一种电池冷却系统、冷却控制方法及车辆与流程

本发明实施例涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电池冷却系统、冷却控制方法及车辆。

背景技术：

目前，纯电动汽车充电的安全性、可靠性和兼容性是新能源汽车技术发展和应用的一个重点。充电功率的提升和各种大功率的使用工况对动力电池冷却系统提出更高的要求，电池冷却系统的工作状态直接影响着电动车的安全和行驶。动力电池作为纯电动汽车热管理系统的关键环节，更高效率的冷却系统对增加车辆充电安全性、提升动力电池使用寿命、减少整车电能消耗都有重要影响。

目前的动力电池冷却系统包括冷却板、控制装置、温度检测装置和制冷装置。一般将冷却板设计在电池模块底部，冷却板通过制冷剂流入口和制冷剂流出口与制冷装置连接，控制装置分别与温度检测装置和制冷装置连接，当控制装置接收到的温度检测装置采集的温度值大于预设温度阈值时，开启制冷装置，制冷装置与电池模块进行热交换实现制冷。

但是现有的动力电池冷却系统，制冷剂在冷却板流动时，流通路径经过所有的电池模块，不能实现对各个电池模块精确控制。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电池冷却系统、冷却控制方法及车辆，实现了各个电池模块冷却过程的精准控制，提高电池系统散热效率和降低行车时的电能消耗。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池冷却系统，包括：至少一个中间冷却回路、温度采集装置、制冷装置、电子阀和控制装置；

其中，所述中间冷却回路设置在两列电池模块之间，所述中间冷却回路通过所述电子阀与所述制冷装置连接，所述温度采集装置与电池模块连接，所述控制装置分别与所述电子阀、所述制冷装置以及所述温度采集装置连接；

通过所述温度采集装置采集各个电池模块的温度值并将所述温度值发送至所述控制装置，如果任意一个电池模块对应的温度值超过第一温度阈值，则控制装置控制与所述电池模块对应的电子阀开启，以使制冷装置通过所述电子阀与所述电池模块对应的中间冷却回路连通，对所述电池模块进行冷却。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池冷却控制方法，其特征在于，包括：

通过温度采集装置采集各个电池模块的温度值并将所述温度值发送至控制装置；

如果任意一个电池模块对应的温度值超过第二温度阈值，则控制装置控制底部冷却回路与制冷装置连通，对所述电池模块进行冷却；

如果任意一个电池模块对应的温度值超过第一温度阈值，则控制装置控制与所述电池模块对应的电子阀开启，以使制冷装置通过所述电子阀与所述电池模块对应的中间冷却回路连通，对所述电池模块进行冷却；

如果所述电池模块对应的温度值低于第一温度阈值，则控制装置控制与所述电池模块对应的电子阀关闭，以关断制冷装置与中间冷却回路之间的流通回路；其中，所述第二温度阈值小于第一温度阈值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括如上述第一方面中所述电池冷却系统。

本发明实施例提供的电池冷却系统、冷却控制方法及车辆，通过将中间冷却回路设置在两列电池模块之间，中间冷却回路通过电子阀与制冷装置连接，温度采集装置与电池模块连接，控制装置分别与电子阀、制冷装置以及温度采集装置连接；通过温度采集装置采集各个电池模块的温度值并将温度值发送至控制装置，如果任意一个电池模块对应的温度值超过第一温度阈值，则控制装置控制与电池模块对应的电子阀开启，以使制冷装置通过电子阀与电池模块对应的中间冷却回路连通，对电池模块进行冷却。本发明实施例中，通过检测到电池模块的温度值过高，则控制该电池模块对应的电子阀开启，然后制冷装置通过电子阀与对应的中间冷却回路连接，对该电池模块进行冷却，实现了电池模块冷却过程的精准控制，提高电池系统散热效率和降低行车时的电能消耗。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电池冷却系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的电池冷却系统的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的电池冷却控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的电池冷却系统的结构示意图，本实施例可适用于冷却动力电池的情况，电池冷却系统可以设置在电池系统内，例如：可以设置在电池容器中。如图1所示，所述电池冷却系统主要包括：至少一个中间冷却回路110、温度采集装置120、制冷装置130、电子阀140和控制装置150。

