[发明专利]一种全工况电池热管理系统及热管理控制方法

说明书

本发明公开了一种全工况电池热管理系统及热管理控制方法，包括流体泵、冷却液膨胀箱、车载空调、PTC加热器、电子三通阀、电池管理系统、整车控制器、空调控制器和动力电池，所述冷却液膨胀箱对应与动力电池和流体泵相连，流体泵与电子三通阀的一阀口相连，电子三通阀的另两阀口对应与PTC加热器和车载空调相连，电池管理系统与整车控制器相连，整车控制器与空调控制器相连，动力电池与电池管理系统相连，车载空调通过电器线束与空调控制器相连，PTC加热器、流体泵以及电子三通阀通过电器线束与整车控制器相连。本发明述热管理系统及热管理控制策略可以实现不同温度下的电池以不同倍率的充电、放电过程中电池冷却、加热和电芯温度均衡。

技术领域：

本发明涉及一种全工况电池热管理系统及热管理控制方法。

背景技术：

动力电池作为电动汽车核心部件之一，其性能和电池热管理密不可分。以锂电池为例，电池温度过高会引起电池寿命缩短，严重时甚至会造成电池热失控。电池温度过低又会影响电池的充放电和电池容量等。同时，电池组各单体电池温度不均衡将影响整个电池组的容量。

常见的动力电池热管理方式有液体介质热管理，空气介质热管理，相变材料热管理，热管热管理，或者几种热管理方式的组合等。方形单体电池是商用锂离子动力电池的常见形式，随着单体容量增大，其体积也不断变大，这导致单体电池热量不容易管控。此外，电芯在热管理过程中，单个电芯温度分布是不均匀的，如何通过采集点的电池温度(通常是电芯极柱温度)去评估电池整体的热管理效果也很困难。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种全工况电池热管理系统及热管理控制方法。

本发明所采用的技术方案有：一种全工况电池热管理系统，包括流体泵、冷却液膨胀箱、车载空调、PTC加热器、电子三通阀、电池管理系统、整车控制器、空调控制器和动力电池，所述冷却液膨胀箱对应与动力电池和流体泵相连，流体泵与电子三通阀的一阀口相连，电子三通阀的另两阀口对应与PTC加热器和车载空调相连，电池管理系统与整车控制器相连，整车控制器与空调控制器相连，动力电池与电池管理系统相连，车载空调通过电器线束与空调控制器相连，PTC加热器、流体泵以及电子三通阀通过电器线束与整车控制器相连。

一种全工况电池热管理控制方法，包括：

1)动力电池的电芯在低于0℃时，启动电池加热，禁止充电，允许按要求放电；

2)动力电池的电芯温度大于0℃且小于30℃时，当电池温差大于3℃时，启动电池自循环，允许按要求进行充放电；

3)电芯温度大于0℃且小于30℃时，当电池温差小于3℃时，电池热管理不动作，允许按要求进行充放电；

4)电芯温度大于30℃且小于55℃时，启动电池制冷，允许按要求充放电；

5)电池温度大于55℃时，启动电池制冷系统，禁止充电，允许按要求放电，放电电流受限于SOC和电池温度，且电池温度过高时发出报警。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明述热管理系统及热管理控制策略可以实现不同温度下的电池以不同倍率的充电、放电过程中电池冷却、加热和电芯温度均衡。

2)本发明提出采用电子三通阀实现PTC加热器管路和空调制冷管路的并联布置，容易通过整车控制器实现对电子三通阀的转向控制。这种并联方式，加热循环管路可以很短，加热循环和自循环模式下，水路可以避免走空调板换，能有效减少热管理所需的能耗。

3)本发明提出同时监测电芯极柱温度和电芯壳体温度来评价电池整体温度的方法。

4)本发明提出动力电池系统的保温可以减少环境温度对控制策略的影响，也可以起到减少热管理能耗的作用。

附图说明：