电池模组温度控制方法

1.本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种电池模组温度控制方法。


背景技术：

2.目前电动汽车内电池能量密度越来越高，常用的液冷和油冷虽然冷却效果和保温性较好，但有漏液的风险，并且在一定程度上增加了电池的重量，降低电池的箱体的能量密度,冷却效果有局限性。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种电池模组温度控制方法，以解决现有技术中的电池热量集聚的问题。
4.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池模组温度控制方法，控制方法用于对车辆温控系统中的电池模组进行温度控制，车辆温控系统，包括车体、电池模组、风机部、空调机、控制器、第一温度检测器和第三温度检测器，车体设置有第一风道部和第二风道部，第一风道部具有进口端和出口端，电池模组设置于第一风道部内并位于进口端和出口端之间，风机部与车体连接，风机部工作时，外界气流通过进口端进入第一风道部内与电池模组进行热交换，经热交换后的气流通过出口端排出车体外，空调机的出风口通过第二风道部可选择地与第一风道部和车体的车厢内部连通设置，控制器与电池模组、风机部和空调机电性连接，第一温度检测器靠近电池模组的箱体的进口处设置，第一温度检测器用于检测进入箱体内气流的温度，第三温度检测器设置于电池模组的箱体内，第三温度检测器用于检测箱体内的温度，方法包括以下步骤：车辆在作业工程中，控制器根据第一温度检测器检测进入箱体内气流的温度，控制器根据第三温度检测器检测电池模组的箱体内的温度，经第一预设时间后，当箱体内的温度与进入箱体前气流的温度的差值满足第一预设条件时，且在第二预设时间内，箱体内的温度的变化值满足第二预设条件时，控制第一风道部处于打开状态，以使外界的气流通过进口端进入第一风道部内与电池模组进行热交换，经热交换后的气流经出口端排出车辆的车体外。
5.进一步地，车辆温控系统还包括干燥器、干燥器设置于第一风道部与第二风道部的连接处，干燥器用于对第一风道部和第二风道部内的气流进行除湿作业，第一风道部包括第一风道段，第一风道段的第一端为进口端，第一风道段的第二端与干燥器的第一进口连通，第二风道部包括第四风道段，第四风道段的第一端与空调机的出风口连通，第四风道段的第二端与干燥器的第二进口连通，第一风道段和第四风道段设置有阀门结构，阀门结构的打开角度可调节地设置，方法还包括以下步骤：当箱体内的温度满足第三预设条件时，控制第一风道部的第一风道段上的阀门结构处于关闭状态，启动空调机的制冷模式，以使空调机产生的气流与电池模组进行热交换；经第二预设时间后，当箱体内的温度与进入箱体前的气流温度差值满足第四预设条件时，控制空调机以室外温度相同的制冷温度进行制冷作业，当箱体内的温度与进入箱体前的气流温度差值满足第五预设条件时，关闭空调机
和第二风道部的第四风道段中的至少一个。
6.进一步地，方法还包括以下步骤：当箱体内的温度满足第六预设条件时，控制第四风道段上的阀门结构处于关闭状态，控制空调机处于制冷模式；当第三温度检测器检测的温度、以及从箱体的出口排出的气流的温度逐渐增加时，降低空调机的制冷温度位于第七预设条件范围内，直至第三温度检测器检测的温度与从箱体的出口排出的气流的温度的差值在第三预设时间内保持不变时，关闭空调机。
7.进一步地，车辆温控系统还包括熔断器，熔断器与控制器和电池模组电性连接，方法还包括：车辆处于充电状态时，控制器控制熔断器闭合，当箱体内的温度满足第八预设条件时，开启空调机和风机部、以及开启第四风道段上的阀门结构；经第四预设时间后，箱体内部的温度与进入箱体前的气流温度的差值在第一预设值范围内时，控制空调机以室外温度相同的温度进行制冷作业直至车辆充电完成。
8.进一步地，方法还包括：车辆处于充电状态时，当箱体内部的温度上升速度达到第九预设条件时，控制器控制熔断器断开，控制空调机和风机部处于工作状态，使得箱体内部的温度降低至第二预设值范围内，直至车辆充电结束。
9.进一步地，方法还包括：当箱体内的温度低于第三预设值时，控制空调机处于制热模式，控制第四风道段上的阀门结构打开，以使空调机的热气流与电池模组进行热交换以将电池模组的温度控制在第四预设范围内。
10.进一步地，第一风道部包括第二风道段和第三风道段，第二风道段的第一端与干燥器的出口连通，第二风道段的第二端与电池模组的箱体的进口连通，第三风道段的第一端与箱体的出口连通，第三风道段的第二端为出口端，第一风道段、第二风道段或第三风道段内设置有风机部。
11.进一步地，风机部设置于第三风道段的出口端。