在本实施例中，电池模块170由一般将单个电芯通过串联、并联或串并联组合而成，以满足电压和功率要求。电池模块的平均温度是影响“健康状态(stateofhealth，soh)”的重要因素。在soh中，基于电池模块的平均温度，电池的劣化速度按照室温-高温-低温的顺序增加。因此，为了增长电池模块的寿命，在电池系统中，有必要维持各个电池模块170的平均温度处于室温。

在本实施例中，中间冷却回路110设置在两列电池模块170之间，中间冷却回路110通过电子阀140与制冷装置130连接，温度采集装置120与电池模块180连接，控制装置150分别与电子阀140、制冷装置130以及温度采集装置120连接。

进一步的，在相邻的两个电池模块170之间设置中间冷却板，将两列电池模块之间的中间冷却板连接成一个中间冷却回路110。进一步的，每一个中间冷却回路均设计与之相连的电子阀140进行通断和流量的控制。进一步的，在电池模块170底部设置底部冷却回路，底部冷却回路处于常开状态。

通过温度采集装置120采集各个电池模块的温度值并将温度值发送至控制装置150，如果任意一个电池模块对应的温度值超过第一温度阈值，则控制装置150控制与电池模块对应的电子阀开启，以使制冷装置130通过电子阀140与电池模块对应的中间冷却回路110连通，对电池模块进行冷却。

在本实施例中，温度采集装置120设置在各个电池模块170上，用于采集各个电池模块170的温度值。需要说明的是，本实施例中的温度采集装置120可以使用现有的电池管理系统中的温度采集装置。现有的电池管理系统中，温度传感器设置在各个电芯上以及各个电池模块170的不同位置，用于采集各个电池模块在不同时刻的温度值。本实施例中，电池管理系统中的电池控制器将各个电池模块以及其对应的温度值发送至控制装置150。需要说明的是，本实施例中，控制装置150接收现有的电池管理系统发送的各个电池模块以及其对应的温度值，可以减少电池冷却系统的器件，降低成本。同时，电池冷却系统设置在电池容器内，减少器件的使用，也可以较少动力电池的体积。

电子阀140是一个可以根据控制信号进行通断控制的电子器件。控制装置150向电子阀140发送导通信号，则电子阀140导通，使中间冷却回路110和制冷装置130连通，形成制冷回路，制冷剂在中间冷却回路110和制冷装置之间循环，实现循环制冷。需要说明的是，本实施例中，不对电池阀140的型号和类型进行限定，可以根据实际情况选择或者设计合理的电子阀。

在本实施例中，当车辆在日常的行驶过程中即电池模块放电过程中，温度采集装置120采集到的各个电池模块的温度值发送至控制装置150，控制装置150将各个电池模块的温度值分别与第二温度阈值和第一温度阈值进行比较，如果任一电池模块的温度值超过第二温度阈值但未超过第一温度阈值，则表明目前电池模块的散热负荷不高。控制装置150生成制冷控制信号，发送至制冷装置130。制冷装置130接收到制冷控制信号后，开启制冷装置130，制冷装置130与底部冷却回路连通，通过底部冷却回路实现电池模块的冷却。

如果任一电池模块的温度值超过第一温度阈值，则控制装置150生成制冷控制信号以及电子阀开启信号，将制冷控制信号发送至制冷装置130，电子阀开启信号发送至电子阀140，控制对应的电子阀140开启，使得制冷装置130与电子阀140对应的中间冷却回路连通，通过中间冷却回路110实现电池模块的冷却。当温度过高的电池模块的温度值降到第一温度阈值以下，则控制装置150生成电子阀关闭信号，控制对应的电子阀140关闭，切断制冷装置130与中间冷却回路连通，即关闭中间冷却回路。所有电子阀140均有控制装置150进行控制。

