一种电池系统温度控制方法及装置与流程

1.本发明涉及汽车安全控制技术领域，尤其涉及一种电池系统温度控制方法以及装置。


背景技术：

2.随着新能源汽车的推广应用，电动汽车的市场占有逐步提高，可能在将来取代燃油汽车。然而，在新能源汽车成为重要交通工具的同时，也面临着充电效率、电池寿命以及电池热管理等方面的技术挑战。温度是制约电动汽车性能提升的关键因素，高温对动力电池也有重要的影响，较高的温度会导致电极降解以及电解液分解等有害反应的发生，影响电池的使用寿命，随着温度的升高，电池的充放电功率也会受到限制。
3.目前市面上的电动汽车使用的锂电池的最佳放电温度在25摄氏度至45摄氏度之间，为了缩短快充时间，提高电池循环寿命，在充放电过程中，当电池达到一定的温度后需对电池进行降温处理，使电池的温度维持在适宜的范围内。目前常用的降温方式为液冷，但当前的热管理策略中，当冷却开启时，电池系统中冷却系统的入水口温度一般设置为一个较低温度的常数值。这种降温策略未考虑到电池当前温度与充电电流的变化关系，会造成冷却过程能耗过大，影响车辆续航里程。另一方面，压缩机需要在短时间内达到较高的转速来满足冷却水温的需求，噪音较高，影响车辆舒适性。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出了一种电池系统温度控制方法以及装置。第一方面，本发明提出了一种电池系统温度控制方法，其中，电池系统包括电池和冷却系统，所述电池系统温度控制方法包括：获取电池系统的实时电流；根据所述实时电流判断所述电池系统的实时工况；根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为所述入水口请求温度；将完成温度调整的冷却液通过所述入水口输入所述冷却系统对所述电池系统的温度进行调整。
5.进一步地，所述根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度包括：利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度：其中：t0为冷却过程中电池入水温度请求值；t1为入水温度请求的最高值；a为电流系数；i为电池系统总电流；t
max
为充放电过程中电池系统实时最高温度；b为温度系数；t2为电池温度控制的最高目标温度；c为工况系数。
6.进一步地，所述根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度包括：在所述利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度之前，检测所述电池系统的当前工况及实时温度；当电池系统处于快充工况且所述电池系统的实时温度小于等于所述电池温度控制的最高目标温度时，利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度。
7.进一步地，所述根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温
度还包括：当电池系统处于快充工况且所述电池系统的温度大于所述电池温度控制的最高目标温度时，将所述入水口请求温度确定为第一预设温度，所述第一预设温度为所述冷却系统的预设最低入水口请求温度。
8.进一步地，所述利用t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度包括：当所述入水口请求温度的计算值小于或等于所述第一预设温度时，将所述入水口请求温度确定为所述第一预设温度；当所述入水口请求温度计算值大于或等于大于所述第一预设温度的第二预设温度时，将所述入水口请求温度确定为所述第二预设温度；当所述入水口请求温度计算值介于所述第一预设温度与所述第二预设温度之间时，将所述入水口请求温度确定为所述计算值。
9.进一步地，所述根据所述电池系统的工作工况确定所述电池系统的入水口请求温度还包括：当所述电池系统处于慢充工况或放电工况且所述电池系统的温度小于等于所述电池温度控制的最高目标温度时，根据t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度。
10.进一步地，所述根据t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度包括：若计算值小于等于第三预设温度，则将所述入水口请求温度确定为所述第三预算温度；其中，所述第一预设温度小于所述第三预设温度，所述第三预设温度小于所述第二预设温度；若所述计算温度大于或等于所述第二预设温度时，则将所述入水口请求温度确定为所述第二预设温度；若所述计算温度介于所述第三预设温度与所述第二预设温度之间，则将所述入水口请求温度确定为所述计算值。
11.进一步地，所述根据所述电池系统的充放电工况确定所述电池系统的入水口请求温度还包括：当所述电池系统处于慢充工况或放电工况且所述电池系统的温度大于所述电池温度控制的最高目标温度，且所述电池系统的温度与所述电池温度控制的最高目标温度的差值不超过预设范围时，将所述入水口请求温度确定为所述第三预设温度。
12.进一步地，所述根据所述电池系统的充放电工况确定所述电池系统的入水口请求温度还包括：当所述电池系统的温度大于所述电池温度最高目标温度且所述电池系统的温度与所述电池温度控制的最高目标温度的差值超过所述预设范围时，将所述入水口请求温度确定为所述第一预设温度。
