溫度調節系統工作在加熱模式時,加熱器53提供加熱功率,以加熱第一電池61為例,第一電池61所在迴路中冷卻液的流動方向為:介質容器52—換熱器41—加熱器53(開啟)—幫浦51—第一溫度感測器55—第一電池61—第二溫度感測器56—流速感測器57—介質容器52,如此迴圈,實現電池第一電池61的升溫。
根據本發明的一實施例,如第24圖所示,當為冷卻模式時,控制器還用於,在電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,判斷電池溫度是否大於第三溫度臨界值,其中,如果電池溫度大於第三溫度臨界值,則控制器提高相應的電池冷卻支路的開度,其中,電池冷卻支路的開度藉由對應的閥門(即第二膨脹閥42)分別控制,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如第三溫度臨界值可以為45℃。
具體地,當為冷卻模式時,如果P1大於P2,則控制器判斷電池的溫度是否大於45℃。如果任一電池的溫度大於45℃,說明當前電池的溫度過高,控制器減少相應的第一膨脹閥32的開度,以減少車內冷卻支路的冷卻液流量,同時增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量。由此,藉由調整車內冷卻支路和電池冷卻支路的製冷量分配,可以在電池溫度過高時在目標時間內完成電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,如第24圖所示,為冷卻模式時,控制器還用於在某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於電池的冷卻的壓縮機1的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率,或者在某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2,減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,如果電池為複數,控制器分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的降溫,所以,控制器獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機1的功率,或者增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,壓縮機1的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池的P1小於或等於P2,可以保持壓縮機1的功率不變或適當減小壓縮機1的功率,或者減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當所有電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制第二電子閥43關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度高於35℃,則控制器再適當增加壓縮機的功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,如第24圖所示,控制器,還用於在某個電池的溫度小於第三溫度臨界值,且車內溫度等於空調設定溫度Ts時,降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度。
具體地,當為冷卻模式時,如果每個電池的溫度都小於45℃,控制器判斷車內溫度是否達到空調設定溫度Ts。如果達到,則控制器減少第一膨脹閥32的開度,並增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量,減小車內冷卻支路的冷卻液流量,儘快完成電池的降溫。而如果車內溫度沒有達到空調設定溫度Ts,則優先滿足車內的製冷需求,控制器增大第一膨脹閥32的開度,並減小第二膨脹閥42的開度。
此外,還對對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度不超過45℃,則仍然優先車內的製冷需求,如果車內的製冷功率已經充足,並達到平衡,則控制器增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
在本發明的一實施例中,複數製冷支路分別對應複數出風口,複數區域溫度為複數出風口的溫度。
舉例而言,如第21圖所示,可在車廂內設置4個出風口,分別為出風口1-出風口4。藉由偵測出風口溫度Tc偵測對應的區域溫度Tq。假設出風口1和出風口2由第一製冷支路11提供製冷功率,設出風口3和出風口4由第二製冷支路12提供製冷功率。
根據本發明的一實施例,如第24圖所示,控制器還用於獲取複數區域溫度之間的溫度差,並在溫度差大於第四溫度臨界值時,將溫度高的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度增大,並將溫度高的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度降低。其中,第四溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為3℃。
進一步地,根據本發明的一實施例,控制器還用於將溫度低的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度提高。
具體地,在電池冷卻程序中,如果車內需要開啟空調,則需要對車廂內的環境溫度進行監測和控制,使得車內各處的環境溫度保持均衡,同時又能滿足電池冷卻的要求。如第21圖所示,當偵測到出風口1和出風口2處區域溫度Tq比出風口3和出風口4處附近區域溫度Tq高3℃以上時,控制第一車內冷卻支路301中的第一膨脹閥32的開度增大,同時控制第一電池冷卻支路401中的第二膨脹閥42的開度減小,以使第一車內冷卻支路301中的冷卻功率增加。控制器還控制第二車內冷卻支路302中的第一膨脹閥32的開度減小,第二電池冷卻支路402中的第二膨脹閥42的開度增大,以使第二車內冷卻支路302中的冷卻功率較小。由此,可以使第一電池冷卻301和第二電池冷卻支路302的冷卻功率不變,同時又使得車內各處出風口附近區域氣溫均衡。當車載空調偵測到出風口1、出風口2處附近區域氣溫Tq和出風口3、出風口4處附近區域氣溫Tq差異在3℃以內時,控制器控制第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302中的第一膨脹閥32開度相同,以保證第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302的冷卻功率相同。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,控制器在某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率,或者調節增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的加熱功率,以及在某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2時,減小加熱器的功率或保持加熱器的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,當為加熱模式時,控制器分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的升溫,所以,控制器獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器53的功率,或者藉由調節對應的幫浦51的轉速提高,以增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以使該電池可以在目標時間t內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器53的功率增加的越多。而如果某個電池的P1小於或等於P2,控制器可以適當減小加熱器53的功率,以節省電能,或者藉由調節對應的幫浦51的轉速降低以減小該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減小加熱功率,或保持加熱器53的功率不變。當所有電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器53關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度低於10℃,則控制器再適當增加加熱器53的功率,以使該電池儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於在某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2時,降低電池流路中幫浦51的轉速,並在某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2時,提高電池流路中幫浦51的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池的P1小於P2,控制器控制相應的幫浦51的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池的P1大於P2,控制器除控制相應的加熱器53或壓縮機1的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦51的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
可以理解,當溫度調節系統工作在冷卻模式時,如第24圖所示,控制器可以分別計算出第一電池61和第二電池62的溫度調節需求功率P1,然後分別根據每個電池的P1和相應的壓縮機的最大製冷功率P調節相應的第二膨脹閥42的開度。在冷卻程序中,控制器還分別根據每個電池的溫度調節實際功率P2繼續調整第二膨脹閥42的開度。同時,控制器根據第一電池61和第二電池62之間的溫度情況,藉由調節第一至第四調節閥411-414的開度,調節第一電池冷卻支路401和第二電池冷卻支路402的冷卻液流量分配,從而達到控制第一電池61和第二電池62溫度的均衡。其中,當第一電池61的溫度比第二電池62的溫度高且差值超過設定值時,可增大第一調節閥411和第三調節閥413的開度,減少第二調節閥412和第四調節閥414的開度,以增大第一電池61的冷卻功率;當第一電池61和第二電池62的溫度相等時,可控制第一至第四調節閥411-414的開度相同。而當溫度調節系統工作在加熱模式時,當第一電池61的溫度比第二電池62的溫度低且差值超過設定值時,則控制器增大第一電池61對應的加熱器53的加熱功率。由此,可以保持二電池之間的溫度均衡。
為使本領域技術人員更清楚地理解本發明,下面結合具體示例描述車載電池的溫度調節系統的工作程序。
第24圖與第11A圖至第11B圖所示的溫度調節系統相比,增加了車內冷卻迴路。以下僅列出不同點,其餘不做絮述。
如第24圖所示,當電池、車內冷卻迴路3、電池冷卻迴路4為複數,且複數電池獨立設置時,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池6的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。其中,第一電池61的溫度調節需求功率為P11,第二電池62的溫度調節需求功率為P12。第一電池61的溫度調節實際功率為P21,第二電池62的溫度調節實際功率為P22。P51為第一壓縮機11最大製冷功率,P52為第二壓縮機12的最大製冷功率。
如果Pz≤P51,那麼只需要控制一壓縮機1工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機1一同工作。如果P51<Pz≤P5,則需要二壓縮機1一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率為Pz/2,或者其他的功率組合形式,使得2個壓縮機的製冷功率之和為Pz。如果Pz>P5,則每個壓縮機按照最大製冷功率運行。
