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原文传递基于半导体的车载电池温度调节方法和温度调节系统

专利名称：	基于半导体的车载电池温度调节方法和温度调节系统
摘要：	本发明公开了一种基于半导体的车载电池温度调节方法和温度调节系统，所述系统包括：与至少一个电池分别相连的至少一个电池热管理模块；与至少一个电池热管理模块相连的半导体换热模块，包括半导体热交换器，半导体热交换器具有发热端及冷却端用以提供加热功率/冷却功率；控制器，用于获取电池的温度调节需求功率和电池的温度调节实际功率，并根据温度调节需求功率和温度调节实际功率对电池的温度进行调节。本发明可以根据车载电池的实际状态精确控制车载的电池的加热功率和冷却功率，在车载电池温度过高时或者过低时对温度进行调节，使车载电池的温度维持在预设范围，避免发生由于温度过高或过低影响车载电池性能的情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	比亚迪股份有限公司
发明人：	伍星驰;谈际刚;王洪军
专利状态：	有效
申请日期：	2017-09-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201710945135.9
公开号：	CN110015193A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张润
分类号：	B60L58/24(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	518118 广东省深圳市坪山新区比亚迪路3009号
主权项：	1.一种基于半导体的车载电池温度调节系统，其特征在于，包括：半导体换热模块，具有发热端及冷却端用以提供加热功率/冷却功率；多个电池热管理模块，所述多个电池热管理模块之间可选择的导通以形成第一换热流路，或者所述多个电池热管理模块可选择的与所述半导体换热模块中的冷却端或发热端进行热交换以形成第二换热流路；控制器，与所述半导体换热模块及所述多个电池热管理模块连接。 2.如权利要求1所述的基于半导体的车载电池温度调节系统，其特征在于，所述电池热管理模块包括第一电池热管理模块和第二电池热管理模块，所述半导体换热模块还包括第一至第四三通阀，其中，所述第一电池热管理模块的第一端通过第一三通阀分别与所述冷却端的第一端和所述发热端的第一端相连，所述第一电池热管理模块的第二端通过第二三通阀分别与所述冷却端的第二端和所述发热端的第二端相连；所述第二电池热管理模块的第一端通过第三三通阀分别与所述冷却端的第一端和所述发热端的第一端相连，所述第二电池热管理模块的第二端通过第四三通阀分别与所述冷却端的第二端和所述发热端的第二端相连。 3.如权利要求2所述的基于半导体的车载电池温度调节系统，其特征在于，所述第一电池热管理模块的第一端和第二电池热管理模块的第一端通过所述第一三通阀和第三三通阀可选择导通，所述第一电池热管理模块的第一端和第二电池热管理模块的第二端通过所述第二三通阀和第四三通阀可选择导通。 4.如权利要求1-3中任一项所述的基于半导体的车载电池温度调节系统，其特征在于，所述电池热管理模块包括设置在所述第二换热流路上的泵、第一温度传感器、第二温度传感器和流速传感器，所述泵、第一温度传感器、第二温度传感器和流速传感器与所述控制器连接；其中：所述泵用于使所述冷却流路中的介质流动；所述第一温度传感器用于检测流入所述车载电池的介质的入口温度；所述第二温度传感器用于检测流出所述车载电池的介质的出口温度；所述流速传感器用于检测所述冷却流路中的介质的流速。 5.如权利要求4所述的基于半导体的车载电池温度调节系统，其特征在于，所述电池热管理模块还包括设置在所述冷却流路上的介质容器，所述介质容器用于存储及向所述冷却流路提供介质。 6.如权利要求1所述的基于半导体的车载电池温度调节系统，其特征在于，所述半导体换热模块还包括与所述冷却端对应设置的第一风机，和与所述发热端对应设置的第二风机。 7.一种基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，车载电池温度调节系统包括：半导体换热模块，具有发热端及冷却端用以提供加热功率/冷却功率；多个电池热管理模块，所述多个电池热管理模块之间可选择的导通以形成第一换热流路，或者所述多个电池热管理模块可选择的与所述半导体换热模块中的冷却端或发热端进行热交换以形成第二换热流路；控制器，与所述半导体换热模块及所述多个电池热管理模块连接；所述方法包括以下步骤：获取电池的温度调节需求功率；获取所述电池的温度调节实际功率；根据所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率对所述电池的温度进行调节。 8.如权利要求7所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，在所述获取电池的温度调节需求功率步骤和/或所述获取所述车载电池的温度调节实际功率步骤之前还包括：检测所述车载电池的温度；当任一个电池的温度大于第一温度阈值时，进入冷却模式；当任一个电池的温度小于第二温度阈值时，进入加热模式。 9.