13.第二方面，本发明提供一种电池系统温度控制装置，包括获取模块、判断模块、控制模块、调整模块；所述获取模块，用于获取所述电池系统的实时电流；所述判断模块，用于根据所述电池系统的实时电流判断所述电池系统的实时工况；所述控制模块，用于根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为所述入水口请求温度；所述调整模块，用于将完成温度调整的冷却液通过所述入水口输入所述冷却系统对所述电池系统的温度进行调整。
14.相比于现有技术，本发明通过在不同的充放电工况下，根据充放电过程中电流大小以及电池温度情况，确定不同的入水口温度，既能实现对电池系统的冷却，又能减少冷却能耗。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的一种电池系统温度控制方法的流程示意图；
16.图2为本发明实施例提供的一种电池系统温度控制装置的装置模块示意图。
17.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
18.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
19.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本技术不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
20.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。
21.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
22.实施例一
23.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种电池系统温度控制方法的流程示意图，该方法可以由本技术实施例提供的电池系统温度控制装置执行。所述方法包括以下步骤：
24.s1，获取电池系统的实时电流；
25.s2，根据所述实时电流判断所述电池系统的实时工况；
26.s3，根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为所述入水口请求温度；
27.s4，将完成温度调整的冷却液通过所述入水口输入所述冷却系统对所述电池系统的温度进行调整。
28.具体地，步骤s1获取电池系统的实时电流的方法可以包括使用电流传感器获取电流、检测电池终端的电压变化，结合欧姆定律计算电流值、使用电流钳形表(clamp meter)夹住汽车电池系统的正或负电缆获取电流读数或使用obd-ii扫描仪或诊断工具读取电流数据。
29.可以理解地，步骤s2根据所述实时电流判断所述电池系统的实时工况是通过电流的方向判断电池系统处于充电或放电工况，根据电流大小判断电池系统处于快充还是慢充。
30.在电池系统进行充放电过程中，通过电池管理系统实时获取电池温度信号，当电
池达到一定温度值后，开启电池冷却。
31.具体地，步骤s3的根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为所述入水口请求温度之前包括：电池管理系统发出冷却开启信号，温度管理装置检测到冷却开启信号后，读取电流i与温度信号t
max
，并通过公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算电池入水温度t0请求值。
32.式中，t0为冷却过程中电池入水温度请求值；t1为入水温度请求的最高值，根据电池系统的性能以及实时温度取不同的值，本实施例中t1取30摄氏度；a为电流系数，a值一般根据电池系统充放电map表进行调整，本实施例中建议取值5～10；i为电池系统总电流，单位安培(a)，通过预设的采集周期采集电池系统的电流值，取绝对值，以特定个数的采集周期中电流的平均值为电池系统的总电流值；t
max
为充放电过程中电池系统实时最高温度；b为温度系数，本实施例中可设定为5～10；t2为电池温度控制的最高目标温度，根据电芯充放电能力的不同进行设定，在本实施例中可设定为45摄氏度～50摄氏度。
33.可以理解地，在所述利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度之前，检测所述电池系统的当前工况及实时温度；当电池系统处于快充工况且所述电池系统的实时温度小于等于所述电池温度控制的最高目标温度时，利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度。
34.进一步地，当电池系统处于快充工况且所述电池系统的温度大于所述电池温度控制的最高目标温度时，将所述入水口请求温度确定为第一预设温度，所述第一预设温度为所述冷却系统的预设最低入水口请求温度。
35.优选地，本实施例中将所述第一预设温度优选为15摄氏度。
36.进一步地，当电池系统处于快充工况且电池系统的温度小于或等于所述电池温度控制的最高目标温度时，利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度。
37.优选地，当所述入水口请求温度的计算值小于或等于所述第一预设温度时，将所述入水口请求温度确定为所述第一预设温度；当所述入水口请求温度计算值大于或等于大于所述第一预设温度的第二预设温度时，将所述入水口请求温度确定为所述第二预设温度；当所述入水口请求温度计算值介于所述第一预设温度与所述第二预设温度之间时，将所述入水口请求温度确定为所述计算值。
