專利名稱：電池組溫度控制系統及相應的電池組溫度的控制方法
技術領域：
本發明涉及車輛領域，主要涉及一種控制系統，尤其涉及一種電池組溫度控制系 統。本發明還涉及相應的電池組溫度的控制方法。技術背景
隨著科技的發展和社會的進步，汽車已經成為人們日常生活中重要的交通工具， 隨著車輛的銷售逐年增加，車輛能源消耗也不斷增大，隨之而來的能源消耗也成為了當前 的重要課題，而汽車燃燒消耗的石油能源早已面臨枯竭，因此為了節能減排，目前很多車輛 生產廠家都之力研發電動汽車，即通過鋰電池作為車輛的動力源。而由于鋰電池供電過程 中會產生熱量的累積，一旦熱量累積到一定的程度就有可能造成電源系統故障，甚至引發 火災，對車輛和車內人員造成嚴重的傷害。同時，由于車輛使用的電池包通過多個電池單體 組合在一起的，因此，車輛啟動時電池包溫度過低，或者車輛運行時各個電池組之間存在溫 差太大，都會造成電池包的壽命裳減。
為了避免上述情況的發生，必須對電池組配備溫度控制設備，以保證電池組達到 最佳的運行性能和使用壽命。現有技術中存在一種對電池的溫度控制系統，可以控制電池 包的溫度在一個合理的范圍內，但是該溫度控制系統工作時需要消耗的能量較大，且系統 工作一般有電池組提供電能，而電池組的壽命是有限的，即電池的充放電循環壽命是固定 的，利用電池組充放電來運行溫度控制系統，會縮短電池本身的壽命。
為了不使用電池本身供電，現有技術中提供了一種利用太陽能電池供電的溫度控 制系統，可以一定意義上減少對車輛本身電池的使用，但是太陽能電池的成本高，并且利用 太陽能電池的溫度控制系統令系統構成更加復雜，增加了整體失效的可能，而且遇到陰雨 天氣，太陽能就無法工作，就需要利用其他系統來協同工作，對電池溫度的控制就不精確。
另外，不同的溫度控制系統的控制手段也不同，例如現有技術中存在一種對電池 溫度的控制手段，該控制手段則是分別檢測環境溫度和電池溫度，然后在控制系統內部存 儲有電池溫度和外界環境溫度的閾值，根據檢測溫度與存儲閾值的比對結果做出相應的控 制，該控制方法的缺點是溫度測量的比較單一，對于控制不是很精確。而為了令控制更為精 確，現有的一些控制手段通過對電池組的平均值與控制系統中存儲的閾值進行比對控制， 這種控制方式同樣存在缺點:首先，電池溫度的閾值點的設定目前行業內沒有定論；其次， 這種控制手段雖然有一定的效果，但是平均溫度不能反映每個電池組單體的溫度情況，由 于每個電池組單體在個體差異，因此在電池運行過程中，各個電池單體的溫度也存在差異， 如果某個電池單體比其它電池單體溫度高，由于電池的溫度升高，反應速度加快，而電池單 體溫度每升高I°C，失效速率增加約為7%，溫度每升高10°C，其退化速度就增加I倍。而電 池組的壽命恰恰取決于最早到達壽命終點的電池單體，即退化速度最快的電池單體，因此， 整個電池組的退化速度也會隨之增加。
此外，現有的控制系統中，對于電池的冷卻系統和加熱系統是分開的，這樣不僅令 系統構成更為龐大、控制更為復雜，同時系統的故障率也會大幅提高。
發明內容
本發明要解決的技術問題，是提供一種電池組溫度控制系統，其將冷卻和加熱系統集于一身，能夠對車輛運行時電池組的溫度進行實時測量，并根據自身存儲的程序對電池組的溫度進行調整，保證電池組處于最佳的運行狀態，延長電池組的使用壽命；
本發明的另外一個目的，是提供一種電池組溫度的控制系統方法。為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是:
一種電池組溫度控制系統，基于對換熱介質溫度的控制，包括:
控制單元，內部存儲有電池單體平均溫度的閾值、電池組溫度值最高點的閾值、電池組溫度最低點閾值、電池組溫度最高與最低溫度差值的閾值，以及計算比對程序；
