CN108346841A - 一种动力电池温度控制***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池温度控制***及方法，其中，包括控温单元、第一管路、第二管路、空调模块和散热器；其中，所述控温单元由液气分离器、加热器、冷却板和水泵顺次连通形成；所述冷却板紧贴动力电池；所述第一管路的两端分别与所述控温单元的两端连通，形成加热循环回路；所述第二管路的两端分别与所述控温单元的两端连通，形成第一冷却循环回路；所述空调模块至少包括一液液换热器，所述液液换热器串接在所述第二管路上；所述散热器的两端分别与所述控温单元的两端连通，形成第二冷却循环回路。本发明能够将动力电池的温度控制在较小的范围内，有利于提高动力电池的工作效率。

Description

一种动力电池温度控制***及方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是一种动力电池温度控制***及方法。

背景技术

随着能源和环境问题的日益严峻，节能环保概念深入人心，电动汽车具有节能、环保等显著优点，得到世界范围内的高度关注。动力电池作为动力源，是电动汽车核心部件之一，由于动力电池的固有特性，动力电池充放电能力受温度影响很大，从而直接影响车辆性能，同时还会影响动力电池寿命。现有的动力电池***的热管理可分为自然冷却、风冷和液冷。相比自然冷却和风冷，液冷优点显著，电池的冷却或制热效率更高，可有效控制电池温度在适宜的范围内，可保证电芯的温差变化小，延长电池寿命。

现有的液冷电池***，电池加热是采用电池箱外冷却回路并联一个电加热水的装置，该电加热水的装置供电可由车载充电机和高压电池自身提供。电池冷却是采用前舱散热器进行热交换的冷却水。温度控制仅根据电池管理***(BMS)采集的电池温度来制定冷却策略，当电池温度高于阈值t1，则开启快冷，当电池温度低于阈值t1，但高于阈值t2，则开启慢冷，当电池温度低于阈值t2，则关闭冷却，开启加热，此方案回路复杂，温度控制需求的能耗大，效率低。

如何布置简单的液冷动力电池***，完善热管理策略，将电池温度高效地控制在较窄的范围内，并提高电池效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力电池温度控制***及方法，以解决现有技术中的不足，它能够大命动力电池温度控制在较窄的范围内，大幅提高热效率。

本发明提供了一种动力电池温度控制***，其中，包括：

控温单元，由液气分离器、加热器、冷却板和水泵顺次连通构成；所述冷却板紧贴动力电池；

第一管路，与所述控温单元及控温单元中的管路共同形成加热循环回路；

第二管路，与所述控温单元及控温单元中的管路共同形成第一冷却循环回路；

空调模块，至少包括一液液换热器，所述液液换热器串接在所述第二管路上；及

散热器，与所述控温单元及控温单元中的管路共同形成第二冷却循环回路。

如上所述的动力电池温度控制***，其中，优选的是，所述第一管路、所述第二管路和所述散热器，均通过电磁阀与所述水泵连通。

如上所述的动力电池温度控制***，其中，优选的是，所述第一管路、所述第二管路和所述散热器，通过同一四通阀与所述水泵的出口连通；

所述四通阀上设有进水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口；所述进水口与所述水泵的出口连通；所述第一出水口与所述第一管路连通，所述第二出水口与所述第二管路连通，所述第三出水口与所述散热器连通。

