CN108321449A - 用于动力电池包的热管理优化***和热管理优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于动力电池包的热管理优化***，包括功能管、进液口和出液口，所述功能管用于对动力电池包进行冷却或加热，还包括液体流向控制***，所述液体流向控制***包括分布管、水阀和三通，所述分布管分别连接进液口及出液口，所述分布管通过三通和水阀连接到功能管，并控制功能管内的液体流向可逆。同时本发明公开了基于上述热管理优化***的热管理优化方法。本发明的热管理优化***可实现液体在管道内的方向可变性，液体可顺时钟方向流动或逆时针方向流动。本发明的热管理优化***可以有效的提升热管理***的效率，提升整个电池包内部的温度一致性。

Description

用于动力电池包的热管理优化***和热管理优化方法
技术领域
本发明属于冷却领域，更具体的涉及用于动力电池包的热管理优化***和热管理优化方法。
背景技术
电动汽车的能量来源主要是随车装载的动力电池包。由于电池在使用中对环境温度有很高的要求，最佳的工作温度一般要求在20 C。但电动车的实际工作环境，最低温度会低至-40C，高温时环境温度会到60C。因此随电池包会配备一套热管理***。现有的热管理***中的水管排布如图1所示，热管理的水路***有一个进液口100和一个出液口200。该水路的工作过程及缺点如下：
当需要对电池包进行冷却时，冷水会沿着图1中的进液口流入，流经整个包体后，由出液口流出。图1中的进水管位置，流入的水温低；水路给流过的电池包体降温的过程中，水自身的温度会不断的升高，到出液口的位置，水温将达到最高。对应的，沿着水路流经的路径，对于电池包的冷却效果会呈梯度下降。
当需要对电池包进行加热时，热水会沿着图1中的进液口流入，流经整个包体后，由出液口流出。图1中的进水管位置，流入的水温高；水路给流过的电池包体加热的过程中，水自身的温度会不断的降低，到出液口的位置，水温将达到最低。对应的，沿着水路流经的路径，对于电池包的加热效果会呈梯度下降。
发明内容
、发明目的。
本发明提出了一种用于动力电池包的热管理优化***，可有效提升整个电池包内部的温度一致性。
、本发明所采用的技术方案。
本发明提出了一种用于动力电池包的热管理优化***，包括功能管、进液口和出液口，所述功能管用于对动力电池包进行冷却或加热，还包括液体流向控制***，所述液体流向控制***包括分布管、水阀和三通，所述分布管分别连接进液口及出液口，所述分布管通过三通和水阀连接到功能管，并控制功能管内的液体流向可逆。
优选的，水阀控制按照功能管内的液体按顺时针方向流动t分钟后，再按逆时针方向流动t分钟，然后再按顺时针方向流动t分钟，循环往复。
优选的，所述t取值范围为5秒-60分钟。
优选的，所述分布管为封闭管路，所述三通有四个，分别为第一三通、第二三通、第三三通、第四三通，所述水阀有四个，分别为第一水阀、第二水阀、第三水阀、第四水阀，所述分布管通过第一三通与进液口连接，通过第二三通与功能管的一端连接，通过第三三通与功能管的另一端连接，通过第四三通与出液口连接，第一三通与第二三通之间的分布管上设有第一水阀，第一三通与第三三通之间的分布管上设有第二水阀，第四三通与第二三通之间的分布管上设有第三水阀，第四三通与第三三通之间的分布管上设有第四水阀。
优选的，所述水阀为带控制端口的电磁阀。
优选的，所述分布管为开放管路，所述三通有三个，分别为第一三通、第二三通、第三三通，所述水阀有四个，分别为第一水阀、第二水阀、第三水阀、第四水阀，所述出液口有两个，分别为第一出液口和第二出液口，所述分布管一端与第一三通连接，第一三通的另外两个出口分别连接到第一出液口和功能管的一端，分布管中段通过第二三通与进液口连接，分布管另一端与第三三通连接，第三三通的另外两个出口分别连接到第二出液口和功能管的另一端，在第一出液口与第一三通之间设有第二水阀，第一三通与第二三通之间的分布管上设有第一水阀，第二三通与第三三通之间的分布管上设有第三水阀，第三三通与第二出液口之间设有第四水阀。
优选的，所述水阀为带控制端口的电磁阀。
本发明还公开了一种用于动力电池包的热管理优化方法，基于上述的热管理优化***实现，其步骤包括：
（1）初始时，热管理优化***没有启动，所有水阀均关闭。
（2）在热管理优化***启动时，第一水阀和第四水阀被控制导通，第二水阀和第三水阀保持关闭；此时管路中的液体呈逆时针方向流动；
（3）在经过t时间后，第二水阀和第三水阀被控制导通，第一水阀和第四水阀关闭；此时管路中的液体呈顺时针方向流动；
（4）再经过2t时间后，第一水阀和第四水阀再次被控制导通，第二水阀和第三水阀关闭；此时管路中的液体呈逆时针方向流动；
（5）重复步骤（3）和（4），直至热管理优化***停止工作。