12.进一步地，第二风道部包括第五风道段，第五风道段的第一端与第四风道段连通，第五风道段的第二端与车体的车厢内部连通。
13.进一步地，第三风道段和第五风道段中的至少一个设置有阀门结构，阀门结构的打开角度可调节地设置。
14.进一步地，车辆温控系统还包括第二温度检测器，第二温度检测器靠近箱体的出口处设置，第二温度检测器用于检测箱体出口处的气流温度。
15.应用本发明的技术方案，设置电池模组于第一风道部内并位于进口端和出口端之间，风机部与车体连接，风机部工作时，外界气流通过进口端进入第一风道部内与电池模组进行热交换，经热交换后的气流通过出口端排出车体外。风机部的设置可以帮助电池模组进行散热，削减电池模组热量的集聚，平衡电池模组的温度，减少热失控风险，采用本发明的技术方案，使外界的气流进入第一风道部内与电池模组进行热交换，能够有效增加外界气流与电池模组的接触面积，使得气体流动性更好，提高了电池模组的散热效率。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1示出了根据本发明的车辆温控系统的实施例的管道结构示意图；
图2示出了根据本发明的车辆温控系统的实施例的电器控制示意图。
17.其中，上述附图包括以下附图标记：11、第一风道段；12、第二风道段；13、第三风道段；21、第四风道段；22、第五风道段;t1、第一温度检测器；t3、第二温度检测器；t0、第三温度检测器。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
19.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
20.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
21.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
22.结合图1至图2所示，根据本技术的具体实施例，提供了一种车辆温控系统。
23.车辆温控系统包括车体、电池模组和风机部，车体设置有第一风道部，第一风道部具有进口端和出口端；电池模组设置于风道部内并位于进口端和出口端之间；风机部与车体连接，风机部工作时，外界气流通过进口端进入第一风道部内与电池模组进行热交换，经热交换后的气流通过出口端排出车体外。
24.设置电池模组与第一风道内并位于进口端和出口端之间，风机部与车体连接，风机部工作时，外界气流通过进口端进入第一风道部内与电池模组进行热交换，经热交换后的气流通过出口端排出车体外。风机部的设置可以帮助电池模组进行散热，削减电池模组热量的集聚，平衡电池模组的温度，减少热失控风险，同时，采用本发明的技术方案的风冷形式，相比于采用现有技术中的冷却方式，能够有效地增加气流与电池模组的接触面积，使得气体流动性更好，提高了电池模组的散热效率。可选择地，风机部可以设置为风扇。
25.车体设置有第二风道部，车辆温控系统还包括空调机，空调机的出风口通过第二风道部可选择地与第一风道部和车体的车厢内部连通设置。通过设置空调机，当电池模组
热量大量集聚时，可以开启空调机进行制冷，快速降低电池模组的温度，避免电池模组升温造成的热失控。
26.车辆温控系统还包括干燥器，干燥器设置于第一风道部与第二风道部的连接处，干燥器用于对第一风道部和第二风道部内的气流进行除湿作业。干燥器的设置可过滤掉进入电池模组的气体中携带的水分，避免损坏电池模组。
27.第一风道部包括第一风道段11、第二风道段12和第三风道段13，第一风道段11的第一端为进口端，第一风道段11的第二端与干燥器的第一进口连通；第二风道段12的第一端与干燥器的出口连通，第二风道段12的第二端与电池模组的箱体的进口连通。第三风道段13的第一端与箱体的出口连通，第三风道段13的第二端为出口端，第一风道段11、第二风道段12或第三风道段13内设置有风机部。如图1所示，第一风道段11的第二端与干燥器的第一进口连通，经进口端进入的空气经过干燥器，过滤掉空气中的水分，避免损坏内部电器。
28.可选择地，风机部设置于第三风道段13的出口端。风机部用于对电池模组进行散热，避免电池模组升温造成的热失控。在实际应用中，根据实际应用场景等条件，可以将风机部设置于第一风道段11和第二风道段12。
29.第二风道部包括：第四风道段21，第四风道段21的第一端与空调机的出风口连通，第四风道段21的第二端与干燥器的第二进口连通；第五风道段22，第五风道段22的第一端与第四风道段21连通，第五风道段22的第二端与车体的车厢内部连通。第四风道段21的第二端与干燥器的第二进口连通，可以过滤掉空调机出口的空气中携带的水分，避免损坏内部电器。
