一种车用电池冷却系统的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种车用电池冷却系统的控制方法，所述电池冷却系统包括电池冷却器、冷却液泵、第一膨胀阀以及与用于为座舱制冷的空调系统共用的电动压缩机，所述方法包括：当电池温度大于第一温度阈值时采用第一冷却模式，所述第一冷却模式包括启动冷却液泵以通过当前温度的冷却液为电池降温；在电池处于第一冷却模式的情况下，当电池温度大于第二温度阈值时进一步采用第二冷却模式，所述第二冷却模式包括执行使电动压缩机向电池冷却器提供制冷剂以降低冷却液温度的第一进程；其中所述第二温度阈值根据电池是否处于快速充电状态来确定。
【专利说明】一种车用电池冷却系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车【技术领域】，并且更具体地涉及一种车用电池冷却系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]随着政府对节能和环保的重视，越来越多的汽车生产商开始投入到电动汽车的开发和生产中，其中包括混合动力汽车和纯电动汽车。作为部分或者全部动力源，电池的好坏一方面决定着电动汽车的成本，另一方面决定着电动汽车的续驶里程，这两项也是电动汽车是否能为广大消费者接受和迅速得到普及的关键因素。
[0003]目前的车用动力电池在使用过程中通常会不断升温，既带来潜在的安全隐患，而且还会使得电池的使用寿命缩短。目前，整车生产厂商一般布置独立的冷却回路来帮助电池降温。水冷式电池冷却系统通常与空调制冷系统关联，采用车内空调制冷系统的压缩机使例如水/乙二醇(50%/50%)的冷却液降温，再用冷却液对电池进行冷却。
[0004]然而，目前已有的水冷式电池冷却系统普遍工作效率较低。由于电动汽车的空调制冷系统中所用的压缩机也以车用电池为动力源，因此既要保证电池冷却的需求，也还需要考虑节约电池能源，从而增加电动汽车的续驰里程。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要提供一种车用电池冷却系统的控制方法，以减少电池冷却的能耗，提高电池的使用效率并且由此增加以电池为动力源的汽车的续驰里程。
[0006]为实现上述发明目的，本发明提供了一种车用电池冷却系统的控制方法，所述电池冷却系统包括电池冷却器、冷却液泵、第一膨胀阀以及与用于为座舱制冷的空调系统共用的电动压缩机，所述方法包括:当电池温度大于第一温度阈值时采用第一冷却模式，所述第一冷却模式包括启动冷却液泵以通过当前温度的冷却液为电池降温；在电池处于第一冷却模式的情况下，当电池温度大于第二温度阈值时进一步采用第二冷却模式，所述第二冷却模式包括执行使电动压缩机向电池冷却器提供制冷剂以降低冷却液温度的第一进程；其中所述第二温度阈值根据电池是否处于快速充电状态来确定。
[0007]优选地，在电池处于快速充电状态的情况下，所述第二温度阈值被确定为电池最佳工作温度的上限值；并且在电池不处于快速充电状态的情况下，所述第二温度阈值被确定为大于所述电池最佳工作温度的上限值f3°C。
[0008]优选地，所述第二冷却模式还包括执行使电动压缩机暂停向电池冷却器提供制冷剂的第二进程并且所述方法还包括，在电池处于第二冷却模式的情况下，当电池温度小于第三温度阈值时，返回所述第一冷却模式；当电池温度大于第三温度阈值时，根据冷却液温度在所述第一和第二进程之间切换。
[0009]优选地，在冷却液温度小于冷却液温度下限时执行所述第一进程；并且在冷却液温度大于冷却液温度上限时执行所述第二进程。[0010]在本发明的一些实施例中，执行所述第一进程包括打开第一膨胀阀并且根据空调系统是否为座舱制冷来确定使电动压缩机向电池冷却器提供制冷剂的方式。
[0011]优选地，在空调系统为座舱制冷的情况下，增加电动压缩机的转速；并且在空调系统没有为座舱制冷的情况下，启动电动压缩机。
[0012]在本发明的一些实施例中，执行所述第二进程包括根据空调系统是否为座舱制冷来确定使电动压缩机暂停向电池冷却器提供制冷剂的方式。
[0013]优选地，在空调系统为座舱制冷的情况下，关闭第一膨胀阀并且降低电动压缩机的转速；并且在空调系统没有为座舱制冷的情况下，关闭电动压缩机等待一段时间之后关闭第一膨胀阀。
[0014]优选地，所述等待时间根据电动压缩机的停机速度来确定。