如上所述的动力电池温度控制***，其中，优选的是，还包括补给水壶，设置在所述第二冷却循环回路中。

如上所述的动力电池温度控制***，其中，优选的是，所述空调模块还包括压缩机、冷凝器、干燥器、第一电磁阀和第一膨胀阀；

所述压缩机、所述冷凝器、所述干燥器、所述第一电磁阀、所述第一膨胀阀和所述液液换热器顺次首尾连接形成空调制冷回路。

如上所述的动力电池温度控制***，其中，优选的是，所述动力电池包括多个紧密排列的电池单体和一体化壳体；

所述电池单体与所述冷却板均设置在所述一体化壳体内。

本发明还提出了一种动力电池温度控制方法，其中，包括以下步骤：

S1，采集动力电池上设定位置的温度值及环境温度值；计算出采集到的动力电池上的温度值中的最大温度值及最小温度值；

S2，判断环境温度值是否小于预设环境温度值；如果是，进入步骤S3；如果否，进入步骤S4；

S3，判断所述最小温度值是否小于第一预设电池温度值；如果是，控制加热循环回路工作；

S4，判断所述最大温度值是否小于第二预设电池温度值；如果否，控制第一冷却循环回路或第二冷却循环回路工作。

如上所述的方法，其中，优选的是，所述S3中具体包括以下步骤：

S301，判断所述最小温度值是否小于第一预设电池温度值且大于或等于第三预设电池温度值，如果是，控制加热器以最大功率的50％工作；

S302，判断所述最小温度值是否小于第三预设电池温度值且大于或等于第四预设电池温度值，如果是，控制加热器以最大功率的60％工作；

S303，判断所述最小温度值是否小于第四预设电池温度值，如果是，控制加热器以最大功率工作，控制水泵以最高转速的60％运转；如果否，进入步骤S304；

S304，控制加热器停止工作，控制水泵停止工作。

如上所述的方法，其中，优选的是，所述S4中具体包括以下步骤：

S401，判断所述最大温度值是否小于所述第二预设电池温度值，如果是，进入步骤S1；

S402，判断所述最大温度值是否小于第五预设电池温度值，如果是，控制第二冷却循环回路工作，并控制水泵以第一转速工作，控制散热器上的风扇工作；

S403，判断所述最大温度值是否小于第六预设电池温度值，如果是，控制第二冷却循环回路工作，并控制水泵以第二转速工作；如果否，进入到步骤S404；

S404，控制第一冷却循环回路工作，控制空调模块工作，控制水泵以第二转速工作。

如上所述的方法，其中，优选的是，还包括以下步骤：

S5，判断最大温度值是否小于预设紧急温度值；如果是，进入步骤S1；如果否，进入步骤S6；

S6，控制第二冷却循环回路和空调模块工作，并控制水泵以最高转速工作。

与现有技术相比，本发明设置了加热循环回路，当动力电池温度过低时，通过加热循环回路上的加热器对加热循环回路内的液体进行加热，通过水泵控制加热循环回路内的液体循环流动，当被加热后的液体经过紧贴动力电池的冷却板时，就能够对动力电池进行加热。当动力电池温度过高时，通过第一冷却循环管路进行强制冷却或通过第二冷却循环回路进行普通散热。如此，能够根据不同的需要通过不同的循环回路对动力电池的温度进行精确控制，有利于将动力电池的温度控制在较窄的范围内，能够大大提高动力电池的放电效率。

附图说明

图1是本发明提出的动力电池温度控制***的结构示意图；

图2是本发明提出的方法的步骤流程图；

图3是本发明提出的步骤S3的具体步骤流程图；

图4是本发明提出的步骤S4的具体步骤流程图；

图5是本发明提出的实施例3的步骤流程图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例1

本发明的实施例：如图1所示，图1是本发明提出的动力电池温度控制***的结构示意图；本实施例具体公开了一种动力电池温度控制***，其中，包括：控温单元、第一管路、第二管路、空调模块和散热器；