30.第一风道段11、第三风道段13、第四风道段21和第五风道段22中的至少一个设置有阀门结构，阀门结构的打开角度可调节地设置。可选择地，如图1所示，第一风道段11、第三风道段13、第四风道段21和第五风道段22都设置有阀门结构，阀门结构的开与合及开合角度可以实现对车辆温控系统实现更准确的控制。具体地，第一风道段11 的阀门结构可以为常闭阀门，可以通过电控控制阀门的开合角度以控制进风量，第三风道段13的阀门结构可以为常闭阀门，用于可以用于控制出风端的开合，第四风道段21的阀门结构可以为常闭阀门，可以用于控制空调器的出风口的气体进入电池模组。
31.车辆温控系统还包括：第一温度检测器，第一温度检测器靠近箱体的进口处设置，第一温度检测器用于检测进入箱体内气流的温度，和/或第二温度检测器，第二温度检测器靠近箱体的出口处设置，第二温度检测器用于检测箱体出口处的气流温度，和/或第三温度检测器，第三温度检测器设置于箱体内，第三温度检测器用于检测箱体内的温度。如图1所示，第一温度检测器t1设置于箱体的进口处，第二温度检测器t3设置于箱体的出口处，第三温度检测器t0设置于箱体内，通过这样设置，可以实时检测箱体的进气温度、出气温度和电池箱体温度，获得的数据可以用于调节空调机的制冷量和风机部的风量大小以调节电池箱体的温度，使得电池箱体的温度保持平衡。
32.车辆温控系统还包括控制器和熔断器，控制器与电池模组、风机部和空调机电性连接，熔断器与控制器和电池模组电性连接。如图2所示，熔断器可以控制电池模组的箱体的通电与断电，当电路过流时，断开电路，保护系统的电器元件。
33.采用上述技术方案，车辆温控系统中设置风机部，可以削减车辆行驶过程中电池模组的热量的集聚，减少热失控风险，设置空调机，可以通过空调机的制冷功能降低电池模
组快速充放过程中快速升温造成的电池热失控，车辆温控系统中还设置有第一温度检测器、第二温度检测器、第三温度检测器，可以实时检测孔电池模组的箱体的进气温度、出气温度、箱体温度，并通过温度数据调节风机部和空调机的出风量和制冷量以控制箱体的温度，相比于现有技术，本技术的技术方案冷却效果明显，且可以实时监控调节电池模组的箱体的温度，减少热失控风险。
34.根据本发明的另一具体实施例，提供了一种电池模组温度控制方法，控制方法用于对上述车辆温控系统中的电池模组进行温度控制，方法包括以下步骤：车辆在作业工程中，控制器根据第三温度检测器检测电池模组的箱体内的温度，经第一预设时间后，当箱体内的温度与进入箱体前气流的温度的差值满足第一预设条件时，且在第二预设时间内，箱体内的温度的变化值满足第二预设条件时，控制第一风道部处于打开状态，以使外界的气流通过进口端进入第一风道部内与电池模组进行热交换，经热交换后的气流经出口端排出车辆的车体外。在本实施例中，第三温度检测器检测获得的电池模组的箱体内的温度为t0，进入箱体前气流的温度为t1，从箱体的出口排出的气流的温度为t3。可选择地，第一预设时间可以为1秒钟，第一预设条件可以为箱体内的温度t0满足30℃≤t0≤t1，第二预设时间可以为10分钟，第二预设条件可以为温度t0变化梯度不超过5℃。在本实施例中，控制器根据箱体内的温度值t0，当30℃≤t0≤t1 且10分钟内温度变化梯度上升不超过5℃，则控制第一风道部处于打开状态，通过自然风平衡电池模组的箱体内的温度，在本技术的实施例中，当第一风道部打开后，箱体内的温度值t0梯度变化处于慢上升且30℃≤t0≤40℃时，控制风机部处于打开状态，风机部可以为风扇，通过风扇提高电池箱内的气体流通量。
35.方法还包括以下步骤：当箱体内的温度满足第三预设条件时，控制第一风道部的第一风道段11上的阀门结构处于关闭状态，启动空调机的制冷模式，以使空调机产生的气流与电池模组进行热交换；经第二预设时间后，当箱体内的温度与进入箱体前的气流温度差值满足第四预设条件时，控制空调机以室外温度相同的制冷温度进行制冷作业，当箱体内的温度与进入箱体前的气流温度差值满足第五预设条件时，关闭空调机和第二风道部的第四风道段21中的至少一个。可选择地，第三预设条件可以为箱体内的温度为t0值为40℃≤t0≤45℃，第二预设时间可以为5分钟，第四预设条件可以为箱体内的温度t0与进入箱体前的气流温度t1的差值小于或等于1℃，第五预设条件可以为箱体内的温度t0与进入箱体前的气流温度t1的差值在10分钟后保持小于或等于1℃。在本技术的具体实施例中，当箱体内的温度t0满足40℃≤t0≤45℃时，启动空调机的制冷模式，经5分钟后，当箱体内的温度t0与进入箱体前的气流温度差值t1小于或等于1℃时，控制空调机以室外温度相同的制冷温度进行制冷作业，此时，空调机可以保持为低速，当10分钟后箱体内的温度t0与进入箱体前的气流温度t1的差值保持小于或等于1℃时，关闭空调机。