[0015]在本发明的一些实施例中，所述方法还包括当电池温度小于第四温度阈值时，关闭冷却液泵以退出第一冷却模式。
[0016]优选地，所述第四温度阈值为电池最佳工作温度的上限值或者大于所述电池最佳工作温度的上限值0°c 0C。
[0017]在本发明的一些实施例中，所述第一温度阀值可以是电池最佳工作温度范围的中间值。
[0018]在本发明的一些实施例中，所述第一温度阈值可以大约为+1°C或_1°C。
[0019]在本发明的一些实施例中，所述第三温度阈值为小于所述电池最佳工作温度的上限值1°C H
[0020]在本发明的一些实施例中，所述冷却液温度下限为使所述电动压缩机停止向所述电池冷却器提供制冷剂的下限值。
[0021]在本发明的一些实施例中，所述冷却液温度上限为使所述电动压缩机向所述电池冷却器提供制冷剂的上限值。
[0022]本发明所提供的方法能够保证电池处于最佳温度工作范围，同时保证冷却液与电池之间的温度差处于设计范围内，防止出现冷却液温度过高电池冷却效果不佳以及冷却液过低导致电池结露或电池内部温差过大，尽可能地采用自然冷却冷却液的方式来冷却电池，有效降低电动压缩机的工作时间，减少电池能耗，增加汽车的续航里程。在保证降温速率的同时，还有效避免了电动压缩机的频繁启停，延长了压缩机的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
[0024]图1示出了适用于本发明所提供的方法的示例车用电池冷却系统。
[0025]图2示出了根据本发明的一个实施例的车用电池冷却系统控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性的而不是限定性的，以使本领域普通技术人员最佳地理解本发明的原理，其不一定按比例绘制。
[0027]图1示出了适用于本发明所提供的方法的示例车用电池冷却系统。如图1右侧所示,本发明所适用的电动汽车的的电池冷却系统大体上可以包括电池08、冷却液泵09、冷却液管路12、电池冷却器04、第一膨胀阀06以及电动压缩机01，其中电动压缩机01同样也被用于为汽车座舱制冷的空调系统。在图1左侧示出了电动汽车的空调系统，主要包括:电动压缩机01、冷凝器02、蒸发器03、第二膨胀阀05、制冷管路07。另外，为实践本发明所提供的方法，可以在电池冷却系统中的恰当位置上设置冷却液温度传感器10和电池温度传感器11以实时监测冷却液和电池的温度。从图1中可见，冷却液温度传感器10被设置用于读取电池08入口处的冷却液温度IV却液。
[0028]本领域的技术人员应理解的是，本发明所提供的方法可以适用于任何与图1所示相似的电动汽车电池冷却系统。另外，该系统中所涉及的任何部分都可以采用本领域中任何现有的或将被开发的方法或装置来实现。冷却液的选择也可以根据实际需要来确定，例如水、水/乙二醇混合液等等。
[0029]在图2中示出了根据本发明的一个实施例的车用电池冷却系统控制方法的流程图。在实践中，电池冷却系统的控制策略可以被集成在空调控制器内。空调控制器可以与系统内的各种传感器通信，并且根据所采集到的电池温度T4ft、冷却液温度ivipa、电动压缩机信号、电子冷却液泵信号、第一膨胀阀开关信号、乘客舱制冷需求信号等来控制本发明所提供的方法的执行。
[0030]如图2左侧所不，当电池温度大于第一温度阈值T1时米用第一冷却模式,该第一冷却模式可以为设定为启动冷却液泵以通过当前温度的冷却液为电池降温。T1可以被选择为电池的最佳工作温度范围的中间值。在另外一些实施例中，T1还可以根据需要具体地被选择为+1°C或_1°C。在常规的电池冷却过程中，除了启动冷却液泵以产生冷却液循环之夕卜，还会默认同时启动电动压缩机提供制冷剂使冷却液降温。在第一冷却模式下，仅以冷却液管路中现有的冷却液温度水平来预防电池温度进一步升高。在这种情况下，电池的温度通常仍处于可接受的水平，并不需要立即启动电动压缩机提供制冷剂来进行强度更大的冷却过程。由于冷却液管路中的冷却液通常可以保持相对于电池更低的温度水平，因而足以在汽车正常运行的情况下帮助将电池温度控制在设计范围内。将冷却液泵与电动压缩机分开控制可以有效地减少压缩机的工作时间，减少电池能耗。
[0031]在保持第一冷却模式运行的情况下，当检测到电池温度逐渐降低，例如低于第四温度阈值T4时，可以关闭冷却液泵以暂时停用整个电池冷却系统，并且当再次检测到电池温度大于上述第一温度阈值T1时，从第一模式开始重新启用电池冷却系统。优选地，T4可以是电池最佳工作温度的上限值或者大于所述电池最佳工作温度的上限值0°c?2°C。