在車內冷卻和電池冷卻同時開啟時,假設出風口1、出風口2區域的溫度為T51,出風口3、出風口4區域溫度為T52,則進行如下判斷: 如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,則進行如下處理: 如果Pz+P4≤P5,則控制第一壓縮機11的製冷功率提高,或者控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果Pz+P4>P5,則控制第一壓縮機11和第二壓縮機12的以最大製冷功率運行,同時控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,也可以進行如下處理: 控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的關閉,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,使得第一壓縮機11的所有制冷功率都用於車內冷卻。同時控制第二壓縮機12製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,增大對電池冷卻功率,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
綜上所述,根據本發明實施例的車載電池的溫度調節系統,藉由電池溫度調節模組獲取溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,並獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫度,以及根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,且根據電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率調述複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路提供的製冷量開度。由此,該系統根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域溫度和各個電池之間的溫度。
當車載電池的溫度調節系統包括複數製冷支路及與複數製冷支路對應的複數電池冷卻支路、複數車內冷卻支路、複數電池和連接在複數電池和複數電池冷卻支路之間的複數電池溫度調節模組時,如第25圖所示,車載電池的溫度調節方法包括以下步驟: S1’’’’,分別獲取複數電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,分別獲取複數電池的溫度調節需求功率具體包括:分別獲取每個電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率。分別獲取每個電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率。根據每個電池的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率產生電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到該目標溫度的目標時間t,根據第一參數產生第一溫度調節需求功率具體包括:獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
;根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,根據本發明的一實施例,藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t, (1) 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
根據本發明的一實施例,第二參數為電池在預設時間內的平均電流I,藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2) 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
當對電池進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,獲取複數電池的溫度調節實際功率P2具體包括:獲取用於調節複數電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入流路的流速v。根據複數電池的流路入口溫度和出口溫度產生複數電池的第二溫度差ΔT2
。根據複數電池的第二溫度差ΔT2
和流速v產生複數電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,進根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度。
S2’’’’,分別獲取車輛中複數區域的區域溫度Tq和空調設定溫度Ts。
S3’’’’,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。其中,複數電池冷卻支路之間相互連通,且根據電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2調節複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路提供的製冷量開度。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數該區域溫度Tq和空調設定溫度Ts在目標時間t內對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,以達到目標溫度。
其中,電池可以電池組或電池模組。每個電池相互獨立設置。
具體地,以製冷支路、電池冷卻支路、車內冷卻支路和電池為兩個為例,電池分別為第一電池和第二電池,製冷支路分別為第一製冷支路和第二製冷支路,電池冷卻支路分別為第一電池冷卻支路和第二電池冷卻支路,車內冷卻支路迴路分別為第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路。
當第一電池和/或第二電池的溫度過高/過低時,需要對第一電池和/或第二電池進行溫度調節。獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,根據P1和P2調節複數電池冷卻支路的開度,以調節電池的冷卻功率,且獲取複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,並根據Tq和Ts控制每個電池冷卻支路開度,例如,如果某個區域的Tq較高且於其它區域的Tq相差較大,則控制冷卻該區域的車內冷卻支路的開度增大,同時控制相應的電池冷卻支路的開度減小,同時,為保證電池的冷卻功率不變,控制另一車內冷卻支路的開度減小,同時控制相應的電池冷卻支路的開度增大。由此,該方法根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。同時,由於複數電池冷卻支路之間相互連通,因此可以根據每個電池的溫度,藉由調節電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度,可以保證各個電池之間溫度的均衡。
下面將結合具體實施例說明如何根據根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。
根據本發明的一實施例,車載電池為複數且獨立設置,且車內冷卻支路、電池冷卻支路和製冷支路為複數時,上述的車載電池的溫度調節方法還可以包括:根據每個電池的溫度調節需求功率P1產生總溫度調節需求功率PZ
。根據複數壓縮機的最大製冷功率P產生複數壓縮機的總最大製冷功率P5。判斷總溫度調節需求功率PZ
是否大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5。如果總溫度調節需求功率PZ
大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,則將複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度調整至最大。如果總溫度調節需求功率PZ
小於或等於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,則根據總溫度調節需求功率PZ
與總最大製冷功率P5之差對電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度進行調整。
具體地,可以根據每個電池的溫度調節需求功率P1計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,即將每個電池的溫度調節需求功率P1相加即可得到總溫度調節需求功率PZ
,同時根據每個壓縮機的最大製冷功率P計算出複數壓縮機的總最大製冷功率P5,即將每個壓縮機的最大製冷功率P相加即可得到總最大製冷功率P5。然後,判斷是否PZ
>P5,如果是,則控制將每個第二膨脹閥的開度調節至最大,以將複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路的冷卻液流量調整至最大,以使電池可以在目標時間t內完成降溫。而如果PZ
≤P5,則根據PZ
與P5之間的差值對第二膨脹閥的開度進行調整,其中,PZ
與P5差值的絕對值越大,第二膨脹閥的開度越小,以達到節約能源的目的。
根據本發明的一實施例,電池的溫度調節方法還可以包括以下步驟:偵測複數電池的溫度。當複數電池中任一電池的溫度大於第一溫度臨界值時,進入冷卻模式。當複數電池中任一電池的溫度小於第二溫度臨界值時,進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,即時偵測每個電池的溫度,並進行判斷。如果其中某個電池的溫度高於40℃,說明此時該電池的溫度過高,為避免高溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行降溫處理,進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統。而如果某個電池的溫度低於0℃,說明此時該電池的溫度過低,為避免低溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池進行升溫處理,進入加熱模式,控制相應的電池冷卻支路關閉,並控制加熱器開啟,以為電池提供加熱功率。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整具體包括:在電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,判斷電池溫度是否大於第三溫度臨界值,其中,如果電池溫度大於第三溫度臨界值,則控制器降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度,其中,複數電池冷卻支路的開度藉由對應的閥門(即第二膨脹閥)分別控制,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如第三溫度臨界值可以為45℃。