所述控温单元由液气分离器、加热器、冷却板和水泵顺次连通构成；所述冷却板紧贴动力电池；

所述第一管路的两端分别与所述控温单元的两端连通，形成加热循环回路；

所述第二管路的两端分别与所述控温单元的两端连通，形成第一冷却循环回路；

所述空调模块至少包括一液液换热器，所述液液换热器串接在所述第二管路上；

所述散热器的两端分别与所述控温单元的两端连通，形成第二冷却循环回路。

具体实施时，当动力电池的温度较低时，控制加热循环回路工作，第一冷却循环回路、第二冷却循环回路不工作，即加热循环回路循环流通，第一冷却循环回路和第二冷却循环回路不流通；此时，控制加热器和水泵工作，将加热循环回路内的液体进行加热，当被加热后的液体经过紧贴动力电池的冷却板时，对动力电池进行加热，从而使动力电池达到适宜的温度，以保证动力电池的充放电效率。当动力电池的温度较高时，控制第二冷却循环回路工作，加热循环回路和第一冷却循环回路不工作，即，第二冷却循环回路循环流通，加热循环回路和第一冷却循环回路不流通，同时控制散热器上的风扇工作，加热器不工作，水泵工作。此时，流过冷却板的液体能够对动力电池进行降温；当液体经过散热器时，液体与外部的空气发生热交换，液体的温度降低，当液体重新流动到冷却板上时，又能够将动力电池的温度降低，如此循环往复，能够动力电池进行普通散热。当动电池的温度过高时，控制第一冷却循环回路工作，加热循环回路和第二冷却循环回路不工作，即，第一冷却循环回路流通，第二冷却循环回路和加热循环回路不流通，同时控制空调模块工作、控制水泵工作，通过空调模块中的液液换热器对第一冷却循环回路中的液体进行强制冷却，热传递效率高，且空调模块的制冷效果好，当第一冷却循环回路中的液体进入到冷却板上，能够快速对动力电池进行降温。如此，对于不同的高温能够利用不同的冷却回路进行降温，既能够保证动力温度不会太高，又能够保证在降温的过程中不会产生能量的浪费。始终使动力电池的温度保持在一定的温度范围内，能够大幅提高动力电池的效率。

作为一种优选方式，所述第一管路、所述第二管路和所述散热器，均通过电磁阀与所述水泵连通。进一步地，所述第一管路、所述第二管路和所述散热器，通过一个四通阀与所述水泵的出口连通；所述四通阀上设有进水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口；所述进水口与所述水泵的出口连通；所述第一出水口与所述第一管路连通，所述第二出水口与所述第二管路连通，所述第三出水口与所述散热器连通。如此，通过一个四通阀能够同时控制加热循环回路、第一冷却循环回路和第二冷却循环回路的工作状态，即，在根据条件的不同通过四通阀控制其中一个循环回路工作，另外两不工作。使得对于不同循环回路之间的切换便控制。具体地，还包括补给水壶，所述补给水壶与连接所述散热器和所述四通阀的管路连通。如此，能够保证***内的液体充足，保证动力电池温度的控制效果。具体实施时，***内的液体可以是水、也可以是水和其他物质的混合液。

具体实施时，所述加热器，也可以设置在所述第一管路上，如此，使得第一冷却循环回路与第二冷却循环回路工作时，***内的液体无需经过加热器。

作为一种优选方式，所述空调模块还包括压缩机、冷凝器、干燥器、第一电磁阀和第一膨胀阀；所述压缩机、所述冷凝器、所述干燥器、所述第一电磁阀、所述第一膨胀阀和所述液液换热器顺次首尾连接形成空调制冷回路。如此，通过空调模块，能够直接利用空调模块的制冷效果对动力电池进行降温，有利于提高降温速度，保证动力电池快速达到适宜的工作温度。

作为一种优选方式，所述动力电池包括多个紧密排列的电池单体和一体化壳体；所述电池单体与所述冷却板均设置在所述一体化壳体内。如此，能够保证冷却板与电池单体之间的热传递效率。

实施例2

请参照图2至图4，图2是本发明提出的方法的步骤流程图；图3是本发明提出的步骤S3的具体步骤流程图；图4是本发明提出的步骤S4的具体步骤流程图；本发明还提出了一种用于本发明具体实施方式提出的动力电池温度控制***的方法，其中，包括以下步骤：

