一種電池冷卻控制方法及系統與流程

2023-05-14 10:24:21

本發明涉及新能源汽車技術領域，尤其涉及一種電池冷卻控制方法及系統。

背景技術：

伴隨著電池技術發展及國家電動汽車政策鼓勵，各種電動及增程式電動車車型在汽車市場推出，降低能耗、延長電動車的續駛裡程成為各家汽車廠商研發的重中之重。在各類技術中，主動冷卻電池的溫控管理系統，通過液冷循環系統，內部串接水泵及加熱器實現對低溫下電池的加熱功能，對於提高電動車的使用範圍、克服電動車對低溫環境適應性的先天不足上，具有顯著效果。該控制方法可以實現低溫下電池的主動冷卻，有效保證電池單體溫度一致性、保證電池在各種環境下的實際使用溫度狀態，從而在一定程度上有效控制電池衰減和保證使用壽命。

但是，該電池冷卻系統結構較為複雜，且電池對空調製冷量需求與空調實際可提供的製冷量之間無法實現精確控制，實際冷卻效果受系統傳遞效率及電池熱交換律影響非常大。在不改變系統結構情況下，電池冷卻和空調乘員艙的製冷需求的製冷劑均來自於壓縮機製冷，存在競爭關係，對舒適性有一定影響。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於，提供一種電池冷卻控制方法及系統，能在電池溫度出現溫度過高或者過高風險情況下，冷卻電池以保證整車性能及安全。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種電池冷卻控制方法，包括：

步驟S1，檢測電池芯體最高溫度；

步驟S2，判斷電池芯體最高溫度是否高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式；

步驟S3，判斷電池芯體最高溫度是否高於第二溫度閾值，如是則對電池執行快速冷卻模式；

步驟S4，判斷電池芯體最高溫度是否低於第二溫度閾值同時高於第三溫度閾值，如是則對電池執行關閉空調的快冷模式；

步驟S5，判斷電池芯體最高溫度是否低於第三溫度閾值同時高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式。

其中，所述步驟S2中，慢冷模式是指冷卻液在水泵的驅動下，在由電池、三通閥、電池散熱模塊以及水泵順序相連形成的慢冷通路內循環流動，對電池進行冷卻。

其中，所述步驟S3中，快冷模式是指開啟空調，處於慢冷通路的冷卻液在水泵驅動下，通過三通閥進入液液熱交換器，與空調的製冷劑進行熱交換，利用空調製冷劑對冷卻液進一步降溫，冷卻液流經電池，從而快速冷卻電池。

其中，所述步驟S4中，關閉空調的快冷模式是指保持快冷狀態，關閉空調，在不持續注入冷卻液情況下，利用空調製冷劑冷卻過的冷卻液來冷卻電池。

其中，所述第二溫度閾值大於所述第三溫度閾值，所述第三溫度閾值大於所述第一溫度閾值。

其中，所述步驟S3還包括：

如果電池芯體最高溫度低於第二溫度閾值同時高於第一溫度閾值，則對電池執行所述慢冷模式。

其中，所述步驟S4還包括：

如果電池芯體最高溫度低於第三溫度閾值同時高於第一溫度閾值，則對電池執行所述慢冷模式。

其中，所述步驟S5還包括：

如果電池芯體最高溫度低於第一溫度閾值，則返回所述步驟S1繼續檢測電池芯體最高溫度。

其中，所述控制方法還包括：根據當前電池箱體入水口溫度、外界環境溫度、電池芯體最高溫度來調整水泵轉速及風扇轉速。

本發明還提供一種電池冷卻控制系統，包括：

檢測單元，用於檢測電池芯體最高溫度；

控制單元，分別用於：判斷電池芯體最高溫度是否高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式；判斷電池芯體最高溫度是否高於第二溫度閾值，如是則對電池執行快速冷卻模式；判斷電池芯體最高溫度是否低於第二溫度閾值同時高於第三溫度閾值，如是則對電池執行關閉空調的快冷模式；判斷電池芯體最高溫度是否低於第三溫度閾值同時高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式。

其中，所述慢冷模式是指冷卻液在水泵的驅動下，在由電池、三通閥、電池散熱模塊以及水泵順序相連形成的慢冷通路內循環流動，對電池進行冷卻。

其中，所述快冷模式是指開啟空調，處於慢冷通路的冷卻液在水泵驅動下，通過三通閥進入液液熱交換器，與空調的製冷劑進行熱交換，利用空調製冷劑對冷卻液進一步降溫，冷卻液流經電池，從而快速冷卻電池。