具體地,當為冷卻模式時,如果P1大於P2,則判斷電池的溫度是否大於45℃。如果任一電池的溫度大於45℃,說明當前電池的溫度過高,減少第一膨脹閥32的開度,以減少車內冷卻支路的冷卻液流量,同時增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量。由此,藉由調整車內冷卻支路和電池冷卻支路的製冷量分配,可以在電池溫度過高時在目標時間內完成電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,為冷卻模式時,電池的溫度調節方法還包括:判斷每個電池的溫度調節需求功率P1是否大於每個電池對應的溫度調節實際功率P2。如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,則獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於電池的冷卻的壓縮機的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率。如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2,則減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,如果電池為複數,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的降溫,所以,獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機的功率,或者增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,壓縮機的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果其中某一電池的P1小於或等於P2,可以保持壓縮機的功率不變或適當減小壓縮機的功率,或者減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當所有電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制第二電子閥關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度高於35℃,則再適當增加壓縮機的功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,如果電池溫度小於第三溫度臨界值,則進一步判斷該車內溫度是否等於空調設定溫度Ts;如果車內溫度等於空調設定溫度Ts,則降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度。
具體地,當為冷卻模式時,如果每個電池的溫度都小於45℃,控制器判斷車內溫度是否達到空調設定溫度Ts。如果達到,則增大電池冷卻支路的冷卻液流量,減小車內冷卻支路的冷卻液流量,儘快完成電池的降溫。而如果車內溫度沒有達到空調設定溫度Ts,則優先滿足車內的製冷需求,控制器增大車內冷卻支路的冷卻液流量,並減小電池冷卻支路的冷卻液流量。
此外,還對對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度不超過45℃,則仍然優先車內的製冷需求,如果車內的製冷功率已經充足,並達到平衡,則增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
根據本發明的一實施例,降低複數車內冷卻支路的開度具體包括:獲取複數區域溫度之間的溫度差。判斷溫度差是否大於第四溫度臨界值。如果溫度差大於第四溫度臨界值時,則將溫度高的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度增大,並將溫度高的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度降低。其中,第四溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為3℃。
進一步地,根據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還包括:將溫度低的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度提高。
具體地,在電池冷卻程序中,如果車內需要開啟空調,則需要對車廂內的環境溫度進行監測和控制,使得車內各處的環境溫度保持均衡,同時又能滿足電池冷卻的要求。如第21圖所示,當偵測到出風口1和出風口2處區域溫度Tq比出風口3和出風口4處附近區域溫度Tq高3℃以上時,增大第一車內冷卻支路中的開度,減小第一電池冷卻支路中的開度,以使第一車內冷卻支路中的冷卻功率較大。還減小第二車內冷卻支路中的冷開度,增大第二電池冷卻支路的開度,以使第二車內冷卻支路中的冷卻功率較小。由此,可以使第一電池冷卻和第二電池冷卻支路的冷卻功率不變,同時又使得車內各處出風口附近區域氣溫均衡。當車載空調偵測到出風口1、出風口2處附近區域氣溫Tq和出風口3、出風口4處附近區域氣溫Tq差異在3℃以內時,控制第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路中的第一膨脹閥開度相同,以保證第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路的冷卻功率相同。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,還包括:判斷某個電池的溫度調節需求功率P1是否大於電池的溫度調節實際功率P2。如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於電池對應的溫度調節實際功率P2,則獲取該電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的加熱器的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的加熱功率。如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池對應的溫度調節實際功率P2,則減小加熱器的功率或保持加熱器的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,當為加熱模式時,分別獲取每個電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中某一電池的P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的升溫,所以,獲取該電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率,或者藉由調節對應的幫浦的轉速提高,以增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以使該電池可以在目標時間t內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器的功率增加的越多。而如果某個電池的P1小於或等於P2,可以適當減小加熱器的功率,以節省電能,或者藉由調節對應的幫浦的轉速降低減小該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減小加熱功率,或保持加熱器的功率不變。當所有電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度低於10℃,則再適當增加加熱器的功率,以使該電池儘快完成升溫。
據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還可以包括:如果某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2,則降低電池的流路中幫浦的轉速;如果某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2,則提高電池的流路中幫浦的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果某個電池的P1小於P2,控制相應的幫浦的轉速降低,以節省電能。而如果某個電池的P1大於P2,控制器除控制相應的加熱器或壓縮機的功率增加或該電池所在迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高該電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
第24圖與第11A圖至第11B圖所示的溫度調節系統相比,增加了車內冷卻迴路。以下僅列出不同點,其餘不做絮述。
如第24圖所示,當電池、車內冷卻迴路、電池冷卻迴路為複數,且複數電池獨立設置時,在溫度調節系統進入冷卻模式時,控制器分別獲取每個電池的P1、每個電池的溫度調節實際功率P2和單個壓縮機的最大製冷功率P,並將每個電池的P1相加可計算出整個溫度調節系統的總溫度調節需求功率PZ
,將每個電池的溫度調節實際功率P2相加得到總溫度調節實際功率Pf,將每個壓縮機的最大製冷功率相加可計算出所有壓縮機的最大製冷功率之和P5。其中,第一電池的溫度調節需求功率為P11,第二電池的溫度調節需求功率為P12。第一電池的溫度調節實際功率為P21,第二電池的溫度調節實際功率為P22。P51為第一壓縮機11最大製冷功率,P52為第二壓縮機的最大製冷功率。
如果Pz≤P51,那麼只需要控制一壓縮機工作,提供製冷功率,也可以控制二壓縮機一同工作。如果P51<Pz≤P5,則需要二壓縮機一起工作,每個壓縮機的初始製冷功率為Pz/2,或者其他的功率組合形式,使得2個壓縮機的製冷功率之和為Pz。如果Pz>P5,則每個壓縮機按照最大製冷功率運行。
在車內冷卻和電池冷卻同時開啟時,假設出風口1、出風口2區域的溫度為T51,出風口3、出風口4區域溫度為T52,則進行如下判斷: 如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,則進行如下處理: 如果Pz+P4≤P5,則控制第一壓縮機的製冷功率提高,或者控制第一壓縮機製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果Pz+P4>P5,則控制第一壓縮機11和第二壓縮機12的以最大製冷功率運行,同時控制第一壓縮機11製冷迴路中電池冷卻迴路的膨脹閥開度減小,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,或者同時控制第二壓縮機製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
如果T51-T52≥Tc,Tc為3℃,也可以進行如下處理: 控制第一壓縮機製冷迴路中電池冷卻迴路的關閉,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度增大,使得第一壓縮機的所有制冷功率都用於車內冷卻。同時控制第二壓縮機製冷迴路中的電池冷卻迴路的膨脹閥增加,控制車內冷卻迴路的膨脹閥開度減少,增大對電池冷卻功率,使得T51溫度加快下降,同時又滿足電池的冷卻功率需求,實現車內環境溫度均衡。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節方法,首先,分別獲取複數電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,然後,分別獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫,再根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。由此,該方法根據每個電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域溫度和各個電池之間的溫度。
當電池為一個,且製冷支路、車內冷卻支路和電池冷卻支路為複數時,車載電池的溫度調節系統包括:複數製冷支路、複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和電池溫度調節模組5。
其中,如第26圖所示,每個製冷支路包括壓縮機1、與壓縮機1相連的冷凝器2。複數車內冷卻支路分別與複數製冷支路相連。電池溫度調節模組5與電池6和電池冷卻支路相連,用於獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,並獲取車輛中複數區域的區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,以及根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的功率進行調整。
其中,電池可以電池組或電池模組。