38.可以理解，所述第二预设温度与t1具有相同的意义，即入水温度请求的最高值，本实施例中，将第二预设温度优选为30摄氏度。
39.类似地，当所述电池系统处于慢充工况或放电工况且所述电池系统的温度小于等于所述电池温度控制的最高目标温度时，根据t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度。
40.类似地，若计算值小于等于第三预设温度，则将所述入水口请求温度确定为所述第三预算温度；其中，所述第一预设温度小于所述第三预设温度，所述第三预设温度小于所述第二预设温度；若所述计算温度大于或等于所述第二预设温度时，则将所述入水口请求温度确定为所述第二预设温度；若所述计算温度介于所述第三预设温度与所述第二预设温度之间，则将所述入水口请求温度确定为所述计算值。
41.进一步地，当所述电池系统处于慢充工况或放电工况且所述电池系统的温度大于
所述电池温度控制的最高目标温度，且所述电池系统的温度与所述电池温度控制的最高目标温度的差值不超过预设范围时，将所述入水口请求温度确定为所述第三预设温度。
42.进一步地，当所述电池系统的温度大于所述电池温度最高目标温度且所述电池系统的温度与所述电池温度控制的最高目标温度的差值超过所述预设范围时，将所述入水口请求温度确定为所述第一预设温度。
43.可理解地，所述第三预设温度为慢充或放电工况下，当电池温度小于或等于电池温度控制的最高目标温度时的最低入水口请求温度的预设值，或当电池温度高于电池温度控制的最高目标温度且电池温度与电池温度控制的最高目标温度的差值不超过预设范围时的入水口请求温度值，在本实施例中，将第三预设温度优选为20摄氏度。
44.优选地，本实施例将电池温度与电池温度控制的最高目标温度的差值的预设范围确定为5摄氏度。
45.示例性地，在慢充或放电工况下，当电池温度与电池温度控制的最高目标温度的差值小于或等于5摄氏度时，将入水口温度请求值确定为20摄氏度，当电池温度与电池温度控制的最高目标温度的差值大于5摄氏度时，将入水口请求温度确定为15摄氏度。
46.示例性地，如下述表1所示为以快充工况下，t1取30摄氏度，a取值5，b取值10，t2取值45摄氏度，c取值0为例，当电池温度改变时，不同电流大小对应的入水口请求温度变化。
47.表1快充工况下入水口请求温度随电流大小变化数据表
[0048][0049]
如表1所示，在快充工况下，当电池系统的温度一定时，随着电流增大，入水口请求温度下降；当电流恒定时，随着电池系统的温度升高，入水口请求温度大幅下降，下降的最小值不低于15摄氏度。
[0050]
示例性地，如下述表2所示为以慢充或放电工况下，t1取30摄氏度，a取值5，b取值10，t2取值45摄氏度，c取值6为例，电池温度变化时不同电流大小对应的入水口请求温度变化。
[0051]
表2慢充或放电工况下入水口请求温度随电流大小变化数据表
[0052][0053]
如表2所示，在慢充或放电工况下，当电池系统温度一定或在小范围内波动时，随着电池系统电流的变化，入水口请求温度存在变化，当电池系统的温度增大时，电池系统的电流保持不变时，入水口请求温度随电池温度的上升而下降，下降的最小值不低于20摄氏度。
[0054]
本示例仅为对电池温度控制方法的说明，不应理解为对本技术实施例的限定。
[0055]
可选地，本发明的步骤还可以包括：将冷却液在冷却系统中循环的过程中升温所产生的热量回收，将回收的热能用作汽车的动力系统或其他耗能部件的动力能源。
[0056]
实施例二
[0057]
基于前述实施例相同的构思，本发明还提供一种电池系统的温度控制装置，请参阅图2。包括获取模块1、判断模块2、控制模块3、调整模块4。所述获取模块1，用于获取所述电池系统的实时电流；所述判断模块2，用于根据所述电池系统的实时电流判断所述电池系统的实时工况；所述控制模块3，用于根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为所述入水口请求温度；所述调整模块4用于将完成温度调整的冷却液通过所述入水口输入所述冷却系统对所述电池系统的温度进行调整。
[0058]
相比于现有技术，本发明提供的电池系统温度控制方法，通过在不同的充放电工况下的电流以及电池温度情况，确定不同的入水口温度请求，既能实现对电池系统的冷却，又能减少冷却耗能。在冷却过程中，关注水温与电池温度的关系，当冷却启动初期，电池温
度较低，则对冷却水温度的要求较高，随着电池温度的上升，冷却水温请求值逐渐降低，即电池温度越高，请求水温越低，既能够保证电池温度不超过限值温度，又能降低能耗，同时可以适用不同车型的不同制冷需求的电池包冷却需求。同时关注冷却水温与电流的关系，电流越大冷却水温请求值越低，可以有效应对大电流高发热量，也能够在电流较低时，减少冷却功率需求，降低能耗。
[0059]
本发明对电池温度实施分段控制，在电池温度较低时，兼顾电池冷却需求与低能耗需求，当电池温度较高时，以电池冷却为最高需求。设置电池温度控制的最高目标温度，当电池温度高于该温度时，排除电流影响因子，直接启动高等级冷却需求，根据工况的耐受温度情况，设置不同的高等级请求阈值，兼顾能耗与降温需求，保证了电池系统的运作效率和安全。
[0060]
