电池包温度的控制方法、系统及电动汽车与流程

1.本技术涉及电动汽车电池温控技术领域，具体而言，本技术涉及一种电池包温度的控制方法、系统及电动汽车。


背景技术：

2.在传统能源的短缺以及对环境保护日益严格的今天，新能源汽车成在节能环保方面具有传统汽车不可比拟的优势。电动汽车的电池系统是通过许多电池包进行串联或并联或串并结合的方式连接在一起形成的。
3.电动汽车电池包的工作温度范围宽为-20℃至60℃，超出该温度范围会严重影响电池的使用性能和使用寿命，甚至会出现安全隐患。同时，电池包在充放电时会产生大量的热，如不能及时散出，容易导致温度上升而超出温度区间造成电池包自燃或者爆炸。
4.现存电池包散热控制方法存在散热速率慢，散热控制器驱动信号单一，散热模式单一，容易造成电池系统散热不及时，导致电池安全性能下降，电池寿命降低。


技术实现要素：

5.本技术针对现有方式的缺点，提出一种电池包温度的控制方法、系统及电动汽车，用以解决现有技术存在电池包散热控制方法的散热速率慢、散热模式单一的技术问题。
6.第一个方面，本技术实施例提供了一种电池包温度的控制方法，包括：
7.根据电池包的参数、检测到的电池包的温度、检测到的环境温度、预设的第一温度区间以及预设的第二温度区间，确定第三温度区间和第四温度区间；
8.将电池包的温度依次与第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间以及第四温度区间进行比较，确定是否启动冷却以及确定启动的冷却级别。
9.可选的，将电池包的温度依次与第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间以及第四温度区间进行比较，确定是否启动冷却以及确定启动的冷却级别，具体包括：
10.当确定电池包的温度未处于第一温度区间内时，输出警告信息；
11.当确定电池包的温度处于第一温度区间内时，将电池包的温度与第二温度区间进行比较；
12.当电池包的温度处于第二温度区间内时，结束整个比较流程；
13.当电池包的温度未处于第二温度区间内时，将电池包的温度与第三温度区间进行比较；
14.当电池包的温度处于第三温度区间内时，启动一级冷却；
15.当电池包的温度未处于第三温度区间内时，将电池包的温度与第四温度区间进行比较，若电池包的温度处于第四温度区间内，则启动二级冷却，否则启动三级冷却。
16.可选的，根据电池包的参数、检测到的电池包的温度、检测到的环境温度、预设的第一温度区间以及预设的第二温度区间，确定第三温度区间和第四温度区间，具体包括：
17.根据电池包的参数、电池包的温度以及环境温度，确定电池包的散热功率；
18.根据散热功率和第二温度区间确定第三温度区间；
19.根据散热功率和第三温度区间确定第四温度区间。
20.可选的，根据散热功率和第二温度区间确定第三温度区间包括：
21.确定第三温度区间的上限端值以及第四温度区间的上限端值：
22.确定出第二温度区间的上限端值与第三温度区间的上限端值构成的温度区间，作为第三温度区间；
23.以及，根据散热功率和第三温度区间确定第四温度区间，包括：
24.确定出第三温度区间的上限端值与第四温度区间的上限端值构成的温度区间，作为第四温度区间。
25.可选的，当所述电池包的温度处于所述第三温度区间内时，启动一级冷却，具体包括：
26.当电池包的温度处于第三温度区间内时，确定一级冷却中空气风冷脉宽调制的占空比。
27.可选的，将电池包的温度与第四温度区间进行比较，若电池包的温度处于第四温度区间内，则启动二级冷却，否则启动三级冷却，具体包括：
28.当电池包的温度处于第四温度区间内时，确定二级冷却中冷却液循环脉宽调制的占空比；
29.当电池包的温度不处于第四温度区间内时，重新确定三级冷却中空气风冷脉宽调制的占空比以及冷却液循环脉宽调制的占空比。
30.第二个方面，本技术实施例提供了一种电池包温度控制系统，包括：采集设备、存储设备、控制设备以及冷却设备；
31.采集设备、存储设备、冷却设备均与控制设备通信连接；
32.采集设备，用于采集电池包的参数、电池包的温度以及环境温度，并将采集的数据向控制设备发送；
33.冷却设备，用于根据控制设备输出的控制信号，冷却电池包；
34.存储设备存储有计算机程序，计算机程序由控制设备执行以实现本技术第一方面所提供的电池包温度的控制方法。
35.可选的，采集设备包括温度传感器，用于采集电池包的温度以及环境温度。
36.可选的，冷却设备包括：风冷装置和液冷装置。
37.第三个方面，本技术实施例提供了一种电动汽车，包括本技术第二方面所提供的电池包温度控制系统。
38.本技术实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
39.本技术实施例提供的电池包温度的控制方法，根据电池包的参数、检测到的电池包的温度、检测到的环境温度、预设的第一温度区间以及预设的第二温度区间，确定第三温度区间和第四温度区间，结合电池包的温度确定是否启动冷却以及确定启动的冷却级别。不同的冷却级别对应不同的冷却方式，冷却方式多样，解决了现有控制方法散热模式单一，避免了现有单一冷却级别的控制方法存在散热速率慢的问题，提高了电池包的散热效率，保障了电池包的安全性能，延长了电池包的寿命。
