一种电动汽车及其车内温度调节方法、系统与流程

本发明属于电动汽车热管理技术领域，具体涉及一种电动汽车及其车内温度调节方法、系统。

背景技术：

汽车是现代社会的重要交通工具，也是国民经济的重要支柱产业。随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，既是有效缓解能源和环境压力，也是推动汽车产业可持续发展的紧迫任务。随着国务院办公厅对《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》的发布，各个整车厂纷纷将新能源汽车的开发作为本公司业务的重要组成部分，并给予高度重视。新能源行业凭借自身优势，再加上国家部委针对新能源汽车新的补贴与优惠政策，新能源汽车已经取得了巨大的发展。

电动汽车的热管理技术，对于整车和动力电池系统的合理利用至关重要，整车的热管理技术，主要给乘车人员创造适宜的环境温度，提高人的舒适性，增强产品的竞争力。电池系统的热管理技术，主要实现对电池系统的加热和保温功能，保障电池工作在合理的温度区间，最大限度的发挥电池的充放电能力，提高电池的利用效率，延长电池寿命。热管理装置和控制方法是否有效，直接关系着车辆的正常运营，整车电耗高低和乘车人员的舒适度，也会影响车载动力电池系统的使用效率和寿命，因此，热管理技术是电动汽车设计的重点和难点。

电动车辆的加热管理包括两部分，第一，车辆行驶时，当温度较低时，为保持车舱环境温度适宜，保障乘车人员的舒适性，需要开启空调取暖；第二，车辆行车时，当动力电池温度太低时，为提高电池的工作效率，延长电池寿命，需要开启加热膜，给电池系统加热。以上两种情况加热能量来源，均是来自车载动力电池，因此当开启加热时，会加快动力电池的能量消耗，增加整车电耗，缩短整车续驶里程。上述加热控制方式，是在车辆开始运营时才开始，乘车环境大，需要加热时间较长，对于乘客来说感受较差，舒适性不好；另外，对于电池系统加热来说，采用加热膜，温升需要一定时间，加热未完成时，不能保障电池处在适宜的工作环境，会限制电池系统的充放电能力，缩短电池寿命。

公布号为106394168、名称为《一种可定时启动的电动汽车空调控制系统及控制方法》公开了一种可定时启动的空调控制策略，该方法的不足之处在于，该方法必须在汽车处于充电状态时才能启动空调系统，而现有技术中，电动汽车的充电时间往往不超过六个小时，在车主下班后给汽车充电，充满电后充电机自动停电，而汽车充满电的时间只有凌晨两三点钟，因此，存在两种情况都会造成空调不能开启，一种是汽车处于充电状态而用户设定时间还没到，另一种是用户设定时间到了但是汽车已经处于非充电状态，因此，该控制方法不能够实现在用户出门前，完成空调的预热或预冷，在用户使用汽车前完成车内空气的调节，提高电动汽车使用的舒适性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电动汽车及其车内温度调节方法、系统，用于解决现有技术无法在用户出门前实现汽车内温度智能调节的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种电动汽车车内温度调节方法，包括以下解决方案：

方法方案一，包括如下步骤：

1)电池充电过程中，当电池充电至设定荷电状态时，根据电池剩余的充电电量，以及此时距离设定用车时间的时间差，计算在所述时间差内电池的充电电流，根据所述充电电流对电池充电，电池电量充满的时刻对应为所述设定用车时间；

2)在所述时间差内电池充电过程中，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调。

方法方案二，在方法方案一的基础上，空调开启后，控制总充电电流为所述电池的充电电流与空调开启后的电流的和。

方法方案三，在方法方案一的基础上，所述车内温度达到空调开启的温度为：车内温度小于第一设定温度，或车内温度大于第二设定温度；

当车内温度小于第一设定温度时，开启空调的制热模式；当车内温度大于第二设定温度时，开启空调的制冷模式。

方法方案四，在方法方案一的基础上，在电池充电之前，计算电池充满电的时间t1，以及距离设定用车时间的时间差t2，当满足t2-t1>△t，且△t≥0时，按照步骤1)和步骤2)调节车内温度。

方法方案五，在方法方案四的基础上，当满足t2-t1>△t，△t≥0后，开启加热膜给电池加热，当电池温度达到第三设定温度时，按照步骤1)和步骤2)调节车内温度。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种电动汽车车内温度调节系统，包括以下解决方案：