檢測單元，用于實時檢測電池組各點的溫度值，并將檢測的溫度值實時傳送給控制單元，控制單元在接收到的溫度信息中找出所檢測到的電池組的溫度最高點處的溫度值、溫度最低點處的溫度值，并計算出溫度最高點處的溫度值與溫度最低點處的溫度值的差值，以及電池組的平均溫度值；
執行單元，用于控制換熱介質溫度和流量，當控制單元將計算得到的數值與其內出存儲的閾值進行比對后，發出控制信號給執行單元通過改變換熱介質的流量和溫度進而控制電池組的溫度。作為對本發明的限定:所述檢測單元包括至少四個溫度傳感器，溫度傳感器中的一個設于換熱介質流入電池組的進水口處，一個設于換熱介質流出電池組的出水口處，其余的均布在電池組內。作為對本發明的另一種限定:所述執行單元包括在控制單元的控制下、用于控制換熱介質流量的水泵，以及在控制單元的控制下、用于控制換熱介質溫度的加熱器，所述水泵設有全速擋和中速擋；加熱器設于水泵與電池組之間的管道上。一種電池組溫度的控制方法，包括以下步驟:
一、采集溫度信息:由檢測單元分別采集電池組不同點的溫度值、流入電池組的換熱介質的溫度值，以及流出電池組的換熱介質的溫度值；
二、控制單元做出相應的控制:控制單元將接收的步驟一中的各個溫度值按照其自身存儲的程序進行計算比對，之后控制執行機構通過對換熱介質的溫度調整，進而控制電池組的溫度。作為對上述控制方法的限定:所述步驟二包括以下步驟
(一)找出溫度信息中電池組的最高溫度值Th及最低溫度值IY；
(二)計算步驟(一)中得到的最高溫度值Th與最低溫度值IY的差值ΛΤ，并將Λ T與控制單元中存儲的閾值進行比對；
(三)計算所有電池單體的平均溫度Τ.，并將平均溫度Tave與控制單元內存儲的閾值進行比對；
(四)控制單元根據步驟(二)、(三)中的比對結果做出相應的控制。作為對上述方法的進一步限定:所述步驟(四)中控制單元做出的控制包括以下步驟:
(I)判斷Λ T與6°C的大小關系，如果Λ T ( 6°C則執行步驟(2)，否則執行步驟(3)；(2)判斷Tave與25°C的大小關系，如果Tave+彡25°C則執行步驟A，即判斷Th與控制單元內設定的閾值的大小關系；否則執行步驟B，即判斷IY與主控單元內設定的閾值的大小關系;(3)判斷AT與10°C的大小關系，如果AT> 10°C則控制單元報警提示出現嚴重故障， 并持續5s報警狀態，同時通過BMS自主斷開主回路中的接觸器；否則控制單元至發出故障信號給車輛控制單元，同時報警提示駕駛員進行維修工作。
作為對上述方法的更進一步限定:所述步驟A包括以下步驟:(al)判斷Th與50°C的大小關系，如果Th ^ 50°C則控制單元控制報警及后續斷電處理等，否則執行步驟(a2);(a2)判斷Th與40°C的大小關系，如果Th ^ 40°C則控制單元控制水泵開啟全速擋，增大換熱介質的流量對電池進行冷卻，否則執行步驟(a3);(a3)判斷Th與35°C的大小關系，如果Th ^ 35°C則控制單元控制水泵開啟中速擋，適當增大換熱介質的流量對電池進行冷卻，否則系統回到步驟一。
作為對上述方法的另一種限定:所述步驟B包括以下步驟:(bl)判斷IY與-10°c的大小關系，如果IY ( -10°C則控制單元進行報警及后續斷電處理等，否則執行步驟(b2)；(b2)判斷IY與0°C的大小關系，如果IY ( (TC則控制單元控制水泵啟動全速擋，同時控制加熱器對換熱介質進行加熱，進而增加電池組的溫度，否則執行步驟(b3)；(b3)判斷IY與15°C的大小關系，如果K 15°C則控制單元控制水泵開啟中蘇擋，同時控制加熱器對換熱介質進行加熱，進而適當增加電池組的溫度，否則水泵停轉，加熱器停止加熱，回到步驟一。
