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原文传递一种集成式电池余热利用系统及其控制方法

专利名称：	一种集成式电池余热利用系统及其控制方法
摘要：	本发明提供了一种集成式电池余热利用系统及其控制方法；制冷器的第一进口和第一出口分别与电池冷却液管路相连通；电池冷却液管路与电池相配合；制冷器的第二进口通过制冷剂管路与风冷冷凝器的出口、空调HVAC入口、水冷冷凝器的第一出口相连通；制冷剂管路上设置有电子膨胀阀；风冷冷凝器的进口设置有第一截止阀；水冷冷凝器的第一进口设置有第二截止阀；车身空调的进口设置有第三截止阀；制冷器的第二出口通过制冷剂管路与风冷冷凝器的进口、空调HVAC出口、水冷冷凝器的第一进口相连通。本发明有效利用了动力电池系统余热、降低了空调加热功耗。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	东风商用车有限公司
发明人：	王丹丹;孟国栋;刘小明
专利状态：	有效
申请日期：	2022-10-27T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-23T00:00:00+0800
申请号：	CN202211325909.5
公开号：	CN115503440A
代理机构：	武汉开元知识产权代理有限公司
代理人：	赵龙骧
分类号：	B60H1/00;B60H1/14;B60H1/32;B;B60;B60H;B60H1;B60H1/00;B60H1/14;B60H1/32
申请人地址：	430056 湖北省十堰市张湾区车城路2号
主权项：	1.一种集成式电池余热利用系统，其特征在于：包括电池、制冷器、车身空调、风冷冷凝器、水冷冷凝器、空调暖风机、控制器；制冷器的第一进口和第一出口分别与电池冷却液管路相连通；电池冷却液管路与电池相配合；制冷器的第二进口通过制冷剂管路与风冷冷凝器的出口、空调HVAC入口、水冷冷凝器的第一出口相连通；制冷器的第二进口的制冷剂管路上设置有电子膨胀阀；风冷冷凝器的进口的制冷剂管路上设置有第一截止阀；水冷冷凝器的第一进口的制冷剂管路上设置有第二截止阀；空调HVAC进口的制冷剂管路上设置有第三截止阀；制冷器的第二出口通过制冷剂管路与风冷冷凝器的进口、空调HVAC的出口、水冷冷凝器的第一进口相连通；车身空调的压缩机设置于空调HVAC的出口的制冷剂回路上；空调暖风机的出口通过加热水管路与三通的进口相连通；三通的第一出口与水冷冷凝器的第二进口相连通；水冷冷凝器的第二出口通过加热水管路与空调暖风机的进口相连通；三通的第二出口与水冷冷凝器的第二出口和空调暖风机的进口之间的加热水管路相连通；三通用于实现其进口与第一出口和第二出口的导通状态的切换；三通的第二出口与空调暖风机的进口之间的加热水管路上设置有加热器；电池冷却液管路上设置有电池冷却水泵；加热水管路上设置有加热回路水泵；所述控制器通过CAN线接收车身空调请求、电池单体温度信号，与电池冷却水泵、加热回路水泵、电子膨胀阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和三通的控制端相连接；电池冷却液流转于电池冷却液管路中；制冷剂流转于制冷剂管路中；加热水流转于加热水管路中；电池冷却水泵、加热回路水泵、电子膨胀阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀均为常闭状态。 2.根据权利要求1所述的一种集成式电池余热利用系统，其特征在于：还包括环境温度传感器，用于检测环境温度，与控制器电连接。 3.根据权利要求2所述的一种集成式电池余热利用系统，其特征在于：电池冷却液管路通过电池进口和电池出口与电池内部管路相连通；连接电池进口的电池冷却液管路设置有第二温度传感器；连接电池出口的电池冷却液管路设置有第三温度传感器，第二温度传感器和第三温度传感器与控制器电连接。 4.根据权利要求3所述的一种集成式电池余热利用系统，其特征在于：制冷剂管路上设置有由于检测制冷剂温度的第四传感器，第四传感器与控制器电连接。 5.根据权利要求4所述的一种集成式电池余热利用系统，其特征在于：电池本体设置有加热膜，由电池管理系统控制加热。 6.如权利要求4所述的一种集成式电池余热利用系统的控制方法，其特征在于：当控制器判定环境温度高于设定的环境温度阈值且电池单体温度高于设定的温度阈值时，控制器驱动电池冷却水泵开启、车身空调的压缩机开启、风冷冷凝器的风扇启动、第一截止阀开启、电子膨胀阀开启；风冷冷凝器进行散热，电池冷却液在制冷器中和制冷剂进行热交换，利用制冷剂为电池冷却液降温，降温后的电池冷却液对电池进行散热。 