车用动力电池组主动风冷散热系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电动汽车领域，尤其设及一种车用动力电池组主动风冷散热系统及其 控制方法。
【背景技术】
[0002] 据相关研究，充放电倍率、动力电池 S0C状态W及环境溫度对动力电池内阻均有不 同程度的影响，进而影响溫升速度，且在我国南方，夏季溫度可达到零上35度甚至更高，在 运种条件下电池散热能力较差，因此需要对电池进行快速散热，W便达到理想工作溫度，避 免由于电池组溫度过热所导致的不良后果。所W根据动力电池工作状态的不同，需要采取 不同的散热策略。而且当电池表面溫度过高时，电池内部溫度往往早已超过许可上限，因此 容易因为电池溫度过高导致电池寿命下降。电池升溫主要是由于电池内阻增大，电池内阻 是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，由欧姆内阻与极化内阻组成。
[0003] 目前，电动汽车所用动力电池的冷却方法主要分为液冷和风冷。液体冷却效率高， 但结构复杂且维修不变。气体冷却多为自然风冷却和强制风冷却，后者冷却效果明显强于 前者。强制风主要通过风扇从乘员舱或者外界环境吸风实现。
[0004] 模糊控制是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。在传统的控制领域里， 控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的关键。然而，对于复杂的系统或难W精确 描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着W模糊数学来处理运些控制问题。"模糊"是 人类感知万物，获取知识，思维推理，决策实施的重要特征。"模糊"比"清晰"所拥有的信息 容量更大，内涵更丰富，更符合客观世界。模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能 控制的范畴。模糊控制的一大特点是既有系统化的理论，又有大量的实际应用背景。
[0005] 电动汽车空调系统多采用电动压缩机，它利用动力电池的电能为汽车乘员舱制 冷。空调中的蒸发器的出风溫度调节是通过控制蒸发压力实现的，即调节低压压力表的压 力值，操作中通过调节热力膨胀阀（或节流阀）的开度来调节低压压力的高低。膨胀阀开启 度大，蒸发溫度升高，低压压力也升高，制冷量就会增大;如果膨胀阀开启度小，蒸发溫度降 低，低压压力也降低，制冷量就会减少。
[0006] 目前动力电池的散热系统只能实现固定的散热效果，无法根据动力电池的工作状 态和物理状态实时变化，一旦动力电池溫度出现发散趋势无法进行及时降溫，因此散热效 果较差。
【发明内容】
[0007] 本发明目的就是为了提高车用动力电池组散热效率而提供的一种车用动力电池 组主动风冷散热系统，W便实现散热系统随动力电池不同状态的实时变化，大幅降低电池 组溫度过高的风险。
[000引本发明的目的是通过W下方案实现的，结合附图：
[0009]本发明提供一种车用动力电池组主动风冷散热系统，包括乘员舱空调系统100,其 包括冷凝器1、电动压缩机2、储液罐3、鼓风机4、一号蒸发器5、一号电子膨胀阀9、一号溫度 传感器10,冷凝器1的出口依次经一号电子膨胀阀9、一号蒸发器5、储液罐3、压缩机2后再进 入冷凝器入口，形成乘员舱空调系统的冷却液循环；
[0010] 所述车用动力电池组主动风冷散热系统还包括动力电池组冷却管路、风道系统W 及控制系统;所述动力电池组冷却管路包括依次连接在所述冷凝器1出口与储液罐3入口之 间的二号电磁阀11、二号电子膨胀阀12、二号蒸发器15、二号蒸发压力调节阀14、二号单向 阀13,形成乘员舱空调系统外的冷却液循环;所述风道系统的入口分别连接二号蒸发器15 和车内乘员舱16,风道系统的出口连接动力电池箱体31;所述控制系统包括通过CAN总线 (控制器局域网络)与整车控制器33通信的电池管理系统32、空调控制单元34和散热系统控 制单元35。
[0011] 所述的一种车用动力电池组主动风冷散热系统，其中，所述乘员舱空调系统100还 包括一号单向阀6、一号蒸发压力调节阀7及一号电磁阀8,一号电磁阀8安装在所述冷凝器1 出口及一号电子膨胀阀9入口之前，一号蒸发压力调节阀7入口连接一号蒸发器5,一号蒸发 压力调节阀7出口连接一号单向阀6入口，一号单向阀6出口连接所述储液罐3入口。
