一种混合动力汽车动力电池的冷却控制系统及方法与流程

文档序号:11179550
一种混合动力汽车动力电池的冷却控制系统及方法与流程
本发明涉及动力电池的温控技术,具体是一种混合动力汽车动力电池的冷却控制系统及方法。

背景技术:
动力电池在充放电过程中会产生热量,在高温工况下如果不能及时散发热量,不但会影响其工作效率,而且会影响其使用寿命,甚至引起安全隐患。混合动力汽车的动力电池热管理系统采用风冷、水冷或油冷方式的方式对电池包进行冷却。风冷方式不需要复杂的管路布局,但是散热能力有限,散热不均匀,对发动机舱整体结构设计要求高。油冷方式能够均匀的散热,而且散热能力也不错,但是油冷装置设计比较复杂,成本也较高。水冷是汽车领域常用的零部件冷却手段,散热能力不错,易于实现。现有的冷却控制方法一般是基于电池自身发热特性设置控制阀值对电池的温度进行控制,而欠缺对车辆运行工况的考虑。汽车运行的工况复杂多变,对电池包的冷却控制有很大影响,例如电池工作的环境温度就是影响电池升温和降温一个重要因素,动力电池对工作的环境温度要求较高,单纯的某一种制冷方式很难满足各种工况下的冷却需求。

