一种电动车电池冷却装置及方法与流程

本发明涉及动力电池冷却领域，特别涉及一种电动车电池冷却装置及方法。

背景技术：

随着新能源汽车激励政策不断推出，纯电动汽车专用关键零部件质量不断提升，新能源汽车蓬勃发展。动力电池作为关键部件之一，对其温度的控制至关重要，其直接影响整车的使用性能。目前动力电池热管理大多采用液冷方案，能更好地满足电池冷却需求。

电池液冷系统制冷思路基本上是通过空调系统回路中并联电池冷却装置，然后电池冷却装置与水泵、温度传感器、电池箱、wptc等形成另一冷却回路。专利cn109494428a提出检测电池冷却板入口温度和蒸发器温度来控制电子膨胀阀的开度，来实现电池冷却；专利cn105720318b提出通过电池温度、进液口温度温度，来控制电池冷却模式；专利cn109037840a提出整车控制器根据进出水口温度、压力传感器、蒸发器温度、abs车速、空调开关和bms温度等信息，来控制压缩机、冷却风扇、电磁阀和水泵等部件来实现冷却。目前液冷系统存在一些不足之处：

现有的电池液冷系统方案没有把外界环境温度变化作为影响电池温度变化的因素，特别是炎热的夏天，容易造成制冷部件持续高负荷运行。现有方案无法实现用户不在车辆旁边或者休息时，又希望实现车辆制冷系统工作的情形，商用电动车用户讲求时效性，提升运营时间才能缩减成本，提升收益。车辆连续不间断运行、频繁满载、路况条件差等情形，其可能导致电池严重过温，且短时间内无法将电池温度冷却至合理范围内。

有鉴于此，提出本申请。

技术实现要素：

本发明公开了一种电动车电池冷却装置及方法，旨在解决现有技术中，无法实现远程控制电动车动力电池冷却、及无法短时间内将动力电池温度冷却至合理范围内。

本发明第一实施例提供了一种电动车电池冷却装置，包括：电池自循环冷却装置、空调液冷循环装置、bms集水冷控制装置及远程控制模块；

其中，所述电池自循环冷却装置与所述bms集水冷控制装置电气连接，所述空调液冷循环装置与bms集水冷控制装置电气连接，所述远程控制模块与所述bms集水冷控制装置电气连接。

优选地，所述电池自循环冷却装置包括：bms集水冷控制装置、电池箱冷却装置、水泵、电池冷却器、膨胀水箱；

其中，所述水泵的出水口与所述电池箱冷却装置的进水口连接，所述电池箱冷却装置的出水口通过所述电池冷却器与与所述水泵的进水口连接，所述膨胀水箱配置在所述电池冷却器的与所述电池箱冷却装置之间，所述bms集水冷控制装置与所述水泵电气连接。

优选地，空调液冷循环装置包括：高压电附件、第一电磁阀、第二电磁阀、蒸发器、压缩机、冷凝器及储液器；

所述第一电磁阀的出水口通过所述电池冷却器与所述压缩机的进水口连接，所述压缩机的出水口与所述冷凝器的进水口连接，所述冷凝器的出水口与所述储液器的进水口连接，所述储液器的出水口，与所述第一电磁阀、第二电磁阀的进水口连接，所述第二电磁阀的出口与所述蒸发器的出水口连接，所述蒸发器的出水口与所述压缩机的进水口连接，其中，所述bms集水冷控制装置通过所述高压电附件与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述蒸发器、所述压缩机及所述冷凝器电气连接。

优选地，远程控制模块包括：无线模块、车辆终端监控模块；

其中，所述无线模块、车辆终端监控模块与所述bms集水冷控制装置电气连接，所述无线模块与所述车辆终端监控模块电气连接，所述无线模块用于与远程终端通讯。

本发明第二实施例提供了一种电动车电池冷却方法，包括：

在bms集水冷控制装置接收到上电指令后，读取车辆状态，其中，所述上电指令包括远程控制模块的上电指令及车辆终端的上电指令；

当判断到车辆无异常时，bms集水冷控制装置闭合内部继电器，并获取电池的温度信息；

根据所述电池的温度信息判断到电池的温度高于水泵开启温度时，开启所述电池自循环冷却装置对电池进行降温；

根据所述电池的温度信息判断到电池的温度高于压缩机开启温度时，开启所述空调液冷循环装置对电池进行降温。

优选地，所述车辆状态包括：bms集水冷控制装置自身故障、soc的百分比、及整车的一级故障和下电请求。

优选地，所述根据所述电池的温度信息判断到电池的温度高于水泵开启温度时，开启所述电池自循环冷却装置对电池进行降温具体为：

获取电池上的最高温度值与最低温度值、及两者间的差值，当判断到所述差值大于最小电池温差保护限值，或最高温度值大于水泵开启温度值时，开启水泵使其以最低运行转速运行；

当判断到电池的温度处于最小电池温差保护限值和最大电池温差保护限值之间，且最高温度值大于水泵开启温度值时，采用线性插值建立第一水泵转速增量与所述差值的对应关系，使所述水泵以最低转速与第一水泵转速增量的和值转速运行；

