一种车用电池冷却系统的控制方法

一种车用电池冷却系统的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种车用电池冷却系统的控制方法，所述电池冷却系统包括电池冷却器、冷却液泵、第一膨胀阀以及与座舱制冷系统共用的电动压缩机，所述座舱制冷系统还包括第二膨胀阀，所述方法包括：根据座舱降温需求信号和电池降温需求信号同时控制所述车用电池冷却系统和所述座舱制冷系统；其中当电池温度大于第一电池温度阈值TBSH，或者冷却液温度大于或等于第一冷却液温度阈值TBCH时，产生指示电池有降温需求的电池降温需求信号；当电池温度小于第二电池温度阈值TBSL，或者冷却液温度小于或等于第二冷却液温度阈值TBCL时，产生指示电池无降温需求的电池降温需求信号。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动汽车【技术领域】，并且更具体地涉及一种车用电池冷却系统的控制 方法。 一种车用电池冷却系统的控制方法

【背景技术】
[0002] 现在越来越多的汽车生产商开始投入到电动汽车的开发和生产中，其中包括混合 动力汽车和纯电动汽车。作为部分或者全部动力源，电池的好坏一方面决定着电动汽车的 成本，另一方面决定着电动汽车的续驶里程，这两项也是电动汽车是否能为广大消费者接 受和迅速得到普及的关键因素。
[0003] 目前的车用动力电池在使用过程中通常会不断升温，既带来潜在的安全隐患，而 且还会使得电池的使用寿命缩短。目前，整车生产厂商一般布置独立的冷却系统来帮助电 池降温。水冷式电池冷却系统通常与空调制冷系统关联，采用空调制冷机使例如水的冷却 液降温，再用冷却液对电池进行冷却。
[0004] 然而，目前已有的水冷式电池冷却系统普遍工作效率较低。由于电动汽车的空调 制冷系统中所用的压缩机也以车用电池为动力源，因此既要保证电池冷却的需求，也还需 要考虑节约电池能源，协调电池冷却与汽车座舱降温这两者之间的操作。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的是要提供一种车用电池冷却系统的控制方法，以减少电池冷却的能 耗，提高电池的使用效率并且合理地控制电动压缩机的操作。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明提供了一种车用电池冷却系统的控制方法，所述电 池冷却系统包括电池冷却器、冷却液泵、第一膨胀阀以及与座舱制冷系统共用的电动压缩 机，所述座舱制冷系统还包括第二膨胀阀，所述方法包括：根据座舱降温需求信号和电池降 温需求信号同时控制所述车用电池冷却系统和所述座舱制冷系统；其中当电池温度大于第 一电池温度阈值T BSH，或者冷却液温度大于或等于第一冷却液温度阈值TBQI时，产生指示电 池有降温需求的电池降温信号；当电池温度小于第二电池温度阈值T Ba，或者冷却液温度小 于或等于第二冷却液温度阈值ΤΒα时，产生指示电池无降温需求的电池降温信号。
[0007] 在本发明的一些实施例中，TBa彡< TBSH彡TBSH。
[0008] 在本发明的一些实施例中，在所述座舱降温需求信号指示座舱无降温需求，同时 所述电池降温需求信号指示电池从无降温需求变为有降温需求的情况下，顺次执行下列步 骤：1)打开所述第一膨胀阀；2)关闭所述第二膨胀阀；3)启动电动压缩机。
[0009] 在本发明的一些实施例中，在所述座舱降温需求信号指示座舱无降温需求，同时 所述电池降温需求信号指示电池从有降温需求变为无降温需求的情况下，顺次执行下列步 骤：1)关闭电动压缩机；2)打开所述第二膨胀阀；3)关闭所述第一膨胀阀。
[0010] 在本发明的一些实施例中，在所述电池降温需求信号指示电池无降温需求，同时 所述座舱降温需求信号指示座舱从无降温需求变为有降温需求的情况下，顺次执行下列步 骤：1)打开所述第二膨胀阀；2)关闭所述第一膨胀阀；3)启动所述电动压缩机。
