電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)溫度控制方法研究

肖峰 楊兵 張玉榮

摘要：本論文研究電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)溫度控制方法，BMS根據(jù)實(shí)時采集的溫度參數(shù)和預(yù)先設(shè)定的條件，使電池包熱管理系統(tǒng)能夠自動在電池冷卻模式、電池加熱模式和電池低溫散熱模式之間進(jìn)行切換，使電池包內(nèi)電芯溫度趨于一致。本發(fā)明的電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)溫度控制方法，通過在電池包內(nèi)設(shè)置TCU，可以集中管理電池包加熱回路和冷卻回路，且可根據(jù)實(shí)時采集的電芯溫度調(diào)整TCU內(nèi)比例閥開度，以實(shí)現(xiàn)溫度分區(qū)域精準(zhǔn)控制，從而提高電池包內(nèi)部電芯溫度的一致性。

關(guān)鍵詞：電動汽車;電池包;電池?zé)峁芾硐到y(tǒng);電池均溫性

中圖分類號：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0198-02

0? 引言

近些年，在國家持續(xù)不斷的新能源政策支持下，我國新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)取得顯著進(jìn)步，電動汽車?yán)m(xù)航里程由2015年平均約160km增長到2020年平均約400km，由此帶來組成動力電池包電量和充放電功率的同步提升。維持動力電池包內(nèi)電芯工作在合理的溫度范圍內(nèi)，是保證動力電池系統(tǒng)性能和使用安全性的關(guān)鍵條件。動力電池包的液冷系統(tǒng)具備散熱效率高、散熱均勻，對增強(qiáng)電池系統(tǒng)穩(wěn)定性、提升壽命有很大幫助。在現(xiàn)有電動汽車電池?zé)峁芾砑夹g(shù)中，存在均溫性能差，熱管理效率低，且不能實(shí)現(xiàn)對電池包內(nèi)液冷板分區(qū)域管理等問題。

1? 電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示，本文設(shè)計(jì)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可根據(jù)BMS實(shí)時采集的電芯、總進(jìn)水口、電池包內(nèi)環(huán)境等溫度參數(shù)，設(shè)定程序自動切換冷卻、加熱回路，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制電芯的溫度，使得電池包內(nèi)電芯溫度趨于一致。同時可有效利用環(huán)境溫度，使得電動汽車在適合電池工作的環(huán)境溫度（如20～35℃）中運(yùn)行時，可以通過低溫散熱模式循環(huán)冷卻液，使得電池包內(nèi)電芯溫度接近周圍環(huán)境溫度，且通過分區(qū)域精準(zhǔn)調(diào)節(jié)的方式讓電芯溫度趨于一致，此種電池?zé)峁芾矸椒芎牡汀⑿矢摺?/p>

電池包熱管理系統(tǒng)系統(tǒng)主要由熱管理控制單元（TCU）、液冷板、進(jìn)出水口與液冷管路、電池管理系統(tǒng)（BMS）、整車熱管理系統(tǒng)組成。通過將電池包內(nèi)劃分為不同的溫度區(qū)域，在每個區(qū)域布置一塊液冷板，布置在同一液冷板上的電池溫度一致性高，且液冷板都具備獨(dú)立的液冷流道和加熱模塊，從而使得熱管理效率更高。其中，TCU由比例閥和繼電器構(gòu)成，可以集中管理電池包加熱回路和冷卻回路，且可根據(jù)實(shí)時采集的電芯溫度調(diào)整TCU內(nèi)比例閥開度，以實(shí)現(xiàn)溫度分區(qū)域精準(zhǔn)控制，從而提高電池包內(nèi)部電芯溫度的一致性。

2? 電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)溫度控制方法研究

電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)溫度控制方法，可使電池包熱管理系統(tǒng)能夠自動在電池冷卻模式、電池加熱模式和電池低溫散熱模式之間進(jìn)行切換，使電池包內(nèi)電芯溫度趨于一致。

如圖2所示，電池包熱管理系統(tǒng)處于電池冷卻模式時，控制方法包括步驟：

C1、當(dāng)電池包內(nèi)電芯最高溫度Tmax>45℃時，電池冷卻模式啟動;

C2、整車空調(diào)系統(tǒng)開始工作，制冷劑進(jìn)入冷卻器;

C3、TCU內(nèi)比例閥開度調(diào)節(jié)至100%，同時通過電磁閥控制將低溫散熱器與冷卻回路斷開，延時30s后，冷卻水泵滿功率開啟，使得冷卻液進(jìn)入冷卻器并開始循環(huán)流動;

C4、根據(jù)電池包內(nèi)電芯溫度最高值Tmax和最低值Tmin計(jì)算電池包溫度差？駐T，？駐T=Tmax-Tmin;如果？駐T>8℃，則執(zhí)行步驟C5;如果？駐T≤8℃，則執(zhí)行步驟C7;

C5、與溫度為Tmin的電芯所在區(qū)域?qū)?yīng)的液冷板連接的進(jìn)水比例閥的開度調(diào)節(jié)至25%，與溫度為Tmax的電芯所在區(qū)域?qū)?yīng)的液冷板連接的進(jìn)水比例閥的開度調(diào)節(jié)至100%，與其余的液冷板連接的進(jìn)水開關(guān)閥的開度調(diào)節(jié)至 75%;

C6、根據(jù)電池包內(nèi)電芯溫度最高值Tmax和最低值Tmin計(jì)算電池包溫度差？駐T ，？駐T=Tmax-Tmin;如果？駐T>5℃，則返回步驟C5;如果？駐T≤5℃，則執(zhí)行步驟C7;

C7、TCU內(nèi)比例閥開度調(diào)節(jié)至100%;

C8、判斷電池包內(nèi)電芯最高溫度Tmax是否≤40℃;如果Tmax>40℃，則返回步驟C7;如果？駐T≤40℃，則執(zhí)行步驟C9;

C9、冷卻水泵停止工作，延時30s后，TCU內(nèi)比例閥開度調(diào)節(jié)至關(guān)閉，電池冷卻模式結(jié)束。

電池包熱管理系統(tǒng)處于電池加熱模式時，控制方法包括步驟如圖3所示。

3? 結(jié)論

本文提出的電動汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)溫度控制方法，熱管理效率高，電池均溫性能顯著，使得電動汽車電池系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠的工作。

參考文獻(xiàn)：

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