当判断到所述差值小于最小电池温差保护限值、最高温度值大于水泵开启温度但不大于最高温度预设值时，采用线性插值建立第二水泵转速增量与所述差值的对应关系，使所述水泵以最低转速与第二水泵转速增量的和值转速运行；

当判断到所述差值大于最小电池温差保护限值、最高温度值大于水泵开启温度时，采用线性插值建立第一水泵转速增量、第二水泵转速增量与所述差值的对应关系，使所述水泵以最低转速与第一水泵转速增量及第二水泵转速增量的和值转速运行；

当判断到所述差值大于最大电池温差保护限值、或最高温度值大于最高温度预设值时，使所述水泵以最高运行转速运行。

优选地，所述根据所述电池的温度信息判断到电池的温度高于压缩机开启温度时，开启所述空调液冷循环装置对电池进行降温，具体为：

当判断到电池的最高温度值大于压缩机开启温度时，开启压缩机使其以初始转速运行；

当判断到电池的最高温度值大于电池放电功率限制温度时，使所述压缩机以最高运行转速运行；

当判断到电池的最高温度值大于压缩机开启温度，且小于电池放电功率限制温度时，使所述压缩机以初始转速与压缩机转速增量的和值运行。

优选地，还包括：

读取当前运行时间；

当根据所述当前运行时间，判断到车辆运行在第一预设时段和第三预设时段内，使所述压缩机以初始转速与压缩机转速增量及第一档位增量的和值运行；

当根据所述当前运行时间，判断到车辆运行在第三预设时段内，使所述压缩机以初始转速与压缩机转速增量及第二档位增量的和值运行。

优选地，所述当判断到车辆无异常时，bms集水冷控制装置闭合内部继电器，并获取电池的温度信息之后，还包括：

判断是否接收到一键式快速冷却指令；

当判断到接收到一键式快速冷却指令，根据所述电池的温度信息判断到电池的温度大于水泵开启温度，使得所述水泵以最大最高运行转速运行；

当判断到接收到一键式快速冷却指令，根据所述电池的温度信息判断到电池的温度大于压缩机开启温度，使得所述压缩机以最大最高运行转速运行；

优选地，还包括根据预设天数内的深度充放电循环次数、电池高温状态百分比及直流充电次数，设置压缩机的初始转速。

基于本发明提供的一种电动车电池冷却装置及方法，通过bms集水冷控制装置接收到远程或车辆终端的上电指令后，对车辆进行自检，当车辆无一级故障和下电请求及soc的百分比大于预设值(例如5％)时，电池的温度信息，当获取到电池的温度大于水泵开启温度时，开启所述电池自循环冷却装置对电池进行降温，水泵开始运转，水泵带动冷却液从出水口流出，进入电池箱冷却装置的进水口，通过电池箱冷却装置的出水口流出，进入电池冷却器的进水口，通过电池冷却器的出水口流出，回到水泵的进水口，形成循环回路；

当获取到电池的温度大于压缩机开启温度时，闭合高压电附件，使得压缩机和冷凝器上电，由压缩机压缩气态制冷剂，压缩后的高压高温气态制冷剂通过冷凝器的入口进入，在冷凝器风扇的散热作用下，制冷剂变为高压中温液态从冷凝器出口流出，依次通过储液器、第一电磁阀、进入电池冷却器，在电池冷却器内制冷剂与冷却液进行热交换，空调制冷剂经电池冷却器出口后回到压缩机，形成空调液冷循环装置。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种电动车电池冷却装置；

图2是本发明第二实施例提供的一种电动车电池冷却方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

本发明公开了一种电动车电池冷却装置及方法，旨在解决现有技术中，无法实现远程控制电动车动力电池冷却、及无法短时间内将动力电池温度冷却至合理范围内。

请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种电动车电池冷却装置，包括：电池自循环冷却装置、空调液冷循环装置、bms集水冷控制装置13及远程控制模块；

