CN114388929A - 一种用于汽车动力电池模组的冷却***、方法 - Google Patents

一种用于汽车动力电池模组的冷却***、方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车动力电池模组的冷却***、方法，包括：电池模组、多个温度传感器，车载ECU，冷却液控制模块以及散热管道，电池模组由多个电池组成，设置多个电池为标定电池，温度传感器与标定电池连接，获取标定电池的温度，温度传感器与车载ECU连接，将标定电池的温度信息传输至所述车载ECU，车载ECU控制冷却液控制模块开始冷却、结束工作，车载ECU根据温度差确定冷却方案后，控制冷却液控制模块执行冷却方案。本发明提供的***、方法，实现可变温度可变时间的冷却方案，减小电池模组内电池之间的温度差异，提升电池的一致性，延长电池使用寿命，增加行车安全性，有效降低成本。

Description

一种用于汽车动力电池模组的冷却***、方法
技术领域
本发明涉及汽车动力电池模组散热领域，具体而言，涉及一种用于汽车动力电池模组的冷却***、方法。
背景技术
电动汽车操控性强、节能减排，因而得到广泛关注并快速发展。但是电池包的体积笨重、能量密度低和容易出现热失控等问题成为了电动汽车发展的主要掣肘。锂离子电池最佳工作温度为20-40℃，在外界温度以及自身生热变化等因素的影响下，实际情况中，电池的工作温度往往会高于理想状态。在有关电池的各项研究之中，负责调节电池温度的电池热管理***处在了一个非常特殊而重要的地位。冷却***是电池安全稳定工作的保障，电池的冷却效果与电池安全密切相关。
现有技术中，已有的冷却***绝大部分采用液体冷却的方式。
现有技术中，虽然液冷***具有很好的散热性能，但传统的控制策略采用固定冷却液目标温度来覆盖所有工况往往会造成电池的冷冲击，为了满足电池单体之间的一致性和电池单体之间小于5℃的行业普遍值，往往通过不断改进液冷板的管路布局与构造来控制冷却液的流向及分布来实现。然而，冷却流道的复杂化不仅会造成冷却液的压力损失，还会大大增加加工难度与成本。现有专利在电池散热方面集中研究冷却回路的改进，对冷却策略与方式上研究甚少。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提出一种用于汽车动力电池模组的冷却***、方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
第一方面本发明提供一种用于汽车动力电池模组的冷却***，包括：电池模组、多个温度传感器，车载ECU，冷却液控制模块以及散热管道。
散热管道包围电池模组，电池模组由若干个电池组成，在若干个电池中选取多个标定电池；多个标定电池与多个温度传感器一一对应连接。
每个温度传感器用于测量对应标定电池的实时温度。
每个温度传感器与车载ECU连接，用于将对应标定电池的实时温度信息传输至车载ECU。
车载ECU用于计算多个标定电池实时温度的多个温度差，确定多个温度差中的最大温度差；车载ECU用于根据最大温度差确定冷却液温度、维持时长可变的冷却方案后，控制冷却液控制模块执行确定后的冷却液温度、维持时长可变的冷却方案。
冷却液控制模块用于控制冷却液输出至散热管道内；冷却液控制模块用于降低冷却液温度。
可选的，还包括：温差计算模块。
每个温度传感器与温差计算模块连接，用于将每个标定电池的实时温度信息传输至温差计算模块。
温差计算模块计算多个标定电池实时温度的多个温度差。
温差计算模块与车载ECU连接，用于将多个温度差传输至车载ECU。
可选的，冷却液温度、维持时长可变的冷却方案，包括：
若温度差小于3℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持35-45秒，35-45秒后冷却液温度下降5℃。
若温度差大于等于3℃且小于等于4℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持55-65秒，55-65秒后冷却液温度下降5℃。
若温度差大于4℃，冷却方案为冷却液当前温度维持75-80秒，75-85秒后冷却液温度下降5℃。
可选的，电池模组中的电池分为3行，每行10个以矩形形状整齐排列。