進一步地,根據本發明的一實施例,電池溫度調節模組5根據所溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對在目標時間t內對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的功率進行調整,以達到目標溫度。當電池的溫度過高或者過低時,需要對電池進行溫度調節。電池溫度調節模組5獲取電池6的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,根據P1和P2調節複數電池冷卻支路的開度,以調節電池的冷卻功率,且電池溫度調節模組5獲取複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,並根據Tq和Ts控制每個電池冷卻支路開度,例如,如果某個區域的Tq較高且於其它區域的Tq相差較大,則電池溫度調節模組5控制冷卻該區域的車內冷卻支路的開度增大,同時控制相應的電池冷卻支路的開度減小,同時,為保證電池的冷卻功率不變,電池溫度調節模組5控制另一車內冷卻支路的開度減小,同時控制相應的電池冷卻支路的開度增大。由此,該系統根據電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
可以理解,電池溫度調節模組5的製冷功率由車載空調提供,與車內製冷系統共用製冷量,從而可以減少溫度調節系統的體積,並使冷卻液流量的分配更加靈活。
根據本發明的一實施例,電池冷卻支路可以包括換熱器41,換熱器41與電池溫度調節模組5相連。換熱器41可以包括第一管道和第二管道,第二管道與電池溫度調節模組5相連,第一管道與壓縮機1相連通,其中,第一管道與第二管道相互獨立的臨近設置。電池溫度調節模組5包括:調節電池溫度的流路(圖中未具體示出),流路設置在電池之中。連接在流路和換熱器41之間的幫浦51、介質容器52、加熱器53,以及控制器(圖中未具體示出)。其中,控制器獲取電池的溫度調節需求功率P1和電池的溫度調節實際功率P2,並根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2對電池的溫度進行調節。車內冷卻支路可以包括:蒸發器31、第一膨脹閥32和第一電子閥33。電池冷卻支路4還可以包括第二膨脹閥42和第二電子閥43。
具體地,換熱器41可以為板式換熱器,板式換熱器可以安裝在車載空調內部,使得整個製冷劑迴路均在車載空調內部,便於車載空調出廠調試,並且使車載空調可以單獨供貨和組裝,同時,車載空調在安裝程序中只需要加注一次製冷劑。冷卻液從流路的入口流入電池的內部,從流路的出口流出,從而實現電池與冷卻液之間的熱交換。
幫浦51主要用於提供動力,介質容器52主要用於儲存冷卻液和接受向溫度調節系統添加的冷卻液,當溫度調節系統中的冷卻液減少時,介質容器52中的冷卻液可自動補充。加熱器53可以為PTC加熱器,可以與控制器進行CAN通訊,為車載電池的溫度調節系統提供加熱功率,受控制器控制。且加熱器53不直接與電池6接觸,具有較高的安全性、可靠性和實用性。
第一溫度感測器55用以偵測流路入口冷卻液的溫度,第二溫度感測器56用以偵測流路出口冷卻液的溫度。流速感測器57用以偵測對應管道內冷卻液的流速資訊。第二電子閥43用以控制相應的電池冷卻支路的開通和關閉,第二膨脹閥42可用於控制回應的電池冷卻支路中的冷卻液流量。
下面結合具體的實施例說明如何獲取溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,控制器可以用於分別獲取電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生電池的第一溫度調節需求功率,以及分別獲取電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生電池的第二溫度調節需求功率,並根據電池的第一溫度調節需求功率和電池的第二溫度調節需求功率產生電池的溫度調節需求功率P1。
進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,控制器獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
,並根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,控制器藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t (1), 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池6的比熱容,M為電池的品質。
第二參數為電池在預設時間內的平均電流I,控制器藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2), 其中,I為平均電流,R為電池6的內阻。
當對電池6進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池6進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,控制器分別根據第一溫度感測器55偵測的入口溫度和第二溫度感測器56偵測的出口溫度產生電池的第二溫度差ΔT2
,並根據電池的第二溫度差ΔT2
和流速感測器57偵測的流速v產生電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度。
具體地,如第26圖所示,車輛通電後,控制器判斷電池6是否需要進行溫度調節,如果判斷電池6需要溫度調節,則開啟溫度調節功能,並發送低轉速資訊給幫浦51,幫浦以默認轉速(如低轉速)開始工作。控制器可以獲取6電池的初始溫度(即當前溫度)、目標溫度和從初始溫度達到目標溫度的目標時間t,其中目標溫度和目標時間t可以根據實際情況進行預設,並根據公式(1)計算出6電池的第一溫度調節需求功率。同時,控制器獲取電池6在預設時間內的平均電流I,並根據公式(2)計算電池6的第二溫度調節需求功率。然後,控制器分別根據電池的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率計算溫度調節需求功率P1。並且,控制器獲取第一溫度感測器55和第二溫度感測器56偵測溫度資訊,並分別獲取流速感測器偵測的流速資訊,根據公式(3)計算出電池的溫度調節實際功率P2。
下面將結合具體地實施例描述如何根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路(30和30)複數電池冷卻支路(401和402)和複數製冷支路(11和12)的開度進行調整。
根據本發明的一實施例,控制器還用於,用於根據複數壓縮機的最大製冷功率P產生複數壓縮機的總最大製冷功率P5,以及判斷溫度調節需求功率P1是否大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,其中,當溫度調節需求功率P1大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5時,控制器將複數電池冷卻支路的製冷量開度調整至最大;當溫度調節需求功率P1小於或等於複數壓縮機的總最大製冷功率P5時,控制器根據溫度調節需求功率P1與總最大製冷功率P5之差對電池冷卻支路的製冷量開度進行調整。
具體地,如第26圖所示,控制器可以根據每個壓縮機的最大製冷功率P計算出複數壓縮機的總最大製冷功率P5,即將每個壓縮機的最大製冷功率P相加即可得到總最大製冷功率P5。然後,控制器判斷是否P1>P5,如果是,則控制器將每個第二膨脹閥42的開度調節至最大,以將複數壓縮機1向電池對應的電池冷卻支路的冷卻液流量調整至最大,以使電池6可以在目標時間t內完成降溫。而如果P1≤P5,則控制器根據P1與P5之間的差值對第二膨脹閥42的開度進行調整,其中,P1與P5差值的絕對值越大,第二膨脹閥42的開度越小,以達到節約能源的目的。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於偵測電池的溫度,並在電池的溫度大於第一溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入冷卻模式,以及在電池的溫度小於第二溫度臨界值時,控制溫度調節系統進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,控制器即時偵測電池的溫度,並進行判斷。如果其中電池的溫度高於40℃,說明此時電池6的溫度過高,為避免高溫對電池6的性能產生影響,需要對該電池6進行降溫處理,控制器控制溫度調節系統進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統,以及控制第二電子閥43開啟,以使冷卻液與電池進行熱交換以降低該電池的溫度。
而如果電池的溫度低於0℃,說明此時電池6的溫度過低,為避免低溫對該電池的性能產生影響,需要對該電池6進行升溫處理,控制器控制溫度調節系統進入加熱模式,控制第二電子閥43關閉,並控制加熱器53開啟,以為溫度調節系統提供加熱功率。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,控制器還用於,在電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,判斷電池溫度是否大於第三溫度臨界值,其中,如果電池溫度大於第三溫度臨界值,則控制器降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度,其中,電池冷卻支路的開度藉由對應的閥門(即第二膨脹閥42)分別控制,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如第三溫度臨界值可以為45℃。
具體地,當為冷卻模式時,如果P1大於P2,則控制器判斷電池的溫度是否大於45℃。如果電池的溫度大於45℃,說明當前電池6的溫度過高,控制器減少第一膨脹閥32的開度,以減少車內冷卻支路的冷卻液流量,同時增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量。由此,藉由調整車內冷卻支路和電池冷卻支路的製冷量分配,可以在電池溫度過高時在目標時間內完成電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,為冷卻模式時,控制器還用於在電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於電池的冷卻的壓縮機1的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率,或者在電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2,減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,控制器獲取電池6的P1和P2,並進行判斷。如果P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成電池6的降溫,所以,控制器獲取電池6的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機1的功率,或者增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,壓縮機的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使該電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果電池6的P1小於或等於P2,可以保持壓縮機的功率不變或適當減小壓縮機的功率,或者減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制第二電子閥43關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,電池的溫度仍然高於35℃,則控制器再適當增加壓縮機的功率,以使電池6儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於在電池的溫度小於第三溫度臨界值,且車內溫度等於空調設定溫度Ts時,降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度。
具體地,當為冷卻模式時,如果電池的溫度小於45℃,控制器判斷車內溫度是否達到空調設定溫度Ts。如果達到,則控制器減少第一膨脹閥32的開度,並增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量,減小車內冷卻支路的冷卻液流量,儘快完成電池的降溫。而如果車內溫度沒有達到空調設定溫度Ts,則優先滿足車內的製冷需求,控制器增大第一膨脹閥32的開度,並減小第二膨脹閥42的開度。
