CN101000972B - 用于混合动力汽车的电池热控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于混合动力汽车用电池温度热控制装置,由热交换器、冷却风扇、水泵、电池模块的冷却水道以及进、出水管组成,电池温度控制模块通过传感器采集电池模块的本体温度并输出信号控制冷却风扇、水泵、电磁换向阀及加热器,尤其是控制电磁换向阀位置,实现加热或冷却电池模块,通过电池本体的温度的控制从而延长了电池寿命。

Description

用于混合动力汽车的电池热控制装置技术领域
[0001] 本发明涉及电动汽车或混合动力汽车用电池温度的冷、热状态的控制装置。 背景技术
[0002] 目前,混合动力或纯电动汽车电池系统冷却方式有水冷和风冷两种方式,但均存 在一定的缺陷,不能保证电池在良好的环境温度下工作,从而缩短电池寿命,降低电池的功 率输出和能量效率,不能充分发挥混合动力车在经济性、动力性的优势。图1是采用风冷的 冷却系统为混合动力汽车电池实施冷却,风冷系统由进风道、吸风扇、电池箱内部风道,排 风扇和排风道组成。风冷系统结构简单,但冷却效率低,冷却效果不好,特别是电池频繁工 作时,产生的大量热量不易于快速散失,导致电池高温充电效率低,缩短电池寿命;如图2, 水冷电池系统由散热器、散热器冷却风扇、水泵、进水管、出水管、电池单元冷却水道组成, 水冷系统冷却效率高,适用于电池大功率频繁放电/充电,但由于冷却剂的温度接近于散 热器周围环境的温度,因此,这种冷却方式不能确保电池在最佳的温度范围内工作。由于电 池的化学特性决定了电池的低温放电功率低,高温充电效率低,在一定的温度范围内工作, 充放电效果最好,因此,要求冷却系统能控制电池的工作环境温度。发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种用于混合动力汽车的电池温度热控制装置,通过控制电 池的环境温度,避免电池在高温或低温环境下的工作,保证了电池的充电效率和放电性能, 提高电池管理系统预测SOC的精度,从而延长了电池寿命。
[0004] 为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:用于混合动力汽车的电池热控制 装置,由热交换器、冷却风扇、水泵、电池模块的冷却水道以及进、出水管组成,其特征在于: 还包括电池温度控制模块,该电池温度控制模块通过传感器采集电池模块的本体温度,电 池温度控制模块输出四路控制信号分别与冷却风扇、水泵、电磁换向阀及加热器相连,水泵 的出水口一端与电磁换向阀相连,电磁换向阀的两个水输出端分别与热交换器和加热器的 水输入端相连。
[0005] 本发明提供的电池温度控制系统由热交换器、冷却风扇、水泵、加热器、温度控制 模块、电池模块、冷却水道、进出水管组成,电池温度控制模块通过采集电池本体的温度, 以控制二位三通阀的位置,实现加热或冷却电池模块,提高电池管理系统预测SOC的精度, SOC-state of charg,电池的菏电状态,0〜100%之间的一个数,用于表示电池剩余电量的 多少,通过电池本体的温度的控制从而延长了电池寿命。
[0006] 附图概述
[0007] 图1是现有技术中电池风冷系的统结构示意图;
[0008] 图2是现有技术中电池水冷系统的结构示意图;
[0009] 图3混合动力车动力总成结构示意图;
[0010] 图4是本发明的结构示意图;[0011] 图5是电池在不同温度下的输出功率曲线示意图,从曲线可以看出,电池在低温 环境下工作,输出功率较少。
[0012] 图6是电池在不同温度下的充电功率曲线示意图,从试验数据得出,当电池温度 超过T2摄氏度,电池的充电功率增长缓慢。具体实施方式
[0013] 如图4所示,用于混合动力汽车的电池热控制装置包括热交换器10、冷却风扇20、 水泵30、电池模块40的冷却水道以及进、出水管50、60组成,还包括电池温度控制模块70, 该电池温度控制模块70通过传感器采集电池模块40的本体温度,电池温度控制模块70输 出四路控制信号分别与冷却风扇20、水泵30、电磁换向阀80及加热器90相连,水泵30的 出水口一端与电磁换向阀80相连,电磁换向阀80的两个水输出端分别与热交换器10和加 热器90的水输入端相连。
[0014] 所述的电磁换向阀80为二位三通电磁阀,热交换器10和加热器90的出水端与出 水管60后接至电池模块40的冷却水道。
