车辆电池控温装置和车辆电池控温方法与流程

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种车辆电池控温装置和一种车辆电池控温方法。

背景技术：

目前，随着新能源行业的快速发展，电池应用领域更加广泛，例如在汽车中使用，通过使用动力电池系统为电动汽车提供电能，可减少不可再生资源的使用。

然而，电池无论是在充电状态还是放电状态都会产生一定的热量，当热量过高时，会造成电池温度超过正常使用的温度范围值，从而使得电池性能会下降，降低循环寿命。此外，当电池在处于温度较低的环境中时，电池性能也会下降。

现有技术中虽然具有一些简单的加热、风冷方案，但其效果都甚微，不能有效解决问题。

因此，如何全面有效地控制电池的温度，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种车辆电池控温装置和一种车辆电池控温方法，旨在解决如何有效控制电池的温度的技术问题，能够全面有效地实现对电池的加热功能和降温功能。

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆电池控温装置，包括：电池温度传感器，设置在车辆动力电池上；BMS控制器，连接至所述电池温度传感器和温控装置；所述温控装置，包括空调制冷组件和燃油加热组件，所述空调制冷组件和所述燃油加热组件分别与所述BMS控制器相连；液体换热器，连接至所述燃油加热组件，与所述车辆动力电池相接触。

在本发明上述实施例中，可选地，所述空调制冷组件包括空调制冷器和TMS控制器，所述燃油加热组件包括燃油加热器、油泵、油箱、尾气排出装置和加热控制器，所述加热控制器连接至所述TMS控制器或所述BMS控制器。

在本发明上述实施例中，可选地，所述液体换热器的换热液体包括防冻液或防冻油。

在本发明上述实施例中，可选地，所述液体换热器位于所述车辆动力电池的箱体内部，与所述车辆动力电池直接接触，并连接有液体流通管道，所述液体流通管道的外部具有隔热层，其中，所述液体流通管道包括橡胶管道和/或金属管道。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：温控装置开关，连接至所述BMS控制器和所述温控装置。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：换热液体循环泵，连接至所述BMS控制器和所述液体换热器，所述换热液体循环泵内具有液体流量调节阀。

在本发明上述实施例中，可选地，所述空调制冷组件的高压电源由所述车辆动力电池提供，所述燃油加热组件和所述换热液体循环泵的低压电源由车辆的整车电源提供。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：液体温度传感器，设置在所述换热液体循环泵连接的液体循环回路上，连接至所述BMS控制器、所述TMS控制器和所述加热控制器中的一种或多种。

第二方面，本发明实施例提供了一种车辆电池控温方法，使用上述第一方面中任一项所述的车辆电池控温装置，包括：通过电池温度传感器检测车辆动力电池的温度，并将检测结果发送至BMS控制器；通过所述BMS控制器根据所述检测结果确定所述温度的范围；当所述温度处于第一范围时，通过温控装置中的空调制冷组件对所述车辆动力电池进行制冷降温；当所述温度处于第二范围时，通过所述温控装置中的燃油加热组件对所述液体换热器进行制热，以供对所述车辆动力电池进行加热。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：通过所述BMS控制器控制温控装置开关的工作状态，所述温控装置开关的工作状态包括开启状态、关闭状态和待机状态。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：根据所述空调制冷组件和/或所述燃油加热组件的参数信息，调节所述车辆电池控温装置中的换热液体循环泵的工作参数和/或液体流量调节阀的开度。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：通过液体温度传感器在所述换热液体循环泵连接的液体循环回路上检测换热液体温度；根据所述换热液体温度的范围，确定是否调整所述空调制冷组件或所述燃油加热组件的工作状态。

针对相关技术中的无法全面有效地控制电池的温度的技术问题，本发明采用BMS控制器对空调制冷组件和燃油加热组件进行调控，具体来说，在电池温度高于第一预设值时，说明电池温度已经高至影响正常工作，此时，通过空调制冷组件制冷，以实现对液体换热器中的换热液体的降温，由于液体换热器与车辆动力电池相接触，从而实现对车辆动力电池的降温，这种制冷方式相当于在空间内开空调制冷，制冷效果远高于普通的风冷制冷方式，并且，空调制冷组件并不向车辆动力电池的空间内散热，从而避免了热积累。