、本发明所产生的技术效果。
（1）本发明的热管理优化***可实现液体在管道内的方向可变性，液体可顺时钟方向流动或逆时针方向流动。
（2）本发明的热管理优化***可以有效的提升热管理***的效率，提升整个电池包内部的温度一致性。
附图说明
图1为现有技术的热管理***结构示意图。
图2为实施例1的热管理优化***的结构示意图。
图3为实施例1的逆时针方向水流控制示意图。
图4为实施例1的顺时针方向水流控制示意图。
图5为实施例2的热管理优化***的结构示意图。
图6为实施例2的逆时针方向液体流向控制示意图。
图7为实施例2的顺时针方向液体流向控制示意图。
图8为本发明液路管理控制策略。
图9为水路管理控制***图。
附图标记说明：功能管1、进液口2、出液口3、分布管4、第一三通5、第二三通6、第三三通7、第四三通8、第一水阀KL1、第二水阀KR2、第三水阀KR1、第四水阀KL2。
具体实施方式
实施例1
本用于动力电池包的热管理优化***，包括功能管1、进液口2和出液口3，所述功能管1用于对动力电池包进行冷却或加热，还包括液体流向控制***，所述液体流向控制***包括分布管4、水阀和三通，所述分布管分别连接进液口2及出液口3，所述分布管通过三通和水阀连接到功能管，并控制功能管内的液体流向可逆。其中所述分布管为封闭管路，所述三通有四个，分别为第一三通5、第二三通6、第三三通7、第四三通8，所述水阀有四个，分别为第一水阀KL1、第二水阀KR2、第三水阀KR1、第四水阀KL2，均为带控制端口的电磁阀，所述分布管4通过第一三通与进液口2连接，通过第二三通与功能管1的一端连接，通过第三三通与功能管1的另一端连接，通过第四三通与出液口3连接，第一三通5与第二三通6之间的分布管上设有第一水阀KL1，第一三通5与第三三通7之间的分布管上设有第二水阀，第四三通8与第二三通6之间的分布管上设有第三水阀KR1，第四三通8与第三三通7之间的分布管上设有第四水阀KL2。
本用于动力电池包的热管理优化***的控制策略，按照图8的控制时序执行。
1.初始时，热管理优化***没有启动，所有电磁阀均关闭。
2.在热管理启动时，电磁阀KL1和KL2被控制导通，电磁阀KR1和KR2保持关闭；此时管路中的液体流向如图3所示，液体呈逆时针方向流动，电池包内部左侧部分冷却/加热效果优于右侧；
3.在经过t时间后，电磁阀KR1和KR2被控制导通，电磁阀KL1和KL2关闭；此时管路中的液体流向如图4所示，液体呈顺时针方向流动，电池包内部右侧部分冷却/加热效果优于左侧；
4.再经过2t时间后，电磁阀KL1和KL2再次被控制导通，电磁阀KR1和KR2关闭；此时管路中的液体流向再次如图3所示，液体呈逆时针方向流动，电池包内部左侧部分冷却/加热效果优于右侧；
如此进行循环控制，有效提升动力电池包内冷却/加热效果的一致性。
t的取值范围可以很宽泛，从5秒-60分钟都可行。t的取值越短，则电池包到达平衡温度的时间越短，但同时电磁阀的启闭太频繁，一是耗费电量，二是容易出故障；t的取值越长，则电磁阀的启闭间隔时长也长，节约电量，延长使用寿命，但同时电池包到达平衡温度的时间越长。因此综合起来，在实际使用的时候取值10分钟最合适。
实施例2
本用于动力电池包的热管理优化***，包括功能管1、进液口2和出液口，所述功能管1用于对动力电池包进行冷却或加热，还包括水流控制***，所述水流控制***包括分布管4、水阀和三通，所述分布管分别连接进液口及出液口，所述分布管通过三通和水阀连接到功能管，并控制功能管内的液体流向可逆。所述分布管为开放管路，所述三通有三个，分别为第一三通5、第二三通6、第三三通7，所述水阀有四个，分别为第一水阀KL1、第二水阀KR2、第三水阀KR1、第四水阀KL2，均为带控制端口的电磁阀，所述出液口有两个，分别为第一出液口3和第二出液口9，所述分布管4一端与第一三通5连接，第一三通5的另外两个出口分别连接到第一出液口3和功能管1的一端，分布管4中段通过第二三通6与进液口2连接，分布管4另一端与第三三通7连接，第三三通7的另外两个出口分别连接到第二出液口9和功能管1的另一端，在第一出液口3与第一三通5之间设有第二水阀KR2，第一三通5与第二三通6之间的分布管上设有第一水阀KL1，第二三通6与第三三通7之间的分布管上设有第三水阀KR1，第三三通7与第二出液口9之间设有第四水阀KL2。
本用于动力电池包的热管理优化***的控制策略，按照图8的控制时序执行。
1.初始时，热管理***没有启动，所有电磁阀均关闭
2.在热管理启动时，电磁阀KL1和KL2被控制导通，电磁阀KR1和KR2保持关闭；此时管路中的液体流向如图6所示，液体呈逆时针方向流动，电池包内部左侧部分冷却/加热效果优于右侧；