此外,還對對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度不超過45℃,則仍然優先車內的製冷需求,如果車內的製冷功率已經充足,並達到平衡,則控制器增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
在本發明的一實施例中,複數製冷支路分別對應複數出風口,複數區域溫度為複數出風口的溫度。
舉例而言,如第21圖所示,可在車廂內設置4個出風口,分別為出風口1-出風口4。藉由偵測出風口溫度Tc偵測對應的區域溫度Tq。假設出風口1和出風口2由第一製冷支路11提供製冷功率,設出風口3和出風口4由第二製冷支路12提供製冷功率。
根據本發明的一實施例,控制器還用於獲取複數區域溫度之間的溫度差,並在溫度差大於第四溫度臨界值時,將溫度高的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度增大,並將溫度高的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度降低。其中,第四溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為3℃。
進一步地,根據本發明的一實施例,控制器還用於將溫度低的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度提高。
具體地,在電池冷卻程序中,如果車內需要開啟空調,則需要對車廂內的環境溫度進行監測和控制,使得車內各處的環境溫度保持均衡,同時又能滿足電池冷卻的要求。如第21圖所示,當偵測到出風口1和出風口2處區域溫度Tq比出風口3和出風口4處附近區域溫度Tq高3℃以上時,控制第一車內冷卻支路301中的第一膨脹閥32的開度增大,同時控制第一電池冷卻支路401中的第二膨脹閥42的開度減小,以使第一車內冷卻支路301中的冷卻功率增加。控制器還控制第二車內冷卻支路302中的第一膨脹閥32的開度減小,第二電池冷卻支路402中的第二膨脹閥42的開度增大,以使第二車內冷卻支路302中的冷卻功率較小。由此,可以使第一電池冷卻301和第二電池冷卻支路302的冷卻功率不變,同時又使得車內各處出風口附近區域氣溫均衡。當車載空調偵測到出風口1、出風口2處附近區域氣溫Tq和出風口3、出風口4處附近區域氣溫Tq差異在3℃以內時,控制器控制第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302中的第一膨脹閥32開度相同,以保證第一車內冷卻支路301和第二車內冷卻支路302的冷卻功率相同。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,控制器在電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器53的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的加熱功率,以及在電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2時,減小加熱器53的功率或保持加熱器53的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,當為加熱模式時,控制器獲取電池6的P1和P2,並進行判斷。如果P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成電池6的升溫,所以,控制器獲取電池6的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池6的加熱器53的功率,或者藉由調節幫浦51的轉速提高,以增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以使該電池可以在目標時間t內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器53的功率增加的越多。而如果電池6的P1小於或等於P2,控制器可以適當減小加熱器53的功率,以節省電能,或者藉由調節幫浦51的轉速降低減小該電池6的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減小加熱功率,或保持加熱器53的功率不變。當電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池6加熱完成,控制器藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器53關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,電池6的溫度仍然低於10℃,則控制器再適當增加加熱器53的功率,以使電池6儘快完成升溫。
根據本發明的一實施例,控制器,還用於在某個電池的溫度調節需求功率P1小於對應的溫度調節實際功率P2時,降低幫浦51的轉速,並在某個電池的溫度調節需求功率P1大於對應的溫度調節實際功率P2時,提高幫浦51的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果電池6的P1小於P2,控制器控制幫浦51的轉速降低,以節省電能。而如果電池6的P1大於P2,控制器除控制相應的加熱器53或壓縮機1的功率增加或電池6所在迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦51的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高電池6的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
可以理解,第26圖所示的系統的電池溫度調節模組5的調節方式與第19A圖至第19B圖類似,不同點為第26圖單個電池組,第19A圖至第19B圖為2個電池組串聯,對於本發明的實施例中中第26圖所示的系統的溫度調節程序未披露的細節,具體可參照上述實施例,為避免冗餘,此處不再贅述。
當然,車載電池的溫度調節系統也可為第26A圖至第26B圖所示,具體地結構可參見第26A圖至第26B圖,此處不再贅述。其中,第26A圖至第26B圖所示的系統的調節方式與第3圖類似,不同點是:第26A圖的製冷支路為複數,而第3圖的製冷支路為一個;第26B圖的壓縮機為複數且關聯,第3圖的壓縮機為1個,具體可參照上述實施例,為避免冗餘,此處不再贅述。
根據本發明實施例的車載電池的溫度調節系統,藉由電池溫度調節模組獲取溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,並獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫度,以及根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。由此,該系統根據電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域溫度。
第27圖是根據本發明第十一個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖。其中,如第26圖所示,車載電池的溫度調節系統包括複數製冷支路及與複數製冷支路對應的複數電池冷卻支路、複數車內冷卻支路、電池和連接在該電池和複數電池冷卻支路之間的電池溫度調節模組,每個電池冷卻支路包括一換熱器;如第27圖所示,該溫度調節方法包括以下步驟: S1’’’’’,分別獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2。
根據本發明的一實施例,獲取電池的溫度調節需求功率具體包括:獲取電池開啟溫度調節時的第一參數,並根據第一參數產生電池的第一溫度調節需求功率。獲取電池在溫度調節時的第二參數,並根據第二參數產生電池的第二溫度調節需求功率。根據第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率產生電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1。
更進一步地,根據本發明的一實施例,第一參數為電池開啟溫度調節時的初始溫度和目標溫度以及從初始溫度達到該目標溫度的目標時間t,根據第一參數產生第一溫度調節需求功率具體包括:獲取初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差ΔT1
;根據第一溫度差ΔT1
和目標時間t產生第一溫度調節需求功率。
更進一步地,根據本發明的一實施例,藉由以下公式(1)產生第一溫度調節需求功率: ΔT1
*C*M/t, (1) 其中,ΔT1
為初始溫度和目標溫度之間的第一溫度差,t為目標時間,C為電池的比熱容,M為電池的品質。
根據本發明的一實施例,第二參數為電池在預設時間內的平均電流I,藉由以下公式(2)產生第二溫度調節需求功率: I2
*R, (2) 其中,I為平均電流,R為電池的內阻。
當對電池進行冷卻時,P1=ΔT1
*C*M/t+I2
*R;當對電池進行加熱時,P1=ΔT1
*C*M/t-I2
*R。
根據本發明的一實施例,獲取電池的溫度調節實際功率P2具體包括:獲取用於調節電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入流路的流速v。根據電池的流路入口溫度和出口溫度產生電池的第二溫度差ΔT2
。根據電池的第二溫度差ΔT2
和流速v產生電池的溫度調節實際功率P2。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據藉由以下公式(3)產生溫度調節實際功率P2: ΔT2
*c*m, (3) 其中,ΔT2
為第二溫度差,c為流路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過流路的橫截面的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為冷卻液的流速,ρ為冷卻液的密度,s為流路的橫截面積。
S2’’’’’,分別獲取車輛中複數區域的區域溫度Tq和空調設定溫度Ts。
S3’’’’’,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。
進一步地,根據本發明的一實施例,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數該區域溫度Tq和空調設定溫度Ts在目標時間t內對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整,以達到目標溫度。
其中,電池可以電池組或電池模組。
具體地,以製冷支路、電池冷卻支路、車內冷卻支路和電池為兩個為例,製冷支路分別為第一製冷支路和第二製冷支路,電池冷卻支路分別為第一電池冷卻支路和第二電池冷卻支路,車內冷卻支路迴路分別為第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路。
當電池的溫度過高或者過低時,需要對電池進行溫度調節。電獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2,根據P1和P2調節複數電池冷卻支路的開度,以調節電池的冷卻功率,且獲取複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts,並根據Tq和Ts控制每個電池冷卻支路開度,例如,如果某個區域的Tq較高且於其它區域的Tq相差較大,則控制冷卻該區域的車內冷卻支路的開度增大,同時控制相應的電池冷卻支路的開度減小,同時,為保證電池的冷卻功率不變,控制另一車內冷卻支路的開度減小,同時控制相應的電池冷卻支路的開度增大。由此,該方法根據電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域的溫度。
基於第26圖,下面將結合具體實施例說明如何根據根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。