其中，所述电池自循环冷却装置与所述bms集水冷控制装置13电气连接，所述空调液冷循环装置与bms集水冷控制装置13电气连接，所述远程控制模块与所述bms集水冷控制装置13电气连接。

需要说明的是，现有的电池液冷系统无法实现用户不在车辆旁边或者休息时，控制动力电池进行冷却，无法根据用户的需求在短时间内将动力电池冷却至预设温度范围内。

在本实施例中，通过bms集水冷控制装置13接收到远程或车辆终端的上电指令后，对车辆进行自检，当车辆无级故障和下电请求及soc的百分比大于预设值(例如5％)时，电池的温度信息，当获取到电池的温度大于水泵10开启温度时，开启所述电池自循环冷却装置对电池进行降温，当获取到电池的温度大于压缩机4开启温度时，闭合高压电附件3，使得压缩机4和冷凝器5上电，空调液冷循环装置对电池进行降温。

在本实施例中，所述电池自循环冷却装置包括：bms集水冷控制装置13、电池箱冷却装置12、水泵10、电池冷却器11、膨胀水箱14；

其中，所述水泵10的出水口与所述电池箱冷却装置12的进水口连接，所述电池箱冷却装置12的出水口通过所述电池冷却器11与与所述水泵10的进水口连接，所述膨胀水箱14配置在所述电池冷却器11的与所述电池箱冷却装置12之间，所述bms集水冷控制装置13通过所述高压电附件3与所述水泵10电气连接。

需要说明的是，当所述bms集水冷控制装置13获取到电池的温度大于水泵10开启温度时，开启所述电池自循环冷却装置对电池进行降温，所述水泵10开始运转，水泵10带动冷却液从出水口流出，进入电池箱冷却装置12的进水口，通过电池箱冷却装置12的出水口流出，进入电池冷却器11的进水口，通过电池冷却器11的出水口流出，回到水泵10的进水口，形成循环回路，其中，所述膨胀水箱14为循环冷却回路补充冷却液，以保证回路可靠冷却和冷却有效性。该电池自循环冷却回路主要作用为使电池之间保持良好的温度一致性，以遏制因电池之间差异性所带来的电池放电容量的“木桶”效应。

在本实施例中，空调液冷循环装置包括：高压电附件3、第一电磁阀8、第二电磁阀9、蒸发器15、压缩机4、冷凝器5及储液器6；

所述第一电磁阀8的出水口通过所述电池冷却器11与所述压缩机4的进水口连接，所述压缩机4的出水口与所述冷凝器5的进水口连接，所述冷凝器5的出水口与所述储液器6的进水口连接，所述储液器6的出水口，与所述第一电磁阀8、第二电磁阀9的进水口连接，所述第二电磁阀9的出口与所述蒸发器15的出水口连接，所述蒸发器15的出水口与所述压缩机4的进水口连接，其中，所述bms集水冷控制装置13通过所述高压电附件3与所述第一电磁阀8、所述第二电磁阀9、所述蒸发器15、所述压缩机4及所述冷凝器5电气连接。

需要说明的是，当获取到电池的温度大于压缩机4开启温度时，闭合高压电附件3，bms集水冷控制装置13发送闭合控制信号至所述、第二电磁阀9、压缩机4、冷凝器5，使得压缩机4和冷凝器5上电，由压缩机4压缩气态制冷剂，压缩后的高压高温气态制冷剂通过冷凝器5的入口进入，在冷凝器5风扇的散热作用下，制冷剂变为高压中温液态从冷凝器5出口流出，依次通过储液器6、第二电磁阀9、进入电池冷却器11，在电池冷却器11内制冷剂与冷却液进行热交换，空调制冷剂经电池冷却器11出口后回到压缩机4，形成空调液冷循环装置。

其中，所述第一电磁阀8、所述蒸发器15用于为驾驶舱乘员提供空调制冷。

在本实施例中，远程控制模块包括：无线模块2、车辆终端监控模块1；

其中，所述无线模块2、车辆终端监控模块1与所述bms集水冷控制装置13电气连接，所述无线模块2与所述车辆终端监控模块1电气连接，所述无线模块2用于与远程终端通讯。

需要说明的是，所述无线模块2用于与远程终端(可以是手机、pad及电脑等)通讯，当接收到上电指令之后，发送至bms集水冷控制装置13，车辆终端监控模块1用于监控车辆的当前状态，例如动力电池的soc值，动力电池的温度。