电池模组从下至上、从左至右，设置第一行的第一个电池、第六个电池、第十个电池为标定电池，第二行的第一个电池、第十个电池为标定电池，第三行的第一个电池、第六个电池、第十个电池为标定电池。
散热管道从电池模组的第一行电池下方开始，以S型依次穿过第一行电池的下方、第一行电池与第二行电池的中间、第二行电池与第三行电池的中间和第三行的上方，将多个电池包围，用于给多个电池散热。
可选的，电池模组和散热管道之间具有高导热散热硅胶。
第二方面，本发明还提供一种用于汽车动力电池模组冷却的方法，运行于第一方面所述的用于汽车动力电池模组的冷却***上，包括以下步骤：
步骤1，温度传感器实时监测标定电池，温度传感器将每个标定电池的温度信息传输至车载ECU；当车载ECU检测到任一标定电池温度达到40℃时，车载ECU控制冷却液控制模块输出冷却液至散热管道内，冷却液初始温度为35℃。
步骤2，车载ECU计算多个标定电池实时温度的多个温度差，确定多个温度差中的最大温度差，得到最大温度差ΔT，最大温度差的计算公式为：
ΔT＝T1-T2
其中，T1为最大温度标定电池温度，T2为最小温度标定电池温度。
步骤3，车载ECU根据最大温度差ΔT实时控制冷却液控制模块执行冷却方案。
若最大温度差ΔT<3℃时，冷却液控制模块控制冷却液当前温度维持35-45秒，35-45秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃。
若最大温度差ΔT≥3℃且ΔT≤4℃时，冷却液控制模块控制冷却液以当前温度维持55-65秒，55-65秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃。
若最大温度差ΔT>4℃时，冷却液控制模块控制冷却液当前温度维持75-85秒，75-85秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃。
步骤4，车载ECU获取电池模组中多个标定电池的温度信息，计算多个标定电池温度的平均温度。
若多个标定电池温度的平均温度大于等于20℃，车载ECU重新执行步骤3。
若多个标定电池温度的平均温度小于20℃，车载ECU控制冷却液控制模块结束冷却。
可选的，温度传感器实时监测标定电池，温度传感器将每个标定电池的温度信息传输至温差计算模块。
温差计算模块计算多个标定电池实时温度的多个温度差，得到多个温度差，将多个温度差传输至车载ECU。
本发明的有益效果是：本发明提供一种用于汽车动力电池模组冷却的***、方法，在散热管道不变的前提下，采集温度，计算温度差，通过最大温度差，选择冷却液温度、维持时间可变的汽车动力电池模组冷却方案，尤其在汽车动力电池模组高温高倍率运行状态下，可以有效减小电池模组内单体电池之间的温度差异，提升电池的一致性，延长电池使用寿命，增加行车安全性，并且有效降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于汽车动力电池模组的冷却***的框架示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种用于汽车动力电池模组的冷却***的框架示意图
图3为本发明实施例提供的一种用于汽车动力电池模组的冷却***中冷却方案的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种用于汽车动力电池模组的冷却***中电池模组的布局示意图；
图5为本发明实施例提供的一种用于汽车动力电池模组的冷却方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如下结合附图进行说明，如图1所示，本发明实施例提供一种用于汽车动力电池模组的冷却***，包括：电池模组、多个温度传感器，车载ECU(Electronic Control Unit)，冷却液控制模块以及散热管道。
散热管道包围电池模组，电池模组由若干个电池组成，在若干个电池中选取多个标定电池；多个标定电池与多个温度传感器一一对应连接。
每个温度传感器用于测量对应标定电池的实时温度。
散热管道将电池模组的多个电池包围在其中，电池模组由多个单体电池组成，在多个单体电池中，选取若干个单体电池，确定选取到的单体电池为标定电池，标定电池的数量大于两个，且标定电池的数量不超过单体电池的数量。温度传感器与标定电池连接，用于获取标定电池的温度信息，为了方便采集与计算，若单体电池为方形电池，则选取方形电池的表面中心处为测温点；若单体电池为圆柱形电池，则选取圆柱形电池的上表面处为测温点。