S1，采集动力电池上多处的温度值及环境温度值；计算出采集到的动力电池上的温度值中的最大温度值及最小温度值；具体地，通过在动电池上的各处及车辆的外部设置温度传感器，通过上述温度传感器来采集动力电池各处的温度及环境温度值，通过将动力电池各处的温度值之间相比较得出最大温度值和最小温度值；S2，判断所述环境温度值是否小于预设环境温度值；如果是，进入步骤S3；如果否，进入步骤S4；具体地，所述预设环境温度值介于7℃至30℃之间，优选15℃。S3，判断所述最小温度值是否小于第一预设电池温度值；如果是，控制所述加热循环回路工作；具体地，所述第一预设电池温度值介于6℃至8℃之间，优选7℃。更具体地，所述S3中具体包括以下步骤：S301，判断所述最小温度值是否小于第一预设电池温度值且大于或等于第三预设电池温度值，如果是，控制所述加热器以最大功率的50％工作；具体地，所述第三预设电池温度值优选3℃。即当所述最小温度值介于3℃与7℃时，控制所述加热器以最大功率的50％工作，本发明中所指的最大功率均指最大额定功率。S302，判断所述最小温度值是否小于第三预设电池温度值且大于或等于第四预设电池温度值，如果是，控制所述加热器以最大功率的60％工作；具体地，所述第四预设电池温度值优选0℃，即当所述最小温度值介于0℃与3℃之间时，控制所述加热器以最大功率的60％工作，同时，控制水泵工作。S303，判断所述最小温度值是否小于第四预设电池温度值，如果是，控制所述加热器以最大功率工作，控制所述水泵以最高转速的60％运转；如果否，进入步骤S304；此时，说明动力电池处于较为适宜的温度下。S304，控制所述加热器停止工作，控制所述水泵停止工作。S4，判断所述最大温度值是否小于第二预设电池温度值；如果否，控制所述第一冷却循环回路或所述第二冷却循环回路工作。进一步地，所述步骤S4中具体包括如下步骤，S401，判断所述最大温度值是否小于所述第二预设电池温度值，如果是，进入步骤S1；S402，判断所述最大温度值是否小于第五预设电池温度值，如果是，控制所述第二冷却循环回路工作，并控制所述水泵以第一转速工作，控制所述散热器上的风扇工作；具体地，所述第二预设温度值优选30℃，所述第五预设电池温度值优选35℃，即，当所述最大温度值介于30℃与35℃之间时，控制第二冷却循环回路流通，并控制所述水泵以第一转速工作，所述第一转速优选1500rpm，同时控制所述散热器上的风扇工作。S403，判断所述最大温度值是否小于第六预设电池温度值，如果是，控制所述第二冷却循环回路工作，并控制所述水泵以第二转速工作；如果否，进入到步骤S404；具体地，所述第六预设电池温度值优选40℃，即，当所述最大温度值介于35℃与40℃之间时，控制第二冷却循环回路流通，并控制所述水泵以第二转速工作，所述第二转速优选3000rpm。S404，控制所述第一冷却循环回路工作，控制所述空调模块工作，控制所述水泵以第二转速工作；

实施例3

请参照图5，图5是本发明提出的实施例3的步骤流程图。其中，包括以下步骤：S1，采集动力电池上多处的温度值及环境温度值；计算出采集到的动力电池上的温度值中的最大温度值及最小温度值；S2，判断环境温度值是否小于预设环境温度值；如果是，进入步骤S3；如果否，进入步骤S4；S3，判断所述最小温度值是否小于第一预设电池温度值；如果是，控制所述加热循环回路工作；S4，判断所述最大温度值是否小于第二预设电池温度值；如果否，控制所述第一冷却循环回路或所述第二冷却循环回路工作。本实施例中，第一预设电池温度值、第二预设电池温度值与实施例2中的选值可以相同。

