CN103825068B - 一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，包括电池模组，电池模组通过温度采集线与电池管理控制器相连，所述电池模组的一侧密封固定有电池进风导流罩，电池模组的另一侧密封固定有电池出风导流罩，所述电池进风导流罩进风口处密封固定有散热板与涡流管；涡流管通过对应的电磁阀与依次与打气泵及发动机相连。本发明通过整合整车热管理控制，利用混合动客车上打气泵输出的压缩气体和发动机冷却水热量为能量源，通过涡流管和散热板为电池提供冷热气体，解决了对电池模组的温度控制，保证了电池在严寒和酷暑的环境中都能够工作在最佳的温度范围。

Description

一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车设计与制造领域，尤其涉及一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统。

背景技术

随着我国自然环境的不断恶化，雾霾天气越来越多，现已经严重影响到了我们的生存环境，因此国家对节能减排的要求与政策力度也在空前的加大，在汽车领域，对节能减排拥有显著效果的新能源客车则成为国家重点推广产品，但是制约新能源客车汽车推广的一个重要因素是车用动力电池的使用寿命过短，如何延长车用动力电池使用的寿命则成为了能否加快新能源客车汽车产品推广的一个根本性条件。

影响车用动力电池使用寿命的重要因素有很多，除了电池自身的特性以外，车用动力电池模组在使用过程中内部电芯温度的控制及其一致性也是最为关键的因素。目前车用动力电池的最佳工作环境为15℃至35℃，动力电池模组内部电芯温度过高、过低或者温差过大都会直接影响单体电芯的功率特性、长期影响下去就使得整个电池模组的寿命受到严重衰减。因此在做车用动力电池模组结构设计时都需要充分的考虑到如何对动力电池模组进行热管理控制。

目前国内主流电池生产商在车用动力电池模组的结构设计上都是采用电阻丝加热，或被动保温防护；电池散热采用通风冷却、液态冷却、固体冷却等等一系列降温措施；因液态、固态散热方式都存在漏电漏水安全隐患并且结构复杂笨重难以在汽车上使用。所以市场上的车用动力电池一般都采用通风冷却和被动保温防护，但是这种温度控制方式很受外界环境温度的影响，当外界空气温度本身就过低或者过高，电池模块的温度就难以受到控制，而且受到整车结构的限制电池模组内部风道结构都无法很好的保证单体的加热与散热一致性。因此如何解决在整车结构对电池模组有结构限制的情况下，电池模组的高低温控制和单体温度一致性问题，成为延长车载电池模组使用寿命提高新能源客车汽车竞争力的关键所在。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，通过电池管理系统实现对电池模组的温度精确控制；通过改变温度控制装置的内部结构确保了电池模组中的电芯在温度控制时一致性，提高了车载电池可用功率和整体使用寿命。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，包括电池模组，电池模组通过温度采集线与电池管理控制器相连，所述电池模组的一侧密封固定有电池进风导流罩，电池模组的另一侧密封固定有电池出风导流罩，所述电池进风导流罩进风口处密封固定有散热板与涡流管；涡流管通过对应的电磁阀依次与打气泵及发动机相连，散热板的两端通过对应的电磁阀与发动机相连。

所述散热板的两端均与对应的电磁阀的第一端相连，每个电磁阀的第二端均通过CAN通信线束与电池管理控制器相连，电磁阀的第三端均通过发动机散热水路通道与发动机相连。

所述电池模组包括多个并行排列的电芯，电芯与电芯之间有留有作为加热与散热通风道的间隙，电芯的极柱上与温度采集线的一端相连，温度采集线的另一端连接电池管理控制器。

所述涡流管对应的电磁阀通过气路管道与打气泵相连。

所述电池出风导流罩的出风口侧与风机相连，风机通过CAN通信线束与电池管理控制器相连。

所述散热板为蜂窝式散热板。

所述风机为多档位离心式风机。

所述电磁阀为常闭阀门。

所述电池进风导流罩的整体结构为梯形结构，在其结构内侧装有多个圆弧型结构的导流板，导流板呈不同弧度的弯曲，多个导流板呈不等间距的安装。

所述散热板的前端密封固定有过滤棉。打气泵通过皮带与发动机连接。

工作原理如下：发动机启动以后会带动打气泵工作给整车储气筒打气，同时发动机的水温会上升。当电池温度高于30℃时，电池管理控制器会通过温度采集线采集到当前电池温度的信息，同时电池管理控制器会通过CAN通信线束控制发动机带动打气泵工作，当电池管理控制器检测到气路气压达到0.6Mpa以上后，会控制气路上的电磁阀打开，使得气路上的压缩气体进入涡流管，涡流管通过对压缩气体进行冷热交换形成冷、热两股气流，气流分别向涡流管两侧流动，冷气体直接导入电池进风导流罩中，热气体排出涡流管，与此同时电池管理控制器会控制电池出风导流罩出风口侧的风机进行主动抽风，冷气体在通过电池进风导流罩时会被导流罩内的导流结构进行导流保证气体均匀穿过每个电芯与电芯之间的风道，使得电芯散热达到一致性，当电池温度下降至25℃以后，电池管理控制器会控制打气泵、电磁阀、风机的工作。