类似地，在电池温度低于第二预设值时，说明电池温度已低于能够维持正常放电的水平，此时，可以通过燃油加热组件对液体换热器中的换热液体进行加热，换热液体升温，则与液体换热器相接触的车辆动力电池可以随之被加热。其中，由于燃油加热组件是通过燃油提供所需能耗，不需要消耗电池本身的电能，即节省了电池的电能。

通过该技术方案，能够在不影响电池正常工作的基础上，在电池温度过高时对电池进行空调制冷，在电池温度过低时对电池进行燃油加热，以保证电池的安全性和工作效率不被温度变化所影响，进而提升了车辆动力电池的工作效率。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆电池控温装置的流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的车辆电池控温装置的原理示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的车辆动力电池的框图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的车辆电池控温方法的流程图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆电池控温装置的流程图。

如图1所示，本发明的一个实施例的车辆电池控温装置100包括：电池温度传感器102、BMS控制器104、温控装置106和液体换热器108。

电池温度传感器102设置在车辆动力电池上，用于检测车辆动力电池的温度，并将检测结果发送至BMS控制器104，以供BMS控制器104确定车辆动力电池的温度是否处于正常工作的范围。

BMS控制器104连接至电池温度传感器102和温控装置106，温控装置106包括空调制冷组件1062和燃油加热组件1064，空调制冷组件1062和燃油加热组件1064分别与BMS控制器104相连。

这样，可根据该检测结果确定车辆动力电池的温度所处的范围，其中，当车辆动力电池的温度所处的范围为第一温度范围时，说明电池温度已经高至影响正常工作，此时，通过空调制冷组件1062制冷，可以对液体换热器108中的换热液体的降温。进一步地，由于液体换热器108与车辆动力电池相接触，从而实现了对车辆动力电池的降温。

这种制冷方式相当于在空间内开空调制冷，制冷效果远高于普通的风冷制冷方式，并且，空调制冷组件1062并不向车辆动力电池的空间内散热，从而避免了热积累。

当车辆动力电池的温度所处的范围为第二温度范围时，说明电池温度已低于能够维持正常放电的水平，此时，可以通过燃油加热组件1064对液体换热器108中的换热液体进行加热，换热液体升温，与液体换热器108相接触的车辆动力电池可以随之被加热。由于燃油加热组件1064是通过燃油提供所需能耗，其不需要消耗电池本身的电能，从而节省了电池的电能。

上述的第一温度范围可以是大于或等于第一预设值，第一预设值可选为32℃，当然，第一预设值也可以选为根据需要除此之外的其他值，同样地，第二温度范围可以是小于或等于第二预设值，第二预设值可选为5℃，当然，第二预设值也可以选为根据需要除此之外的其他值。

另外，在进行降温的过程中，当车辆动力电池的温度小于或等于第三预设值时，停止空调制冷组件1062的制冷工作，第三预设值可选为28℃，当然，第三预设值也可以选为根据需要除此之外的其他值。

在进行加热的过程中，当车辆动力电池的温度大于或等于第四预设值时，停止燃油加热组件1064的加热工作，第四预设值可选为10℃，当然，第四预设值也可以选为根据需要除此之外的其他值。

液体换热器108连接至燃油加热组件1064，与车辆动力电池相接触，也就是说，燃油加热组件1064的加热对象是液体换热器108中的换热液体，采用液体作为传热媒质，可以避免因气热容小、热导率差而导致传热效率低的问题，即提升了传热效率。

为了避免热量传输效率的损失，液体换热器108被安装在车辆动力电池的箱体内部，与车辆动力电池直接接触。

在车辆动力电池的外围不需要加热的地方，还有用于传输换热液体的液体流通管道，液体流通管道包括但不限于橡胶管道和/或金属管道，液体流通管道的外部具有隔热层，以减少换热液体在传输过程中的热量损耗，其中，隔热层可选为保温棉，当然，隔热层也可以是根据需要除此之外的其他材料。

在本发明上述实施例中，可选地，液体换热器108的换热液体包括防冻液或防冻油，其中，所述防冻油包括但不限于硅油。

采用整车使用的防冻液或防冻油作为换热液体，则不需要再额外设置水箱，并且，由于防冻液或防冻油的防冻特性，也可以避免在换热液体因低温环境而冻住，从而避免影响对电池的加热。