如权利要求8所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述电池热管理模块包括第一电池热管理模块和第二电池热管理模块，所述半导体换热模块还包括第一至第四三通阀，其中，所述第一电池热管理模块的第一端通过第一三通阀(分别与所述冷却端的第一端和所述发热端的第一端相连，所述第一电池热管理模块的第二端通过第二三通阀分别与所述冷却端的第二端和所述发热端的第二端相连；所述第二电池热管理模块的第一端通过第三三通阀(分别与所述冷却端的第一端和所述发热端的第一端相连，所述第二电池热管理模块的第二端通过第四三通阀分别与所述冷却端的第二端和所述发热端的第二端相连，所述方法还包括：当为冷却模式且所述第一电池热管理模块的第二换热流路所对应的第一电池的温度大于第一温度阈值时，控制所述第一三通阀实现所述半导体热交换器的冷却端的第一端与所述电池热管理模块的第一端导通，以及所述第二三通阀实现所述半导体热交换器的冷却端的第二端与所述电池热管理模块的第二端导通；当为冷却模式且所述第二电池热管理模块的第二换热流路所对应的第二电池的温度大于第一温度阈值时，控制所述第三三通阀实现所述半导体热交换器的冷却端的第一端与所述电池热管理模块的第一端导通，以及所述第四三通阀实现所述半导体热交换器的冷却端的第二端与所述电池热管理模块的第二端导通；当为加热模式且所述第一电池热管理模块的第二换热流路所对应的第一电池的温度小于第二温度阈值时，控制所述第一三通阀实现所述半导体热交换器的发热端的第一端与所述电池热管理模块的第一端导通，以及所述第二三通阀实现所述半导体热交换器的发热端的第二端与所述电池热管理模块的第二端导通；当为加热模式且所述第二电池热管理模块的第二换热流路所对应的第二电池的温度小于第二温度阈值时，控制所述第三三通阀实现所述半导体热交换器的发热端的第一端与所述电池热管理模块的第一端导通，以及所述第四三通阀实现所述半导体热交换器的发热端的第二端与所述电池热管理模块的第二端导通。 10.如权利要求7所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述根据所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率对所述电池的温度进行调节包括：根据所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率在目标时间内控制对所述车载电池的温度进行调节，以达到目标温度。 11.如权利要求7所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述获取电池的温度调节需求功率具体包括：获取所述电池开启温度调节时的第一参数，并根据所述第一参数生成第一温度调节需求功率；获取所述电池在温度调节时的第二参数，并根据所述第二参数生成第二温度调节需求功率；根据所述第一温度调节需求功率和所述第二温度调节需求功率生成所述温度调节需求功率。 12.如权利要求11所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述第一参数为所述电池开启温度调节时的初始温度和目标温度以及从所述初始温度达到所述目标温度的目标时间，所述根据所述第一参数生成第一温度调节需求功率具体包括：获取所述初始温度和所述目标温度之间的第一温度差；根据所述第一温度差和所述目标时间生成第一温度调节需求功率。 13.如权利要求12所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，通过以下公式生成所述第一温度调节需求功率： ΔT1CM/t，其中，ΔT1为所述初始温度和所述目标温度之间的第一温度差，t为所述目标时间，C为所述电池的比热容，M为所述电池的质量。 14.如权利要求7所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，车载电池温度调节系统还包括用于检测所述车载电池的电流的电池状态检测模块，所述控制器还与所述电池状态检测模块相连，所述第二参数为所述车载电池在预设时间内的平均电流，通过以下公式生成所述第二温度调节需求功率： I2R，其中，I为所述平均电流，R为所述电池的内阻。 15.如权利要求10所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述电池热管理模块包括设置在所述冷却流路上的泵、第一温度传感器、第二温度传感器和流速传感器，所述泵、第一温度传感器、第二温度传感器和流速传感器与所述控制器连接；其中：所述泵用于使所述冷却流路中的介质流动；所述第一温度传感器用于检测流入所述车载电池的介质的入口温度；所述第二温度传感器用于检测流出所述车载电池的介质的出口温度；所述流速传感器用于检测所述冷却流路中的介质的流速，所述获取所述电池的温度调节实际功率具体包括：获取用于调节所述车载电池温度的冷却流路的入口温度和出口温度，并获取介质流入所述冷却流路的流速；根据所述入口温度和出口温度生成第二温度差；根据所述第二温度差和所述流速生成所述温度调节实际功率。 16.如权利要求15所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，通过以下公式生成所述温度调节实际功率： ΔT2cm，其中，所述ΔT2为所述第二温度差，c为所述冷却流路中介质的比热容，m为单位时间内流过所述冷却流路的横截面积的介质质量，其中，m＝vρ，v为所述介质的流速，ρ为所述介质的密度。 17.