系统方案一，包括电量采集单元和检测控制单元，其中，电量采集单元用于在电池充电过程中，电池充电至设定荷电状态时，根据电池剩余的充电电量；

检测控制单元用于根据电池剩余的充电电量，以及此时距离设定用车时间的时间差，计算在所述时间差内电池的充电电流，根据所述充电电流对电池充电，电池电量充满的时刻对应为所述设定用车时间；在所述时间差内电池充电过程中，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调。

系统方案二，在系统方案一的基础上，所述电量采集单元为电池管理系统，所述检测控制单元包括电池管理系统或整车控制器，通过电池管理系统或整车控制器计算在所述时间差内电池的充电电流。

系统方案三，在系统方案二的基础上，通过电池管理系统计算在所述时间差内电池的充电电流时，所述检测控制单元还包括空调控制器，空调控制器通信连接电池管理系统，或者通过整车控制器通信连接电池管理系统；电池管理系统直接下发或通过整车控制器下发空调开启允许指令给空调控制器，空调控制器接收空调开启允许指令后，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调。

系统方案四，在系统方案一的基础上，空调开启后，控制总充电电流为所述电池的充电电流与空调开启后的电流的和。

系统方案五，在系统方案一的基础上，所述车内环境温度达到空调开启的温度为：车内环境温度小于第一设定温度，或车内环境温度大于第二设定温度；

空调控制器还用于当车内环境温度小于第一设定温度时，开启空调的制热模式；当车内环境温度大于第二设定温度时，开启空调的制冷模式。

系统方案六，在系统方案一的基础上，还包括通信连接电池管理系统的车载终端，用于接收设定用车时间，并将设定用车时间发送至检测控制单元。

系统方案七，在系统方案六的基础上，还包括无线连接所述车载终端的手持终端，用于向车载终端传输设定用车时间。

系统方案八，在系统方案一的基础上，所述检测控制单元还用于，在电池充电之前，计算电池充满电的时间t1，以及距离设定用车时间的时间差t2，当满足t2-t1>△t，且△t≥0时，满足本次电池充电过程进行空调开启的条件，否则本次电池充电过程不开启空调。

系统方案九，在系统方案一的基础上，在电池充电之前，还包括开启加热膜给电池加热，使电池温度达到第三设定温度。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种电动汽车，包括以下解决方案：

汽车方案一，包括车内温度调节系统，车内温度调节系统包括电量采集单元和检测控制单元，其中，电量采集单元用于在电池充电过程中，电池充电至设定荷电状态时，根据电池剩余的充电电量；

检测控制单元用于根据电池剩余的充电电量，以及此时距离设定用车时间的时间差，计算在所述时间差内电池的充电电流，根据所述充电电流对电池充电，电池电量充满的时刻对应为所述设定用车时间；在所述时间差内电池充电过程中，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调。

汽车方案二，在汽车方案一的基础上，所述电量采集单元为电池管理系统，所述检测控制单元包括电池管理系统或整车控制器，通过电池管理系统或整车控制器计算在所述时间差内电池的充电电流。

汽车方案三，在汽车方案二的基础上，通过电池管理系统计算在所述时间差内电池的充电电流时，所述检测控制单元还包括空调控制器，空调控制器通信连接电池管理系统，或者通过整车控制器通信连接电池管理系统；电池管理系统直接下发或通过整车控制器下发空调开启允许指令给空调控制器，空调控制器接收空调开启允许指令后，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调。

汽车方案四，在汽车方案一的基础上，空调开启后，控制总充电电流为所述电池的充电电流与空调开启后的电流的和。

汽车方案五，在汽车方案一的基础上，所述车内环境温度达到空调开启的温度为：车内环境温度小于第一设定温度，或车内环境温度大于第二设定温度；

空调控制器还用于当车内环境温度小于第一设定温度时，开启空调的制热模式；当车内环境温度大于第二设定温度时，开启空调的制冷模式。

汽车方案六，在汽车方案一的基础上，还包括通信连接电池管理系统的车载终端，用于接收设定用车时间，并将设定用车时间发送至检测控制单元。

汽车方案七，在汽车方案六的基础上，还包括无线连接所述车载终端的手持终端，用于向车载终端传输设定用车时间。

汽车方案八，在汽车方案一的基础上，所述检测控制单元还用于，在电池充电之前，计算电池充满电的时间t1，以及距离设定用车时间的时间差t2，当满足t2-t1>△t，且△t≥0时，满足本次电池充电过程进行空调开启的条件，否则本次电池充电过程不开启空调。