在本实施例中，中间冷却回路110根据控制装置150的控制指令进行选择性通断，使得各个中间冷却回路110能够独立控制，实现对电池模块冷却过程的精准控制，提高电池系统散热效率和降低行车时的电能消耗。

本发明实施例提供的电池冷却系统，通过将中间冷却回路设置在两列电池模块之间，中间冷却回路通过电子阀与制冷装置连接，温度采集装置与电池模块连接，控制装置分别与电子阀、制冷装置以及温度采集装置连接；通过温度采集装置采集各个电池模块的温度值并将温度值发送至控制装置，如果任意一个电池模块对应的温度值超过第一温度阈值，则控制装置控制与电池模块对应的电子阀开启，以使制冷装置通过电子阀与电池模块对应的中间冷却回路连通，对电池模块进行冷却。本发明实施例中，通过检测到电池模块的温度值过高，则控制该电池模块对应的电子阀开启，然后制冷装置通过电子阀与对应的中间冷却回路连接，对该电池模块进行冷却，实现了电池模块冷却过程的精准控制，提高电池系统散热效率和降低行车时的电能消耗。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的电池冷却系统的结构示意图，在上述实施例的基础上，本发明实施例进行一步优化了电池冷却系统。

如图2所示，所述电池冷却系统还包括底部冷却回路160，其中，底部冷却回路160设置在电池模块170底部，并与电池模块170底部接触。如果任意一个电池模块对应的温度值超过第二温度阈值，则控制装置150控制底部冷却回路160与制冷装置130连通，对电池模块170进行冷却，其中，第二温度阈值小于第一温度阈值。

进一步的，制冷装置130包括：制冷管132、压缩机133、膨胀阀131和冷凝器134，制冷管132、压缩机133和冷凝器134通过膨胀阀131与冷却板形成回路。

在电池模块放电过程中，温度采集装置120采集到的各个电池模块的温度值发送至控制装置150，控制装置150将各个电池模块的温度值分别与第二温度阈值和第一温度阈值进行比较，如果任一电池模块的温度值超过第二温度阈值但未超过第一温度阈值，则表明目前电池模块的散热负荷不高。控制装置150生成制冷控制信号，发送至膨胀阀131，控制膨胀阀131导通，使制冷管132、压缩机133和冷凝器134通过膨胀阀131与底部冷却回路160中的冷却板连通，形成制冷回路，通过底部冷却回路160实现电池模块的冷却。

进一步的，如图2所示，底部冷却回路160的数量与电池模块的列数相同，中间冷却回路110的数量为电池模块的列数减1。

进一步的，底部冷却回路160包括至少一个底部冷却板，底部冷却板内设备有制冷剂流通回路；中间冷却回路110包括至少一个中间冷却板101，中间冷却板内设备有制冷剂流通回路。具体的，在本实施例中，冷却板中有制冷剂，制冷剂优选为空调制冷剂。

在动力电池的内部，在两个电池模块170之间设置中间冷却板101，将第一列电池模块与第二列电池模块之间的中间冷却板101连接一个回路构成中间冷却回路110，将第二列电池模块与第三列电池模块之间的中间冷却板101连接一个回路构成中间冷却回路110。以此类推，在相邻的两列电池模块之间的中间冷却板101连通一个中间冷却回路110。因此，中间冷却回路110的数量比电池模块的列数少1个。每一个中间冷却回路均设计一个与之连通的电子阀140进行通断和流量的控制。在电池模块170底部设置底部冷却回路160，底部冷却回路160处于常开状态。

由于电池模块的自身差异性和实际导热状态的不同，放电过程中电池模块的温度可能不同，当温度采集装置120采集到的任一电池模块的温度值超过第一温度阈值，则控制装置150生成制冷控制信号以及电子阀开启信号，将制冷控制信号发送至制冷装置130，电子阀开启信号发送至电子阀140，控制对应的电子阀140开启使得制冷装置130与电子阀140对应的中间冷却回路连通，通过中间冷却回路110对电池模块进行立体式热传导，将超温的电池模块温度迅速降下来，以免某一电池模块温度过高影响对整体电池温度的判断，防止因某一电池模块温度过高而限制电池充电和放电电流大小，而其他的电池模块的中间冷却回路暂不开启，此时在保证制冷效能足够的前提下，尽量提高冷却效率，尽量减少散热负荷，从而减少电能消耗。