综上，通过该技术方案，能够在不影响电池正常工作的基础上，在电池温度过高时对电池进行空调制冷，在电池温度过低时对电池进行燃油加热，以保证电池的安全性和工作效率不被温度变化所影响，进而提升了车辆动力电池的工作效率。

图2示出了根据本发明的一个实施例的车辆电池控温装置的原理示意图。

如图2所示，车辆电池控温装置具有温控装置开关和BMS控制器，温控装置开关和BMS控制器的电源为整车电源，整车电源包括整车24V电源，具体可以是铅酸电池或车载DC/DC(直流转直流电源)。

具体来说，整车24V电源采用双电源竞争供电的模式，以便实现整车24V电源来源稳定，比如，停车充电时，为了避免整车24V电池的供电中断而导致的充电过程中无法启动该车辆电池控温装置的问题，可采取以下两种方式：

第一，可引入第二个电源，该电源可选为外界的充电桩，充电桩充电时会给车载充电机提供高压电和低压电。

第二，可利用车载充电机的高压电通过DC/DC转换成充电过程中整车需要的24V低压。这样的双电源竞争供电模式，还有利于整车24V电池的电量保存，尤其对于DC/DC供电方式，可以完全避免整车24V电池亏电不能启动的故障。

BMS控制器负责管理车辆电池控温装置乃至整个电池系统的运行和控制，其中，BMS控制器连接至TMS控制器，并能够通过TMS控制器控制空调制冷器、换热液体循环泵和加热控制器的工作状态。另外，BMS控制器也可以直接与加热控制器相连，以控制其工作状态(图中未示出)。

换句话说，在控制电路中，BMS控制器的下一级为TMS控制器，或者BMS控制器的下一级为TMS控制器和加热控制器，TMS控制器和加热控制器的再下一级才是各种执行部件，如油泵、燃油加热器、空调制冷器、换热液体循环泵等。

另外，也可以取消TMS控制器和加热控制器，直接由BMS控制器控制各种执行部件，如油泵、燃油加热器、空调制冷器、换热液体循环泵等。

温控装置开关连接至车辆电池控温装置的BMS控制器、TMS控制器、空调制冷器、换热液体循环泵、液体温度传感器、加热控制器、油泵等一众器件，由BMS控制器控制。BMS控制器根据电池温度情况进行分析，输出电池温控装置功能状态需求指令，需求指令包括开启指令、关闭指令或待机指令，分别对应温控装置开关的开启状态、关闭状态和待机状态。

当温控装置开关处于开启状态时，BMS控制器可以发送制冷指令、加热指令和自循环指令给TMS控制器，以供所述TMS控制器根据接收到的命令执行对应的功能。当温控装置开关处于待机制冷时，车辆电池控温装置处于待机休眠状态，此时车辆电池控温装置仅有控制器的休眠电流功耗，并可以随时被BMS控制器唤醒为开启状态。当温控装置开关处于关闭状态时，整个车辆电池控温装置被强制关闭。

其中，在24V低压电源配置方面，BMS控制器都由整车24V电源直接供电，TMS控制器、燃油加热器、空调制冷器内的相关组件、换热液体循环泵等的低压电源通过温控装置开关后，再由整车24V电源提供。而在高压电源配置方面，空调机组的高压电源则来自车辆动力电池(图中未示出)，这样分配有利于避免控制器电源、低压功率电源和高压电源之间开关切换时产生的相互干扰和冲击，能够提高系统稳定性。

BMS控制器还连接有电池温度传感器，电池温度传感器用于检测车辆动力电池的温度，BMS控制器可根据该检测结果确定车辆动力电池的温度所处的范围。

具体地，当车辆动力电池的温度大于或等于第一预设值时，说明电池温度已经高至影响正常工作，可通过空调制冷器制冷，以实现对液体换热器中的换热液体的降温，由于液体换热器与车辆动力电池相接触，进一步即可实现对车辆动力电池的降温。这种制冷方式相当于在空间内开空调制冷，制冷效果远高于普通的风冷制冷方式，并且，空调制冷器并不向车辆动力电池的空间内散热，从而避免了热积累，再者，空调制冷的能效比一般都在2.5左右，说明其将电能转化成制冷用热能的效率极高，从而既节约了电能，也提升了降温效果。