如权利要求7所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述根据所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率控制所述半导体热交换器对所述车载电池的温度进行调节具体包括：判断每个电池的所述温度调节需求功率是否大于所述温度调节实际功率；如果某个电池的所述温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率，则获取所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差，并根据所述功率差增加所述半导体热交换器的功率；其中，当为冷却模式时，增加的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的冷却功率；当为加热模式时，增加的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的加热功率；如果所述温度调节需求功率小于或等于所述温度调节实际功率，则获取所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差，并根据所述功率差减小/保持所述半导体热交换器的功率；其中，当为冷却模式时，减小/保持的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的冷却功率；当为加热模式时，减小/保持的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的加热功率。 18.如权利要求7所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述电池热管理模块包括设置在所述冷却流路上的泵；所述根据所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率对所述车载电池的温度进行调节具体包括：判断每个电池的所述温度调节需求功率是否大于所述温度调节实际功率；如果某个电池的所述温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率，则获取所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差，并根据所述功率差增加所述半导体热交换器的功率和增加所述泵的转速中的至少一者；其中，当为冷却模式时，增加的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的冷却功率；当为加热模式时，增加的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的加热功率；如果所述温度调节需求功率小于或等于所述温度调节实际功率，则减小\|保持所述半导体热交换器的功率和减小/保持所述泵的转速中的至少一者；其中，当为冷却模式时，减小/保持的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的冷却功率；当为加热模式时，减小/保持的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的加热功率。 19.如权利要求7所述的基于半导体的车载电池温度调节方法，其特征在于，所述电池热管理模块包括设置在所述换热流路上的泵，所述半导体换热模块还包括第一风机和第二风机，所述第一风机与所述半导体热交换器的发热端和冷却端的其中一者相对设置，所述第二风机与所述半导体热交换器的发热端和冷却端的另一者相对设置；所述根据所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率对所述车载电池的温度进行调节具体包括：判断每个电池的所述温度调节需求功率是否大于所述温度调节实际功率；如果某个电池的所述温度调节需求功率大于所述温度调节实际功率，则获取所述温度调节需求功率和所述温度调节实际功率之间的功率差，并根据所述功率差增加所述半导体热交换器的功率、增加所述泵的转速和/或增加所述换热风机的转速；其中，当为冷却模式时，增加的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的冷却功率；当为加热模式时，增加的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的加热功率；如果所述温度调节需求功率小于或等于所述温度调节实际功率，则减小\|保持所述半导体热交换器的功率、减小/保持所述泵的转速和/或减小/保持所述换热风机的转速；其中，当为冷却模式时，减小/保持的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的冷却功率；当为加热模式时，减小/保持的所述半导体热交换器的功率为所述半导体热交换器的加热功率。 20.如权利要求7所述的车载电池的温度调节方法，其特征在于，所述方法还包括：获取第一电池和第二电池之间的温度差；判断所述温度差是否大于第三温度阈值；如果所述温度差大于第三温度阈值，则将所述第一电池和第二电池中温度较小者与所述半导体换热模块的发热端相连，且将所述第一电池和第二电池中温度较大者与所述半导体换热模块的冷却端相连，以使所述多个电池进行温度均衡，直至所述多个电池之间的温度差小于所述第四温度阈值。 21.如权利要求7所述的车载电池的温度调节方法，其特征在于，所述方法还包括：控制所述第一电池热管理模块的第一端和第二电池热管理模块的第一端通过所述第一三通阀和第三三通阀可选择导通，所述第一电池热管理模块的第一端和第二电池热管理模块的第二端通过所述第二三通阀和第四三通阀可选择导通，所述方法还包括：获取第一电池和第二电池之间的温度差；判断所述温度差是否大于第三温度阈值；如果所述温度差大于第三预设阈值，则控制所述第一三通阀和第三三通阀以实现所述第一电池热管理模块的第一端和第二电池热管理模块的第一端导通，控制所述第二三通阀和第四三通阀以实现所述第一电池热管理模块的第一端和第二电池热管理模块的第二端导通。 22.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求7-21中任一项所述的车载电池的温度调节方法。
所属类别：	发明专利