一种车用电池组温度控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车用电池组温度控制装置，包括：壳体，其为封闭式结构，其内部设置有电池组；以及风扇，其设置在所述壳体上部和下部；多条换热管道，其围绕所述电池组设置，并且所述多条换热管道交汇在壳体的上部和下部；所述交汇处与所述风扇的进风口连通，所述换热管道的进风口安装有第一电磁阀；PTC加热网，其设置在所述风扇的出风口。本发明专利技术的温度控制装置，通过PTC加热网利用风扇带动空气介质对电池进行热量交换，并对空气介质的流动路径进行切换，使其形成与外界相连通和内部自循环两种模式，实现对电池组的高、低温调控。本发明专利技术还提供一种车用电池组温度控制方法，能够对电池组的温度进行实时测量，使电池组的预热与散热得以精准控制。

A temperature control device for car battery group and its control method

The invention discloses a vehicle battery temperature control device comprises a casing, which is a closed structure, which is arranged inside the battery; and a fan is arranged in the upper part and the lower part of the shell; a plurality of heat pipes, which surrounds the battery set, and the plurality of change the heat pipe at the intersection of the upper and lower housing; the interchange with the fan inlet communicated with the heat pipe of the air inlet is provided with a first electromagnetic valve; the PTC heating network, which is arranged in the air outlet of the fan. The temperature control device of the invention, the PTC heating network using the battery heat exchange fan driven air medium, and the flow path of the air medium switch, which is connected with the external and internal form through the self circulation of two models, to achieve high and low temperature control of battery. The invention also provides a vehicle battery pack temperature control method, which can real-time measure the temperature of the battery pack, so that the preheating and heat dissipation of the battery pack can be precisely controlled.

【技术实现步骤摘要】
一种车用电池组温度控制装置及其控制方法
本专利技术涉及电池组温度调控
，更具体的是，本专利技术涉及一种车用电池组温度控制装置及其控制方法。
技术介绍
随着科技的发展和社会的进步，汽车已经成为人们日常生活中重要的交通工具，随着车辆的销售逐年增加，车辆能源消耗也不断增大，随之而来的能源消耗也成为了当前的重要课题，而汽车燃烧消耗的石油能源早已面临枯竭，因此为了节能减排，目前很多车辆生产厂家都之力研发电动汽车，即通过电池组作为车辆的动力源。电池组的主要问题包括：①热安全性问题；②热效率问题；③使用寿命问题；④温度引起的电池组内电池单体的温度差异问题；⑤高低温环境的适用性问题。由于不同环境可能产生极端温度工况，大部分电动车辆动力电池在其中无法正常工作。对电池组进行温度调控主要包括两个方面：一是高温时对电池组进行冷却；二是低温时对电池组进行加热。目前，对动力电池组温度控制的冷却方式主要有气体冷却、油液冷却和相变材料冷却法。上述几种冷却方式只能在车载电池组的温度高于环境温度时才有效，且只能作降温调节。