根據本發明的一實施例,車載電池為一個,且車內冷卻支路、電池冷卻支路和製冷支路為複數時,上述的車載電池的溫度調節方法還可以包括:根據複數壓縮機的最大製冷功率P產生複數壓縮機的總最大製冷功率P5。判斷溫度調節需求功率P1是否大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5。如果溫度調節需求功率P1大於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,則將複數壓縮機向電池冷卻支路的製冷量開度調整至最大。如果溫度調節需求功率P1小於或等於複數壓縮機的總最大製冷功率P5,則根據溫度調節需求功率P1與總最大製冷功率P5之差對電池對應的電池冷卻支路的製冷量開度進行調整。
具體地,可以根據每個壓縮機的最大製冷功率P計算出複數壓縮機的總最大製冷功率P5,即將每個壓縮機的最大製冷功率P相加即可得到總最大製冷功率P5。然後,判斷是否P1>P5,如果是,則將每個電池冷卻支路中第二膨脹閥的開度調節至最大,以將複數壓縮機向電池對應的電池冷卻支路的冷卻液流量調整至最大,以使電池可以在目標時間t內完成降溫。而如果P1≤P5,則根據P1與P5之間的差值對電池冷卻支路中的第二膨脹閥的開度進行調整,其中,P1與P5差值的絕對值越大,第二膨脹閥的開度越小,以達到節約能源的目的。
根據本發明的一實施例,電池的溫度調節方法還可以包括以下步驟:偵測電池的溫度。當電池的溫度大於第一溫度臨界值時,進入冷卻模式。當電池的溫度小於第二溫度臨界值時,進入加熱模式。其中,第一溫度臨界值和第二溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如,第一溫度臨界值可以為40℃,第二溫度臨界值可以為0℃。
具體地,車輛通電後,即時偵測電池的溫度,並進行判斷。如果電池的溫度高於40℃,說明此時電池的溫度過高,為避免高溫對電池的性能產生影響,需要對電池進行降溫處理,進入冷卻模式,並發送電池冷卻功能啟動資訊給空調系統。而如果電池的溫度低於0℃,說明此時電池的溫度過低,為避免低溫對電池的性能產生影響,需要對電池進行升溫處理,進入加熱模式,控制電池冷卻支路關閉,並控制加熱器開啟,以為電池提供加熱功率。
根據本發明的一實施例,當為冷卻模式時,根據溫度調節需求功率P1、溫度調節實際功率P2、複數區域溫度Tq和空調設定溫度Ts對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整具體包括:在電池冷卻支路的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,判斷電池溫度是否大於第三溫度臨界值,其中,如果電池溫度大於第三溫度臨界值,則降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度,其中,複數電池冷卻支路的開度藉由對應的閥門(即第二膨脹閥)分別控制,第三溫度臨界值大於第一溫度臨界值,例如第三溫度臨界值可以為45℃。
具體地,當為冷卻模式時,如果P1大於P2,則判斷電池的溫度是否大於45℃。如果電池的溫度大於45℃,說明當前電池的溫度過高,減少第一膨脹閥的開度,以減少車內冷卻支路的冷卻液流量,同時增大第二膨脹閥42的開度,以增大電池冷卻支路的冷卻液流量。由此,藉由調整車內冷卻支路和電池冷卻支路的製冷量分配,可以在電池溫度過高時在目標時間內完成電池的溫度調節。
根據本發明的一實施例,電池的溫度調節方法還包括:判斷電池的溫度調節需求功率P1是否大於溫度調節實際功率P2。如果電池的溫度調節需求功率P1大於電池的溫度調節實際功率P2時,則獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於電池的冷卻的壓縮機的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的冷卻功率。如果電池的溫度調節需求功率P1小於或等於電池的溫度調節實際功率P2,則減小壓縮機的功率或保持壓縮機的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的冷卻功率。
具體地,當工作在冷卻模式時,分別獲取電池的P1和P2,並進行判斷。如果P1大於P2,說明如果按照當前的製冷功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成該電池的降溫,所以,獲取電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加壓縮機的功率,或者增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,其中,P1與P2的功率差越大,壓縮機的功率和該電池的冷卻液流量增加越多,以使電池的溫度在預設時間t內降低至目標溫。而如果電池的P1小於或等於P2,可以保持壓縮機的功率不變或適當減小壓縮機的功率,或者減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,減少電池的冷卻功率。當電池的溫度低於35℃時,則電池冷卻完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制第二電子閥關閉。如果溫度調節系統進入冷卻模式較長時間後,例如1小時後,仍有電池的溫度高於35℃,則再適當增加壓縮機的功率,以使該電池儘快完成降溫。
根據本發明的一實施例,如果電池溫度小於第三溫度臨界值,則進一步判斷該車內溫度是否等於空調設定溫度Ts;如果車內溫度等於空調設定溫度Ts,則降低複數車內冷卻支路的開度,並提高複數電池冷卻支路的開度。
具體地,當為冷卻模式時,如果電池的溫度都小於45℃,控制器判斷車內溫度是否達到空調設定溫度Ts。如果達到,則增大電池冷卻支路的冷卻液流量,減小車內冷卻支路的冷卻液流量,儘快完成電池的降溫。而如果車內溫度沒有達到空調設定溫度Ts,則優先滿足車內的製冷需求,控制器增大車內冷卻支路的冷卻液流量,並減小電池冷卻支路的冷卻液流量。
此外,還對電池溫度做了分層次處理,溫度控制的臨界值分別為40℃、45℃和35℃。當電池溫度高於40℃時,電池冷卻功能啟動,當電池溫度降低至35℃,則電池冷卻完成。當電池溫度達到45℃時,優先滿足電池冷卻需求。另外,溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2時,如果電池溫度不超過45℃,則仍然優先車內的製冷需求,如果車內的製冷功率已經充足,並達到平衡,則增大電池冷卻支路的開度,以增大電池的冷卻功率。而如果溫度調節需求功率P1小於等於溫度調節實際功率P2時,可優先滿足車內製冷需求。
根據本發明的一實施例,降低複數車內冷卻支路的開度具體包括:獲取複數區域溫度之間的溫度差。判斷溫度差是否大於第四溫度臨界值。如果溫度差大於第四溫度臨界值時,則將溫度高的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度增大,並將溫度高的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度降低。其中,第四溫度臨界值可以根據實際情況進行預設,例如可以為3℃。
在本發明的一實施例中,複數製冷支路分別對應複數出風口,複數區域溫度為複數出風口的溫度。
舉例而言,如第21圖所示,可在車廂內設置4個出風口,分別為出風口1-出風口4。藉由偵測出風口溫度Tc偵測對應的區域溫度Tq。假設出風口1和出風口2由第一製冷支路11提供製冷功率,設出風口3和出風口4由第二製冷支路12提供製冷功率。
進一步地,根據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還包括:將溫度低的出風口所在製冷支路對應的車內冷卻支路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷支路對應的電池冷卻支路的開度提高。
具體地,在電池冷卻程序中,如果車內需要開啟空調,則需要對車廂內的環境溫度進行監測和控制,使得車內各處的環境溫度保持均衡,同時又能滿足電池冷卻的要求。如第21圖所示,當偵測到出風口1和出風口2處區域溫度Tq比出風口3和出風口4處附近區域溫度Tq高3℃以上時,增大第一車內冷卻支路中的開度,減小第一電池冷卻支路中的開度,以使第一車內冷卻支路中的冷卻功率較大。還減小第二車內冷卻支路中的冷開度,增大第二電池冷卻支路的開度,以使第二車內冷卻支路中的冷卻功率較小。由此,可以使第一電池冷卻和第二電池冷卻支路的冷卻功率不變,同時又使得車內各處出風口附近區域氣溫均衡。當車載空調偵測到出風口1、出風口2處附近區域氣溫Tq和出風口3、出風口4處附近區域氣溫Tq差異在3℃以內時,控制第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路中的第一膨脹閥開度相同,以保證第一車內冷卻支路和第二車內冷卻支路的冷卻功率相同。
根據本發明的一實施例,當為加熱模式時,還包括:判斷電池的溫度調節需求功率P1是否大於溫度調節實際功率P2。如果電池的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,則獲取電池的溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2之間的功率差,並根據功率差增加用於冷卻電池的加熱器的功率,或者調節增加電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加電池的加熱功率。如果電池的溫度調節需求功率P1小於或等於溫度調節實際功率P2,則減小加熱器的功率或保持加熱器的功率不變,或者調節減少電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少電池的加熱功率。
具體地,當為加熱模式時,分別獲取電池的P1和P2,並進行判斷。如果其中P1大於P2,說明如果按照當前的加熱功率或者冷卻液流量,無法在目標時間內完成電池的升溫,所以,獲取電池的P1和P2之間的功率差,並根據功率差增加用於加熱電池的加熱器的功率,或者藉由調節對應的幫浦的轉速提高,以增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以使電池可以在目標時間t內完成溫度調節。其中,P1與P2的差值越大,加熱器的功率增加的越多。而如果電池的P1小於或等於P2,可以適當減小加熱器的功率,以節省電能,或者藉由調節對應的幫浦的轉速降低減小該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減小加熱功率,或保持加熱器的功率不變。當電池的溫度高於預設溫度,例如10℃時,電池加熱完成,藉由CAN通訊向車載空調發送關閉溫度調節功能的資訊,並控制加熱器關閉。如果溫度調節系統進入加熱模式較長時間後,例如1小時後,電池的溫度仍然低於10℃,則再適當增加加熱器的功率,以使該電池儘快完成升溫。
據本發明的一實施例,車載電池的溫度調節方法還可以包括:如果電池的溫度調節需求功率P1小於溫度調節實際功率P2,則降低電池的流路中幫浦的轉速;如果電池的溫度調節需求功率P1大於溫度調節實際功率P2,則提高電池的流路中幫浦的轉速。
具體地,當溫度調節系統進入加熱模式或者冷卻模式時,如果電池的P1小於P2,控制相應的幫浦的轉速降低,以節省電能。而如果電池的P1大於P2,控制器除控制相應的加熱器或壓縮機的功率增加或電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量增加外,還控制幫浦的轉速提高,可以增加單位時間內流經冷卻流路橫截面的冷卻液品質,從而提高電池的溫度調節實際功率P2,以在目標時間t內實現溫度調節。
綜上所述,根據本發明實施例的車載電池的溫度調節方法,首先,分別獲取電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,然後,分別獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫,再根據溫度調節需求功率、溫度調節實際功率、複數區域溫度和空調設定溫度對複數車內冷卻支路、複數電池冷卻支路和複數製冷支路的開度進行調整。由此,該方法根據電池的實際狀態和車廂內複數區域溫度和空調設定溫度,對電池和車廂內各區域的製冷量進行分配,不僅可以在電池溫度過高時或者過低時對溫度進行調節,使電池的溫度維持在預設範圍,還可以均衡車廂內各區域溫度。
當電池提供製冷劑的壓縮機1可以為複數且相互獨立,車內冷卻支路3和電池冷卻回支路4可以均為1個。
舉例而言,如第28圖所示,以壓縮機為兩個為例,包括第一壓縮機11和第二壓縮機12。控制器可以根據溫度調節需求功率P1和溫度調節實際功率P2控制壓縮機的啟動數量。