每个温度传感器与车载ECU连接，用于将对应标定电池的实时温度信息传输至车载ECU。
温度控制模块与车载ECU连接，将获取到的所有标定电池的实时温度传输给车载ECU。
车载ECU用于根据若干个标定电池的实时温度，控制冷却液控制模块开始、结束冷却工作。
车载ECU用于计算多个标定电池实时温度的多个温度差，确定多个温度差中的最大温度差；车载ECU用于根据最大温度差确定冷却液温度、维持时长可变的冷却方案后，控制冷却液控制模块执行确定后的冷却液温度、维持时长可变的冷却方案。
车载ECU与冷却液控制模块连接，车载ECU检测传递的标定电池的温度信息，当检测到任一标定电池的温度信息达到40℃时，车载ECU控制冷却液控制模块开始工作；车载ECU计算标定电池的多个温度差，并确定多个温度差中的最大温度差，根据最大温度差确定需要执行的冷却方案，根据确定的冷却方案控制冷却液控制模块执行相应的冷却方案。
冷却液控制模块用于控制冷却液输出至散热管道内；冷却液控制模块用于降低冷却液温度。
冷却液控制模块控制冷却液输出到散热管道内，冷却液控制模块用于降低冷却液温度。
本发明实施例提供的一种用于汽车动力电池模组的冷却***，通过监测电池模组中标定电池的实时温度信息，通过温度变化，车载ECU确定冷却方案，控制冷却液控制模块对电池模组进行冷却，通过电池模组中电池之间的温差，选取适合的冷却方案，有效减小电池组内电池单体之间的温度差异，提升电池的一致性，延长电池使用寿命，增加行车安全性，并且有效降低成本。
在上述发明实施例的基础上，本发明实施例还提供一种用于汽车动力电池模组的冷却***，如下结合附图进行说明，如图2所示，本发明实施例还提供一种用于汽车动力电池模组的冷却***，还包括：温差计算模块。
每个温度传感器与温差计算模块连接，用于将每个标定电池的实时温度信息传输至温差计算模块。
温度控制模块与温差计算模块连接，用于将实时获取到的标定电池的温度信息传输给温差计算模块。
温差计算模块计算多个标定电池实时温度的多个温度差。
温差计算模块根据标定电池的温度信息计算多个标定电池的多个温度差。
温差计算模块与车载ECU连接，用于将多个温度差传输至车载ECU。
温差计算模块与车载ECU连接，温差计算模块根据标定电池的温度信息计算多个标定电池的多个温度差，并将多个温度差传输给车载ECU。
本发明实施例提供的一种用于汽车动力电池模组的冷却***，通过温差计算模块代替车载ECU进行温差的计算，减轻了车载ECU的工作，保证了车载ECU的工作可以更加精准的控制冷却模块进行散热。
在上述实施例的基础上，本发明还提供一种用于汽车动力电池模组的冷却***中的冷却方案，如下结合附图进行说明，如图3所示，一种用于汽车动力电池模组的冷却***，冷却液温度、维持时长可变的冷却方案，包括：
若最大温度差小于3℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持35-45秒，35-45秒后冷却液温度下降5℃。
车载ECU通过最大温度差确定接下来要执行的具体的冷却方案，若最大温度差小于3℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持35-45秒，35-45秒后冷却液温度下降5℃。
若最大温度差大于等于3℃且小于等于4℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持55-65秒，55-65秒后冷却液温度下降5℃。
车载ECU通过最大温度差确定接下来要执行的具体的冷却方案，若最大温度差大于等于3℃且小于等于4℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持55-65秒，55-65秒后冷却液温度下降5℃。
若最大温度差大于4℃，冷却方案为冷却液当前温度维持75-80秒，75-85秒后冷却液温度下降5℃。
车载ECU通过最大温度差确定接下来要执行的具体的冷却方案，若最大温度差大于4℃，冷却方案为冷却液当前温度维持75-80秒，75-85秒后冷却液温度下降5℃。
本发明实施例提供的一种一种用于汽车动力电池模组的冷却***，通过根据不同的最大温度差选择相对应的冷却方案进行散热，有效减小电池组内电池单体之间的温度差异，提升电池的一致性，延长电池使用寿命，增加行车安全性，并且有效降低成本。