[0032]另一方面，在保持第一冷却模式运行的情况下，当检测到电池温度大于第二温度阈值T2时可以启动第二冷却模式，如图2中的右侧所示。根据本发明所提供的方法，第二温度阈值T2根据电池是否处于快速充电状态来确定。因为电池在快充与非快充时发热量有较大不同，所以按不同的标准来判断电池是否需要启动电动压缩机冷却是有利的。优选地，在电池处于快速充电状态的情况下，T2可以被确定为电池最佳工作温度的上限值，而在电池不处于快速充电状态的情况下，T2可以被确定为大于电池最佳工作温度的上限值f 3°C。
[0033]进入第二冷却模式表明电池温度持续升高，仅通过冷却液自身的循环而不对冷却液降温已经无法使电池温度降低。因而，在该第二冷却模式中，首先启动由电动压缩机向电池冷却器提供制冷剂以降低冷却液温度的第一进程，而启动电动压缩机的前提条件，即冷却液泵的启动已经在第一冷却模式中完成。如图2所示，第一进程可以包括按顺序执行以下操作:1)打开第一膨胀阀06 ;2)判断座舱是否同时也需要制冷。结合乘客座舱的制冷需求来控制图1中的两个膨胀阀的开启与关闭以及电动压缩机的转速调节是优选的。
[0034]具体地，在第一进程中，如果座舱有制冷需求，则需要增加电动压缩机的转速以同时满足空调系统和电池冷却系统两者的制冷需求。如果座舱没有制冷需求，则仅需要以电池冷却系统所要求的正常速度启动电动压缩机。
[0035]进一步地，该第二冷却模式还包括在满足一定条件的情况下执行使电动压缩机暂停向电池冷却器提供制冷剂的第二进程。如图2右侧所示，该第二进程包括按顺序执行以下操作:1)判断座舱是否需要制冷；2)在座舱需要制冷的情况下，先关闭第一膨胀阀06，再降低电动压缩机的转速；在座舱不需要制冷的情况下，先关闭电动压缩机，等待一段时间之后再关闭第一膨胀阀。在实践中，该等待时间t可以根据电动压缩机自身的停机速度来确定，例如t =(压缩机当前转速/压缩机停机速率)+ 0.5，由此可以有效防止压缩机的惯性作用对系统造成的冲击。举例来说，如果压缩机的当前转速为6000转/秒，停机速率为2000转/秒，则关闭电动压缩机之后的等待时间t = (6000/2000)+0.5 = 3.5秒。[0036]在实践中，不管是采用第一冷却模式还是采用第二冷却模式，不管在第二冷却模式下是执行第一进程还是执行第二进程，控制系统都将一直监控电池的温度。当完成第一进程之后，电池冷却系统将在一段时间内保持电动压缩机制冷(未在图2中示出)，在此期间如果电池温度被检测到小于第三温度阈值T3时，则电池冷却系统将被控制为返回上述第一冷却模式。在实践中，返回第一冷却模式可以包括执行一次上述第二进程(未在图2中示出)，即首先使电动压缩机不对电池冷却系统起作用(关闭或降低转速)，然后再保持仅通过冷却液以当前温度的循环来防止电池温度上升。优选地，第三温度阈值T3可以是小于电池最佳工作温度的上限值1°C~3°C的温度值。
[0037]另一方面，在第二冷却模式下，当电池温度始终高于第三温度阈值T3时，优选地可以根据冷却液温度在上述第一和第二进程之间切换电池冷却系统的运行，也即控制电动压缩机的工作时间。例如，可以在冷却液温度小于冷却液温度下限?Υ时执行第一进程；并且在冷却液温度大于冷却液温度上限Th时执行第二进程。在本发明的一些实施例中，冷却液温度下限可以被设定为使电动压缩机停止向电池冷却器提供制冷剂的下限值，而冷却液温度上限可以被设定为使电动压缩机向电池冷却器提供制冷剂的上限值。由此，即使在第二冷却模式下，电动压缩机也不会长时间的保持运行状态，而相反地，冷却液自身的循环冷却能力得到了充分利用。
[0038]本发明首先在电动汽车的电池冷却系统中实现了对冷却液泵和电动压缩机的分开控制。另一方面，本发明在电动汽车的电池冷却系统控制策略中考虑了与汽车空调系统的匹配问题。当其中一路需要开启或者关闭时，为避免为另一路产生冲击，本发明的方案提供了对电动压缩机转速的灵活操控。由此，本发明能够有效降低电动压缩机的工作时间，减少电池能耗，增加汽车的续航里程。