3.在经过t时间后，电磁阀KR1和KR2被控制导通，电磁阀KL1和KL2关闭；此时管路中的液体流向如图7所示，液体呈顺时针方向流动，电池包内部右侧部分冷却/加热效果优于左侧；
4.再经过2t时间后，电磁阀KL1和KL2再次被控制导通，电磁阀KR1和KR2关闭；此时管路中的液体流向再次如图6所示，液体呈逆时针方向流动，电池包内部左侧部分冷却/加热效果优于右侧；
如此进行循环控制，有效提升动力电池包内冷却/加热效果的一致性。
图8的控制时序的实现，可以通过图9的水路管理控制***来实现。该液路管理控制***包括：
1. 信号处理电路：可以连接到电池包内分布于不同位置的温度传感器，用于采集个点的温度信息；
2. 电源部分：连接到车上的供电电源，用于给液路管理控制***内的所有用电设备提供能量；
3. 电源转换电路部分：其输入连接到电源，输出连接到信号处理电路和中央处理器。其作用是，通过对电源进行电压变换后，为信号处理电路和中央处理器提供满足其电压要求的能量。
4. 中央处理器部分：连接到信号处理电路和电磁阀驱动电路。其作用是，读取从信号处理电路传输过来的温度信息，并根据该温度信息情况，结合热管理的控制策略，输出控制信号给到电磁阀驱动电路。如根据时间策略输出的如图8的控制信号。
5. 电磁阀驱动电路部分：连接到电源，中央处理器，外部连接到电磁阀的控制端。其作用是根据中央处理器发出的控制信号，当需要对电磁阀进行导通操作时，将电磁阀的控制端连接到电源端，从而驱动电磁阀导通；当需要对电磁阀进行关闭操作时，断开电源对电磁阀控制端的能量，从而关闭电磁阀。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于动力电池包的热管理优化***，包括功能管、进液口和出液口，所述功能管用于对动力电池包进行冷却或加热，其特征在于：还包括液体流向控制***，所述液体流向控制***包括分布管、水阀和三通，所述分布管分别连接进液口及出液口，所述分布管通过三通和水阀连接到功能管，并控制功能管内的液体流向可逆。
2.根据权利要求1所述的用于动力电池包的热管理优化***，其特征在于：水阀控制按照功能管内的液体按顺时针方向流动t分钟后，再按逆时针方向流动t分钟，然后再按顺时针方向流动t分钟，循环往复。
3.根据权利要求2所述的用于动力电池包的热管理优化***，其特征在于：所述t取值范围为5秒-60分钟。
4.根据权利要求1或2所述的用于动力电池包的热管理优化***，其特征在于：所述分布管为封闭管路，所述三通有四个，分别为第一三通、第二三通、第三三通、第四三通，所述水阀有四个，分别为第一水阀、第二水阀、第三水阀、第四水阀，所述分布管通过第一三通与进液口连接，通过第二三通与功能管的一端连接，通过第三三通与功能管的另一端连接，通过第四三通与出液口连接，第一三通与第二三通之间的分布管上设有第一水阀，第一三通与第三三通之间的分布管上设有第二水阀，第四三通与第二三通之间的分布管上设有第三水阀，第四三通与第三三通之间的分布管上设有第四水阀。
5.根据权利要求4所述的用于动力电池包的热管理优化***，其特征在于：所述水阀为带控制端口的电磁阀。
6.根据权利要求4所述的用于动力电池包的热管理优化***，其特征在于：所述分布管为开放管路，所述三通有三个，分别为第一三通、第二三通、第三三通，所述水阀有四个，分别为第一水阀、第二水阀、第三水阀、第四水阀，所述出液口有两个，分别为第一出液口和第二出液口，所述分布管一端与第一三通连接，第一三通的另外两个出口分别连接到第一出液口和功能管的一端，分布管中段通过第二三通与进液口连接，分布管另一端与第三三通连接，第三三通的另外两个出口分别连接到第二出液口和功能管的另一端，在第一出液口与第一三通之间设有第二水阀，第一三通与第二三通之间的分布管上设有第一水阀，第二三通与第三三通之间的分布管上设有第三水阀，第三三通与第二出液口之间设有第四水阀。
7.根据权利要求6所述的用于动力电池包的热管理优化***，其特征在于：所述水阀为带控制端口的电磁阀。
8.一种用于动力电池包的热管理优化方法，基于权利要求3或5所述的热管理优化***实现，其步骤包括：
（1）初始时，热管理优化***没有启动，所有水阀均关闭；
（2）在热管理优化***启动时，第一水阀和第四水阀被控制导通，第二水阀和第三水阀保持关闭；此时管路中的液体呈逆时针方向流动；
（3）在经过t时间后，第二水阀和第三水阀被控制导通，第一水阀和第四水阀关闭；此时管路中的液体呈顺时针方向流动；
（4）再经过2t时间后，第一水阀和第四水阀再次被控制导通，第二水阀和第三水阀关闭；此时管路中的液体呈逆时针方向流动；
（5）重复步骤（3）和（4），直至热管理优化***停止工作。
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