具體地,當對電池6進行冷卻時,如果P1大於P2,控制一壓縮機啟動即可,而如果P1小於P2,控制二壓縮機均啟動。
在本發明的描述中,需要理解的是,術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係,僅是為了便於描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。
此外,術語“第一”、“第二”僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括至少一該特徵。在本發明的描述中,“複數”的含義是至少兩個,例如兩個,三個等,除非另有明確具體的限定。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或成一體;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以藉由中間媒介間接相連,可以是二元件內部的連通或二元件的相互作用關係,除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言,可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,第一特徵在第二特徵 “上”或“下”可以是第一和第二特徵直接接觸,或第一和第二特徵藉由中間媒介間接接觸。而且,第一特徵在第二特徵“之上”、“上方”和“上面”可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方,或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方,或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中,參考術語“一實施例”、“一些實施例”、 “示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一或複數實施例或示例中以合適的方式結合。此外,在不相互矛盾的情況下,本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例,可以理解的是,上述實施例是示例性的,不能理解為對本發明的限制,本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
1‧‧‧壓縮機2‧‧‧冷凝器3‧‧‧車內冷卻支路4‧‧‧電池冷卻支路5‧‧‧電池溫度調節模組6‧‧‧電池11、12‧‧‧壓縮機31‧‧‧蒸發器32、42‧‧‧膨脹閥33、43‧‧‧電子閥41‧‧‧換熱器51‧‧‧幫浦52‧‧‧介質容器、水箱51、52、55、56‧‧‧溫度感測器53‧‧‧加熱器57‧‧‧流速感測器58‧‧‧閥門61、62‧‧‧電池411、412、413、414‧‧‧調節閥511、512、522‧‧‧幫浦CAN‧‧‧控制器區域網路P、P1、P2、Px、Pz‧‧‧功率T、Tq、Ts‧‧‧溫度v‧‧‧流速ΔT2‧‧‧溫度差
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中, 第1A圖至第1B圖是根據本發明第一個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第2圖是根據本發明第二個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第3圖是根據本發明第三個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第3A圖是根據本發明一實施例的控制器的工作原理示意圖; 第4圖是根據本發明第一個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第5圖是根據本發明第二個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第6圖是根據本發明第三個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第7圖是根據本發明第四個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第8圖是根據本發明第五個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第9圖是根據本發明第四個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第10圖是根據本發明第六個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第11A圖至第11C圖是根據本發明第七個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第12a圖至第12b圖是根據本發明第六個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第13圖是根據本發明第七個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第14A圖至第14B圖是根據本發明第八個實施例的車輛的溫度調節方法的流程圖; 第15圖是根據本發明第一個實施例的車輛的溫度調節方法的流程圖; 第16圖是根據本發明第二個實施例的車輛的溫度調節方法的流程圖; 第17圖是根據本發明第三個實施例的車輛的溫度調節方法的流程圖; 第18圖是根據本發明第四個實施例的車輛的溫度調節方法的流程圖; 第19A圖至第19B圖是根據本發明第八個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第20圖是根據本發明第九個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第21圖是根據本發明一實施例的出風口分佈位置示意圖; 第22圖是根據本發明第八個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第23圖是根據本發明第九個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第24圖是根據本發明第十個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第25圖是根據本發明第十個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第26圖是根據本發明第十一個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第26A圖至第26B圖是根據本發明第十二個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖; 第27圖是根據本發明第十一個實施例的車載電池的溫度調節方法的流程圖; 第28圖是根據本發明第十三個實施例的車載電池的溫度調節系統流路結構的示意圖。
P1、P2‧‧‧功率
Tq、Ts‧‧‧溫度
Claims (38)
- 一種車載電池的溫度調節方法,其中,該車載電池的溫度調節系統包括複數電池冷卻迴路、複數車內冷卻迴路和複數製冷迴路,該方法包括以下步驟:分別獲取複數電池冷卻迴路中複數電池的溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,其中,該電池冷卻迴路用於為對應的電池進行溫度調節;分別獲取車輛中複數區域的一區域溫度和一空調設定溫度;根據該溫度調節需求功率、該溫度調節實際功率、複數該區域溫度和該空調設定溫度對該複數車內冷卻迴路、該複數電池冷卻迴路和該複數製冷迴路的開度進行調整,以使該電池在目標時間內達到目標溫度;該分別獲取該複數電池的溫度調節需求功率具體包括:分別獲取該每個電池冷卻迴路對應的電池開啟溫度調節時的一第一參數,並根據該第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率;分別獲取該每個電池在溫度調節時的一第二參數,並根據該第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率;根據該每個電池的第一溫度調節需求功率和第二溫度調節需求功率產生該電池冷卻迴路的溫度調節需求功率;該第一參數為該電池開啟溫度調節時的一初始溫度和一目標溫度以及從該初始溫度達到該目標溫度的目標時間,根據該第一參數產生第一溫度調節需求功率具體包括:獲取該初始溫度和該目標溫度之間的第一溫度差;根據該第一溫度差和該目標時間產生第一溫度調節需求功率;該每個電池藉由以下公式產生該第一溫度調節需求功率: △T1*C*M/t,其中,△T1為該初始溫度和該目標溫度之間的第一溫度差,t為該目標時間,C為該電池的比熱容,M為該電池的品質。
- 如申請專利範圍第1項所述的車載電池的溫度調節方法,還包括:根據該複數電池的溫度調節需求功率產生一總溫度調節需求功率;判斷該總溫度調節需求功率是否與車載空調的額定製冷功率匹配;如果匹配,則根據該複數並聯的電池的總溫度調節需求功率為該電池進行冷卻;如果不匹配,則根據該壓縮機的額定製冷功率和該複數電池冷卻迴路的溫度調節需求功率為該電池進行冷卻。
- 如申請專利範圍第1項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,該第二參數為該電池在預設時間內的一平均電流,該每個電池藉由以下公式產生該第二溫度條件需求功率:I2*R,其中,I為該平均電流,R為該電池的內阻。
- 如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述的車載電池的溫度調節方法,還包括:偵測該複數電池的溫度;當該複數電池中任一電池的溫度大於一第一溫度臨界值時,進入冷卻模式;當該複數電池中任一電池的溫度小於一第二溫度臨界值時,進入加熱模式。
- 如申請專利範圍第1項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,該複數製冷迴路分別對應複數出風口,該複數區域溫度為該複數出風口的溫度。
- 如申請專利範圍第5項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,當為冷卻模式時,根據該溫度調節需求功率、該溫度調節實際功率、複數該區域 溫度和該空調設定溫度對該複數車內冷卻迴路、該複數電池冷卻迴路和該複數製冷迴路的開度進行調整具體包括:當該電池冷卻迴路的該溫度調節需求功率大於該溫度調節實際功率時,判斷該電池溫度是否大於一第三溫度臨界值,其中,該第三溫度臨界值大於該第一溫度臨界值;如果該電池溫度大於該第三溫度臨界值,則降低該複數車內冷卻迴路的開度,並提高該複數電池冷卻迴路的開度,其中,該複數電池冷卻迴路的開度藉由對應的閥門分別控制。
- 如申請專利範圍第6項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,當為冷卻模式時,還包括:判斷該每個電池的溫度調節需求功率是否大於該電池的溫度調節實際功率;如果該某個電池的溫度調節需求功率大於該電池的溫度調節實際功率,則獲取該電池的溫度調節需求功率和該溫度調節實際功率之間的功率差,並根據該功率差增加用於該電池的冷卻的壓縮機的功率,或者調節增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率;如果該某個電池的溫度調節需求功率小於或等於該電池的溫度調節實際功率,則減小該壓縮機的功率或保持該壓縮機的功率不變,或者調節減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少該電池的冷卻功率。
- 如申請專利範圍第6項所述的車載電池的溫度調節方法,還包括:如果該電池溫度小於該第三溫度臨界值,則進一步判斷該車內溫度是否等於該空調設定溫度;如果該車內溫度等於該空調設定溫度,則降低該複數車內冷卻迴路的開度,並提高該複數電池冷卻迴路的開度。
- 如申請專利範圍第8項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,該降低該複數車內冷卻迴路的開度具體包括: 獲取該複數區域溫度之間的一溫度差;判斷該溫度差是否大於一第四溫度臨界值;如果大於該第四溫度臨界值,則將溫度高的該出風口所在製冷迴路對應的車內冷卻迴路的開度增大,並將溫度高的出風口所在製冷迴路對應的電池冷卻迴路的開度降低。