[0011] 在本发明的一些实施例中，在所述电池降温需求信号指示电池无降温需求，同时 所述座舱降温需求信号指示座舱从有降温需求变为无降温需求的情况下，关闭电动压缩机 并且不对所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀进行操作。
[0012] 在本发明的一些实施例中，在所述座舱降温需求信号指示座舱有降温需求的情况 下，如果所述电池降温需求信号指示电池从无降温需求变为有降温需求，则打开所述第一 膨胀阀；如果所述电池降温需求信号指示电池从有降温需求变为无降温需求，则关闭所述 第一膨胀阀。
[0013] 在本发明的一些实施例中，在所述电池降温需求信号指示电池有降温需求的情况 下，如果所述座舱降温需求信号指示座舱从无降温需求变为有降温需求，则打开所述第二 膨胀阀；如果所述座舱降温需求信号指示座舱从有降温需求变为无降温需求，则关闭所述 第二膨胀阀。
[0014] 本发明所提供的方法能够根据座舱降温需求和电池降温需求两者来协调车用电 池冷却系统和座舱降温系统的操作，既保证电池处于最佳温度工作范围，又有效地降低电 动压缩机的工作时间。在保证降温速率的同时，还有效避免了电动压缩机的频繁启停，延长 了压缩机的使用寿命。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
[0016] 图1示出了适用于本发明所提供方法的示例车用电池冷却系统。
[0017] 图2示出了根据本发明的一个实施例的车用电池冷却系统控制方法的流程图。

【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例 进一步详细描述本发明。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性的而不是限定性的，以 使本领域普通技术人员最佳地理解本发明的原理，其不一定按比例绘制。
[0019] 图1示出了适用于本发明所提供的方法的示例车用电池冷却系统。如图1右侧 所示，本发明所适用的电动汽车的的电池冷却系统大体上可以包括动力电池08、冷却液泵 07、电池冷却器04、第一膨胀阀或者称为电池端膨胀阀06以及电动压缩机01，其中电动压 缩机01同样也被用于为汽车座舱制冷的空调系统。在图1左侧示出了电动汽车的空调系 统，主要包括：电动压缩机01、冷凝器02、蒸发器03、第二膨胀阀或者称为驾驶舱端膨胀阀 05。另外，为实践本发明所提供的方法，可以在电池冷却系统中的恰当位置上设置冷却液温 度传感器和电池温度传感器以实时监测冷却液温度Tc和电池温度TB。另外，该车用电池冷 却系统还可以包括专用的控制装置或者与诸如空调制冷系统的其他系统共用控制装置以 执行根据本发明的实施例的电池降温控制策略。
[0020] 本领域的技术人员应理解的是，本发明所提供的方法可以适用于任何与图1所示 相似的电动汽车电池冷却系统。另外，该系统中所涉及的任何部分都可以采用本领域中任 何现有的或将被开发的方法或装置来实现。冷却液的选择也可以根据实际需要来确定，例 如水、水/乙二醇混合液等等。
[0021] 图2示出了根据本发明的一个实施例的车用电池冷却系统控制方法的流程图。在 实践中，电池冷却系统的控制策略可以被集成在空调系统的控制装置内。空调控制装置可 以与车用电池冷却系统内的各种传感器通信，并且根据所采集到的电池温度T B、冷却液温 度T。、电动压缩机信号、冷却液泵信号、第一膨胀阀开关信号、第二膨胀阀开关信号等来控 制根据本发明的实施例的电池降温控制策略的执行。
[0022] 如图2所示，该方法包括首先在步骤S201中基于电池温度和冷却液温度产生电池 降温需求信号。在本发明的具体实施例中，可以在检测到电池温度T B大于第一电池温度阈 值TBSH时或者在检测到冷却液温度大于或等于第一冷却液温度阈值T BQI时，产生指示电池 有降温需求的电池降温需求信号RB，可以用RB=1来表示这种情况。另一方面，可以在检测 到电池温度T B小于第二电池温度阈值TBa时或者在检测到冷却液温度小于或等于第二冷却 液温度阈值Τ Βα时，产生指示电池无降温需求的电池降温需求信号RB，可以用RB=0来表示这 种情况。在本发明的优选实施例中，第一电池温度阈值T BSH、第一冷却液温度阈值ΤΒαι、第二 电池温度阈值TBa以及第二冷却液温度Τ Βα可以被设定为：TBa彡ΤΒα < TBSH彡TBSH。