在上述发明实施例的基础上，本发明实施例还提供一种用于汽车动力电池模组的冷却***中电池模组的布局，如下结合附图进行说明，如图4所示，一种用于汽车动力电池模组的冷却***，电池模组中的电池分为3行，每行10个以矩形形状整齐排列。
电池模组以3X10的格式排列，一共分为3行，每行10个单体电池。
电池模组从下至上、从左至右，设置第一行的第一个电池、第六个电池、第十个电池为标定电池，第二行的第一个电池、第十个电池为标定电池，第三行的第一个电池、第六个电池、第十个电池为标定电池。
散热管道从电池模组的第一行电池下方开始，以S型依次穿过第一行电池的下方、第一行电池与第二行电池的中间、第二行电池与第三行电池的中间和第三行的上方，将多个电池包围，用于给多个电池散热。
电池模组和散热管道之间具有高导热散热硅胶。
为了良好的散热，增大电池模组的散热面积，电池和散热管道中间填充有高导热散热硅胶。
散热管道S型包围在单体电池两侧，用以给多个单体电池同时进行散热。
本发明实施例提供的一种用于汽车动力电池模组的冷却***中电池模组的布局，由于冷却液进出口处及散热管道转角处单体电池温度相差较大，通过选取多个标定电池，且多个标定电池之间相隔一定的距离，尽可能的获取到单体电池的多个温度，最大化的保证了***运行时的可靠性。
本发明实施例还提供一种用于汽车动力电池模组冷却的方法，如下结合附图进行说明，如图5所示，本发明实施例还提供一种用于汽车动力电池模组冷却的方法，运行于权利要求1所述的一种用于汽车动力电池模组的冷却***上，包括以下步骤：
步骤1，温度传感器实时监测标定电池，温度传感器将每个标定电池的温度信息传输至车载ECU；当车载ECU检测到任一标定电池温度达到40℃时，车载ECU控制冷却液控制模块输出冷却液至散热管道内，冷却液初始温度为35℃。
步骤2，车载ECU计算多个标定电池实时温度的多个温度差，确定多个温度差中的最大温度差，得到最大温度差ΔT，最大温度差的计算公式为：
ΔT＝T1-T2
其中，T1为最大温度标定电池温度，T2为最小温度标定电池温度。
步骤3，车载ECU根据最大温度差ΔT实时控制冷却液控制模块执行冷却方案。
若最大温度差ΔT<3℃时，冷却液控制模块控制冷却液当前温度维持35-45秒，35-45秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃。
若最大温度差ΔT≥3℃且ΔT≤4℃时，冷却液控制模块控制冷却液以当前温度维持55-65秒，55-65秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃。
若最大温度差ΔT>4℃时，冷却液控制模块控制冷却液当前温度维持75-85秒，75-85秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃。
步骤4，车载ECU获取电池模组中多个标定电池的温度信息，计算多个标定电池温度的平均温度。
若多个标定电池温度的平均温度大于等于20℃，车载ECU重新执行步骤3。
若多个标定电池温度的平均温度小于20℃，车载ECU控制冷却液控制模块结束冷却。
温度传感器实时监测标定电池，温度传感器将每个标定电池的温度信息传输至温差计算模块。
温差计算模块计算多个标定电池实时温度的多个温度差，得到多个温度差，将多个温度差传输至车载ECU。
本发明提供的一种电动汽车动力电池散热的冷却方法，车载ECU根据标定电池的实时温度信息控制冷却液控制模块进行工作，通过对冷却液的温度和维持时间进行改变，在汽车电池以高温高倍率运行状态下，可以有效减小电池组内电池单体之间的温度差异，提升电池的一致性，延长电池使用寿命，增加行车安全性，并且有效降低成本。在现有电动汽车电池冷却管路基础上，相比于传统冷却方式，在结构不变的前提下，不需要增加额外的结构，只需将控制算法策略嵌入到上述车载ECU中，即可实现冷却性能的提升，满足电池一致性要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于汽车动力电池模组的冷却***，其特征在于，包括：电池模组、多个温度传感器，车载ECU，冷却液控制模块以及散热管道；
散热管道包围电池模组，电池模组由若干个电池组成，在若干个电池中选取多个标定电池；多个标定电池与多个温度传感器一一对应连接；