7.根据权利要求6所述的一种集成式电池余热利用系统的控制方法，其特征在于：当控制器判定电池单体温度高于设定的温度阈值且接收到驾驶室制冷的外部指令时，控制器驱动电池冷却水泵开启、车身空调的压缩机开启、风冷冷凝器风扇启动，第一截止阀和第三截止阀开启、电子膨胀阀开启、蒸发器总成中鼓风机开启；电池冷却液在制冷器中和制冷剂进行热交换，利用制冷剂为电池冷却液降温，降温后的电池冷却液对电池进行散热；通过调节电子膨胀阀，实现电池和驾驶室制冷量的分配。 8.根据权利要求6所述的一种集成式电池余热利用系统的控制方法，其特征在于：当控制器判定环境温度低于设定的环境温度低阈值且电池单体温度高于电池第一温度阈值时；控制器驱动电池冷却水泵开启、车身空调的压缩机开启、第二截止阀开启、电子膨胀阀开启；制冷剂回路采用水冷冷凝器进行散热，电池冷却液在制冷器中和制冷剂进行热交换，利用制冷剂为电池冷却液降温，降温后的电池冷却液对电池进行散热；当控制判定水冷冷凝器带走的热量不足以满足电池散热需求时，驱动第一截止阀开启，风冷冷凝器介入，电子风扇按需调节转速；当车身空调有加热请求时，控制器驱动加热回路水泵开启、空调暖风鼓风机开启、三通的进口与其第一出口连通；车身空调散入到水冷冷凝器中的热量用于加热空调换风机的加热水，进入空调暖风机用于加热驾驶室；当水冷冷凝器传递出的热量不足以满足驾驶室加热需求时，开启加热器，补充加热。 9.根据权利要求8所述的一种集成式电池余热利用系统的控制方法，其特征在于：当控制器判定环境温度低于设定的环境温度低阈值且电池单体温度高于电池温度阈值时；如果车身空调无加热请求，第一截止阀开启、第二截止阀保持关闭；当电池单体最高温度大于等于电池第一温度阈值且小于电池第二温度阈值，且电池单体温差小于温差第一阈值时：将风冷冷凝器的风扇转速设置为第一转速；电池进水目标水温设置为第一温度；将车身空调的压缩机起始转速设为第一转速,并以电池进口水温与第一温度的差值为输入进行PID调节；将电子膨胀阀初始开度设为第一开度，并以目标过热度进行PID调节；当电池单体最高温度大于等于电池第一温度阈值且小于电池第二温度阈值，且电池单体温差大于温差第一阈值并小于温差第二阈值时：将风冷冷凝器的风扇转速设置为第一转速；电池进水目标水温设置为电池单体平均温度与设定温度差值的差值；将车身空调的压缩机起始转速设为第一转速,并以电池进口水温与其目标温度的差值为输入进行PID调节；将电子膨胀阀初始开度设为第一开度，并以目标过热度进行PID调节；当电池单体最高温度大于等于电池第二温度阈值时：将风冷冷凝器的风扇转速设置为第二转速；电池进水目标水温设置为第二温度；将车身空调的压缩机起始转速设为第二转速,并以电池进口水温与第二温度的差值为输入进行PID调节；电子膨胀阀以目标过热度进行PID调节。 10.根据权利要求8所述的一种集成式电池余热利用系统的控制方法，其特征在于：当控制器判定环境温度低于设定的环境温度低阈值且电池单体温度高于电池温度阈值时；如果车身空调有加热请求，第一截止阀关闭、第二截止阀保持开启，三通的进口与其第一出口连通，水冷冷凝器接入加热水回路；根据驾驶室的制热量和加水回路升温量调节加热器的PWM值；当电池单体最高温度大于等于电池第一温度阈值且小于电池第二温度阈值，且电池单体温差小于温差第一阈值时：电池进水目标水温设置为第一温度；将车身空调的压缩机起始转速设为第一转速,并以电池进口水温与第一温度的差值为输入进行PID调节；将电子膨胀阀初始开度设为第一开度，并以目标过热度进行PID调节；当电池单体最高温度大于等于电池第一温度阈值且小于电池第二温度阈值，且电池单体温差大于温差第一阈值并小于温差第二阈值时：电池进水目标水温设置为电池单体平均温度与设定温度差值的差值；将车身空调的压缩机起始转速设为第一转速,并以电池进口水温与其目标温度的差值为输入进行PID调节；将电子膨胀阀初始开度设为第一开度，并以目标过热度进行PID调节；当电池单体最高温度大于等于电池第二温度阈值时：将第一截止阀打开、第二截止阀关闭；将风冷冷凝器的风扇转速设置为第二转速；电池进水目标水温设置为第二温度；将车身空调的压缩机起始转速设为第二转速,并以电池进口水温与第二温度的差值为输入进行PID调节；电子膨胀阀以目标过热度进行PID调节；三通的进口与其第二出口连通，水冷冷凝器不接入加热水回路；根据驾驶室的制热量调节加热器的PWM值。