[0023] 进一步地在步骤S202中，可以根据座舱降温需求信号和在步骤S201中所获得的 电池降温需求信号同时控制车用电池冷却系统和座舱制冷系统。在利用空调系统的控制装 置执行根据本发明实施例的电池冷却系统控制策略时，其一方面可以直接检测座舱的降温 需求信号R CA，而另一方面可以通过步骤S201得到电池降温需求信号RB。依据座舱降温需 求信号R CA以及电池降温需求信号馬两者的相对关系以及其各自的变化，可以高效地同时 控制车用电池冷却系统和座舱制冷系统的操作。
[0024] 举例来说，在本发明的一些实施例中，在座舱降温需求信号指示座舱无降温需求， 即Rc A=〇的情况下，如果所产生的电池降温需求信号指示电池从无降温需求变为有降温需 求，即rb从0跳变为1，诸如空调控制装置的、能够对车用电池冷却系统各个部件的进行操 控的装置可以按顺序首先打开第一膨胀阀06,接着关闭第二膨胀阀05,并且最后启动电动 压缩机01。按照该顺序进行操作，可以保证在包含压缩机的环路中至少有一路是畅通的，由 此避免高压管路因为膨胀阀的关闭而引起系统高压超标的问题发生，确保了系统运行的安 全性。
[0025] 同样地，在座舱降温需求信号指示座舱无降温需求，即Ra=0的情况下，如果所产 生的电池降温需求信号指示电池从有降温需求变为无降温需求，即R B从1跳变为〇,车用电 池冷却系统的操控装置可以按顺序首先关闭电动压缩机01，接着打开第二膨胀阀05,并且 最后关闭第一膨胀阀06。该顺序是出于安全和节能的考虑，首先保证在含有压缩机的环路 中至少有一路是畅通的，同时避免高压管路因为膨胀阀的关闭而引起系统高压超标的问题 发生；其次避免了由于压缩机运转而引起的冷量无法释放，从而造成蒸发器和管路结霜的 问题发生。
[0026] 在座舱降温需求信号指示座舱有降温需求，S卩Ra=l的情况下，如果所产生的电池 降温需求信号指示电池从无降温需求变为有降温需求，即R B从0跳变为1，则可以直接打开 第一膨胀阀05 ;如果所产生的电池降温需求信号指示电池从有降温需求变为无降温需求， 即RB从1跳变为〇,则可以直接关闭第一膨胀阀05。
[0027] 另一方面，在所产生的电池降温需求信号指示电池无降温需求，即RB=0的情况下， 如果座舱降温需求信号指示座舱从无降温需求变为有降温需求，即1^从〇跳变为1，车用电 池冷却系统的操控装置可以按顺序首先打开第二膨胀阀05,接着关闭第一膨胀阀06,并且 最后启动电动压缩机01。同样地，该顺序是出于安全考虑，保证在含有压缩机的环路中至少 有一路是畅通的，由此避免高压管路因为膨胀阀的关闭而引起系统高压超标的问题发生。
[0028] 在所产生的电池降温需求信号指示电池无降温需求，即RB=0的情况下，如果座舱 降温需求信号指示座舱从有降温需求变为无降温需求，即1^从〇跳变为1，车用电池冷却系 统的操控装置可以首先关闭电动压缩机01并且不对第一膨胀阀06和第二膨胀阀05进行 操作。同样地，该顺序是出于安全和节能的考虑，首先保证在含有压缩机的环路中至少有一 路是畅通的，由此避免高压管路因为膨胀阀的关闭而引起的系统高压超标的问题发生；其 次避免了由于压缩机运转引起的冷量无法释放，从而造成蒸发器和管路结霜的问题发生。
[0029] 另一方面，在所产生的电池降温需求信号指示电池有降温需求，即RB=1的情况下， 如果座舱降温需求信号指示座舱从无降温需求变为有降温需求，即1^从〇跳变为1，则可以 直接打开第二膨胀阀06 ;如果座舱降温需求信号指示座舱从有降温需求变为无降温需求， 即Ra从0跳变为1，则可以直接关闭第二膨胀阀06。
[0030] 本发明在电动汽车的电池冷却系统控制策略中充分考虑了与汽车空调系统制冷 需求的匹配。当其中一路需要开启或者关闭时，为避免为另一路产生冲击，本发明的方案提 供了对电动压缩机的合理操控。由此，本发明能够有效降低电动压缩机的工作时间，减少电 池能耗，增加汽车的续航里程。在保证降温速率的同时，还有效避免了电动压缩机的频繁启 停，延长了压缩机的使用寿命。