需要说明的是，控制装置150接收到第一电池模块温度值超过第一温度阈值，则将第一电池模块相邻的中间冷却回路确定为对应的中间冷却回路，与中间冷却回路连接的电子阀确定为对应的电子阀。

当温度过高的电池模块的温度值降到第一温度阈值以下，则控制装置150生成电子阀关闭信号，控制对应的电子阀140关闭，切断制冷装置130与中间冷却回路连通，即关闭中间冷却回路。所有电子阀140均有控制装置150进行控制。

需要说明的是，第一温度阈值可以根据动力电池的工作性能确定。例如：动力电池在40摄氏度时，电池劣化速度最慢，则将第一温度阈值确定为40摄氏度。第一温度阈值还可以是根据所有电池模块的平均温度确定，例如：将所有电池平均温度增加某一温度作为第一温度阈值。所有电池平均温度为35摄氏度，则将35摄氏度增加1摄氏度作为第一温度阈值。例如：将所有电池平均温度减去某一温度作为第一温度阈值。所有电池平均温度为42摄氏度，则将42摄氏度减去1摄氏度作为第一温度阈值。

进一步的，温度采集装置120包括至少一个温度传感器121和电池控制器122；其中，温度传感器121与电池模块连接，电池控制器122通过控制器局域网络can总线与控制装置150连接；电池控制器150将温度传感器121采集的各个电池模块的温度值，通过can总线发送至控制装置150。

进一步的，电池冷却系统还包括：状态监测装置；状态监测装置与控制装置连接；其中，当状态监测装置监测到电池模块处于充电状态时，则控制装置判断各个电池模块的温度值是否超过第三温度阈值，当电池模块的温度值超过第三温度阈值时，控制装置控制全部电子阀开启，使制冷装置与中间冷却回路、底部冷却回路连通，对电池模块进行冷却。

在充电的工况下，状态监测装置能够识别电池的充电状态，当状态监测装置监测到电池模块处于充电状态时，将动力电池处于充电状态的信息发送至控制装置150，控制装置150控制所有底部冷却回路160和所有中间冷却回路170统全部接入到制冷装置130中，所有电子阀140的开度开启至最大流量，膨胀阀131的开度开启至最大流量，以保证最大冷却效能。同时在充电端口插上充电枪并且状态监测装置确认充电连接状态正常后，通过温度采集装置120将此时电池模块170的温度值发送到控制装置150，控制装置150判断电池模块170的温度值是否大于第三温度阈值，如果电池模块的温度值大于第三温度阈值，将对动力电池进行提前冷却，将电池模块的温度值降至第三温度阈值之下再进行充电。在动力电池进行充电之前降低了电池模块的初始充电温度，有利于提升电池的充电效率和安全。

进一步的，控制装置150还对提前降温过程的时间进行控制，如果提前降温时长超过预设时长，但电池模块的温度值仍未降到第三温度阈值，此时，控制装置150控制动力电池开始进行直流充电，以保证总充电时间不至于过长。并且在充电的过程中，根据电池模块的实时温度值，制冷装置的压力和制冷系统的制冷能力，不断修正底部冷却回路和中间冷却回路中的制冷流量。

本发明提出的电池冷却系统保证了充电工况和日常行驶工况下电池更高的冷却效能和导热效率，提升了动力电池的热安全性。同时提出能实现自动控制的分组控制方法来区分不同的散热工况，实现电池模组冷却过程的精准控制和动态控制，提高系统散热效率和降低行车时的电能消耗。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括如上述实施例中任一所述电池冷却系统，具备电池冷却系统相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的电池冷却控制方法的流程图，本实施例可适用于冷却动力电池的情况，所述电池冷却控制方法由电池冷却系统来执行。