[0039]以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种车用电池冷却系统的控制方法，所述电池冷却系统包括电池冷却器、冷却液泵、第一膨胀阀以及与用于为座舱制冷的空调系统共用的电动压缩机，其特征在于，所述方法包括: 当电池温度大于第一温度阈值时米用第一冷却模式，所述第一冷却模式包括启动冷却液泵以通过当前温度的冷却液为电池降温； 在电池处于第一冷却模式的情况下，当电池温度大于第二温度阈值时进一步采用第二冷却模式，所述第二冷却模式包括执行使电动压缩机向电池冷却器提供制冷剂以降低冷却液温度的第一进程；其中 所述第二温度阈值根据电池是否处于快速充电状态来确定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中在电池处于快速充电状态的情况下，所述第二温度阈值被确定为电池最佳工作温度的上限值；并且 在电池不处于快速充电状态的情况下，所述第二温度阈值被确定为大于所述电池最佳工作温度的上限值1~3°C。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述第二冷却模式还包括执行使电动压缩机暂停向电池冷却器提供制冷剂的第二进程并且所述方法还包括， 在电池处于第二冷却模式的情况下，当电池温度小于第三温度阈值时，返回所述第一冷却模式；当电池温度大于第三温度阈值时，根据冷却液温度在所述第一和第二进程之间切换。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中在冷却液温度小于冷却液温度下限时执行所述第一进程；并且在冷却液温度大于冷却液温度上限时执行所述第二进程。
5.如权利要求4所 述的方法，其特征在于，执行所述第一进程包括打开第一膨胀阀并且根据空调系统是否为座舱制冷来确定使电动压缩机向电池冷却器提供制冷剂的方式。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中在空调系统为座舱制冷的情况下，增加电动压缩机的转速；并且在空调系统没有为座舱制冷的情况下，启动电动压缩机。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，执行所述第二进程包括根据空调系统是否为座舱制冷来确定使电动压缩机暂停向电池冷却器提供制冷剂的方式。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中在空调系统为座舱制冷的情况下，关闭第一膨胀阀并且降低电动压缩机的转速；并且在空调系统没有为座舱制冷的情况下，关闭电动压缩机等待一段时间之后关闭第一膨胀阀。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，其中所述等待时间根据电动压缩机的停机速度来确定。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当电池温度小于第四温度阈值时，关闭冷却液泵以退出第一冷却模式。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述第四温度阈值为电池最佳工作温度的上限值或者大于所述电池最佳工作温度的上限值0°c~2°C。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第一温度阀值为电池最佳工作温度范围的中间值。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第一温度阈值大约为+1°C或 _1 °c。
14.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三温度阈值为小于所述电池最佳工作温度的上限值1°C H
15.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述冷却液温度下限为使所述电动压缩机停止向所述电池冷却器提供制冷剂的下限值。
16.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述冷却液温度上限为使所述电动压缩机向所述电池冷却器提供制冷剂的上 限值。
【文档编号】H01M10/6567GK103855440SQ201210497896
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2012年11月29日
【发明者】王天英, 牛凤仙, 潘乐燕, 宁秋宇, 曾昌明 申请人:上海汽车集团股份有限公司