一种低温环境下纯电动汽车动力电池热管理方法及系统与流程

本发明涉及电动汽车热管理领域，特别涉及低温环境下纯电动汽车动力电池热管理方法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着各国对纯电动汽车技术研发投入的不断加大，车用动力电池、电机及其控制系统等技术取得了重大进展，电力电子、控制和信息技术的广泛应用促使纯电动汽车技术深入发展。纯电动汽车也因此在世界范围内得到快速发展。

2、在低温情况下，电池的放电电压较低，尤其是在放电初期同样的放电电流下，电池电压将出现一个急剧的下降。因此，低温环境下电动汽车的电池热管理问题一直是制约电动汽车发展的主要障碍之一。

3、目前，在一些相关技术中，热管理方法大多是单一的利用电机产生的余热或利用加热器对电池进行加热，然而这两种方式在不同的温度区间下有着不同的工作效率，单独使用可能会降低加热效率或增大电量消耗。此外，在热管理系统运行的过程中会消耗电量，缩短纯电动汽车的行驶里程。

技术实现思路

1、本发明提供了一种低温环境下纯电动汽车动力电池热管理方法及系统，以解决相关技术中单一的加热方式造成电池热管理效率较低，以及热管理系统消耗电量从而缩短汽车行驶里程的问题。

2、为实现上述方案，第一方面，本发明提出以下方法：

3、获取电机运行状态，在电机未工作的情况下启动电池预加热系统；

4、在电机开始工作后，根据电池温度、电机温度进行加热模式选择。

5、若检测到电池温度低于20℃，控制系统控制热管理模块开始加热。

6、开始加热时，若检测到电池温度不足15℃，则采用ptc加热方式；

7、若检测到此时电机回路温度大于30℃，且电机温度大于电池温度，则采用ptc+电机余热混合加热方式；若检测到此时电机温度小于电池温度，则采用ptc加热方式

8、若检测到电池温度高于15℃且温度低于20℃，且电机温度大于35℃则采用电机余温加热方式。

9、若检测到电池温度高于20℃，则控制系统控制热管理模块停止加热。

10、第二方面，本发明提出的热管理系统包括：储能系统、电池预加热系统、冷却液循环系统。

11、所述冷却液循环系统，通过在电池模组之间铺设通有水道的冷却板，以达到循环利用电机高温冷却液加热或保温电池的目的。

12、所述储能系统、电池预加热系统、冷却液循环系统与动力电池部分均添加温度检测模块，以检测电机和电池的实时温度。

13、所述温度检测模块将信号传送给所述控制单元。

14、所述控制单元根据所述电池温度检测模块发出的温度信号控制冷却液循环系统进行作业。

15、所述冷却液循环系统包括电机液压回路和电池液压回路，由四通阀连接二者，其工作受所述控制单元控制，通过冷却液与冷却板实现与电池、电机的热量交互。

16、热管理系统工作原理为：若检测到电池温度低于20℃，控制系统控制热管理模块开始加热。

17、开始加热时，若检测到电池温度不足15℃，则采用ptc加热方式，若检测到此时电机温度大于30℃，则采用ptc+电机余热混合加热方式；若检测到此时电机温度小于电池温度，则采用ptc加热方式。若检测到电池温度高于15℃且温度低于20℃，且电机温度大于30℃则采用电机余温加热方式。

18、若检测到电池温度高于20℃，则控制系统控制热管理模块停止加热。

19、由于本发明采用ptc+电机余热混合加热方式，从而可以得到以下有益效果：

20、第一，ptc加热器加热与电机余温加热有各自高效作用的温度区间，二者在合理的逻辑控制下结合使用可以使加热效率提高

21、第二，ptc在温度较高情况下耗能较高，本发明在15℃以上仅采用电机余温加热，缓解了电动汽车能耗压力。

22、第三方面，所述蓄电池-超级电容混合储能系统用于：弥补纯电动汽车单一能源的不足。所述热管理方法的能量来源于蓄电池-超级电容混合储能系统。

23、所述蓄电池-超级电容混合储能系统由蓄电池与超级电容通过双向功率变换器并联而成，双向功率变换器采用buck-boost复合电路结构。

24、由于本发明采用所述蓄电池-超级电容混合储能系统，从而可以得到以下有益效果：

25、有效改善现有纯电动汽车能源来源单一而导致用于加热的电能不足，或因用于对动力电池进行加热而导致车辆的续航里程减少等问题，研究采用蓄电池-超级电容混合储能系统，为电动汽车动力电池热管理系统提供能量。相比较之下，蓄电池往往具有较高的比能量而比功率较低，超级电容比能量较低而比功率却是电池的10倍以上。所述蓄电池-超级电容混合储能系统可以使二者优势互补，显著降低蓄电池放电电流，避免低温时蓄电池为加热频繁放电造成自身损耗

技术特征：

1.一种低温环境下纯电动汽车动力电池热管理方法及系统，其特征在于，包括储能系统、电池预加热系统、冷却液循环系统协同作用；

2.如权利要求1所述的热管理方法，其特征在于：预加热系统、冷却液循环系统及动力电池部分均添加温度检测模块，以检测电机和电池的实时温度，并将信号反馈至汽车ecu控制单元。

3.如权利要求1所述的热管理方法，其特征在于：所述电池预加热系统包括ptc加热器和电加热膜，所述电加热膜为聚酰亚胺电热膜，用于热传导及保护电池。

4.如权利要求1所述的热管理方法，其特征在于：所述冷却液循环回路通过四通阀将冷却液的电池与电机回路相通，构成了新的循环回路。

5.如权利要求1所述的热管理方法，其特征在于：电机开始运转之后，ptc加热系统和电机余热分别在各自效率最高的温度区间对电池进行加热。

6.如权利要求5所述的热管理方法，其特征在于：

7.如权利要求1所述的蓄电池-超级电容混合储能系统，其特征在于，蓄电池与超级电容通过双向功率变换器并联，双向功率变换器采用buck-boost复合电路结构。通过蓄电池-超级电容混合储能系统回收能量，降低蓄电池放电电流。

技术总结
本申请涉及一种低温环境下的纯电动汽车动力电池热管理方法及系统。低温环境下，在电动汽车电机开始工作之前，采用带反馈调节功能的PTC加热系统进行汽车动力电池预加热。通过四通阀将冷却液的电池与电机回路相通，构成了新的循环回路。电机开始运转之后，比较低温下PTC加热系统、电机余热分别对电池进行加热，与二者协同作用下电池温度的变化情况，发现PTC+驱动系统余热加热模式加热效率高，能量消耗少，因此提出低温热管理方法，通过冷却液循环系统利用PTC加热系统与电机产生的热量对电池进行加热或保温。为弥补纯电动汽车单一能源的不足，以上热管理方法的能量来源于蓄电池‑超级电容混合储能系统，保证电动汽车蓄电池的电量不会因热管理系统的消耗而大打折扣。

技术研发人员：李冠中,李琛研
受保护的技术使用者：李冠中
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16