[0012] 所述的一种车用动力电池组主动风冷散热系统，其中，所述风道系统包括一号风 道17、二号风道18及Ξ号风道23,二号风道18入口连接车内乘员舱16,一号风道17入口连接 二号蒸发器15,一号风道17出口和二号风道18出口共同连接Ξ号风道23入口，Ξ号风道23 末端连接动力电池箱31的进风口，动力电池箱31的进风口处设置有吸风风扇25，箱体的另 一侧设置有出风口和排风风扇26。动力电池组被放置在动力电池箱体31内。
[0013] 所述的一种车用动力电池组主动风冷散热系统，其中，二号风道18的入口处设置 有二号溫度传感器27和二号风口 20，二号风口 20与二号步进电机22通过花键连接;一号风 道17中设置有一号风口 19,一号风口 19和一号步进电机21通过花键连接;二号蒸发器15的 出风处设置有Ξ号溫度传感器28，电池箱体的进风口处还设置有四号溫度传感器29和风速 传感器24。
[0014] 本发明同时提供一种车用动力电池组主动风冷散热系统的控制方法，车用动力电 池组主动风冷散热系统包括乘员舱空调系统100、动力电池组冷却管路、风道系统W及控制 系统，所述动力电池组冷却管路连接在所述乘员舱空调系统100的冷凝器1出口与储液罐3 入口之间，其包括二号蒸发器15,所述风道系统包括一号风道17、二号风道18及Ξ号风道 23,二号风道18入口连接车内乘员舱16,一号风道17入口连接二号蒸发器15,一号风道17出 口和二号风道18出口共同连接Ξ号风道23入口，Ξ号风道23末端连接动力电池箱31的进风 口，电池箱体的进风口处设置有吸风风扇25，电池箱体的另一侧设置有排风风扇26;
[0015] 该控制方法包括W下步骤：
[0016] 步骤一、利用模糊控制法和系数修正法相结合，获得系统溫控系数R并判断溫控系 数R是否为零；
[0017] 步骤二、当溫控系数R为零时，表明动力电池组溫度过低且无散热需求，此时需停 用动力电池组冷却管路并根据乘员舱来风溫度与电池高效工作溫度下限值的大小选择是 否需要乘员舱送风对动力电池组进行加热；
[0018] 步骤Ξ、若溫控系数R不为零，表明动力电池组有散热需求，此时需要解析电池箱 所需的进风溫度T舰，并根据电池箱所需的进风溫度选择散热模式对动力电池组进行散热。
[0019] 所述的一种车用动力电池组主动风冷散热系统的控制方法，其中，所述步骤一利 用模糊控制法和系数修正法相结合，获得系统溫控系数R，具体包括W下过程：
[0020] 1)首先根据模糊控制方法确定反映动力电池组散热需求的复合影响系数Q:
[0021] 1.1)确定模糊控制器的输入量和输出量:输入量为当前动力电池组充放电电流值 和当前电池表面溫度值，输出量为复合影响系数Q;
[0022] 1.2)确定模糊控制器的输入量、输出量的取值和论域范围；
[0023] 1.3)对模糊控制器的输入量和输出量进行模糊化，确定充放电电流、电池表面溫 度W及复合影响系数Q的量化因子，分别为K i = 2/C，Kt = 1 /10和Kc = 1。C为当前充放电倍 率。实际值乘W量化因子即为论域值;确定隶属度函数，即
S数中0分别 为0.15,3和0.3;(：为正态分布中间值，取值范围为上述模糊控制器的变量实际取值，^取值 为系统输入值，即为充放电倍率和电池表面溫度；
[0024] 1.4)确定模糊推理规则，基于模糊推理规则制定模糊矩阵表；
[0025] 2)利用系数修正法将经过上述步骤1)模糊控制方法确定的符合影响系数Q依次经 过Ξ次修正，获得系统溫控系数R。
[0026] R=WXulXu2 = QXKsocXulXu2
[0027] 其中，
[0028] Q为复合影响系数；
[0029] Ksoc为S0C修正系数；
[0030] W为溫升预测系数，取值范围由Q和Ksoc决定；
[0031] ul为电池箱内部溫度修正系数；
[0032] u2为电池表面溫度变化率修正系数。
[0033] 所述的一种车用动力电池组主动风冷散热系统的控制方法，其中，所述步骤二当 溫控系数R为零时，表明动力电池组溫度过低且无散热需求时的控制过程为：
[0034] 1)停用所述动力电池组冷却管路，二号蒸发器15不制冷且关闭一号风道17;
[0035] 2)判断车内乘员舱16来风溫度是否高于预设的电池