本發明由于采用以上技術方案，可以達到如下的技術效果:(1)本發明的電池組溫度控制系統，將檢測單元的溫度傳感器其中的兩個設于換熱介質流入與流出電池組的進口處與出口處，其余的均布于電池組內，因此可以檢測到電池組不同位置的電池單體的溫度，并可以得出電池組最高溫度點的溫度值、最低溫度點的溫度值、最高溫度點與最低溫度點的差值，以及電池組的平均溫度值，將上述得到的溫度值與控制單元內存儲的上述各個溫度值對應的閾值進行比對后，控制單元就可以對執行機構作出控制，進而可以精確控制電池組的溫度；(2)本發明對電池組溫度的控制，通過對換熱介質溫度的控制來實現，而且本發明的電池組溫度控制系統不僅可以通過增大換熱介質的流量對電池組進行降溫控制，同時可以通過加熱換熱介質，并增大換熱介質的流量完成對電池組的升溫控制，一個系統即可以完成對電池組升溫、降溫的控制，系統構成簡單，故障率低，且不消耗電池組的電能，因此可以保證電池組的最佳性能，延長電池組的使用壽命。
綜上所述，本發明的電池組溫度控制系統構成簡單，能夠保證電池的最佳性能和延長電池組的使用壽命。
本發明的電池組溫度控 制系統及控制方法適用于各種電動車輛，用來對電池組的溫度進行控制。
圖1是本發明實施例的原理框 圖2是本發明實施例對車輛運行模式控制方法的流程圖。圖中:I一控制單元，2—檢測單元，3—冷卻液箱，4一水泵，5—加熱器，6—電池組。
具體實施例方式實施例一種電池組溫度控制系統及相應的電池組溫度的控制方法
1、一種電池組的溫度控制系統，其構成如圖1所示，包括:
控制單元1，本實施例中的控制單元內部存儲有電池組的平均溫度的閾值、電池組溫度值最高點的閾值、電池組溫度最低點閾值、電池組溫度最高點與溫度最低點差值的閾值，以及計算、比對程序，所述的計算、比對程序是現有技術中已存在的程序，可以直接使用。檢測單元2，用于實時檢測電池組各個溫度檢測點的溫度值，并將檢測的的溫度值實時傳送給控制單元。本實施例采用溫度傳感器作為檢測單元2，且至少安裝四個溫度傳感器，布置時將一個溫度傳感器設于換熱介質流入電池組的進水口處，一個溫度傳感器設于換熱介質流出電池組的出水口處，剩余的溫度傳感器均布在電池組內(為了控制更為精確，可以對每個電池單體均設置一個溫度傳感器，且本實施例的換熱介質采用冷凍液)。本實施例中的溫度傳感器將檢測到的溫度值實時傳送給控制單元，控制單元利用自身存儲的程序可以在接收到的溫度信息中找出所檢測到的電池組的溫度最高點出的溫度值、溫度最低點處的溫度值，并利用自身存儲的程序計算出溫度最高點出的溫度值與溫度最低點處的溫度值的差值，以及電池組的平均溫度值。執行單元，用于控制冷卻液溫度和流量，本實施例包括水泵4和加熱器5，其中水泵4設有全速擋和中速擋，其可以設于盛裝冷卻液的容器內，即冷卻液箱3內，控制當控制單元將計算得到的數值與其內出存儲的閾值進行比對后，發出控制信號，根據控制單元I發出的控制信號而選擇關閉，或開啟全速擋或中速擋，進而改變冷卻液的流量；加熱器5于水泵與電池組之間的管道上，根據控制單元的控制而開啟或關閉，給執行單元用于改變冷卻液的溫度。通過對冷卻液流量和溫度的改變，進而改變電池組組的溫度。I1、一種電池組溫度的控制方法，通過前述的電池組溫度控制系統來實現。如圖2所示，該控制方法包括以下步驟:
一、采集溫度信息:由檢測單元分別采集電池組不同電池單體的溫度值、流入電池組的冷卻液的溫度值，以及流出電池組的冷卻液的溫度值；
二、控制單元做出相應的控制:控制單元將接收的步驟一中的各個溫度值按照其自身存儲的程序進行計算比對，之后控制執行機構通過對冷卻液的溫度調整，進而控制電池組的溫度。包括以下步驟:
(一)找出溫度信息中電池組的最高溫度值Th及最低溫度值IY；
(二)計算步驟(一)中得到的最高溫度值Th與最低溫度值IY的差值ΛΤ，并將Λ T與控制單元中存儲的閾值進行比對；
(三)計算所有電池單體的平均溫度Τ_，并將平均溫度Τ_+與控制單元內存儲的閾值進行比對；