当电池温度低于15℃时，电池管理控制器会通过温度采集线采集到当前电池温度的信息，同时也采集发动机散热水路上的水温信息，当发动机水温高于65℃时，电池管理控制器会控制发动机散热水路上的电磁阀打开。当发动机中的冷却水流过散热板时，会使散热板温度上升，于此同时电池管理控制器启动风机进行主动抽风，外界气体会依次通过过滤棉被净化、通过散热板被加热、进入电池进风导流罩中，热气体在通过电池进风导流罩时会被导流罩内的导流结构进行导流，保证气体均匀的穿过每个电芯与电芯之间的风道，使得电芯加热达到一致性，当电池温度上升至20℃以后，电池管理控制器会控制风机和发动机散热水路上的电磁阀关闭。

本发明的有益效果：

1、以往的电池模组无法对电芯进行快速的散热和安全可靠的加热，本发明通过整合整车热管理控制，利用混合动客车上打气泵输出的压缩气体和发动机冷却水热量为能量源，通过涡流管和散热板为电池提供冷热气体，解决了对电池模组的温度控制，保证了电池在严寒和酷暑的环境中都能够工作在最佳的温度范围。

2、电池加热和制冷时，通过控制电磁阀开启角度控制水路和气路的流量，同时控制风机的转速，可实现对电池模组温度的精确控制。

3、没有采用其他单独能源进行加热制冷，而是通过利用混合动客车上发动机工作时本身产生的废弃热量和发动机带动打气泵工作时产生的多余压缩气体为能量源，节约了能量，提高了能源的利用率。

4、通过仿真分析，设计了电池进风导流罩和电池出风导流罩，保证了电池在加热和散热时的一致性，提高了电池的使用寿命。

5、电池模组的结构实现了简单紧凑化设计，适合于车辆批量化应用。

附图说明

图1本发明整体结构示意图；

图2本发明电池进风导流罩结构示意图；

图中，1、发动机；2、发动机散热水路管道；3、打气泵；4、气路管道；5、电池进风导流罩；6、电磁阀；7、涡流管；8、散热板；9、过滤棉；10、电池模组；11、电池出风导流罩；12、温度采集线；13、电池管理控制器；14、CAN通信线束；15、风机；16、导流板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1-2所示，新能源客车车用动力电池模组温度控制系统与装置，包括以下4个部分：电池模组10、电池管理系统、电池加热冷却装置、能量提供系统；

电池管理系统包括温度采集线12、CAN通信线束14、电池管理控制器13、电磁阀6；电池加热冷却装置包括多孔散热板8、涡流管7、电池进风导流罩5、电池出风导流罩11、风机15；能量提供系统包括发动机散热水路管道2及气路管道4。

所述电池模组10中电芯进行并行排列固定，电芯与电芯间有一定的间隙作为加热与散热的通风道，电池温度采集线12的一端固定于电芯极柱之上，电池温度采集线12的另一端连接电池管理控制器13；电池进风导流罩5密封固定于并行排列的电芯的一侧，电池出风导流罩11密封固定于并行排列的电芯的另一侧；散热板8与涡流管7密封固定于电池进风导流罩5进风口处，散热板8和涡流管7分别有接口，接口处分别连接一个电磁阀6，电磁阀6的另一端分别连接发动机散热水路管道2和打气泵3引出的气路管道4，电磁阀6通过CAN通信线束14由电池管理控制器13控制，打气泵3通过皮带与发动机1连接，上述风机15密封固定于电池出风导流罩11，同样受电池管理控制器13控制，所述电池过滤棉9密封固定于散热板8前端。

上述装置工作原理如下；

发动机1启动以后会带动打气泵3工作给整车储气筒打气，同时发动机1的水温会上升。当电池温度高于30℃时，电池管理控制器13会通过温度采集线12采集到当前电池温度的信息，同时电池管理控制器13会通过CAN通信线束14控制发动机1带动打气泵3工作，当电池管理控制器13检测到气路气压达到0.6Mpa以上后，会控制气路上的电磁阀6打开，使得气路上的压缩气体进入涡流管7，涡流管7通过对压缩气体进行冷热交换形成冷、热两股气流，气流分别向涡流管7两侧流动，冷气体直接导入电池进风导流罩5中，热气体排出涡流管7。与此同时电池管理控制器13会控制电池出风导流罩11出风口侧的风机15进行主动抽风，冷气体在通过电池进风导流罩5时会被导流罩内的导流板16进行导流保证气体均匀穿过每个电芯与电芯之间的风道，使得电芯散热达到一致性，当电池温度下降至25℃以后，电池管理控制器13会控制打气泵3、电磁阀6、风机15的工作。