[0015] 本发明的工作原理:
[0016] 温度控制模块70 :该模块属于电池管理控制器的一个模块,该模块通过若干个均 勻分布在电池包内的温度传感器实时采集电池温度,根据电池的工作温度-性能标定曲 线,控制对冷却剂的加热或冷却。
[0017] 热交换器10及冷却风扇20 :热交换器10有对冷却剂的散热功能和存储冷却剂的 功能;冷却风扇20安装在热交换器10的散热片上,以加快散热效果,冷却风扇20使用PWM 方式控制转速,实现对散热器散热效果的控制。
[0018] 电磁换向阀80是一个二位三通阀电磁阀,即有三个端口的电磁阀,一个进口与水 泵出口相连,两个出口分别与热交换器10和加热器90的水输入端相连,即与冷却剂冷却装 置和加热装置相连,通过控制阀门的位置,实现对冷却剂的加热或冷却。
[0019] 加热器90 :温度控制模块70通过控制加热器90,实现对冷却剂的加热,加热器90 由车载12V电源提供能量。
[0020] 水泵30 :控制冷却剂的流速,具有加快冷却剂带走热量的能力。
[0021] 由此可见,本发明通过使用一个电控二位三通阀实现对冷却剂的加热或冷却选择 功能,不仅较好的解决了电池的高温冷却,而且也确保了电池在低温环境下的工作性能。本 发明能控制电池在理想的温度范围内0\〜τ2)工作,以确保电池在最佳的温度范围内工 作。以下根据电池工作环境温度,介绍电池热管理系统的工作模式。
[0022] 高温冷却模式:当温度控制模块70检测到电池模块40工作环境温度高于T2温度 控制模块70打开水泵30和冷却风扇20,并控制电磁换向阀80即电控二位三通阀使水泵 30的出口与冷却系统的进口相连,温度控制模块70通过PWM信号控制冷却风扇20的转速, 实现对热交换器10散热效果的控制。
[0023] 低温加热模式:当温度控制模块70检测到电池的工作环境温度低于T1度时,尤其 当环境温度低于O度时,温度控制模块70控制加热器90工作,并控制电控二位三通阀使水 泵的出口与加热器90的进口相连,并通过控制加热器90的功率调节冷却剂的温度,确保电 池在合理的温度范围内工作。[0024] 该发明不但保证电池在合理的温度范围内工作,而且也间接提高了电池管理系统 预测电池充电状态SOC的精度,提高电池寿命和电池输出功率。
[0025] 图1中所示为混合动力车动力总成结构,该结构采用薄形电机/发电机与发动机 曲轴连接,再通过离合器与动力总成连接,电机可作为电动机或发电机使用,因此,电池长 时间处于浅充浅放状态,产生大量的热量,采用水冷系统加快电池冷却效果,保证较高效率 的能量回收功能和较高的电机功率输出。另外,当车辆周围环境温度较高时,如高于T2摄 氏度,电池热管理系统控制抽风扇工作,从乘客厢抽取空调冷风,使用空调冷风冷却热交换 器散热片。
[0026] 电池在低温环境下工作,输出功率较低,不能满足电机需求功率的要求,电池热管 理系统控制加热器加热冷却剂,从而升高电池的环境温度,满足电机的功率需求。
[0027] 电池温度热管理系统通过液体循环流动的方式,传递热量;通过对二位三通电磁 阀的控制,实现对电池系统的加热或冷却,从而解决了电池高温充电效率低和低温放电功 率低的问题。
[0028] 如图6所示,根据电池在不同温度下的充放电功率曲线和电池的工作参数,我们 选择电池理想的工作温度范围T1〜τ2。

Claims (2)

1. 一种用于混合动力汽车的电池热控制装置,由热交换器(10)、冷却风扇00)、水泵 (30)、电池模块00)的冷却水道以及进、出水管(50)、(60)组成,其特征在于:还包括电池 温度控制模块(70),该电池温度控制模块(70)通过传感器采集电池模块GO)的本体温 度,电池温度控制模块(70)输出四路控制信号分别与冷却风扇(20)、水泵(30)、电磁换向 阀(80)及加热器(90)相连,水泵(30)的出水口一端与电磁换向阀(80)相连,电磁换向阀 (80)的两个水输出端分别与热交换器(10)和加热器(90)的水输入端相连。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的电池热控制装置,其特征在于:所述的 电磁换向阀(80)为二位三通电磁阀,热交换器(10)和加热器(90)的出水端与出水管(60) 后接至电池模块GO)的冷却水道。
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