技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种混合动力汽车动力电池的冷却控制系统及方法,其综合分析和评估车辆运行工况对电池包冷却的影响,既实现不同工况下电池的有效冷却,也实现了不同制冷模式的平稳过度,而且兼顾了制冷系统的节能设计。本发明的技术方案如下:一种混合动力汽车动力电池的冷却控制系统,其包括通过管路串连的电池包、电子水泵和散热器,所述电子水泵设置于散热器的出水口与电池包的进水口之间,散热器的出水口与电池包的进水口之间的管路还并联有一条补偿管路,该补偿管路上设置有补偿水箱,其还包括通过管路连接于电池包的出水口与散热器的进水口之间的电池冷却器,所述电池冷却器利用空调压缩机降温;电池包与电池冷却器之间的管路上设置有开关,电池冷却器的出水口处设置有用于检测电池包工作环境温度的第一温度传感器,散热器对应设置有电控风扇,电池包的进水口处设置有用于检测电池包进水温度的第二温度传感器。所述第一温度传感器和第二温度传感器硬线直连至热管理控制器,所述空调压缩机连接有空调控制器,所述电池包连接有电池包控制器,所述热管理控制器、空调控制器以及电池包控制器通过CAN总线交互参数信息和控制信号,热管理控制器与电控风扇、电子水泵、开关以及电池冷却器控制连接,热管理控制器基于电池包的工作环境温度、电池剩余电量和电池输出功率控制电子水泵、电控风扇、空调压缩机的运行状态以及开关的通断和电池冷却器的启停。进一步的,所述热管理控制器通过硬线与电控风扇和电子水泵连接,并通过控制硬线上的占空比实现对电子水泵和电控风扇的速度调控。本发明还公开了一种基于上述冷却控制系统的混合动力汽车动力电池的冷却控制方法:所述热管理控制器获取电池最高温度Tmax、电池剩余电量Qsoc、电池输出功率Pout、电池工作环境温度Tev、电池进水温度和空调压缩机的工作状态信息,并进行如下阀值的计算:根据电池工作环境温度Tev计算自然水冷开启电池温度阀值基础值Tstb1=f1(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算风扇水冷开启电池温度阀值基础值Tstb2=f2(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算强制冷却开启电池温度阀值基础值Tstb3=f3(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算自然水冷关闭电池温度阀值基础值Tspb1=g1(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算风扇水冷关闭电池温度阀值基础值Tspb2=g2(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算强制冷却关闭电池温度阀值基础值Tspb3=g3(Tev)。根据电池包剩余电量Qsoc和电池包输出功率Pout计算电池温度阀值修正值Tmd=h1(Qsoc,Pout),则有:自然水冷开启电池温度阀值Tst1=Tstb1+Tmd。风扇水冷开启电池温度阀值Tst2=Tstb2+Tmd。强制冷却开启电池温度阀值Tst3=Tstb3+Tmd。自然水冷关闭电池温度阀值Tsp1=Tspb1+Tmd。风扇水冷关闭电池温度阀值Tsp2=Tspb2+Tmd。强制冷却关闭电池温度阀值Tsp3=Tspb3+Tmd。根据电池工作环境温度Tev计算风扇水冷却开启进水温度阀值Tiwt2=fiwt2(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算强制冷却开启进水温度阀值Tiwt3=fiwt3(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算风扇水冷却关闭进水温度阀值Tiwp2=fiwp2(Tev)。根据电池工作环境温度Tev计算强制冷却关闭进水温度阀值Tiwp3=fiwp3(Tev)。根据电池工作环境温度Tev、电池最高温度值Tmax、电池剩余电量Qsoc和输出功率Pout计算目标冷却水温Tiwa=fiwa(Tev,Tmax,Qsoc,Pout)。所述自然水冷开启电池温度阀值Tst1<风扇水冷开启电池温度阀值Tst2<强制冷却开启电池温度阀值Tst3;所述自然水冷关闭电池温度阀值Tsp1<风扇水冷关闭电池温度阀值Tsp2<强制冷却关闭电池温度阀值Tsp3;风扇水冷却开启进水温度阀值Tiwt2<强制冷却开启进水温度阀值Tiwt3;风扇水冷却关闭进水温度阀值Tspi2<强制冷却关闭进水温度阀值Tspi3。所述热管理控制器的控制逻辑为:首先,初始化各部件,使得水泵控制占空比为最小值Dpmin,风扇控制占空比为最小值Dfmin,电池冷却器处于关闭状态,压缩机请求功率为最小值Prmin;保持初始化状态直至电池最高温度值Tmax≥自然水冷却开启电池温度阀值Tst1,冷却控制系统进入自然水冷却模式。然后,在自然水冷却模式下,若电池最高温度值Tmax<自然水冷开启电池温度阀值Tst1,则退出自然水冷却模式,返回到初始化状态;否则,判断冷却控制系统是否具备切换到强制冷却模式的条件:电子水泵以最大控制占空比Dpmax运行且电池进水温度Tiwt≥强制冷却开启进水温度阀值Tiwt3且空调压缩机工作状态正常;或者电子水泵以最大占空比Dpmax运行的时间>限制时间TimeD1且电池最大温度Tmax≥强制冷却开启电池温度阀值Tst3且空调压缩机工作状态正常。在冷却控制系统不具备切换到强制冷却模式的条件时,判断冷却控制系统是否具备切换到风扇水冷却模式的条件:电子水泵以最大控制占空比Dpmax运行且电池进水温度Tiwt≥风扇水冷却开启进水温度阀值Tiwt2;或者电子水泵以最大占空比Dpmax运行的时间>限制时间TimeD1且电池最大温度Tmax≥风扇水冷却开启电池温度阀值Tst2。其次,在强制冷却模式下,当电池最大温度Tmax≤强制冷却关闭电池温度阀值Tsp3、电池进水温度值Tiwt≤强制冷关闭进水温度阀值Tspi3、空调压缩机工作状态异常三个条件中的任意条件发生时,退出强制冷却模式,返回自然水冷却模式。在风扇水冷却模式下,当电池最高温度值Tmax≤风扇水冷关闭电池温度阀值Tsp2,或者电池进水温度值Tiwt≤风扇水冷关闭进水温度阀值Tspi2,退出风扇水冷却模式,返回自然水冷却模式;当电池进水温度Tiwt≥强制冷却开启进水温度阀值Tiwt2且空调压缩机工作状态正常,或者风扇以最大占空比Dfmax运行的时间>限制时间TimeD2、电池最高温度Tmax≥强制冷却开启电池温度阀值Tst3且空调压缩机工作状态正常,退出风扇水冷却模式,进入强制冷却模式。其中,自然水冷却模式为:电子水泵运行状态且占空比Dpump根据电池进水温度Tiwt和目标冷却水温Tiwa的差值计算有:Dpump=fdp(Tiwt-Tiwa),电控风扇关闭状态,电池冷却器关闭状态,不请求空调压缩机工作。风扇水冷却模式为:电子水泵运行状态且占空比Dpump为最大值Dpmax,电控风扇占空比Dfan根据电池进水温度Tiwt和目标冷却水温Tiwa的差值计算有:Dfan=fdf(Tiwt-Tiwa),电池冷却器关闭状态,不请求空调压缩机工作。强制冷却模式为:电子水泵运行状态且占空比Dpump为最大值Dpmax,电控风扇关闭状态,电池冷却器运行状态,请求空调压缩机工作功率Preq根据电池进水温度Tiwt和目标冷却水温Tiwa的差值计算有:Preq=fpr(Tiwt-Tiwa)。进一步的,所述热管理控制器的控制流程为:步骤一、各部件初始化,使得水泵控制占空比为最小值Dpmin,风扇控制占空比为最小值Dfmin,电池冷却器处于关闭状态,压缩机请求功率为最小值Prmin。步骤二、判断电池最高温度值Tmax值,若电池最高温度值Tmax≥自然水冷开启电池温度阀值Tst1,则冷却控制系统进入自然水冷却模式;否则返回步骤一。步骤三、判断电池最高温度值Tmax值,若电池最高温度值Tmax≤自然水冷关闭电池温度阀值Tsp1,则关闭电子水泵,退出自然水冷却模式,返回步骤二;否则进入步骤四。步骤四、判断电子水泵是否以最...
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