[0031] 以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明，这些个例仅供说明本发明的原理 及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域 的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此所有等同的技术方案均应属于本发明的 范畴并为本发明的各项权利要求所限定。
【权利要求】
1. 一种车用电池冷却系统的控制方法，所述电池冷却系统包括电池冷却器、冷却液泵、 第一膨胀阀以及与座舱制冷系统共用的电动压缩机，所述座舱制冷系统还包括第二膨胀 阀，其特征在于，所述方法包括： 根据座舱降温需求信号和电池降温需求信号同时控制所述车用电池冷却系统和所述 座舱制冷系统；其中 当电池温度大于第一电池温度阈值TBSH，或者冷却液温度大于或等于第一冷却液温度 阈值TBQI时，产生指示电池有降温需求的电池降温需求信号； 当电池温度小于第二电池温度阈值TBa，或者冷却液温度小于或等于第二冷却液温度 阈值τΒα时，产生指示电池无降温需求的电池降温需求信号。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，TBa< TBSH彡TBSH。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述座舱降温需求信号指示座舱无 降温需求，同时所述电池降温需求信号指示电池从无降温需求变为有降温需求的情况下， 顺次执行下列步骤：1)打开所述第一膨胀阀；2)关闭所述第二膨胀阀；3)启动电动压缩 机。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述座舱降温需求信号指示座舱无 降温需求，同时所述电池降温需求信号指示电池从有降温需求变为无降温需求的情况下， 顺次执行下列步骤：1)关闭电动压缩机；2)打开所述第二膨胀阀；3)关闭所述第一膨胀 阀。
5. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述电池降温需求信号指示电池无降 温需求，同时所述座舱降温需求信号指示座舱从无降温需求变为有降温需求的情况下，顺 次执行下列步骤：1)打开所述第二膨胀阀；2)关闭所述第一膨胀阀；3)启动所述电动压 缩机。
6. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述电池降温需求信号指示电池无降 温需求，同时所述座舱降温需求信号指示座舱从有降温需求变为无降温需求的情况下，关 闭电动压缩机并且不对所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀进行操作。
7. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述座舱降温需求信号指示座舱有 降温需求的情况下，如果所述电池降温需求信号指示电池从无降温需求变为有降温需求， 则打开所述第一膨胀阀；如果所述电池降温需求信号指示电池从有降温需求变为无降温需 求，则关闭所述第一膨胀阀。
8. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述电池降温需求信号指示电池有 降温需求的情况下，如果所述座舱降温需求信号指示座舱从无降温需求变为有降温需求， 则打开所述第二膨胀阀；如果所述座舱降温需求信号指示座舱从有降温需求变为无降温需 求，则关闭所述第二膨胀阀。
【文档编号】H01M10/625GK104108293SQ201310131023
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2013年4月16日
【发明者】张斌, 余小松 申请人:上海汽车集团股份有限公司