40.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变
得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
41.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
42.图1为本技术实施例提供的一种电池包温度控制系统结构示意图；
43.图2为本技术实施例提供的一种电池包温度的控制方法中的流程示意图；
44.图3为本技术实施例提供的一种电池包温度的控制方法展开的流程示意图。
45.附图标记详细说明：
46.10-采集设备；20-存储设备；30-控制设备；40-冷却设备；50-电池包。
具体实施方式
47.下面详细描述本技术，本技术的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本技术的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
48.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
49.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
50.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
51.图1为本技术实施例提供的一种电池包温度控制系统的结构示意图。下面结合图1，介绍该电池包温度控制系统的主要结构组成。
52.电池包温度控制系统包括：采集设备10、存储设备20、控制设备30以及冷却设备40；采集设备10、存储设备20以及冷却设备40均与控制设备30通信连接。
53.采集设备10，用于采集电池包50的参数、电池包50的温度以及环境温度，并将采集的数据向控制设备发送；
54.冷却设备40，用于根据控制设备30输出的控制信号，冷却电池包50；
55.存储设备20存储有计算机程序，计算机程序由控制设备30执行以实现本技术所提供的电池包温度的控制方法(后续详细介绍该方法)。
56.可选的，采集设备10包括温度传感器，用于采集电池包50的温度以及环境温度。温度传感器数据传输的时间间隔为20s，即每隔20s采集设备10就将采集到的电池包50的温度以及环境温度传输给控制设备30。采集设备10还可包括人机交互装置，用于采集电池包50的参数，这样用户可以及时将不同电池包50的参数反馈至采集设备10。当然，对于电池包50已经固定不变的电池包温度控制系统，电池包50的参数也可预先存储于采集设备10之中，便于采集设备10调取。其中，电池包50的参数包括：电池包的表面积a、电池包的生热功率q、电池包的质量m以及电池包的热容量c等。
57.可选的，冷却设备40包括：风冷装置和液冷装置。风冷装置用于输出冷风，并加快电池包50附近的空气循环，从而降低电池包50的温度；液冷装置包括环绕电池包50设置的冷却管路，通过控制冷却液流经冷却管路，从而降低电池包50的温度。风冷装置和液冷装置均根据控制设备30输出的控制信号而工作。
58.可选的，控制设备30包括处理器，处理器可以是cpu(central processing unit，中央处理器)，通用处理器，dsp(digital signal processor，数据信号处理器)，asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)，fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本技术公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，dsp和微处理器的组合等。
59.可选的，存储设备20可以是rom(read-only memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，ram(random access memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是eeprom(electrically erasable programmable read only memory，电可擦可编程只读存储器)、cd-rom(compact disc read-only memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
60.可选地，控制设备30还可以包括收发器。收发器可用于信号的接收和发送。收发器可以允许控制设备30与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。需要说明的是，实际应用中收发器不限于一个。
