CN102694216B - 镍氢电池组热量管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍氢电池组热量管理系统。该热量管理系统包括依次相连的风机、进气管道、镍氢电池组和出气管道；在进气管道上靠近风机的端部设置有加热器，在加热器与镍氢电池组之间的进气管道上设置有第一温度传感器，在出气管道上靠近镍氢电池组的端部设置有第二温度传感器；风机、加热器、第一、第二温度传感器分别与控制器相连。优选方案为：镍氢电池组内设置有分别给镍氢电池组的上、下电堆独立并行送风的第一、第二送风通路；第一、第二送风通路的进气端均和进气管道相通，出气端均和出气管道相通。本发明的热量管理系统可使电池组的工作温度处于合理的范围之内，且电池单体之间具有良好的温度一致性，从而保障了镍氢电池组的使用寿命和安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及镍氢动力电池，尤其涉及镍氢电池组热量管理系统。
背景技术
混合动力汽车（HEV）在一辆汽车上同时配备了电力驱动系统和辅助动力单元，目前HEV所用的原动机一般为汽油机、柴油机和燃气轮机和与其相匹配的电动机。与纯电动汽车和燃料电池电动汽车相比，HEV不论在动力性能、续驶里程，还是在使用方便性上都具有明显的优势，是当今最具有实际开发意义的低排放和低油耗汽车，有着巨大的商业价值和广阔的市场前景。
动力电池作为HEV的主要储能元件，是HEV的关键部件，其性能好坏直接影响到HEV的性能。随着HEV的发展，动力电池的研发速度也得到了空前提高。镍氢电池是继Cd-Ni电池之后的新一代高能二次电池，由于其具有比能量高、比功率高、寿命长、充电迅速、记忆效应不明显、污染少等优点，成为HEV的首选电池。
做为电动汽车等的动力电源在实际使用时，在很多环境下（如冬天）都会面临低温下启动的问题，成为HEV的首选电池的镍氢电池首先需要解决的是低温下维持镍氢电池的正常启动性能。另外，镍氢电池组在充、放电过程中产生大量的热量，如果散热不及时，会导致电池组内部温度过高和电池组模块之间温度分布不均匀，可充入的电量减少，从而影响到电池的性能和寿命；为了提高电池性能的可靠性，不仅要求电池组的工作温度保持在一定的临界温度下，而且要求各电池单体之间的温差控制在一定的范围以内。因此，镍氢电池组具有良好的热量管理系统直接影响到其性能、可靠性和安全性。
目前，现有的镍氢电池组热量管理系统主要集中在散热系统的建立和完善，对整体镍氢电池组的热量尚未形成系统的、简便的管理；
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种镍氢电池组热量管理系统。该热量管理系统在镍氢电池组启动时检测电池组温度，当温度过低时启动加热系统，确保镍氢电池组的正常启动；电池组运行一段时间后，检测到电池组温度过高时，启动散热系统，使得电池组温度维持在较佳范围的同时还保障了单体电池温度的一致性；实现了系统的、简便的镍氢电池组的热量管理。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种镍氢电池组热量管理系统，所述镍氢电池组由上、下电堆串联而成，所述上、下电堆由若干单体电池并联而成，所述镍氢电池组热量管理系统包括依次相连的风机、进气管道、镍氢电池组和出气管道；在所述进气管道上靠近风机的端部设置有加热器，在所述加热器与镍氢电池组之间的进气管道上设置有第一温度传感器，在所述出气管道上靠近镍氢电池组的端部设置有第二温度传感器；所述风机、加热器、第一温度传感器、第二温度传感器分别与控制器相连。
优选地，所述镍氢电池组内设置有分别给上、下电堆独立并行送风的第一、第二送风通路；所述第一、第二送风通路的进气端均和进气管道相通，所述第一、第二送风通路的出气端均和出气管道相通。
优选地，所述第一、第二送风通路容积相等。
优选地，所述上、下电堆平行且位置相错。
优选地，所述上、下电堆与水平方向的夹角均为2～3℃。
优选地，所述控制器包括主处理器和与所述主处理器分别相连的电源模块、风机控制模块、加热模块和温度检测模块，所述风机控制模块与所述风机相连，所述加热模块与所述加热器相连，所述温度检测模块与所述第一温度传感器、第二温度传感器相连。
优选地，所述电源模块设置有第一电源接口和第二电源接口，所述第一电源接口与所述镍氢电池组连接，所述第二电源接口为预留接口，可连接220V交流电源。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、采用本发明热量管理系统的电池组，通过控制系统对冷却系统和加热装置的调节使电池的工作温度处于合理的范围之内，保障了镍氢电池组的使用寿命；
2、通过设置分别给上、下电堆独立并行送风的第一、第二送风通路，使得单体电池的工作温度得到有效控制，也使得电池单体之间具有较好的温度一致性，从而提高了镍氢电池组的使用寿命和安全性能；
3、通过将上、下电堆稍倾斜，使其与水平方向的夹角均为2～3℃，使得上、下电堆上并联的单体电池间的散热效果更趋于一致，使得电池单体之间具有更好的温度一致性；
4、控制器的电源模块带有两个接口，优先选择镍氢电池组自身供电，当镍氢电池因温度太低而不能启用控制器时采用220V外接电源，确保了系统的正常启用。