其中，所述關閉空調的快冷模式是指保持快冷狀態，關閉空調，在不持續注入冷卻液情況下，利用空調製冷劑冷卻過的冷卻液來冷卻電池。

其中，所述第二溫度閾值大於所述第三溫度閾值，所述第三溫度閾值大於所述第一溫度閾值。

其中，所述控制單元還用於在電池芯體最高溫度低於第二溫度閾值同時高於第一溫度閾值時，對電池執行所述慢冷模式。

其中，所述控制單元還用於在電池芯體最高溫度低於第三溫度閾值同時高於第一溫度閾值時，對電池執行所述慢冷模式。

其中，所述檢測單元還用於在電池芯體最高溫度低於第一溫度閾值時，繼續檢測電池芯體最高溫度。

其中，所述控制單元還用於根據當前電池箱體入水口溫度、外界環境溫度、電池芯體最高溫度來調整水泵轉速及風扇轉速。

本發明實施例的有益效果在於：

根據多個溫度閾值的設定，綜合考慮經濟性和電池冷卻速率及冷卻效果，可以在保證電池冷卻效果的前提下，減少燃油消耗，節省能源；

通過空調製冷劑冷卻電池循環水路冷卻液，實現冷卻電池，可以有效的防止電池過熱造成的電池性能及壽命衰減，保證整車性能及安全；

同時，由於本發明方法具有實用性強、技術效果顯著等優點，因此值得在業界進行大力推廣和應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例中一種電池冷卻迴路的構成示意圖。

圖2是本發明實施例一一種電池冷卻控制方法的流程示意圖。

圖3是本發明實施例一一種電池冷卻控制方法的具體流程示意圖。

具體實施方式

以下各實施例的說明是參考附圖，用以示例本發明可以用以實施的特定實施例。

首先請參照圖1所示，為本發明實施例中電池冷卻迴路的構成示意圖，其中，電池與三通閥、電池散熱模塊以及水泵順序相連，形成慢冷通路；三通閥的第三端與液液熱交換器相連，液液熱交換器通過第一電磁閥與水泵相連，由此，電池、三通閥、液液熱交換器、第一電磁閥以及水泵共同形成快冷通路。液液熱交換器還與空調壓縮機、空調冷凝器、第二電磁閥順序相連。

請再參照圖2所示，本發明實施例一提供一種電池冷卻控制方法，包括：

步驟S1，檢測電池芯體最高溫度；

步驟S2，判斷電池芯體最高溫度是否高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式；

步驟S3，判斷電池芯體最高溫度是否高於第二溫度閾值，如是則對電池執行快速冷卻模式；

步驟S4，判斷電池芯體最高溫度是否低於第二溫度閾值同時高於第三溫度閾值，如是則對電池執行關閉空調的快冷模式；

步驟S5，判斷電池芯體最高溫度是否低於第三溫度閾值同時高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式。

以下結合圖3進行具體說明。

步驟S2中，第一溫度閾值是開啟冷卻功能的最低電池溫度閥值，如果電池芯體最高溫度高於第一溫度閾值，表明此時電池芯體的溫度已達到需要冷卻的臨界值，因此對電池執行慢冷模式。慢冷模式是指冷卻液在水泵的驅動下，在由電池、三通閥、電池散熱模塊以及水泵順序相連形成的慢冷通路內循環流動，對電池進行冷卻。慢冷模式下，三通閥關閉其與液液熱交換器相連通路。

步驟S3中，第二溫度閾值是對電池進行快速冷卻的最低溫度閾值，如果電池芯體最高溫度高於第二溫度閾值，表明此時電池芯體的溫度已經較高，需要快速降溫，因此對電池執行快冷模式。快冷模式下，開啟空調，第一電磁閥打開，原先處於慢冷通路的冷卻液在水泵驅動下，通過三通閥進入液液熱交換器，與空調的製冷劑進行熱交換，利用空調製冷劑對冷卻液進一步降溫，冷卻液流經電池，從而快速冷卻電池。可以理解的是，本實施例中，第二溫度閾值大於第一溫度閾值。

步驟S4中，如果經過前述快速冷卻，電池芯體最高溫度已經低於第二溫度閾值，表明電池芯體溫度已得到一定程度降低，此時需要判斷是否高於第三溫度閾值。本實施例中，第三溫度閾值大於第一溫度閾值。需要說明的是，增設第三溫度閾值是為了增加冷卻控制效果。如果不設第三溫度閾值，則在前述情況下，電池芯體最高溫度低於第二溫度閾值（不能執行快冷模式），但同時高於第一溫度閾值，此時只能執行慢冷模式。但是，往往這時電池芯體最高溫度仍然較高，慢冷模式不一定能實現很好的冷卻效果，因此，在第一溫度閾值與第二溫度閾值之間設置第三溫度閾值，當電池芯體最高溫度低於第二溫度閾值同時高於第三溫度閾值時，對電池執行關閉空調的快冷模式。關閉空調的快冷模式與步驟S3所述的快冷模式相比，區別在於，關閉空調的快冷模式下，將保持快冷狀態，關閉空調，在不持續注入冷卻液情況下，利用空調製冷劑冷卻過的冷卻液來冷卻電池。這樣，其製冷效果要優於慢冷模式，能夠更好地對處於前述溫度狀態的電池實行有效冷卻。並且，由於關閉了空調，可以減少燃油消耗，節省能源。當然，如果此時電池芯體最高溫度不僅低於第二溫度閾值同時也低於第三溫度閾值，按慢冷模式即可達到冷卻效果，則會對電池執行慢冷模式。