当车辆动力电池的温度小于或等于第二预设值时，说明电池温度已低于能够维持正常放电的水平，此时，TMS控制器可以通过控制加热控制器对液体换热器中的换热液体进行加热，与液体换热器相接触的车辆动力电池可以随之被加热，从而避免车辆动力电池的放电能力被低温环境影响。由于加热控制器通过燃油提供所需能耗，不需要消耗电池本身的电能，即节省了电池的电能。

其中，如果车辆为混合动力车型，可通过油泵直接连接整车的油箱，不必另设，以简化结构和降低成本。由于发动机的耗油量和燃油加热器的耗油量不同，所以选用的油泵的送油量是不同的。比如5kW的燃油加热器耗油量小于0.6升/小时，一般约为0.3升/小时。所以一般优选用小型柱塞计量泵就可以了。同时，还可以用车辆现有的油量监控系统，通过液位感应器监控油量。

空调制冷器和加热控制器可以采用同一个换热液体循环泵，以简化结构、节约部件成本，其中，换热液体循环泵可选为水泵。

需要补充的是，换热液体循环泵内具有液体流量调节阀，通过调节液体流量调节阀的开度，可以间接控制对车辆动力电池的加热效率。

燃油加热器的配置需要根据车辆动力电池的电量大小进行配置，比如，对于电量为20至40度电的电池，需配置5kW的加热功率，对于40至60度电的电池，配置10kW的加热功率，对应可满足电池升温速率0.5℃/min。

另外，在本方案中，还可以对车辆电池控温装置进行故障检测：

第一，采用尾气温度传感器采集尾气温度，并根据尾气温度判断燃油加热器是否正常运转。

具体地，由于气体的热容比防冻液的热容至少小1000倍，尾气温度具有温度高、变化大的特点，通过尾气温度检测结果可以更快捷有效地判断燃油加热器的工作状态。

第二，在液体循环回路上设置液体温度传感器，并通过液体温度传感器用于检测换热液体的温度。

采用换热液体温度的绝对值也可以判断燃油加热器是否正常运转，其中，换热液体可选为防冻液。因不用对温度数值进行计算，也就不用存储前面状态的温度数据，故该方式具有速度快、不需要暂时性存储器装置的优势。

第三，通过检测换热液体温度来进行安全控制，以防止燃油加热器出现加热过度和空调制冷器制冷过度的问题。

具体来说，换热液体的温度需要根据车辆动力电池能够长期耐受的温度进行控制，车辆动力电池能够长期耐受的温度范围可选为-40℃～80℃，比如，电池长期储存温度60℃，则加热的液体温度安全上限值可设置为60℃。

在实际场景中，可设置换热液体的安全温度范围为45℃～55℃，若换热液体的温度高于55℃，则停止燃油加热器的工作，而当换热液体的温度低于45℃时，则启动燃油加热器。

图3示出了根据本发明的一个实施例的车辆动力电池的框图。

如图3所示，根据本发明的一个实施例的车辆动力电池300，包括图1示出的车辆电池控温装置100，因此，该车辆动力电池300具有和图1示出的车辆电池控温装置100相同的技术效果，在此不再赘述。

图4示出了根据本发明的一个实施例的车辆电池控温方法的流程图。

如图4所示，本发明的一个实施例的车辆电池控温方法，使用图1中示出的车辆电池控温装置100，包括以下步骤：

步骤402，通过电池温度传感器检测车辆动力电池的温度，并将检测结果发送至BMS控制器。这样，可根据该检测结果确定车辆动力电池的温度所处的范围。

步骤404，通过BMS控制器根据检测结果确定温度的范围，当温度处于第一范围时，进入步骤406，当温度处于第二范围时，进入步骤408。

步骤406，当温度处于第一范围时，通过空调制冷组件对车辆动力电池进行制冷降温。

当车辆动力电池的温度所处的范围为第一温度范围时，说明电池温度已经高至影响正常工作，此时，通过空调制冷组件1062制冷，以实现对液体换热器108中的换热液体的降温，由于液体换热器108与车辆动力电池相接触，从而实现对车辆动力电池的降温。