61.图2为本技术实施例提供的一种电池包温度的控制方法的流程示意图。结合图2可知，该方法包括如下主要步骤：
62.s201，根据电池包的参数、检测到的电池包的温度、检测到的环境温度、预设的第一温度区间以及预设的第二温度区间，确定第三温度区间和第四温度区间。
63.可选的，控制设备30根据采集设备10传输的电池包50的参数、电池包50的温度和环境温度，以及预先存储于控制设备30或采集设备10中的第一温度区间[tl，th]和第二温度区间[ta，tb]，确定第三温度区间(tb，t1]和第四温度区间(t1，t2]。
[0064]
需要说明的是，第一温度区间[tl，th]为电池包可以正常工作的温度范围，tl为电池包保持正常工作的最低温度，th为电池包保持正常工作的最高温度。第二温度区间[ta，tb]为电池包最佳工作的温度范围，在此温度内，电池包的工作性能最佳，ta为电池包保持
最佳工作的最低温度，tb为电池包保持最佳工作的最高温度。当电池包第三温度区间(tb，t1]或第四温度区间(t1，t2]时，需要启动冷却设备40来降低电池包的温度。
[0065]
本发明技术领域人员可理解的是，第一温度区间[tl，th]和第二温度区间[ta，tb]均包含其两端的端值；第三温度区间(tb，t1]不包含第三温度区间的下限端值tb，包含上限端值t1；第四温度区间(t1，t2]不包含第四温度区间的下限端值t1，包含上限端值t2。
[0066]
s202，将电池包的温度依次与第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间以及第四温度区间进行比较，确定是否启动冷却以及确定启动的冷却级别。
[0067]
可选的，控制设备30将电池包的温度t依次与第一温度区间[tl，th]、第二温度区间[ta，tb]、第三温度区间[tb，t1]以及第四温度区间[t1，t2]进行比较，确定电池包的温度ti处于哪个温度区间，然后确定是否启动冷却设备40以及确定启动的冷却级别。
[0068]
本技术实施例的电池包温度的控制方法，根据电池包的参数、检测到的电池包的温度、检测到的环境温度、预设的第一温度区间以及预设的第二温度区间，确定第三温度区间和第四温度区间，结合电池包的温度确定是否启动冷却以及确定启动的冷却级别。不同的冷却级别对应不同的冷却方式，冷却方式多样，解决了现有控制方法散热模式单一，避免了现有单一冷却级别的控制方法存在散热速率慢的问题，提高了电池包的散热效率，保障了电池包的安全性能，延长了电池包的寿命。
[0069]
如图3所示，为本技术实施例提供的一种电池包温度的控制方法展开的一个实例的流程示意图。该实例为本技术实施例的电池包温度的控制方法提供了一种可能的实现方式，包括以下步骤：
[0070]
s301，控制设备根据电池包的参数、检测到的电池包的温度、检测到的环境温度、预设的第一温度区间以及预设的第二温度区间，确定第三温度区间和第四温度区间。
[0071]
具体的，电池包50的参数、电池包50的温度和环境温度，由采集设备10定期采集并传输至控制设备30，其中，电池包50的温度和环境温度的采集周期是20s。第一温度区间[tl，th]和第二温度区间[ta，tb]分别为预先测定的电池包50的正常工作温度区间以及最佳工作温度区间，其可先存储于控制设备30或采集设备10中。
[0072]
根据电池包的参数、电池包的温度以及环境温度，确定电池包的散热功率q
d
，散热功率q
d
的计算公式(1)如下所示：
[0073]
q
d
＝ha(ti-tv)*(1+k
f
)公式(1)，
[0074]
其中，h为热传导系数，a为电池包的表面积，ti为电池包的温度，tv为环境温度，kf为散热波动系数。
[0075]
根据散热功率q
d
和第二温度区间[ta，tb]确定第三温度区间(tb，t1]。首先，根据以下公式(2)确定第三温度区间的上限端值t1：
[0076][0077]
其中，q为电池包的生热功率，m为电池包的质量，c为电池包的热容量，dt为第三温度区间的上限端值t1的微分，dt为电池包的温度ti的微分。
[0078]
然后，第二温度区间的上限端值tb与第三温度区间的上限端值t1构成的温度区间为第三温度区间(tb，t1]。
[0079]
同理，根据散热功率q
d
和第三温度区间(tb，t1]确定第四温度区间的上限端值t2，
继而确定第四温度区间为(t1，t2]。
[0080]
需要说明的是，本技术实施例中第三温度区间(tb，t1]和四温度区间(t1，t2]为控制设备30启动一级冷却、二级冷却以及三级冷却的预设条件。举例说明，如果电池包50的温度处于第三温度区间(tb，t1]内时，通过一级冷却即可在预设时间内将电池包50的温度降至电池包50的最佳工作温度区间内。
[0081]
s302，将电池包的温度与第一温度区间进行比较，当确定电池包的温度未处于第一温度区间内时，输出警告信息。
[0082]