- 如申請專利範圍第9項所述的車載電池的溫度調節方法,還包括:將溫度低的該出風口所在製冷迴路對應的車內冷卻迴路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷迴路對應的電池冷卻迴路的開度提高。
- 如申請專利範圍第4項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,當為加熱模式時,還包括:判斷該某個電池的溫度調節需求功率是否大於該電池的溫度調節實際功率;如果該某個電池的溫度調節需求功率大於該電池的溫度調節實際功率,則獲取該電池的溫度調節需求功率和該溫度調節實際功率之間的功率差,並根據該功率差增加用於加熱該電池的加熱器加熱的功率,或者調節增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的加熱功率;如果該某個電池的溫度調節需求功率小於或等於該電池的溫度調節實際功率,則減小該加熱器的功率或保持該加熱器的功率不變,或者調節減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少該電池的加熱功率。
- 如申請專利範圍第6項至第11項任一項所述的車載電池的溫度調節方法,還包括:如果該某個電池的溫度調節需求功率小於該溫度調節實際功率,則降低該電池的流路中一水幫浦的轉速; 如果該某個電池的溫度調節需求功率大於該溫度調節實際功率,則提高該電池的流路中該水幫浦的轉速。
- 如申請專利範圍第1項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,該獲取該複數電池的溫度調節實際功率具體包括:獲取用於調節該複數電池溫度的流路的入口溫度和出口溫度,並獲取冷卻液流入該流路的一流速;分別根據該複數電池的流路入口溫度和出口溫度產生複數電池的第二溫度差;根據該複數電池的第二溫度差和該流速產生該複數電池的溫度調節實際功率。
- 如申請專利範圍第13項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,藉由以下公式產生該電池的溫度調節實際功率:△T2*c*m,其中,該△T2為該每個電池的第二溫度差,c為該電池冷卻迴路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過該流路的橫截面積的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為該冷卻液的流速,ρ為該冷卻液的密度,s為該流路的橫截面積。
- 如申請專利範圍第1項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,該電池為複數,且流路為串聯連接,該複數電池對應複數調節該電池的冷卻液流量的水幫浦,且該水幫浦為雙向水幫浦。
- 如申請專利範圍第1項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,該每個電池冷卻迴路對應並聯或串聯的複數電池。
- 如申請專利範圍第1項所述的車載電池的溫度調節方法,其中,該電池為電池組或電池模組。
- 一種車載電池的溫度調節系統,包括: 複數製冷迴路,其中,每個製冷迴路包括一壓縮機、與該壓縮機相連的一冷凝器;與該複數製冷迴路相連的複數車內冷卻迴路;與該複數製冷迴路相連的複數電池冷卻迴路,與該電池冷卻迴路相連的電池溫度調節模組,用於獲取溫度調節需求功率和溫度調節實際功率,並獲取車輛中複數區域的區域溫度和空調設定溫度,以及根據該溫度調節需求功率、該溫度調節實際功率、複數該區域溫度和該空調設定溫度對該複數車內冷卻迴路、該複數電池冷卻迴路和該複數製冷迴路的開度進行調整,以使該電池在目標時間內達到目標溫度;該電池溫度調節模組包括:調節該電池溫度的一流路,該流路設置在該電池之中;連接在該流路和該換熱器之間的一水幫浦、一介質容器、一加熱器,以及一控制器,其中,該控制器獲取電池的溫度調節需求功率和該電池的溫度調節實際功率,並根據該溫度調節需求功率和該溫度調節實際功率對該電池的溫度進行調節;該控制器,用於獲取該每個電池開啟溫度調節時的一第一參數,並根據該第一參數產生每個電池的第一溫度調節需求功率,以及獲取該每個電池在溫度調節時的一第二參數,並根據該第二參數產生每個電池的第二溫度調節需求功率,並根據該每個電池的第一溫度調節需求功率和該每個電池的第二溫度調節需求功率產生該該電池冷卻迴路的溫度調節需求功率;該第一參數為該電池開啟溫度調節時的一初始溫度和一目標溫度以及從該初始溫度達到該目標溫度的一目標時間,該控制器獲取該初始溫度和該目標溫度之間的第一溫度差,並根據該第一溫度差和該目標時間產生第一溫度調節需求功率;該控制器藉由以下公式產生該第一溫度調節需求功率: △T1*C*M/t,其中,△T1為該初始溫度和該目標溫度之間的第一溫度差,t為該目標時間,C為該電池的比熱容,M為該電池的品質。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該電池冷卻迴路包括一換熱器,該換熱器與該電池溫度調節模組相連。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該電池溫度調節模組還包括設置在該流路的入口的一第一溫度感測器,設置在該流路的出口的一第二溫度感測器,以及一流速感測器。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該控制器還用於,根據該複數電池的溫度調節需求功率產生一總溫度調節需求功率,並判斷該總溫度調節需求功率是否與車載空調的額定製冷功率匹配,其中,如果匹配,則該控制器根據該複數並聯的電池的溫度調節需求功率為該電池進行冷卻;如果不匹配,則該控制器根據該壓縮機的額定製冷功率和該複數電池冷卻迴路的溫度調節需求功率為該電池進行冷卻。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該第二參數為該電池在預設時間內的一平均電流,該每個電池藉由以下公式產生該第二溫度條件需求功率:I2*R,其中,I為該平均電流,R為該電池的內阻。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該控制器,還用於偵測該複數電池的溫度,並在該任一電池的溫度大於一第一 溫度臨界值時,控制該溫度調節系統進入冷卻模式,以及在該任一電池組的溫度小於一第二溫度臨界值時,控制該溫度調節系統進入加熱模式。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該複數製冷迴路分別對應複數出風口,該複數區域溫度為該複數出風口的溫度。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,當為冷卻模式時,該控制器用於,在該電池冷卻迴路的該溫度調節需求功率大於該溫度調節實際功率時,判斷該電池溫度是否大於一第三溫度臨界值,其中,如果該電池溫度大於該第三溫度臨界值,則該控制器降低該複數車內冷卻迴路的開度,並提高該複數電池冷卻迴路的開度,其中,該複數電池冷卻迴路的開度藉由對應的閥門分別控制,該第三溫度臨界值大於該第一溫度臨界值。
- 如申請專利範圍第25項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,為冷卻模式時,該控制器還用於在該某個電池的溫度調節需求功率大於該電池的溫度調節實際功率時,獲取該電池的溫度調節需求功率和該溫度調節實際功率之間的功率差,並根據該功率差增加用於該電池的冷卻的壓縮機的功率,或者調節增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的冷卻功率,或者在該某個電池的溫度調節需求功率小於或等於該電池的溫度調節實際功率,減小該壓縮機的功率或保持該壓縮機的功率不變,或者調節減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少該電池的冷卻功率。
- 如申請專利範圍第25項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該控制器,還用於在該每個電池的溫度小於該第三溫度臨界值,且該車內溫度等於該空調設定溫度時,降低該複數車內冷卻迴路的開度,並提高該複數電池冷卻迴路的開度。
- 如申請專利範圍第25項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該控制器還用於獲取該複數區域溫度之間的溫度差,並在該溫度差大於一第四溫度臨界值時,將溫度高的該出風口所在製冷迴路對應的車內冷卻迴路的開度增大,並將溫度高的出風口所在製冷迴路對應的電池冷卻迴路的開度降低。
- 如申請專利範圍第25項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該控制器還用於將溫度低的該出風口所在製冷迴路對應的車內冷卻迴路的開度降低,並將溫度低的出風口所在製冷迴路對應的電池冷卻迴路的開度提高。
- 如申請專利範圍第23項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,當為加熱模式時,該控制器在該某個電池的溫度調節需求功率大於該電池的溫度調節實際功率時,獲取該電池的溫度調節需求功率和該溫度調節實際功率之間的功率差,並根據該功率差增加用於加熱該電池的加熱器的功率,或者調節增加該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以增加該電池的加熱功率,以及在該某個電池的溫度調節需求功率小於或等於該電池的溫度調節實際功率時,減小該加熱器的功率或保持該加熱器的功率不變,或者調節減少該電池的迴圈分支迴路的冷卻液流量,以減少該電池的加熱功率。
- 如申請專利範圍第23項至第30項任一項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該控制器,還用於在該某個電池的溫度調節需求功率小於該溫度調節實際功率時,降低該電池的流路中水幫浦的轉速,並在該某個電池的溫度調節需求功率大於該溫度調節實際功率,提高該電池的流路中該水幫浦的轉速。
- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該控制器根據該每個電池流路的第一溫度感測器偵測的入口溫度和第二溫度感測器偵測的出口溫度產生複數電池的第二溫度差,並根據該複數電池的第二溫度差和該流速感測器偵測的流速產生該複數電池的溫度調節實際功率。
- 如申請專利範圍第32項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,藉由以下公式產生該電池的溫度調節實際功率:△T2*c*m,其中,該△T2為該每個電池的第二溫度差,c為該電池冷卻迴路中冷卻液的比熱容,m為單位時間內流過該流路的橫截面積的冷卻液品質,其中,m=v*ρ*s,v為該冷卻液的流速,ρ為該冷卻液的密度,s為該流路的橫截面積。
- 如申請專利範圍第23項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該複數電池並聯連接,該控制器還用於,在為冷卻模式時,當該電池之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較高電池的冷卻功率;在為加熱模式時,當該電池之間的溫度差超過設定值時,增大溫度較低的電池的加熱功率。
- 如申請專利範圍第23項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該複數電池並聯連接,在為冷卻模式時,該控制器單獨控制每個分支流路的冷卻液流量,且可根據每個電池的溫度調節需求功率,調節各個電池組流路的冷卻液流量,以使每個電池的實溫度調節實際功率和溫度需求功率相等。
- 如申請專利範圍第23項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該電池為複數,且流路為串聯連接,該複數電池對應複數調節該電池的冷卻液流量的水幫浦,且該水幫浦為雙向水幫浦。
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- 如申請專利範圍第18項所述的車載電池的溫度調節系統,其中,該每個電池冷卻迴路對應並聯或串聯的複數電池。
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