电动汽车电池热管理系统温度控制方法研究

  本论文研究电动汽车电池热管理系统温度控制方法，BMS 根据实时采集的温度参数和预先设定的条件，使电池包热管理系统能够自动在电池冷却模式、电池加热模式和电池低温散热模式之间进行切换，使电池包内电芯温度趋于一致。本发明的电动汽车电池热管理系统温度控制方法，通过在电池包内设置TCU，可以集中管理电池包加热回路和冷却回路，且可根据实时采集的电芯温度调整TCU 内比例阀开度，以实现温度分区域精准控制，从而提高电池包内部电芯温度的一致性。

   如图1 所示，本文设计的电池热管理系统可根据BMS 实时采集的电芯、总进水口、电池包内环境等温度参数，设定程序自动切换冷却、加热回路，可实现精准控制电芯的温度，使得电池包内电芯温度趋于一致。同时可有效利用环境温度，使得电动汽车在适合电池工作的环境温度（如20~35℃）中运行时，可以通过低温散热模式循环冷却液，使得电池包内电芯温度接近周围环境温度，且通过分区域精准调节的方式让电芯温度趋于一致，此种电池热管理方法能耗低、效率高。电池包热管理系统系统主要由热管理控制单元（TCU）、液冷板、进出水口与液冷管路、电池管理系统（BMS）、整车热管理系统组成。通过将电池包内划分为不同的温度区域，在每个区域布置一块液冷板，布置在同一液冷板上的电池温度一致性高，且液冷板都具备独立的液冷流道和加热模块，从而使得热管理效率更高。其中，TCU由比例阀和继电器构成，可以集中管理电池包加热回路和冷却回路，且可根据实时采集的电芯温度调整TCU 内比例阀开度，以实现温度分区域精准控制，从而提高电池包内部电芯温度的一致性。

2 电动汽车电池热管理系统温度控制方法研究

   电动汽车电池热管理系统温度控制方法，可使电池包热管理系统能够自动在电池冷却模式、电池加热模式和电池低温散热模式之间进行切换，使电池包内电芯温度趋于一致。

如图2 所示，电池包热管理系统处于电池冷却模式时，控制方法包括步骤：

C1、当电池包内电芯最高温度Tmax＞45℃时，电池冷却模式启动；

C2、整车空调系统开始工作，制冷剂进入冷却器；

C3、TCU 内比例阀开度调节至100%，同时通过电磁阀控制将低温散热器与冷却回路断开，延时30s 后，冷却水泵满功率开启，使得冷却液进入冷却器并开始循环流动；

C4、根据电池包内电芯温度最高值Tmax 和最低值Tmin计算电池包温度差ΔT，ΔT=Tmax-Tmin；如果ΔT＞8℃，则执行步骤C5；如果ΔT≤8℃，则执行步骤C7；

C5、与温度为Tmin 的电芯所在区域对应的液冷板连接的进水比例阀的开度调节至25%，与温度为Tmax 的电芯所在区域对应的液冷板连接的进水比例阀的开度调节至100%，与其余的液冷板连接的进水开关阀的开度调节至75%；

C6、根据电池包内电芯温度最高值Tmax 和最低值Tmin计算电池包温度差ΔT ，ΔT=Tmax-Tmin；如果ΔT＞5℃，则返回步骤C5；如果ΔT≤5℃，则执行步骤C7；

C7、TCU 内比例阀开度调节至100%；

C8、判断电池包内电芯最高温度Tmax 是否≤40℃；如果Tmax＞40℃，则返回步骤C7；如果ΔT≤40℃，则执行步骤C9；

C9、冷却水泵停止工作，延时30s 后，TCU 内比例阀开度调节至关闭，电池冷却模式结束。

电池包热管理系统处于电池加热模式时，控制方法包括步骤如图3 所示。

3 结论

   本文提出的电动汽车电池热管理系统温度控制方法，热管理效率高，电池均温性能显著，使得电动汽车电池系统能稳定可靠的工作。

来源：新能源热管理技术