每个温度传感器用于测量对应标定电池的实时温度；
每个温度传感器与车载ECU连接，用于将对应标定电池的实时温度信息传输至车载ECU；
车载ECU用于计算多个标定电池实时温度的多个温度差，确定多个温度差中的最大温度差；车载ECU用于根据最大温度差确定冷却液温度、维持时长可变的冷却方案后，控制冷却液控制模块执行确定后的冷却液温度、维持时长可变的冷却方案；
冷却液控制模块用于控制冷却液输出至散热管道内；冷却液控制模块用于降低冷却液温度。
2.根据权利要求1所述的用于汽车动力电池模组的冷却***，其特征在于，还包括：温差计算模块；
每个温度传感器与温差计算模块连接，用于将每个标定电池的实时温度信息传输至温差计算模块；
温差计算模块用于计算多个标定电池实时温度的多个温度差；
温差计算模块与车载ECU连接，用于将多个温度差传输至车载ECU。
3.根据权利要求1所述的用于汽车动力电池模组的冷却***，其特征在于，冷却液温度、维持时长可变的冷却方案，包括：
若温度差小于3℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持35-45秒，35-45秒后冷却液温度下降5℃；
若温度差大于等于3℃且小于等于4℃，冷却方案为冷却液以当前温度维持55-65秒，55-65秒后冷却液温度下降5℃；
若温度差大于4℃，冷却方案为冷却液当前温度维持75-80秒，75-85秒后冷却液温度下降5℃。
4.根据权利要求1所述的用于汽车动力电池模组的冷却***，其特征在于，电池模组中的电池分为3行，每行10个以矩形形状整齐排列；
电池模组从下至上、从左至右，设置第一行的第一个电池、第六个电池、第十个电池为标定电池，第二行的第一个电池、第十个电池为标定电池，第三行的第一个电池、第六个电池、第十个电池为标定电池；
散热管道从电池模组的第一行电池下方开始，以S型依次穿过第一行电池的下方、第一行电池与第二行电池的中间、第二行电池与第三行电池的中间和第三行的上方，将多个电池包围，用于给多个电池散热。
5.根据权利要求4所述的用于汽车动力电池模组的冷却***，其特征在于，电池模组和散热管道之间具有高导热散热硅胶。
6.一种用于汽车动力电池模组冷却的方法，运行于权利要求1所述的用于汽车动力电池模组的冷却***上，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，温度传感器实时监测标定电池，温度传感器将每个标定电池的温度信息传输至车载ECU；当车载ECU检测到任一标定电池温度达到40℃时，车载ECU控制冷却液控制模块输出冷却液至散热管道内，冷却液初始温度为35℃；
步骤2，车载ECU计算多个标定电池实时温度的多个温度差，确定多个温度差中的最大温度差，得到最大温度差ΔT，最大温度差的计算公式为：
ΔT＝T1-T2
其中，T1为最大温度标定电池温度，T2为最小温度标定电池温度；
步骤3，车载ECU根据最大温度差ΔT实时控制冷却液控制模块执行冷却方案；
若最大温度差ΔT<3℃时，冷却液控制模块控制冷却液当前温度维持35-45秒，35-45秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃；
若最大温度差ΔT≥3℃且ΔT≤4℃时，冷却液控制模块控制冷却液以当前温度维持55-65秒，55-65秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃；
若最大温度差ΔT>4℃时，冷却液控制模块控制冷却液当前温度维持75-85秒，75-85秒后，冷却液控制模块控制冷却液温度下降5℃；
步骤4，车载ECU获取电池模组中多个标定电池的温度信息，计算多个标定电池温度的平均温度；
若多个标定电池温度的平均温度大于等于20℃，车载ECU重新执行步骤3；
若多个标定电池温度的平均温度小于20℃，车载ECU控制冷却液控制模块结束冷却。
7.根据权利要求6所述的一种用于汽车动力电池模组冷却的方法，其特征在于，温度传感器实时监测标定电池，温度传感器将每个标定电池的温度信息传输至温差计算模块；
温差计算模块计算多个标定电池实时温度的多个温度差，得到多个温度差，将多个温度差传输至车载ECU。
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