这种制冷方式相当于在空间内开空调制冷，制冷效果远高于普通的风冷制冷方式，并且，空调制冷组件1062并不向车辆动力电池的空间内散热，从而避免了热积累。

步骤408，当温度处于第二范围时，通过燃油加热组件对液体换热器进行加热，以供加热车辆动力电池。

当车辆动力电池的温度所处的范围为第二温度范围时，说明电池温度已低于能够维持正常放电的水平，此时，可以通过燃油加热组件1064对液体换热器108中的换热液体进行加热，换热液体升温，则与液体换热器108相接触的车辆动力电池可以随之被加热。

其中，由于燃油加热组件1064是通过燃油提供所需能耗，不需要消耗电池本身的电能，即节省了电池的电能。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：在对车辆动力电池进行加热的过程中，还包括：检测温度是否上升至第一预设值；当检测结果为温度上升至第一预设值时，停止对车辆动力电池进行加热；以及在对车辆动力电池进行降温的过程中，还包括：检测温度是否下降至第二预设值；当检测结果为温度下降至第二预设值时，停止对车辆动力电池进行降温。

其中，第一温度范围可以是大于或等于第一预设值，第一预设值可选为32℃，当然，也可以选为根据需要除此之外的其他值，同样地，第二温度范围可以是小于或等于第二预设值，第二预设值可选为5℃，当然，也可以选为根据需要除此之外的其他值。

需要补充的是，在进行降温的过程中，当车辆动力电池的温度小于或等于第三预设值时，停止空调制冷组件1062的制冷工作，第三预设值可选为28℃，当然，也可以选为根据需要除此之外的其他值。

在进行加热的过程中，当车辆动力电池的温度大于或等于第四预设值时，停止燃油加热组件1064的加热工作，第四预设值可选为10℃，当然，也可以选为根据需要除此之外的其他值。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：通过所述BMS控制器控制温控装置开关的工作状态，所述温控装置开关的工作状态包括开启状态、关闭状态和待机状态。

温控装置开关连接至车辆电池控温装置的BMS控制器、TMS控制器、空调制冷器、换热液体循环泵、液体温度传感器、加热控制器、油泵等一众器件，由BMS控制器控制。BMS控制器根据电池温度情况进行分析，输出电池温控装置功能状态需求指令，需求指令包括开启指令、关闭指令或待机指令，分别对应温控装置开关的开启状态、关闭状态和待机状态。

当温控装置开关处于开启状态时，BMS控制器可以发送制冷指令、加热指令和自循环指令给TMS控制器，以供所述TMS控制器根据接收到的命令执行对应的功能。当温控装置开关处于待机制冷时，车辆电池控温装置处于待机休眠状态，此时车辆电池控温装置仅有控制器的休眠电流功耗，并可以随时被BMS控制器唤醒为开启状态。当温控装置开关处于关闭状态时，整个车辆电池控温装置被强制关闭。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：根据燃油加热组件的参数信息，调节车辆电池控温装置中的换热液体循环泵的工作参数和/或液体流量调节阀的开度。

通过调节液体流量调节阀的开度，可以间接控制对车辆动力电池的加热效率。其中，增大液体流量调节阀的开度，可以增大换热液体的流量，使得被加热的换热液体的量增大，相应地，液体换热器向车辆动力电池传递的热量就增多，加热效率就随之提升，反之，则加热效果降低。

在本发明上述实施例中，可选地，还包括：通过液体温度传感器在换热液体循环泵连接的液体循环回路上检测换热液体温度；根据换热液体温度的范围，确定是否调整燃油加热组件的工作状态。

换热液体的温度需要根据车辆动力电池能够长期耐受的温度进行控制，车辆动力电池能够长期耐受的温度范围可选为-40℃～80℃，比如，电池长期储存温度60℃，则加热的液体温度安全上限值可设置为60℃。

在实际场景中，可设置换热液体的安全温度范围为45℃～55℃，若换热液体的温度高于55℃，则停止燃油加热器的工作，而当换热液体的温度低于45℃时，则启动燃油加热器。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，能够在不影响电池正常工作的基础上，在电池温度过高时对电池进行空调制冷，在电池温度过低时对电池进行燃油加热，以保证电池的安全性和工作效率不被温度变化所影响，进而提升了车辆动力电池的工作效率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，实际实现时可以有另外的划分方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。