汽车方案九，在汽车方案一的基础上，在电池充电之前，还包括开启加热膜给电池加热，使电池温度达到第三设定温度。

本发明的有益效果是：

本发明在给电池充电时，根据电池剩余充电电量情况，结合距离用车时间的时间差，计算并分配在这个时间差内给电池充电的充电电流，达到电池边充电、边空调预热或制冷，最后在达到车主设定的用车时间时，充电完成，且完成空调的预热或预冷，在用户使用汽车前完成车内环境温度的调节，提高电动汽车使用的舒适性。

在冬季低温环境，此充电过程中，能够实现整车的预加热和电池保温功能，提高整车的加热效率，降低整车电耗，提高电池系统充放电效率，延长电池寿命，延长整车续驶里程。

本发明有效利用空调控制器、电池管理系统、整车控制器和动力电池，将汽车现有的装置结合在一起，完成整车预热或预冷，以及电池的保温功能，有效利用整车资源装置整合,避免新增燃油加热器,节省资源,降低成本。

另外，本方面只有在电池充电至一定荷电状态时，才发送空调开启允许指令，保证电池能够按时充满电的同时，有效控制空调的开启。

空调开启前，电池管理系统控制的总充电电流为电池的充电电流；而空调开启后，电池管理系统控制调整请求的总充电电流，为电池的充电电流与空调开启后的电流的和，避免请求电流太小，电池不能充满，总充充电电流调整后，可保证电池充满电的同时进行空调启动控制。

电池管理系统根据距离车主输入的设定用车时间的时间差，只有在该时间差大于电池充电时间为一定的时间裕度时，才会满足本次电池充电过程进行空调开启的条件，优先保障电池充满，避免加热时，电池不能充满。

在空调开启允许指令下达后，空调控制器依据环境温度自动调整开启与关闭模式，避免能量不必要浪费。

本发明通过车载终端接收设定用车时间，可以通过手持遥控器或手机app向车载终端输入设定用车时间，可以随时下发发车时间，便于调整。

附图说明

图1是一种电动汽车车内温度调节系统示意图；

图2是一种电动汽车车内温度调节方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

实施例一：

本发明提出一种电动汽车车内温度调节方法，包括如下步骤：

当电池充电过程中，且电池充电至设定荷电状态时，根据电池剩余的充电电量，以及此时距离设定用车时间的时间差，计算在时间差内电池的充电电流，并根据充电电流对电池充电，电池电量充满的时刻为设定用车时间。

在上述时间差内电池充电过程中，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调，达到电池边充电、边空调预热或制冷，最后在达到车主设定的用车时间时，充电完成，且完成空调的预热或预冷，在用户使用汽车前完成车内环境温度的调节，提高电动汽车使用的舒适性。

在冬季低温环境，此充电过程中，能够实现整车的预加热和电池保温功能，提高整车的加热效率，降低整车电耗，提高电池系统充放电效率，延长电池寿命，延长整车续驶里程。并且，在冬季低温环境时，车内环境温度达到空调开启的温度，是指车内环境温度小于第一设定温度，当车内环境温度小于第一设定温度时，开启空调的制热模式；相对的，在夏季高温环境时，车内环境温度达到空调开启的温度，是指车内环境温度大于第二设定温度，当车内环境温度大于第二设定温度时，开启空调的制冷模式。

与上温度调节方法相对应，本发明提出一种具有车内温度调节系统的电动汽车，该车内温度调节系统包括电量采集单元和检测控制单元，其中，电量采集单元用于在电池充电过程中，电池充电至设定荷电状态时，根据电池剩余的充电电量。

检测控制单元用于根据电池剩余的充电电量，以及此时距离设定用车时间的时间差，计算在时间差内电池的充电电流，根据充电电流对电池充电，电池电量充满的时刻对应为设定用车时间；在所述时间差内电池充电过程中，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调。