在本实施例中，还包括以下步骤：S5，判断最大温度值是否小于预设紧急温度值；如果是，进入步骤S1；如果否，进入步骤S6；具体地，所述预设紧急温度值优选60℃。S6，控制所述第二冷却循环回路和所述空调模块工作，具体控制压缩机工作，并控制水泵以最高转速工作。如此，能够保证由于异常状况导致的动力电池的温度快速升高的情况下，快速对动力电池进行降温。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池温度控制***，其特征在于，包括：

控温单元，由液气分离器、加热器、冷却板和水泵顺次连通构成；所述冷却板紧贴动力电池；

第一管路，与所述控温单元及控温单元中的管路共同形成加热循环回路；

第二管路，与所述控温单元及控温单元中的管路共同形成第一冷却循环回路；

空调模块，至少包括一液液换热器，所述液液换热器串接在所述第二管路上；及

散热器，与所述控温单元及控温单元中的管路共同形成第二冷却循环回路。

2.根据权利要求1所述的动力电池温度控制***，其特征在于，所述第一管路、所述第二管路和所述散热器，均通过电磁阀与所述水泵连通。

3.根据权利要求2所述的动力电池温度控制***，其特征在于，所述第一管路、所述第二管路和所述散热器，通过同一四通阀与所述水泵的出口连通；

所述四通阀上设有进水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口；所述进水口与所述水泵的出口连通；所述第一出水口与所述第一管路连通，所述第二出水口与所述第二管路连通，所述第三出水口与所述散热器连通。

4.根据权利要求3所述的动力电池温度控制***，其特征在于，还包括补给水壶，设置在所述第二冷却循环回路中。

5.根据权利要求1所述的动力电池温度控制***，其特征在于，所述空调模块还包括压缩机、冷凝器、干燥器、第一电磁阀和第一膨胀阀；

所述压缩机、所述冷凝器、所述干燥器、所述第一电磁阀、所述第一膨胀阀和所述液液换热器顺次首尾连接形成空调制冷回路。

6.根据权利要求1所述的动力电池温度控制***，其特征在于，所述动力电池包括多个紧密排列的电池单体和一体化壳体；

所述电池单体与所述冷却板均设置在所述一体化壳体内。

7.一种动力电池温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采集动力电池上设定位置的温度值及环境温度值；计算出采集到的动力电池上的温度值中的最大温度值及最小温度值；

S2，判断环境温度值是否小于预设环境温度值；如果是，进入步骤S3；如果否，进入步骤S4；

S3，判断所述最小温度值是否小于第一预设电池温度值；如果是，控制加热循环回路工作；

S4，判断所述最大温度值是否小于第二预设电池温度值；如果否，控制第一冷却循环回路或第二冷却循环回路工作。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S3中具体包括以下步骤：

S301，判断所述最小温度值是否小于第一预设电池温度值且大于或等于第三预设电池温度值，如果是，控制加热器以最大功率的50％工作；

S302，判断所述最小温度值是否小于第三预设电池温度值且大于或等于第四预设电池温度值，如果是，控制加热器以最大功率的60％工作；

S303，判断所述最小温度值是否小于第四预设电池温度值，如果是，控制加热器以最大功率工作，控制水泵以最高转速的60％运转；如果否，进入步骤S304；

S304，控制加热器停止工作，控制水泵停止工作。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S4中具体包括以下步骤：

S401，判断所述最大温度值是否小于所述第二预设电池温度值，如果是，进入步骤S1；

S402，判断所述最大温度值是否小于第五预设电池温度值，如果是，控制第二冷却循环回路工作，并控制水泵以第一转速工作，控制散热器上的风扇工作；

S403，判断所述最大温度值是否小于第六预设电池温度值，如果是，控制第二冷却循环回路工作，并控制水泵以第二转速工作；如果否，进入到步骤S404；

S404，控制第一冷却循环回路工作，控制空调模块工作，控制水泵以第二转速工作。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S5，判断最大温度值是否小于预设紧急温度值；如果是，进入步骤S1；如果否，进入步骤S6；

S6，控制第二冷却循环回路和空调模块工作，并控制水泵以最高转速工作。