[发明专利]一种温度控制装置及其控制方法、电动汽车

说明书

本申请提供一种温度控制装置及其控制方法、电动汽车，装置包括控制单元、乘员舱热负荷检测单元、压缩机、冷凝器、电池管理系统（BMS）、乘员舱空调系统和动力电池冷却系统；压缩机、冷凝器、乘员舱空调系统形成第一闭环回路，压缩机、冷凝器、动力电池冷却系统形成第二闭环回路，冷媒在第一闭环回路和第二闭环回路中流通；乘员舱空调系统连接冷凝器的管路上设置有第一电子膨胀阀，动力电池冷却系统连接冷凝器的管路上设置有第二电子膨胀阀。本申请控制单元接收并根据乘员舱热负荷检测单元的乘员舱热负荷数据和电池管理系统的电池热负荷数据确定压缩机的转速，并调节第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度，对电池和乘员舱进行降温。

技术领域

本申请涉及动力电池冷却技术领域，具体涉及一种温度控制装置及其控制方法、电动汽车。

背景技术

动力电池是电动汽车的主要能源，当车辆在高速、低速、加速、减速等交替变换的不同行驶状况下运行时，动力电池会以不同倍率放电，以不同生热速率产生大量热量，加上时间累积以及空间影响会产生不均匀热量聚集，从而导致电池组运行环境温度复杂多变，如果不及时有效地冷却会影响电池的性能和寿命。动力电池最适宜的工作温度一般为25摄氏度至30摄氏度，同时为了使电池的输出电压、电流、功率尽量一致，充分发挥电池模组的效能，电池模组的温度差异需在5摄氏度范围内，即具有良好的均匀性。

目前动力电池的冷却方式主要有以下几种：

（1）自然风冷

自然冷却没有额外的装置进行换热，利用电池与外界的温差，实现热量传递。例如BYD在秦，唐，宋，E6，腾势等车型上都采用了自然冷却。

（2）强迫风冷

风冷系统组件：冷却风道、风机、电阻丝。

利用风扇引入冷风或热风，辅以电池包内外的风道设计，实现冷却和加热。风机的选型和风道结构的设计直接影响电池包空冷系统的冷却效果。需要根据电池的热生成速率确定空气流量；满足每个模块的温升要求；基于系统所需空气流量以及系统的压降曲线选择满足要求的风机。例如丰田普锐斯采用了强迫风冷。

（3）液冷

利用冷却液循环系统，将电池的热量带到外界或给电池加热。电池冷却回路里循环流动冷却液，将电池模块的热量带走，电池冷却回路通过chiller（液液交换器）与空调冷却回路换热，最后通过前端冷却模块的冷凝器将热量耗散到车外。液体冷却有较好的冷却效果，而且可以使电池组的温度分布均匀，但是液体冷却对电池包的密封性有很高的要求，这样不仅增加了系统的复杂性而且降低了冷却效果。液冷系统的重量和成本高、体积大。例如特斯拉Model S也采用了液冷。

（4）冷媒直冷

直冷采用冷媒（R134a）作为换热介质，冷媒能在气液相变过程中吸收了大量的热，相比冷冻液而言冷却速率可极大地提升，更快速的将电池系统内部的热量带走。BMW i3、i8，奔驰S400曾采用过直冷方案。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：

第（1）种自然冷却，冷却能力完全取决于外界环境，适合电池模组较小，发热量不大的车型。

第（2）种强制风冷由于风冷的对流换热系数很低，因此冷却和加热的速度很慢。

第（3）种液冷在实车上应用最多，液体冷却有较好的冷却效果，而且可以使电池组的温度分布均匀，但是液体冷却对电池包的密封性有很高的要求，这样不仅增加了系统的复杂性而且降低了冷却效果。液冷系统的可靠性低，冷却速率慢，系统可动零部件太多，重量和成本高、体积大。

第（4）种车载应用案例较少，技术难度高，控制困难，相变吸热的可控性和均匀性较差。

综上，现有技术的车辆动力电池的冷却技术还有待进一步改进。

发明内容