当环境温度高于车载电池组的温度时，或环境温度过低需要提升车载蓄电池组的温度时，上述方式都无法解决。人们对低温工况下电动车电池组的热管理问题研究较少，没有系统化解决，现有的车用电池组的温度调控装置无法使电池组实现全方位、高低温环境变化时的稳定有效作业。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是设计开发了一种车用电池组温度控制装置，使用PTC加热网，利用风扇带动空气介质对电池进行热量交换，并对空气介质的流动路径进行切换，使其形成与外界相连通和内部自循环两种模式，实现对电池组的高、低温调控。本专利技术的另一个目的是设计开发了一种车用电池组温度控制方法，通过第一、第二电磁阀、PTC加热网及转速可控风扇，使电池组的预热与散热得以精准控制，保证电池组处于最佳的运行状态。本专利技术提供的技术方案为：一种车用电池组温度控制装置，包括：壳体，其为封闭式结构，其内部设置有电池组；以及风扇，其设置在所述壳体上部和下部；多条换热管道，其围绕所述电池组设置，并且所述多条换热管道交汇在壳体的上部和下部；所述交汇处与所述风扇的进风口连通，所述换热管道的进风口安装有第一电磁阀；PTC加热网，其设置在所述风扇的出风口。优选的是，所述壳体另一相对侧面上设置有通风口，其上设置有第二电磁阀。优选的是，还包括：电池组温度传感器，其均匀设置在所述电池组外表面，用于检测所述电池组的温度；环境温度传感器，其均匀设置在所述壳体外部，用于检测外部环境温度；转速传感器，其设置在所述风扇旋转轴上，用于检测所述风扇转速；驱动电机，其与所述风扇连接，用于控制所述风扇旋转；控制器，其与所述电池组温度传感器、环境温度传感器、转速传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、驱动电机和PTC加热网电连接，用于接收所述电池组温度传感器、环境温度传感器和转速传感器的检测数据，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、驱动电机和PTC加热网工作。优选的是，所述多条换热管道并联且均匀分布在所述壳体内部，其采用橡胶管和波纹管嵌套连接；所述第一电磁阀为二位三通电磁阀；所述第二电磁阀为直动式电磁阀。优选的是，当所述第一电磁阀关闭时，所述壳体内部连通，与外界处于封闭状态；当第一电磁阀开启时，所述壳体与外界连通。相应地，本专利技术还提供一种车用电池组温度控制方法，包括：当Tb＝T0时，关闭第一、第二电磁阀，PTC加热网和风扇不工作；当Tb＞T0时，启动风扇旋转，PTC加热网不工作：当Tb＞Te且Te＞T0时，开启第一、第二电磁阀，直至内外温度平衡时，关闭第一、第二电磁阀；当Tb＜Te时，关闭第一、第二电磁阀；当Tb＜T0时，启动风扇旋转：当Tb＞Te时，关闭第一、第二电磁阀，启动PTC加热网；当Tb＜Te且Te＜T0时，开启第一、第二电磁阀，PTC加热网不工作，直至内外温度平衡时，关闭第一、第二电磁阀，启动PTC加热网；其中，Tb为电池组的平均温度；Te为外部环境的平均温度；T0为电池组最佳工作温度。优选的是，当Tb≠T0且第一、第二电磁阀关闭时：将所述电池组的平均温度Tb和电池组最佳工作温度T0的第一温度差值ΔTb1与电池组的平均温度Tb和外部环境的平均温度Te的第二温度差值ΔTb2输入模糊控制器，所述第一温度差值ΔTb1和第二温度差值ΔTb2分为7个等级；模糊控制器输出风扇的转速n，输出分为7个等级；所述第一温度差值ΔTb1的模糊论域为[-1,1]，其量化因子为20；所述第二温度差值ΔTb2的模糊论域为[-1,1]，量化因子为20；输出风扇的转速n的模糊论域为[0,1]，量化因子为4500；输入和输出的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。优选的是，还包括模糊PID控制器：输入电池组的平均温度Tb和电池组最佳工作温度T0的的偏差、偏差变化率，输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数，比例系数、比例积分系数和微分系数输入PID控制器进行风扇转速误差补偿控制。优选的是，所述电池组的平均温度Tb和电池组最佳工作温度T0的偏差e的模糊论域为[-1,1]，量化因子为20；所述偏差变化率ec的模糊论域为[-3,3]，量化因子为1；所述输出PID的比例系数的模糊论域为[-1,1]，其量化因子为0.1；比例积分系数的模糊论域为[-1,1]，其量化因子为0.1；微分系数的模糊论域为[-1,1]，其量化因子为0.0001；所述偏差e和偏差变化率ec分为7个等级；所述输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数分为7个等级；所述模糊PID控制器的输入和输出的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。