请参阅图2，本发明第二实施例提供了一种电动车电池冷却方法，包括：

s101，在bms集水冷控制装置接收到上电指令后，读取车辆状态，其中，所述上电指令包括远程控制模块的上电指令及车辆终端的上电指令；

需要说明的是，所述bms集水冷控制装置用于接收远程控制模块的上电指令及车辆终端的上电指令，之后对车辆的bms集水冷控制装置自身故障、soc的百分比、及整车的一级故障和下电请求状态进行检测，需要同时检测到车辆自身无一级故障(例如can总线通讯异常等)及不存在下电请求、soc≥5％(不仅限于5％，可以根据实际情况对应设置)，bms集水冷控制装置自身故障。

s102，当判断到车辆无异常时，bms集水冷控制装置闭合内部继电器，并获取电池的温度信息；

需要说明的是，当检测到车辆无上述故障时，bms集水冷控制装置闭合内部继电器，读取动力电池各个部位的温度值。

s103，根据所述电池的温度信息判断到电池的温度高于水泵开启温度时，开启所述电池自循环冷却装置对电池进行降温；

需要说明的是，在检测到车辆处于放电状态，或者充电状态，或者远程操作控制启动时，获取电池上的最高温度值与最低温度值、及两者间的差值△t，当判断到所述差值△t大于最小电池温差保护限值ttmin，或最高温度值大于水泵开启温度值twp时，开启水泵使其以最低运行转速运行；其中，所述差值△t为动力电池中最高温度与最低温度差值△t。

当判断到电池的温度处于最小电池温差保护限值ttmin和最大电池温差保护限值ttmax之间，且最高温度值小于水泵开启温度值twp时，采用线性插值建立第一水泵转速增量△v1与所述差值△t的对应关系，使所述水泵以最低转速vwplow与第一水泵转速增量△v1的和值转速运行,水泵转速v＝vwplow+△v1；

当判断到所述差值△t小于最小电池温差保护限值ttmin、最高温度值大于水泵开启温度值twp但不大于最高温度预设值tmax时，采用线性插值建立第二水泵转速增量△v2与所述差值△t的对应关系，使所述水泵以最低转速vwplow与第二水泵转速增量△v2的和值转速运行,水泵转速v＝vwplow+△v2；

需要说明的是，在本实施例中水泵开启温度值twp可以为30℃，最高温度预设值tmax可以为55℃。

当判断到所述差值△t大于最小电池温差保护限值ttmin、最高温度值大于水泵开启温度值twp时时，采用线性插值建立第一水泵转速增量△v1、第二水泵转速增量△v2与所述差值△t的对应关系，使所述水泵以最低转速vwplow与第一水泵转速增量△v1及第二水泵转速增量△v2的和值转速运行,水泵转速v＝vwplow+△v1+△v2,但不得超过水泵最高运行转速vwpmax；

当判断到所述差值△t大于最大电池温差保护限ttmax值、或最高温度值大于最高温度预设值tmax时，使所述水泵以最高运行转速vwpmax运行。

在电池最高温度＜twp，或电池温差△t不属于【ttmin，ttmax】，或电池soc过低，或者有一级故障时，bms集水冷控制装置3发送水泵关闭指令。

s104,根据所述电池的温度信息判断到电池的温度高于压缩机开启温度taco时，开启所述空调液冷循环装置对电池进行降温。

当判断到电池的最高温度值大于压缩机开启温度taco时，开启压缩机使其以初始转速vorg运行；在本实施例中，taco的值可以是35℃。

当判断到电池的最高温度值大于电池放电功率限制温度tdpl时(可以是电池温度≥tdpl-5时)，使所述压缩机以最高运行转速vacmax运行；在本实施例中，tdpl可以为55℃。当判断到电池的最高温度值大于压缩机开启温度taco，且小于电池放电功率限制温度tdpl时(可以是taco+1≤tc≤tdpl-6时)，使所述压缩机以初始转速vorg与压缩机转速增量△vac的和值运行，压缩机转速vac＝vorg+△vac。

电池温度≥40℃，冷凝器的风扇开启为最高档，因为电池在高温下使用会极大影响其使用寿命，所以尽可能缩短电池在高温状态下充放电时间。

在本实施例中，还包括：

读取当前运行时间；

当根据所述当前运行时间，判断到车辆运行在第一预设时段和第三预设时段内，使所述压缩机以初始转速vorg与压缩机转速增量△vac及第一档位增量vaca的和值运行，压缩机转速vac＝vorg+△vac+vaca；

