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专利号: 2021116620983
申请人: 湘潭大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 一般车辆
更新日期:2024-06-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电动汽车电池包冷却控制系统,其特征在于,所述冷却控制系统用于电动汽车电池包冷却装置,所述电池包冷却装置包括电池包(1)、液冷板(2)、可调速水泵(3)、三通阀(4)、冷却器(5)、可调速压缩机(6)、冷凝器(7)、膨胀阀(8)、风扇(9)、散热器(10)、冷却液温度采集模块(11)、电池包温度采集模块(12)和控制器(13),所述液冷板(2)与电池包(1)紧密贴合并用于冷却电池包(1),所述液冷板(2)内部设有液冷流道,所述风扇(9)位于冷凝器(7)和散热器(10)附近且电池包冷却装置工作过程风扇(9)以恒定转速持续转动以促使外界环境空气流动并实现冷凝器(7)和散热器(10)向外界环境的散热,所述液冷板(2)通过管道依次与可调速水泵(3)、三通阀(4)和冷却器(5)相连并构成第一回路,所述液冷板(2)还通过管道依次与可调速水泵(3)、三通阀(4)和散热器(10)相连并构成第二回路,所述冷却器(5)通过管道依次与可调速压缩机(6)、冷凝器(7)和膨胀阀(8)相连并构成第三回路,所述第一回路和第二回路中填充冷却剂,所述第三回路中填充制冷剂,所述冷却液温度采集模块(11)位于液冷板(2)内液冷流道中间位置处且用于采集冷却液温度值,所述电池包温度采集模块(12)包括若干固定于电池包(1)表面的温度传感器以采集电池包(1)内部若干位置的温度值;所述三通阀(4)包括第一通道(41)、第二通道(42)和第三通道(43),当第一通道(41)和第三通道(43)打开且第二通道(42)关闭时,第二回路导通且第一回路不导通;

当第一通道(41)和第二通道(42)打开且第三通道(43)关闭时,第一回路导通且第二回路不导通;所述控制器(13)分别与可调速水泵(3)、三通阀(4)、可调速压缩机(6)、冷却液温度采集模块(11)和电池包温度采集模块(12)电性连接以实现数据采集、存储、运算和控制功能;

所述冷却控制系统包括控制器(13)及与控制器(13)电性连接的可调速水泵(3)、三通阀(4)、可调速压缩机(6)和冷却液温度采集模块(11),所述控制器(13)包括判别模块(131)、第一控制模块(132)、第一截断模块(133)、第二控制模块(134)和第二截断模块(135)。

2.应用于权利要求1所述电动汽车电池包冷却控制系统的控制方法,其特征在于,控制系统启动初始时刻,打开三通阀(4)的第一通道(41)和第三通道(43)且关闭第二通道(42),关闭可调速压缩机(6),将可调速水泵(3)的转速设置为其最低许可转速Mmin;控制系统启动后,每隔固定的时间间隔Δt执行一次判别环节,所述时间间隔Δt位于10秒至100秒之间;

控制过程第一控制环节始终执行,而是否激活第二控制环节则由判别环节的比较结果决定,其中:

所述判别环节中,判别模块(131)通过冷却液温度采集模块(11)读取冷却液温度T并分别与预存于判别模块(131)的第一临界温度修正值Tc1和第二临界温度修正值Tc2比较,若TTc2,则打开三通阀(4)的第一通道(41)和第二通道(42)且关闭第三通道(43);其中第一临界温度修正值Tc1=Tc‑a,第二临界温度修正值Tc2=Tc+a,Tc为冷却液临界温度,a处于0.1℃至0.3℃之间;

所述第一控制环节中,将判别模块(131)获得的冷却液温度T与预存于第一控制模块(132)的第一温度设定值ST1相比较以获得二者的偏差,将比较结果送入第一控制模块(132),经PID运算后输出水泵调速值Δm1至第一截断模块(133),第一截断模块(133)读取可调速水泵(3)当前转速值mi和第一控制模块(132)输出的水泵调速值Δm1,经计算后输出水泵调速值Δm2至可调速水泵(3)进行转速调节,其中水泵调速值Δm2由下式计算:式(1)中,Δm1和Δm2分别为第一控制模块(132)、第一截断模块(133)的水泵调速值运算结果,Mmin和Mmax分别为根据设计资料事先输入第一截断模块(133)的可调速水泵(3)的最低许可转速和最高许可转速,mi为可调速水泵(3)的当前转速值,以上转速值的单位均为r/min。

所述第二控制环节中,若判别环节中T>Tc2,则激活判别模块并将判别模块(131)获得的冷却液温度T与预存于第二控制模块(134)的第二温度设定值ST2相比较以获得二者的偏差,将比较结果送入第二控制模块(134),经PID运算后输出压缩机调速值Δn1至第二截断模块(135),第二截断模块(135)读取可调速压缩机(6)当前转速值ni和第二控制模块(134)输出的压缩机调速值Δn1,经计算后输出压缩机调速值Δn2至可调速压缩机(6)进行转速调节,其中压缩机调速值Δn2由下式计算:式(2)中,Δn1和Δn2分别为第二控制模块(134)、第二截断模块(135)的压缩机调速值运算结果,Nmin和Nmax分别为根据设计资料事先输入第二截断模块(135)的可调速压缩机(6)的最低许可转速和最高许可转速,ni为可调速压缩机(6)的当前转速值,以上转速值的单位均为r/min;若判别环节中T≤Tc2,则判别模块(131)获得的冷却液温度T不传输至第二控制环节,第二控制环节不执行,可调速压缩机(6)维持关闭状态。

3.权利要求2所述电动汽车电池包冷却控制方法,其特征在于,所述判别环节中冷却液临界温度Tc,在电动汽车出厂前,依次通过以下步骤由实验确定:

步骤S1、将电动汽车充满电置于实验室中,实验室环境温度维持为电动汽车的最高许可运行的环境温度,通过冷却液温度采集模块(11)和电池包温度采集模块(12)分别采集冷却液温度值和电池包(1)内部若干位置的温度值;

步骤S2、打开三通阀(4)的第一通道(41)和第三通道(43)且关闭第二通道(42),开启风扇(9),将可调速水泵(3)的转速设置为其最高许可转速Mmax,将可调速压缩机(6)的转速设置为其最高许可转速Nmax,使电池包(1)以其最大许可持续放电电流进行持续放电;

步骤S3、将可调速压缩机(6)的转速降低Δn0,其中Δn0为可调速压缩机(6)的最高许可转速Nmax和最低许可转速Nmin之差的1%;

步骤S4、维持所有设置不变,等待5分钟;

步骤S5、观察电池包温度采集模块(12)采集得到电池包(1)内部若干位置的温度值,若其最大值大于或等于电池包(1)内电池的最高温度许可值,则终止实验并将冷却液温度采集模块(11)此时采集得到的冷却液温度值作为冷却液临界温度Tc;否则跳转到步骤S3。

4.权利要求2所述电动汽车电池包冷却控制方法,其特征在于,所述第一控制环节中的第一温度设定值ST1=Tc‑b,第二控制环节中的第二温度设定值ST2=Tc,其中Tc为冷却液临界温度,b处于0.5℃至3℃之间。