优选的是，当Tb≠T0且第一、第二电磁阀开启时：所述风扇转速为：其中，n为风扇转速。本专利技术至少具备以下有益效果：(1)本专利技术所述的车用电池组温度控制装置采用封闭式的壳体结构，使电池组的温度受外界工况的影响较小，相对隔离的温度环境便于电池组热管理。(2)壳体既能与外界连通，内部又能够形成自循环工作模式，通过PTC加热网利用风扇带动空气介质对电池组进行热量交换，实现对电池组的高、低温调控。(3)换热管道为多条并联，均匀分布在壳体内部，使电池组高效、快速的预热和散热，有利于精确、适时的电池组热量管理；多传感器的均与布置使电池组热量监控实时、精准。(4)本专利技术提供的车用电池组温度控制方法，通过第一、第二电磁阀、PTC加热网及转速可控风扇，使电池组的预热与散热得以精准控制，保证电池组处于最佳的运行状态。附图说明图1为本专利技术所述车用电池组温度控制装置的结构示意图。图2为图1沿AA’方向的截面示意图以及外循环空气介质流动示意图。图3为本专利技术所述车用电池组温度控制装置的俯视结构示意图以及外循环空气介质流动示意图。图4为图1沿AA’方向的截面示意图以及内循环空气介质流动示意图。图5为本专利技术所述车用电池组温度控制方法的控制流程图。图6是本专利技术所述的模糊控制器和模糊PID控制器的控制示意图。图7是本专利技术所述的模糊控制器的输入第一温度差值ΔTb1的隶属度函数图。图8是本专利技术所述的模糊控制器的输入第二温度差值ΔTb2的隶属度函数图。图9是本专利技术所述的模糊控制器的输出风扇转速n的隶属度函数图。图10是本专利技术所述的模糊PID控制器的输入偏差e的隶属度函数图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用电池组温度控制装置，其特征在于，包括：壳体，其为封闭式结构，其内部设置有电池组；以及风扇，其设置在所述壳体上部和下部；多条换热管道，其围绕所述电池组设置，并且所述多条换热管道交汇在壳体的上部和下部；所述交汇处与所述风扇的进风口连通，所述换热管道的进风口安装有第一电磁阀；PTC加热网，其设置在所述风扇的出风口。

【技术特征摘要】
1.一种车用电池组温度控制装置，其特征在于，包括：壳体，其为封闭式结构，其内部设置有电池组；以及风扇，其设置在所述壳体上部和下部；多条换热管道，其围绕所述电池组设置，并且所述多条换热管道交汇在壳体的上部和下部；所述交汇处与所述风扇的进风口连通，所述换热管道的进风口安装有第一电磁阀；PTC加热网，其设置在所述风扇的出风口。2.如权利要求1所述的车用电池组温度控制装置，其特征在于，所述壳体另一相对侧面上设置有通风口，其上设置有第二电磁阀。3.如权利要求1所述的车用电池组温度控制装置，其特征在于，还包括：电池组温度传感器，其均匀设置在所述电池组外表面，用于检测所述电池组的温度；环境温度传感器，其均匀设置在所述壳体外部，用于检测外部环境温度；转速传感器，其设置在所述风扇旋转轴上，用于检测所述风扇转速；驱动电机，其与所述风扇连接，用于控制所述风扇旋转；控制器，其与所述电池组温度传感器、环境温度传感器、转速传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、驱动电机和PTC加热网电连接，用于接收所述电池组温度传感器、环境温度传感器和转速传感器的检测数据，并控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、驱动电机和PTC加热网工作。4.如权利要求1所述的车用电池组温度控制装置，其特征在于，所述多条换热管道并联且均匀分布在所述壳体内部，其采用橡胶管和波纹管嵌套连接；所述第一电磁阀为二位三通电磁阀；所述第二电磁阀为直动式电磁阀。5.如权利要求1所述的车用电池组温度控制装置，其特征在于，当所述第一电磁阀关闭时，所述壳体内部连通，与外界处于封闭状态；当第一电磁阀开启时，所述壳体与外界连通。6.一种车用电池组温度控制方法，其特征在于，包括：当Tb＝T0时，关闭第一、第二电磁阀，PTC加热网和风扇不工作；当Tb＞T0时，启动风扇旋转，PTC加热网不工作：当Tb＞Te且Te＞T0时，开启第一、第二电磁阀，直至内外温度平衡时，关闭第一、第二电磁阀；当Tb＜Te时，关闭第一、第二电磁阀；当Tb＜T0时，启动风扇旋转：当Tb＞Te时，关闭第一、第二电磁阀，启动PTC加热网；当Tb＜Te且Te＜T0时，开启第一、第二电磁阀，PTC加热网不工作，直至内外温度平衡时，关闭第一、第二电磁阀，启动PTC加热网；其中，Tb为电池组的平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜宪峰，徐彪，律茵，席文倩，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21