經過步驟S4的關閉空調的快冷模式冷卻後，步驟S5中當電池芯體最高溫度已經低於第三溫度閾值但同時高於第一溫度閾值，則相當於步驟S2中的情況，對電池執行慢冷模式。這是為了進一步核實電池冷卻的效果。當然，如果此時電池芯體最高溫度不僅低於第三溫度閾值同時也低於第一溫度閾值，則表明電池芯體最高溫度未達到開啟冷卻功能的最低電池溫度閥值，則回到步驟S1繼續檢測電池芯體最高溫度。

需要說明的是，上述步驟S1-S5並不代表必然的執行順序，步驟S1檢測電池芯體最高溫度實際上是實時進行的，例如步驟S2對電池執行慢冷模式後，需要再次執行步驟S1，檢測電池芯體最高溫度，才能在步驟S3判斷其是否高於第二溫度閾值。此外，根據檢測的電池芯體最高溫度，一旦判斷其高於第二溫度閾值，則直接執行步驟S3的快冷模式，而不是必須先執行步驟S2判斷其是否高於第一溫度閾值。

本實施例中，還根據當前電池箱體入水口溫度、外界環境溫度、電池芯體最高溫度來調整水泵轉速及風扇轉速。

第一溫度閾值、第二溫度閾值以及第三溫度閾值可根據電池提供的充放電特性綜合試驗測試設定或者是根據經驗設定。

基於本發明實施例一，本發明實施例二提供一種電池冷卻控制系統，包括：

檢測單元，用於檢測電池芯體最高溫度；

控制單元，分別用於：判斷電池芯體最高溫度是否高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式；判斷電池芯體最高溫度是否高於第二溫度閾值，如是則對電池執行快速冷卻模式；判斷電池芯體最高溫度是否低於第二溫度閾值同時高於第三溫度閾值，如是則對電池執行關閉空調的快冷模式；判斷電池芯體最高溫度是否低於第三溫度閾值同時高於第一溫度閾值，如是則對電池執行慢冷模式。

其中，所述慢冷模式是指冷卻液在水泵的驅動下，在由電池、三通閥、電池散熱模塊以及水泵順序相連形成的慢冷通路內循環流動，對電池進行冷卻。

其中，所述快冷模式是指開啟空調，處於慢冷通路的冷卻液在水泵驅動下，通過三通閥進入液液熱交換器，與空調的製冷劑進行熱交換，利用空調製冷劑對冷卻液進一步降溫，冷卻液流經電池，從而快速冷卻電池。

其中，所述關閉空調的快冷模式是指保持快冷狀態，關閉空調，在不持續注入冷卻液情況下，利用空調製冷劑冷卻過的冷卻液來冷卻電池。

其中，所述第二溫度閾值大於所述第三溫度閾值，所述第三溫度閾值大於所述第一溫度閾值。

其中，所述控制單元還用於在電池芯體最高溫度低於第二溫度閾值同時高於第一溫度閾值時，對電池執行所述慢冷模式。

其中，所述控制單元還用於在電池芯體最高溫度低於第三溫度閾值同時高於第一溫度閾值時，對電池執行所述慢冷模式。

其中，所述檢測單元還用於在電池芯體最高溫度低於第一溫度閾值時，繼續檢測電池芯體最高溫度。

其中，所述控制單元還用於根據當前電池箱體入水口溫度、外界環境溫度、電池芯體最高溫度來調整水泵轉速及風扇轉速。

通過上述說明可知，本發明所帶來的有益效果在於：

根據多個溫度閾值的設定，綜合考慮經濟性和電池冷卻速率及冷卻效果，可以在保證電池冷卻效果的前提下，減少燃油消耗，節省能源；

通過空調製冷劑冷卻電池循環水路冷卻液，實現冷卻電池，可以有效的防止電池過熱造成的電池性能及壽命衰減，保證整車性能及安全；

同時，由於本發明方法具有實用性強、技術效果顯著等優點，因此值得在業界進行大力推廣和應用。

以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。