(四)控制單元根據步驟(二)、(三)中的比對結果做出相應的控制，具體的控制包括以下步驟:(I)判斷Λ T與6°C的大小關系，如果Λ T ( 6°C則執行步驟(2)，否則執行步驟(3)。
(2)判斷Tave與25°C的大小關系，如果則執行以下的步驟A，判斷Th與控制單元內設定的閾值的大小關系，步驟 A包括以下步驟(al) (a3):(al)判斷Th與50°C的大小關系，如果Th ^ 50°C則控制單元控制報警，同時系統通過 BMS自主斷開主回路中的接觸器(該類斷電操作需要與整車控制裝置共同控制，因不同的車輛狀態如爬坡等，直接斷電會產生溜坡等危險)，否則執行步驟(a2);(a2)判斷Th與40°C的大小關系，如果Th ^ 40°C則控制單元控制水泵開啟全速擋，增大冷卻液的流量對電池進行冷卻，否則執行步驟(a3);(a3)判斷Th與35°C的大小關系，如果Th ^ 35°C則控制單元控制水泵開啟中速擋，適當增大冷卻液的流量對電池進行冷卻，否則系統回到步驟一。
②Tave彡25°C，則執行步驟B，即判斷IY與主控單元內設定的閾值的大小關系；步驟B包括以下步驟(bl) (b3):(bl)判斷IY與-10°C的大小關系，如果IY ( -10°C則控制單元進行報警，同時系統通過BMS自主斷開主回路中的接觸器(該類斷電操作需要與整車控制裝置共同控制，因不同的車輛狀態如爬坡等，直接斷電會產生溜坡等危險)，否則執行步驟(b2)；(b2)判斷I；與0°C的大小關系，如果IY ( (TC則控制單元控制水泵啟動全速擋，同時控制加熱器對冷卻液進行加熱，進而增加電池組的溫度，否則執行步驟(b3)；(b3)判斷IY與15°C的大小關系，如果K 15°C則控制單元控制水泵開啟中蘇擋，同時控制加熱器對冷卻液進行加熱，進而適當增加電池組的溫度，否則水泵停轉，加熱器停止加熱，回到步驟一。
(3)判斷Λ T與10°C的大小關系，如果Λ T彡10°C則控制單元報警提示出現嚴重故障，并持續5s報警狀態，同時系統通過BMS自主斷開主回路中的接觸器(該類斷電操作需要與整車控制裝置共同控制，因不同的車輛狀態如爬坡等，直接斷電會產生溜坡等危險)； 否則控制單元至發出故障信號給車輛控制單元，同時報警提示駕駛員進行維修工作。
本實施例的電池組溫度控制系統構成簡單，故障率低，同時由于檢測的溫度值較多，對于電池溫度的控制也更為精確，能夠有效保證電池的 使用性能及使用壽命。
權利要求
1.一種電池組溫度控制系統，基于對換熱介質溫度的控制，其特征在于它包括: 控制單元，內部存儲有電池單體平均溫度的閾值、電池組溫度值最高點的閾值、電池組溫度最低點閾值、電池組溫度最高與最低溫度差值的閾值，以及計算比對程序； 檢測單元，用于實時檢測電池組各點的溫度值，并將檢測的溫度值實時傳送給控制單元，控制單元在接收到的溫度信息中找出所檢測到的電池組的溫度最高點處的溫度值、溫度最低點處的溫度值，并計算出溫度最高點處的溫度值與溫度最低點處的溫度值的差值，以及電池組的平均溫度值； 執行單元，用于控制換熱介質溫度和流量，當控制單元將計算得到的數值與其內出存儲的閾值進行比對后，發出控制信號給執行單元通過改變換熱介質的流量和溫度進而控制電池組的溫度。
2.根據權利要求1所述的電池組溫度控制系統，其特征在于:所述檢測單元包括至少四個溫度傳感器，溫度傳感器中的一個設于換熱介質流入電池組的進水口處，一個設于換熱介質流出電池組的出水口處，其余的均布在電池 組內。
3.根據權利要求1或2所述的電池組溫度控制系統，其特征在于:所述執行單元包括在控制單元的控制下、用于控制換熱介質流量的水泵，以及在控制單元的控制下、用于控制換熱介質溫度的加熱器，所述水泵設有全速擋和中速擋；加熱器設于水泵與電池組之間的管道上。