当根据所述当前运行时间，判断到车辆运行在第三预设时段内，使所述压缩机以初始转速vorg与压缩机转速增量△vac及第二档位增量2*vaca的和值运行，压缩机转速vac＝vorg+△vac+2*vaca。

需要说明的是，本实施例中，根据车辆使用环境温度变化(特别是炎热的夏天)对电池性能和寿命的影响，引入环境温度变化影响因子。根据一天中环境温度变化规律与时间的关系，建立时间影响因子与制冷系统压缩机转速增量的对应关系。若车辆处于当天时间的10时～11时或者17时～18时，bms集水冷控制装置控制压缩机转速vac＝vorg+△vac+vaca；若车辆运行处于当天时间的12时～16时时，bms集水冷控制装置控制压缩机转速vac＝vorg+△vac+2*vaca；若车辆运行于其它时间，则不调整。

在本实施例中，根据车辆使用工况恶劣程度、使用频繁程度、充放电次数对电池和车辆使用性能的影响，引入深度充放电循环次数、电池高温状态百分比、直流充电等统计数据作为隔天车辆运行时压缩机初始转速vorg参数的确定依据，包含如下步骤：

预设深度放电为放电至soc≤40％，深度充电定义为充电至soc≥80％，放电和充电各一次组成充放电循环次数为一次。

车辆首次上电时，首先初始化设置参数，vorg＝vaclow压缩机的最低运行转速，记录数据初始化为0，同时记录的数据每隔30天会初始化重新记录统计，以更好响应一年四季环境温度的变化规律。

车辆当天首次上电，需要统计整理前4天每天的深度充放电循环次数，前四天每天电池温度≥45℃的百分比数据，以及直流充电使用次数，用于确定每天压缩机运行的初始转速vorg。

若充放电循环次数连续4天≥2次，并且电池温度tc≥45℃百分比超过60％时，则定义压缩机初始转速vorg＝vaclow+2*vaca，完全相反则压缩机初始转速vorg＝vaclow-2*vaca(vorg≥vaclow)；若充放电循环次数连续4天≥2次，或者电池温度tc≥45℃百分比超过60％时，则定义压缩机初始转速vorg＝vaclow+vaca，反之则压缩机初始转速vorg＝vaclow-vaca(vorg≥vaclow)；若用户使用直流充电百分比超过80％时且vorg＝vaclow时，则定义压缩机初始转速vorg＝vaclow+vaca；若为其它情形，则压缩机初始转速vorg保持为上一次数值。

在车辆充放电过程中，记录soc＝40％(放电)和soc＝80％(充电)时的次数，记录充放电电池温度tc与soc的关系对应数据,记录直流充电次数数据。

在车辆充放电结束时，整理、统计并记录上面所述数据，实时保存。在本实施例中，所述当判断到车辆无异常时，bms集水冷控制装置闭合内部继电器，并获取电池的温度信息之后，还包括：

判断是否接收到一键式快速冷却指令；

当判断到接收到一键式快速冷却指令，根据所述电池的温度信息判断到电池的温度大于水泵开启温度，使得所述水泵以最大最高运行转速vwpmax运行；

当判断到接收到一键式快速冷却指令，根据所述电池的温度信息判断到电池的温度大于压缩机开启温度taco，使得所述压缩机以最大最高运行转速vacmax运行；

一键式快速冷却指令根据车辆用户对时间需求紧迫程度选择一键式快速冷却方式来冷却电池，以求最短时间完成电池冷却。

基于本发明提供的一种电动车电池冷却装置及方法，通过bms集水冷控制装置接收到远程或车辆终端的上电指令后，对车辆进行自检，当车辆无级故障和下电请求及soc的百分比大于预设值(例如5％)时，电池的温度信息，当获取到电池的温度大于水泵开启温度时，开启所述电池自循环冷却装置对电池进行降温，水泵开始运转，水泵带动冷却液从出水口流出，进入电池箱冷却装置的进水口，通过电池箱冷却装置的出水口流出，进入电池冷却器的进水口，通过电池冷却器的出水口流出，回到水泵的进水口，形成循环回路。

当获取到电池的温度大于压缩机开启温度时，闭合高压电附件，使得压缩机和冷凝器上电，由压缩机压缩气态制冷剂，压缩后的高压高温气态制冷剂通过冷凝器的入口进入，在冷凝器风扇的散热作用下，制冷剂变为高压中温液态从冷凝器出口流出，依次通过储液器、第一电磁阀、进入电池冷却器，在电池冷却器内制冷剂与冷却液进行热交换，空调制冷剂经电池冷却器出口后回到压缩机，形成空调液冷循环装置。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。