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可通过上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种电池系统温度控制方法，所述电池系统包含电池和冷却系统，其特征在于，包括以下步骤：获取电池系统的实时电流；根据所述实时电流判断所述电池系统的实时工况；根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为所述入水口请求温度；将完成温度调整的冷却液通过所述入水口输入所述冷却系统对所述电池系统的温度进行调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度包括：利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度：其中：t0为冷却过程中电池入水温度请求值；t1为入水温度请求的最高值；a为电流系数；i为电池系统总电流；t
max
为充放电过程中电池系统实时最高温度；b为温度系数；t2为电池温度控制的最高目标温度；c为工况系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度包括：在所述利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度之前，检测所述电池系统的当前工况及实时温度；当电池系统处于快充工况且所述电池系统的实时温度小于等于所述电池温度控制的最高目标温度时，利用公式t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度还包括：当电池系统处于快充工况且所述电池系统的温度大于所述电池温度控制的最高目标温度时，将所述入水口请求温度确定为第一预设温度，所述第一预设温度为所述冷却系统的预设最低入水口请求温度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度包括：当所述入水口请求温度的计算值小于或等于所述第一预设温度时，将所述入水口请求温度确定为所述第一预设温度；当所述入水口请求温度计算值大于或等于大于所述第一预设温度的第二预设温度时，将所述入水口请求温度确定为所述第二预设温度；当所述入水口请求温度计算值介于所述第一预设温度与所述第二预设温度之间时，将所述入水口请求温度确定为所述计算值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的工作工况确定所述电池系统的入水口请求温度还包括：当所述电池系统处于慢充工况或放电工况且所述电池系统的温度小于等于所述电池温度控制的最高目标温度时，根据t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据t0＝t
1-a*i/250-(t
max
+b-t2)+c计算所述入水口请求温度包括：若计算值小于等于第三预设温度，则将所述入水口请求温度确定为所述第三预算温度；其中，所述第一预设温度小于所述第三预设温度，所述第三预设温度小于所述第二预设温度；若所述计算温度大于或等于所述第二预设温度时，则将所述入水口请求温度确定为所
述第二预设温度；若所述计算温度介于所述第三预设温度与所述第二预设温度之间，则将所述入水口请求温度确定为所述计算值。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的充放电工况确定所述电池系统的入水口请求温度还包括：当所述电池系统处于慢充工况或放电工况且所述电池系统的温度大于所述电池温度控制的最高目标温度，且所述电池系统的温度与所述电池温度控制的最高目标温度的差值不超过预设范围时，将所述入水口请求温度确定为所述第三预设温度。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池系统的充放电工况确定所述电池系统的入水口请求温度还包括：当所述电池系统的温度大于所述电池温度最高目标温度且所述电池系统的温度与所述电池温度控制的最高目标温度的差值超过所述预设范围时，将所述入水口请求温度确定为所述第一预设温度。10.一种电池系统温度控制装置，其特征在于，包括获取模块、判断模块、控制模块、调整模块；所述获取模块，用于获取所述电池系统的实时电流；所述判断模块，用于根据所述电池系统的实时电流判断所述电池系统的实时工况；所述控制模块，用于根据所述电池系统的实时工况确定所述电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为所述入水口请求温度；所述调整模块，用于将完成温度调整的冷却液通过所述入水口输入所述冷却系统对所述电池系统的温度进行调整。

技术总结
本发明公开了一种电池系统温度控制方法以及装置，电池系统包含电池和冷却系统。电池系统温度控制方法包括以下步骤：获取电池系统的实时电流；根据电池系统的实时电流判断电池系统的实时工况；根据电池系统的实时工况确定电池系统的入水口请求温度，将冷却液温度调整为入水口请求温度；将完成温度调整的冷却液通过入水口输入冷却系统，对电池系统的温度进行调整。通过上述电池系统温度控制方法，根据电池系统的工作工况以及电池温度情况，确定不同的冷却液温度，既能实现对电池系统的冷却，又能减少冷却能耗。能减少冷却能耗。能减少冷却能耗。


技术研发人员：王明强 朱琦 王欣欣 马建生 张洪雷 张虎 熊传磊
受保护的技术使用者：合众新能源汽车股份有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/11