为了节省成本，本发明利用汽车内的现有装置构成车内温度调节系统，具体的，上述电量采集单元为电池管理系统，检测控制单元包括电池管理系统或整车控制器，可以通过电池管理系统计算在所述时间差内电池的充电电流，也可以选择通过整车控制器来计算。

当由电池管理系统计算时，上述检测控制单元还包括汽车内的空调控制器，空调控制器采用can网络通信连接电池管理系统，或者通过整车控制器通信连接电池管理系统，并由电池管理系统直接下发或通过整车控制器下发空调开启允许指令给空调控制器，空调控制器接收空调开启允许指令后，检测车内环境温度是否达到空调开启的温度，若达到，开启空调。

本发明有效利用空调控制器、电池管理系统、整车控制器，将汽车现有的装置结合在一起，完成整车预热或预冷，以及电池的保温功能，有效利用整车资源装置整合,避免新增燃油加热器,节省资源,降低成本。

作为进一步改进，空调开启后，电池管理系统控制总充电电流为电池的充电电流与空调开启后的电流的和，避免请求电流太小，电池不能充满，总充电电流调整后，可保证电池充满电的同时进行空调启动控制。

上述电池管理系统和空调控制器还用于在电池充电之前，计算电池充满电的时间t1，以及距离设定用车时间的时间差t2，当满足t2-t1>△t，且△t≥0时，满足本次电池充电过程进行空调开启的条件，按照上述温度调节方法调节车内温度，否则本次电池充电过程不开启空调，也不需要重新计算电池的充电电流，电池按照原来的充电电流进行充电即可。

作为其他实施方式，温度调节系统还可加入车载终端，车载终端通过can网络连接电池管理系统。车主可以提前在车载终端输入设定用车时间，车载终端接收设定用车时间后，将设定用车时间发送至电池管理系统，电池管理系统接收设定用车时间后，计算电池充满电的时间t1，以及距离设定用车时间的时间差t2，判断t2-t1>△t，且△t≥0时，满足本次电池充电过程进行空调开启的条件，否则本次电池充电过程不开启空调。

为了方便车主离开汽车后，才决定第二天需要用车并提前对汽车进行预热或预冷，本发明还加入了无线连接车载终端的手持终端，车主通过手持终端向车载终端传输设定用车时间。

为了避免电池充电之前电池的温度太低，直接充电影响电池寿命，本发明在电池充电前，先开启加热膜给电池加热一段时间，直到电池温度达到第三设定温度，才开始按照电池管理系统或整车控制器计算的充电电流对电池充电。

实施例二：

本发明设计一种电动汽车车内温度调节系统，适用于低温高寒地区，实现整车加热与电池加热和充电过程相结合，来完成整车加热、电池加热和保温的过程。如图1所示，温度调节系统包括车载终端、电池管理系统、整车控制器、动力电池系统和空调控制器。其中，车载终端通过can网络连接电池管理系统，电池管理系统通过can网络连接整车控制器，同样，整车控制器can通信连接空调控制器，电池管理系统还采样连接动力电池系统，动力电池系统通过高压线连接空调控制器。

基于上述系统，如图2所示，具体采用以下温度调节方法：

车辆晚上收车之后，开始充电，充电过程中车载dcdc模块输出24伏电源，给电池管理系统、整车控制器、车载终端控制器以及空调控制装置供电，车载控制器工作后，此时车辆司机通过手机app或手持终端下发车辆预发车时间给整车车载终端，车载终端接收到预发车时间后，通过整车can报文，将整车预发车时间发送电池管理系统，电池管理系统接收到预发车时间，同时整车控制发送本地时间，当电池管理系统接收到整车转发的预约时间，此时电池管理系统第一次计算充电完成时间t1，电池系统充电时间要考虑电池温度和当前初始容量。