当电池温度低于15℃时，电池管理控制器13会通过温度采集线12采集到当前电池温度的信息，同时也采集发动机散热水路2上的水温信息，当发动机1温高于65℃时，电池管理控制器13会控制发动机散热水路2上的电磁阀6打开。当发动机中的冷却水流过散热板8时，会使散热板8温度上升，于此同时电池管理控制器13启动风机15进行主动抽风，外界气体会依次通过过滤棉9被净化、通过散热板8被加热、进入电池进风导流罩5中，热气体在通过电池进风导流罩5时会被导流罩内的导流板16进行导流，保证气体均匀的穿过每个电芯与电芯之间的风道，使得电芯加热达到一致性，当电池温度上升至20℃以后，电池管理控制器13会控制风机15和发动机散热水路2上的电磁阀6关闭。

上述装置降温使用方式其特征在于采用了整车气路为能源，以涡流管7为制冷结构，当整车气路气压一般会稳定在0.8Mpa，在该气压下涡流管7可以产生零下30℃的冷气体，供给电池降温。

上述装置加热使用方式其特征在于采用了发动机冷却水为能量源，以散热板8为制热结构，发动机冷却水温度一般会稳定在85℃，外界气体通过散热板最高可被升温至60多度，供给电池升温。

上述装置温度控制方式在于采用的散热板8为蜂窝式散热板，以增大散热速率，其材质不局限于任何热传导性优良的材质。

上述装置温度控制方式在于采用的风机15多档位离心式风机，以抽热风或冷风的方式为电池模组10进行加热或散热。

上述装置温度控制在于采用的电磁阀6为常闭阀门，阀门开启大小可控。

上述装置电池进风导流罩5在于整体结构为梯形结构，在其结构内侧装有多个圆弧型的结构导流板16，导流板16呈不同弧度的弯曲，多个导流板16呈不等间距的安装，当气流通过电池进风导流罩5时受到导流板16的引导改变了其流动的方向，从而确保了气体均匀地穿过每一个电芯与电芯之间缝隙。

上述系统温度控制其特征体现于通过电池管理控制器13通过温度采集线12和CAN通信线束14以采集到电芯、水路、气路的温度和压力，通过控制风机15的抽风量，电磁阀6的开度来实现电池模组10的温度控制，当电池温度高于30℃且高于35℃；或电池温度低于15℃且高于10℃时，电池管理控制器13控制风机15低速旋转，电磁阀6小角度开启；当电池温度高于35℃；或电池温度低于15℃时，电池管理控制器13控制风机高速旋转，电磁阀6大角度开启；电池管理控制器13通过控制风机15转速和电磁阀6的开度，来调节电池模组10的通风量和进入涡流管7的气量或进入散热板8的水量，调节气体的速度和温度，从而达到为电池模组10精确、快速升温和降温的目的。

Claims (8)

1.一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，包括电池模组，电池模组通过温度采集线与电池管理控制器相连，所述电池模组的一侧密封固定有电池进风导流罩，电池模组的另一侧密封固定有电池出风导流罩，所述电池进风导流罩进风口处密封固定有散热板与涡流管；散热板的两端通过对应的电磁阀与发动机相连，涡流管通过对应的电磁阀依次与打气泵及发动机相连；

所述散热板的两端均与对应的电磁阀的第一端相连，电磁阀的第二端均通过CAN通信线束与电池管理控制器相连，电磁阀的第三端均通过发动机散热水路通道与发动机相连；

所述电池进风导流罩的整体结构为梯形结构，在其结构内侧装有多个圆弧型结构的导流板，导流板呈不同弧度的弯曲，多个导流板呈不等间距的安装；

所述电池模组温度高于30℃时，电池管理控制器通过温度采集线采集当前电池模组温度的信息，同时电池管理控制器通过CAN通信线束控制发动机带动打气泵工作，当电池管理控制器检测到气路气压达到0.6Mpa以上，控制气路上的电磁阀打开，当电池模组温度下降至25℃以后，电池管理控制器会控制打气泵、电磁阀、风机的工作，当电池温度低于15℃时，电池管理控制器通过温度采集线采集当前电池模组温度的信息，同时采集发动机散热水路上的水温信息，当发动机水温高于65℃时，电池管理控制器会控制发动机散热水路上的电磁阀打开，当电池温度上升至20℃以后，电池管理控制器控制风机和发动机散热水路上的电磁阀关闭。

2.如权利要求1所述的一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，所述电池模组包括多个并行排列的电芯，电芯与电芯之间有留有作为加热与散热通风道的间隙，电芯的极柱上与温度采集线的一端相连，温度采集线的另一端连接电池管理控制器。

3.如权利要求1所述的一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，所述涡流管对应的电磁阀通过气路管道与打气泵相连。

4.如权利要求1所述的一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，所述电池出风导流罩的出风口侧与风机相连，风机通过CAN通信线束与电池管理控制器相连。

5.如权利要求1所述的一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，所述散热板为蜂窝式散热板。

6.如权利要求4所述的一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，所述风机为多档位离心式风机。

7.如权利要求1所述的一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，所述电磁阀为常闭阀门。

8.如权利要求1所述的一种新能源客车车用动力电池模组温度控制系统，其特征是，所述散热板的前端密封固定有过滤棉，打气泵通过皮带与发动机连接。