附图说明
图1为实施例1的镍氢电池热量管理系统的结构示意图；
图2为实施例2的镍氢电池热量管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的镍氢电池组热量管理系统如图1所示，所述镍氢电池组3由上、下电堆串联而成，所述上、下电堆由若干单体电池并联而成，所述镍氢电池组热量管理系统包括依次相连的风机1、进气管道2、镍氢电池组3和出气管道4；在所述进气管道2上靠近风机1的端部设置有加热器5，在所述加热器5与镍氢电池组3之间的进气管道2上设置有第一温度传感器6，在所述出气管道4上靠近镍氢电池组3的端部设置有第二温度传感器8；所述风机1、加热器5、第一温度传感器6、第二温度传感器8分别与控制器10相连。
在本实施例中，所述镍氢电池组内设置有分别给上、下电堆独立并行送风的第一送风通路7、第二送风通路9；所述第一送风通路7、第二送风通路9的进气端均和进气管道2相通，所述第一送风通路7、第二送风通路9的出气端均和出气管道4相通。所述第一、第二送风通路7、9容积相等（本实施例中通过将上、下电堆位置相错实现送风通路可通过的气体容积相等，也可采用其他等同替代方式）。该第一、第二送风通路独立并行送风，有效及时地进行散热，使得单体电池的工作温度得到有效控制，也使得电池单体之间具有较好的温度一致性，从而提高了镍氢电池组的使用寿命和安全性能；
在本实施例中，所述控制器10包括主处理器和与所述主处理器分别相连的电源模块、风机控制模块、加热模块和温度检测模块，所述风机控制模块与所述风机1相连，所述加热模块与所述加热器5相连，所述温度检测模块与所述第一温度传感器6、第二温度传感器8相连。所述电源模块设置有第一电源接口和第二电源接口，所述第一电源接口与所述镍氢电池组3连接，所述第二电源接口为预留接口，可连接220V交流电源。优先选择镍氢电池组自身供电，当镍氢电池因温度太低而不能启用控制器时采用220V外接电源，确保了系统的正常启用。
本实施例的镍氢电池组热量管理系统工作时，在电池组启动初期，开启风机、启动加热装置对由风机进入电池箱体的气体进行加热，通过热交换对电池单体进行加热，使得电池组能够正常启动；当电池组正常运行后，释放出热量，电池组温度升高，当检测到风机出口处温度达到设定温度时关闭加热装置和风机，电池组正常运行；电池组运行一段时间后，热量积累到一定程度，检测风机出口处温度达到设定温度上限时，启动风机，进行散热。
实施例2
本实施例的镍氢电池组热量管理系统如图2所示，与实施例1的不同之处在于：所述上、下电堆与水平方向的夹角均为2.5°（可为2～3°中的任意值，在此范围内绝不影响实际使用效果）；这样的布置使得上、下电堆上并联的单体电池间的散热效果更趋于一致，使得电池单体之间具有更好的温度一致性，从而更好的提高了镍氢电池组的使用寿命和安全性能。
综上所述，由于电池模块之间温度的一致性是影响电池组性能的重要因素之一，即使电池在刚组装时一致性较好，但随着使用的进行这种一致性会表现的越来越差。在混合动力汽车中，电池组是由多个单体电池串联而成的，如果在电池充放电过程中散热不及时，会造成电池单体之间温度分布的不均匀，如果不能得到解决，这种不均匀性会随着时间的累积不断加剧，从而导致电池在充电时充电效率变低，在放电时出现过放电现象。最终会影响到电池的使用寿命和安全性能。为保证电池工作在最佳的温度范围内，且要求电池模块之间有较好的一致性，对电池进行热管理显得尤为重要。采用本发明的镍氢电池组热管理系统，可使电池组的工作温度处于合理的范围之内，且电池单体之间具有良好的温度一致性，从而保障了镍氢电池组的使用寿命和安全性能。
Claims (3)
1.一种镍氢电池组热量管理系统，所述镍氢电池组由上、下电堆串联而成，所述上、下电堆由若干单体电池并联而成，其特征在于，所述镍氢电池组热量管理系统包括依次相连的风机、进气管道、镍氢电池组和出气管道；在所述进气管道上靠近风机的端部设置有加热器，在所述加热器与镍氢电池组之间的进气管道上设置有第一温度传感器，在所述出气管道上靠近镍氢电池组的端部设置有第二温度传感器；所述风机、加热器、第一温度传感器、第二温度传感器分别与控制器相连；
所述镍氢电池组内设置有分别给上、下电堆独立并行送风的第一、第二送风通路；所述第一、第二送风通路的进气端均和进气管道相通，所述第一、第二送风通路的出气端均和出气管道相通；
所述第一、第二送风通路容积相等；
所述上、下电堆平行且位置相错；
所述上、下电堆与水平方向的夹角均为2～3℃。
2.根据权利要求1所述的镍氢电池组热量管理系统，其特征在于，所述控制器包括主处理器和与所述主处理器分别相连的电源模块、风机控制模块、加热模块和温度检测模块，所述风机控制模块与所述风机相连，所述加热模块与所述加热器相连，所述温度检测模块与所述第一温度传感器、第二温度传感器相连。
3.根据权利要求2所述的镍氢电池组热量管理系统，其特征在于，所述电源模块设置有第一电源接口和第二电源接口，所述第一电源接口与所述镍氢电池组连接，所述第二电源接口为预留接口，可连接220V交流电源。
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