具体的，控制设备30根据采集设备10定期传输的电池包50的温度，并判断电池包50的温度ti是否处于第一温度区间[tl，th]内，如果电池包50的温度ti不在第一温度区间[tl，th]内，则表明电池包50工作异常，控制设备30输出警告信息，警报设备根据警告信息向用户发出警示信号。
[0083]
s303，当确定电池包的温度处于第一温度区间内时，将电池包的温度与第二温度区间进行比较，当电池包的温度处于第二温度区间内时，结束整个比较流程。
[0084]
具体的，如果电池包50的温度ti在第一温度区间[tl，th]内，则控制设备30继续判断电池包50的温度ti是否处于第二温度区间[ta，tb]，如果电池包50的温度ti在第二温度区间[ta，tb]内，则表明电池包50处于最佳工作温度范围内，则结束流程，控制设备30根据采集设备10下一周期传输的数据信息，继续从s301开始运行。
[0085]
s304，当电池包的温度未处于第二温度区间内时，将电池包的温度与第三温度区间进行比较，当电池包的温度处于第三温度区间内时，启动一级冷却。
[0086]
具体的，如果电池包50的温度ti不在第二温度区间[ta，tb]内，则控制设备30继续判断电池包50的温度ti是否处于第三温度区间(tb，t1]内，如果电池包50的温度ti在第三温度区间(tb，t1]内，则根据下列公式(3)，确定一级冷却中空气风冷脉宽调制的占空比a。
[0087][0088]
其中，t1为第三温度区间的下限端值tb，t2为第三温度区间的上限端值t1，t为电池包的温度ti，取kf＝0.7，0<a<1。
[0089]
控制设备30将气风冷脉宽调制的驱动信号传输至冷却设备40，冷却设备40启动风冷装置，风冷装置输出冷风，并加快电池包50附近的空气循环，从而降低电池包50的温度。
[0090]
s305，当电池包的温度未处于第三温度区间内时，将电池包的温度与第四温度区间进行比较，若电池包的温度处于第四温度区间内，则输出启动二级冷却信号，否则输出启动三级冷却信号。
[0091]
具体的，如果电池包50的温度ti不在第三温度区间(tb，t1]内，则控制设备30继续判断电池包50的温度ti是否处于第四温度区间(t1，t2]内，如果电池包50的温度ti处于第四温度区间(t1，t2]内，则根据公式(3)，其中，取公式(3)kf＝0.5，确定二级冷却中冷却液循环脉宽调制的占空比，并输出关闭风冷装置的信号。
[0092]
控制设备30将气冷却液循环脉宽调制的占空比的驱动信号以及关闭风冷装置的信号传输至冷却设备40，冷却设备40关闭风冷装置，启动液冷装置，液冷装置包括环绕电池包50设置的冷却管路，通过控制冷却液流经冷却管路，从而降低电池包50的温度。
[0093]
如果电池包50的温度ti不处于第四温度区间(t1，t2]内，则确定电池包50的温度
ti已接近于电池包保持正常工作的最高温度th。因此，需要启动风冷装置和液冷装置同时运行的三级冷却，根据公式(3)，其中，取公式(3)kf＝0.3，确定三级冷却中冷却液循环脉宽调制的占空比；根据下列公式(4)，确定三级冷却中空气风冷脉宽调制的占空比a1。
[0094][0095]
控制设备30将气冷却液循环脉宽调制的占空比的驱动信号以及空气风冷脉宽调制的占空比的驱动信号传输至冷却设备40，冷却设备40同时开启风冷装置和液冷装置，以实现电池包50的快速降温。
[0096]
基于同一发明构思，本技术实施例提供的一种电动汽车，包括本技术上述实施例所提供的电池包温度控制系统。
[0097]
应用本技术实施例，至少能够实现如下有益效果：
[0098]
1、本技术实施例提供的电池包温度的控制方法，根据电池包的参数、检测到的电池包的温度、检测到的环境温度、预设的第一温度区间以及预设的第二温度区间，确定第三温度区间和第四温度区间，结合电池包的温度确定是否启动冷却以及确定启动的冷却级别。不同的冷却级别对应不同的冷却方式，冷却方式多样，解决了现有控制方法散热模式单一，避免了现有单一冷却级别的控制方法存在散热速率慢的问题，提高了电池包的散热效率，保障了电池包的安全性能，延长了电池包的寿命。
[0099]
2、本技术实施例提供的电池包温度的控制方法，综合运用风冷和液冷模式，对电池包的温度进行控制，实现电池的冷却功能，为电池正常工作提供适宜温度，以提升电池的工作效率和使用寿命。风冷和液冷模式可以根据电池包的实际温度自由切换，减少了电动汽车能量损耗，且提升电池包的工作安全性能。
[0100]
本技术领域技术人员可以理解，本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本技术中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
[0101]
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0102]
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0103]
以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本技术的保护范围。