36.进一步地，当箱体内的温度满足第六预设条件时，控制第四风道段21上的阀门结构处于关闭状态，控制空调机处于制冷模式；当第三温度检测器检测的温度、以及从箱体的出口排出的气流的温度逐渐增加时，降低空调机的制冷温度位于第七预设条件范围内，直至第三温度检测器检测的温度与从箱体的出口排出的气流的温度的差值在第三预设时间内保持不变时，关闭空调机。可选择地，第六预设条件可以为箱体内的温度t0≥40℃，第七预设条件可以为，第三预设时间可以为10分钟。具体地，可以令当箱体内的温度t0≥40℃时，控制空调机开启低速制冷模式，当箱体内的温度t0和箱体的出口排出的气流的温度t3
逐渐增加时，空调机制冷风速调高，空调机的制冷温度调低5℃-10℃，5分钟后箱体内的温度t0和箱体的出口排出的气流的温度t3的差值小于或等于1℃时，空调机调整制冷温度为进入箱体前的气流温度t1的温度并降低风速，10分钟后箱体内的温度t0和箱体的出口排出的气流的温度t3的差值保持不变，关闭空调机。
37.方法还包括：车辆处于充电状态时，控制器控制熔断器闭合，当箱体内的温度满足第八预设条件时，开启空调机和风机部、以及开启第四风道段21上的阀门结构；经第四预设时间后，箱体内部的温度与进入箱体前的气流温度的差值在第一预设值范围内时，控制空调机以室外温度相同的温度进行制冷作业直至车辆充电完成。可选择地，第八预设条件可以为箱体内的温度t0满足40℃≤t0≤45℃，第四预设时间可以为5分钟，具体地，在本实施例中，当箱体内的温度t0满足40℃≤t0≤45℃时，开启空调机和风机部、以及开启第四风道段21上的阀门结构，通过箱体内的温度t0和箱体的出口排出的气流的温度t3的数据分析，当t0和t3温度梯度线为下降，5分钟后t0和t3的差值小于或等于1℃时，空调机的制冷温度调整为进入箱体前的气流温度t1，风速保持为低速，五分钟后，箱体内的温度t0与进入箱体前的气流温度t1的差值保持小于或等于1℃时，关闭空调机、风机部和第四风道段21上的阀门结构。当t0≥40℃时，控制空调机处于低速制冷模式，通过箱体内的温度t0和箱体的出口排出的气流的温度t3的温度数据分析，当t0和t3温度梯度线为缓慢上升时，空调机的制冷风速调高，制冷温度调低5-10℃，10分钟后t0和t3温度差值小于或等于1℃时，调整空调机的制冷温度为进入箱体前的气流温度t1，降低空调机的制冷风速，令t0和t3温度差值保持不变，充电完成后，当10℃≤t0≤40℃时，关闭空调机。这样设置可避免电池模组充电过程中因为温度过高造成的损坏，降低热失控风险。
38.方法还包括：车辆处于充电状态时，当箱体内部的温度上升速度达到第九预设条件时，控制器控制熔断器断开，控制空调机和风机部处于工作状态，使得箱体内部的温度降低至第二预设值范围内，直至车辆充电结束。可选择地，第九预设条件可以为每秒一度。具体地，在本技术的实施例中，车辆处于充电状态时，当箱体内部的温度上升速度达到每秒保持一度上升或上升值更高时，控制器控制熔断器断开，控制空调机和风机部处于工作状态，空调机为高速制冷模式，直至箱体内的温度t0降到25℃或箱体内的温度t0等于进入箱体前的气流温度t1时，持续至充电结束。
39.方法还包括：当箱体内的温度低于第三预设值时，控制空调机处于制热模式，控制第四风道段21上的阀门结构打开，以使空调机的热气流与电池模组进行热交换以将电池模组的温度控制在第四预设范围内。可选择地，第三预设值可以为10℃，第四预设范围可以为10℃~40℃，当箱体内的温度低于预设值时，控制空调机处于制热模式，可降低电池模组的耗能，使电池模组具有更长的使用寿命。
40.采用上述电池模组温度控制方法，在车辆处于静止、运动、充电状态下，对电池模组的箱体内的温度进行不同方案的调控，实时监控并调节电池箱体温度，减少热失控风险。
41.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下
方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
42.除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
43.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
44.以上所述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。