4.一種電池組溫度的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 一、采集溫度信息:由檢測單元分別采集電池組不同點的溫度值、流入電池組的換熱介質的溫度值，以及流出電池組的換熱介質的溫度值； 二、控制單元做出相應的控制:控制單元將接收的步驟一中的各個溫度值按照其自身存儲的程序進行計算比對，之后控制執行機構通過對換熱介質的溫度調整，進而控制電池組的溫度。
5.根據權利要求4所述的電池組溫度的控制方法，其特征在于:所述步驟二包括以下步驟 (一)找出溫度信息中電池組的最高溫度值Th及最低溫度值IY； (二)計算步驟(一)中得到的最高溫度值Th與最低溫度值IY的差值ΛΤ，并將Λ T與控制單元中存儲的閾值進行比對； (三)計算所有電池單體的平均溫度Τ.，并將平均溫度Tave與控制單元內存儲的閾值進行比對； (四)控制單元根據步驟(二)、(三)中的比對結果做出相應的控制。
6.根據權利要求5所述的電池組溫度的控制方法，其特征在于:所述步驟(四)中控制單元做出的控制包括以下步驟: (1)判斷ΛT與6°C的大小關系，如果Λ T ( 6°C則執行步驟(2)，否則執行步驟(3)； (2)判斷Tave與25°C的大小關系，如果Tave^ 25°C則執行步驟A，即判斷Th與控制單元內設定的閾值的大小關系；否則執行步驟B，即判斷IY與主控單元內設定的閾值的大小關系; (3)判斷AT與10°C的大小關系，如果AT> 10°C則控制單元報警提示出現嚴重故障，并持續5s報警狀態，同時通過BMS自主斷開主回路中的接觸器；否則控制單元至發出故障信號給車輛控制單元，同時報警提示駕駛員進行維修工作。
7.根據權利要求6所述的電池組溫度的控制方法，其特征在于:所述步驟A包括以下步驟:(al)判斷Th與50°C的大小關系，如果Th ≥ 50°C則控制單元控制報警及后續斷電處理等，否則執行步驟(a2);(a2)判斷Th與40°C的大小關系，如果Th≥ 40°C則控制單元控制水泵開啟全速擋，增大換熱介質的流量對電池進行冷卻，否則執行步驟(a3);(a3)判斷Th與35°C的大小關系，如果Th ≥35°C則控制單元控制水泵開啟中速擋，適當增大換熱介質的流量對電池進行冷卻，否則系統回到步驟一。
8.根據權利要求6或7所述的電池組溫度的控制方法，其特征在于:所述步驟B包括以下步驟:(bl)判斷IY與-10°C的大小關系，如果IY ( -1o°c則控制單元進行報警及后續斷電處理等，否則執行步驟(b2)；(b2)判斷IY與0°C的大小關系，如果IY ( (TC則控制單元控制水泵啟動全速擋，同時控制加熱器對換熱介質進行加熱，進而增加電池組的溫度，否則執行步驟(b3)；(b3)判斷IY與15°C的大小關系，如果K 15°C則控制單元控制水泵開啟中蘇擋，同時控制加熱器對換熱介質進行加熱，進而適當增加電池組的溫度，否則水泵停轉，加熱器停止加熱，回到步驟一。
全文摘要
本發明涉及一種電池組溫度控制系統及相應的電池組溫度的控制方法，基于對換熱介質溫度的控制，電池組溫度控制系統包括控制單元、檢測單元及執行單元，其中控制單元的內部存儲有電池組平均溫度、最高溫度、最低溫度的閾值，以及計算比對程序；檢測單元用于實時檢測電池組各個點的溫度值，并將檢測的的溫度值實時傳送給控制單元；執行單元用于控制換熱介質溫度和流量，當控制單元將計算得到的數值與其內出存儲的閾值進行比對后，發出控制信號給執行單元通過改變換熱介質的流量和溫度進而控制電池組的溫度。本發明的電池組溫度控制系統系統構成簡單，能夠保證電池的最佳性能和延長電池的使用壽命。本發明適用于各種電動汽車，用來對電池組的溫度進行控制。
文檔編號H01M10/50GK103208665SQ201310154988
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者楊帆, 盛杰, 張偉 申請人:長城汽車股份有限公司