如图3所示，本发明实施例提供的电池冷却控制方法包括如下步骤：

s310、通过温度采集装置采集各个电池模块的温度值并将温度值发送至控制装置。

s320、如果任意一个电池模块对应的温度值超过第二温度阈值，则控制装置控制底部冷却回路与制冷装置连通，对电池模块进行冷却。

s330、如果任意一个电池模块对应的温度值超过第一温度阈值，则控制装置控制与电池模块对应的电子阀开启，以使制冷装置通过电子阀与电池模块对应的中间冷却回路连通，对电池模块进行冷却。

s340、如果电池模块对应的温度值低于第一温度阈值，则控制装置控制与电池模块对应的电子阀关闭，以关断制冷装置与中间冷却回路之间的流通回路；其中，第二温度阈值小于第一温度阈值。

本发明实施例提供的电池冷却控制方法，通过温度采集装置采集各个电池模块的温度值并将温度值发送至控制装置，如果任意一个电池模块对应的温度值超过第二温度阈值，则控制装置控制底部冷却回路与制冷装置连通，对电池模块进行冷却；如果任意一个电池模块对应的温度值超过第一温度阈值，则控制装置控制与电池模块对应的电子阀开启，以使制冷装置通过电子阀与电池模块对应的中间冷却回路连通，对电池模块进行冷却；如果电池模块对应的温度值低于第一温度阈值，则控制装置控制与电池模块对应的电子阀关闭，以关断制冷装置与中间冷却回路之间的流通回路；其中，第二温度阈值小于第一温度阈值。本发明实施例中，通过检测到电池模块的温度值过高，则控制该电池模块对应的电子阀开启，然后制冷装置通过电子阀与对应的中间冷却回路连接，对该电池模块进行冷却，实现了电池模块冷却过程的精准控制，提高电池系统散热效率和降低行车时的电能消耗。

进一步的，所述电池冷却控制方法还包括：

当所述状态监测装置检测到所述电池模块处于充电状态时，则控制装置判断各个电池模块的温度值是否超过第三温度阈值；

当所述电池模块的温度值大于第三温度阈值时，所述控制装置控制全部电子阀开启，使制冷装置与中间冷却回路、底部冷却回路连通，对所述电池模块进行冷却；

当所述电池模块的温度值低于第三温度阈值时，所述控制装置控制电池模块外接电源设备，以使所述电源设备给所述电池模块充电。

进一步的，所述中间冷却回路设置在两列电池模块之间，所述中间冷却回路通过所述电子阀与所述制冷装置连接，所述温度采集装置与电池模块连接，所述控制装置分别与所述电子阀、所述制冷装置以及所述温度采集装置连接；所述底部冷却回路设置在电池模块底部，并与所述电池模块底部接触。

进一步的，所述底部冷却回路的数量与电池模块的列数相同，所述中间冷却回路的数量为电池模块的列数减1。

进一步的，所述底部冷却回路包括至少一个底部冷却板，所述底部冷却板内设备有制冷剂流通回路；所述中间冷却回路包括至少一个中间冷却板，所述中间冷却板内设备有制冷剂流通回路。

进一步的，所述温度采集装置包括至少一个温度传感器和电池控制器；

相应的，所述通过温度采集装置采集各个电池模块的温度值并将温度值发送至控制装置，包括：

所述电池控制器将所述温度传感器采集的各个电池模块的温度值，通过所述can总线发送至所述控制装置；其中，温度传感器与所述电池模块连接，所述电池控制器通过控制器局域网络can总线与所述控制装置连接。

进一步的，所述制冷装置包括：制冷管、压缩机、膨胀阀和冷凝器，所述制冷管、压缩机和冷凝器通过膨胀阀与所述冷却板形成回路。

上述电池冷却方法有本发明任意实施例所提供的电池冷却系统来执行，具备电池冷却系统相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。