车辆预发车时间与本地时间做差记为t2，此时比较t1与t2,若t2-t1<1.5h，整车不满足预加热开启功能，此次充电过程不开启预加热。若t2-t1>1.5h，则此次充电过程，整车满足预加热开启功能，当正常充电至soc>90％时，此时电池管理系统第二次计算剩余充电完成时间，并发送允许开启指令给整车控制器，整车控制器接收到允许开启指令后，发送指令给空调控制装置，空调控制器接收到整车控制器下达指令后，并判断环境温度低于15℃，开启空调制热模式，给整车环境预热，当soc＞90％时，电池管理系统要依据剩余充电时间，以及空调开启后功率，调整充电电流，充电电流为电池在剩余充电时间内完成充电电流与空调开启后的电流之和，这样可以边充电，空调边开启加热，等充电结束完成，电池管理系统发送空调不允许开启指令给整车控制器，整车控制器接收到电池管理系统不允许加热开启指令后，下达指令给空调控制装置，关闭加热功能，在此过程中，若是空调控制装置检测到温度高于25℃，则提前关闭加热功能，关闭后温度低于15℃时，再次开启加热模式，依据环境温度，具备反复启停控制。整个过程，空调开启加热消耗能量来源于充电机，而电池维持在小电流充电模式，直至预发车时间，电池系统不会因放置而导致电池冷却，达到发车时间，整车环境内是暖的，电池温度维持在合理工作区间，直接行车，无需开启空调加热，和电池加热功能。从而实现提高加热效率，降低整车电耗，延长续驶里程目的。

本发明的温度调节系统与充电过程智能结合，完成加热功能，之所以采用晚上充电过程来加热，主要考虑在夜间自动控制完成整车和电池加热，可以在第二天初始行车时就能完成加热，提高加热效率，缩短加热时间，另外可以实现电池保温，减少行车电池加热开启时间，节省整车电耗，提高电池充放电效率，延长电池寿命。

例如，车辆电池系统电量300kwh，额定电压600伏，容量500ah,加入在低温为0℃时开始充电，充电时本地时间为晚上18:00，车辆开始充电后，初始soc(电源系统荷电状态，stateofcharge，简称soc，是电池剩余可使用的容量与电池额定容量的比值)为0％。司机通过手机app下发预发车时间给车载终端控制装置，预发车时间为第二天早上6:00，车载终端接收到预发时间后，同can报文发送给电池管理系统，此时电池管理系统第一次计算充电时间：电池系统正常的充电电流为100a，由于是在低温条件下，电池系统需要开启加热膜，用充电机的电开启加热，当开启加热为20℃时，可以进行100a充电，加热效率为0.5℃/min，从0℃加热到20℃，需要40min，在大于20℃-40℃之间，电池系统可以100a充电，在小于20℃时充电倍率随温度变化，因此，当初始soc为0％，温度为0℃，考虑充电倍率、充电温度，以及初始soc，和最后恒压降流充电过程，整个充电时间预计t1＝7小时。再计算预发车时间与开始充电时间之差为t2＝12小时，t2-t1大于整个充电过程的5小时，因此车辆满足预加热开启功能。

当车辆充电至soc为90％时，此时本地时间为凌晨1:00，目前距离发车时间早上6:00，还有5个小时，若是提前停止充电，整车预热和电池保温将无法实现。此时依据剩余时间，计算充电倍率，soc剩余10％，需要5个小时充满，此时需要请求充电电流为10a，另外，soc>90％，bms发送空调开启指令给整车控制器，整车控制器接收到空调开启指令后，下达指令给空调控制装置，空调控制装置检测环境温度为5℃，空调开启加热模式，空调开启后，电流为20a，因此，此时电池管理系统请求的总电流为10a+20a＝30a，此时，边充电，变空调开启整车预热，整个过程中电池在小电流充电，电池温度不会降低，起到保温的作用，同时，整车空调在开启加热，车舱内处在加热状态，直至发车时间6:00，电池充满，空调加热完成。此时车辆行驶时，乘客上车时，第一时间感觉乘客舱是温暖的，减少加热时间，降低整车能耗。同时，电池处在适宜工作的温度区间，电池充放电效率最优，有利于延长电池寿命。

本发明有效利用空调控制器、电池管理系统、整车控制器和动力电池，将汽车现有的装置结合在一起，采用新的空调控制方法，实现整车空调启动控制与电池保温和充电过程相结合，以一种智能控制方式，完成整车预热或预冷，以及电池的保温功能，可以有效的利用充电过程，完成整车和电池系统的加热和保温。保障电池系统工作在最佳温度区间，提高电池系统利用效率，延长电池寿命，同时，能够减少行车加热时间，有效降低整车电耗，提高驾驶员舒适度,增强产品竞争力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，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权利要求范围之内。