CN102709616A - 一种电池模块的分布式热管理系统 - Google Patents
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Abstract
Description
一种电池模块的分布式热管理系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电池技术领域，特别是涉及ー种电池模块的分布式热管理系统。
背景技术
[0002]目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。
[0003] 随着锂离子电池技术的不断发展，锂离子蓄电池的比能量、生产电池的材料和电池结构技术都有了很大的进步，使得在动カ系统领域，包括电动汽车交通方面和储能基站通信方面都需要锂离子电池来提供电源，因此，锂离子电池在电源领域的地位举足轻重。 [0004] 对于电动汽车以及其他用电设备使用的锂离子动カ电池，其在进行充放电操作吋，电池会产生电化学反应热和焦耳热，向外散发热量。此时，电池所散发的热量会和电池的其它因素（电池种类、电池运行エ况、冷却方式和电池排列方式等）一起来共同影响电池温度的变化。
[0005] 对于电动汽车，包括混合动カ和纯电动汽车，其具有的锂离子动カ电池均是成组使用的，电池温度的变化必然会使得相邻的电池之间存在一定的温度差异性。由于电池处于高温环境时，可以加速电池电解液、电极和隔板的老化速率，尤其当电池组中温差较大吋，高温部分的老化速率会明显快于低温部分，随着时间的积累，不同电池之间的物性差异将越加明显，从而破坏了电池组的一致性，最终严重影响到电池组的整体电性能，并且缩短整个电池组的使用寿命，使得电池组经常没有达到预期寿命就提前失效。
[0006] 此外，当电池处于低温条件下时，如果小于锂电池的工作温度范围，那么容易导致 电动汽车不能启动，影响到用户正常使用电动汽车。同时电池如果长期在低温环境下工作，电池的容量也会急剧下降并且极化增强，造成不可恢复的损害。所以，电池所面临的温度变化(即温差）严重影响着电池的实用性，寿命和稳定性。
[0007] 但是，目前还没有一种技术，其可以有效地对多个电池进行热管理，无论电池处于高温还是低温环境下，始終可以保证电池工作在正常工作温度中，从而保证电池的整体エ作性能，使得电池具有较长的使用命以及稳定性，同时保证电池的安全使用。
发明内容
[0008] 有鉴于此，本发明的目的是提供ー种电池模块的分布式热管理系统，其可以有效地对多个电池进行热管理，无论电池处于高温还是低温环境下，始終可以保证电池工作在正常工作温度中，从而保证电池的整体工作性能，使得电池具有较长的使用命以及稳定性，同时保证电池的安全使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
[0009]为此,本发明提供了ー种电池模块的分布式热管理系统，包括有多个电池模块，姆个电池模块上具有ー个热管理控制装置，每个所述热管理控制装置包括有至少ー个温度检测控制模块、至少ー个加热模块和至少ー个冷却模块，其中：温度检测控制模块，用于实时检测电池模块的温度，然后将所检测的温度数值与预先设置的电池模块工作温度数值范围相比较，根据比较结果，对应地启动加热模块进行加热操作或者启动冷却模块进行降温操作；
加热模块，与温度检测控制模块相连接，用于根据所述温度检测控制模块的控制，实时启动对电池模块进行加热操作；
冷却模块，与温度检测控制模块相连接，用于根据所述温度检测控制模块的控制，实时启动对电池模块进行降温操作。
[0010] 其中，所述温度检测控制模块，用于如果所检测的温度小于预先设置的电池模块工作温度数值范围，则实时向加热模块发出启动控制信号，启动加热模块对电池模块进行加热操作，直到所检测的温度数值位于预先设置的电池模块工作温度数值范围时，实时向加热模块发出关闭控制信号，关闭运行加热模块，反之，如果所检测的温度大于预先设置的电池模块工作温度数值范围，则实时向冷却模块发出启动控制信号，启动冷却模块对电池模块进行降温操作，直到所检测的温度数值位于预先设置的电池模块工作温度数值范围时，实时向冷却模块发出关闭控制信号，关闭运行冷却模块；
加热模块，用于在接收到所述温度检测控制模块发送的启动控制信号后，实时启动对电池模块进行加热操作，并在接收到所述温度检测控制模块发送的关闭控制信号后，实时关闭运行；
冷却模块，用于在接收到所述温度检测控制模块发送的启动控制信号后，实时启动对电池模块进行降温操作，并在接收到所述温度检测控制模块发送的关闭控制信号后，实时关闭运行。
[0011] 其中，所述温度检测控制模块包括有ー个温度传感器和一个单片机U1，其中：
所述温度传感器，固定在电池模块的表面，用于实时采集电池模块表面的温度数值，然
后发送给所述单片机；
所述单片机U1，分别与温度传感器、加热模块、冷却模块相连接，用于将所收到的温度数值与预先设置的电池模块工作温度数值范围相比较，根据比较结果，向加热模块或者冷却模块输出相应的控制信号，对应地启动加热模块进行加热操作或者启动冷却模块进行降温操作。
[0012] 其中，所述单片机Ul包括有多个控制信号输出端，每个控制信号输出端通过ー个三极管Q与一个所述加热模块或者一个所述冷却模块相连接。
[0013] 其中，所述单片机Ul的每个控制信号输出端通过ー个电阻R2与一个三极管Q的基极相接；
所述三极管Q的集电极依次接电阻R3和ー个固定供电电压VCC，所述三极管Q的集电极与所述加热模块或者冷却模块相接，所述三极管Q的发射极接地。
[0014] 其中，所述加热模块包括有加热电阻和MOS开关管，每个加热电阻设置在电池模块表面；
所述MOS开关管的栅极G与单片机Ul的控制信号输出端相连接，所述MOS开关管的源极S与加热电阻相接，所述MOS开关管的漏极D与外部加热电源相接。
[0015] 其中，所述加热模块或者冷却模块包括有分风道和阀门开关，所述分风道形成于所述电池模块的外壁，所述阀门开关与单片机Ul的控制信号输出端相连接；所述分风道与所述阀门开关一端相连通，所述阀门开关另一端与一个风扇所在空间相连通。
[0016] 其中，所述加热模块或者冷却模块包括有分流道和阀门开关，所述分流道形成于所述电池模块的外壁，所述阀门开关与单片机Ul的控制信号输出端相连接；
所述分流道与电池模块外壁相连通，所述分流道与所述阀门开关一端相连通，所述阀门开关另一端通过ー个主流道与ー个液体箱相连通。
[0017] 其中，每个电池模块中包括有横向放置且相互平行的多个电芯，任意相邻的两个电芯之间间隔设置有一个间隙流道，所述间隙流道与分流道相连通。
[0018] 其中，每个电池模块包括有横向放置且相互平行的多个电芯,每个电芯的左右侧壁都贴有ー层导热硅胶，所述导热硅胶外面还贴有ー层 导热片，所送导热片与所述分流道相连通。
[0019] 由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种电池模块的分布式热管理系统，其可以有效地对多个电池进行热管理，无论电池处于高温还是低温环境下，始終可以保证电池工作在正常工作温度中，从而保证电池的整体工作性能，使得电池具有较长的使用命以及稳定性，同时保证电池的安全使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
[0020]图I为本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统中每个电池模块上具有的热管理控制装置的结构方框图；
图2为为本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统中每个电池模块上具有的热管理控制装置中温度检测控制模块的结构方框图；
图3为本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统中每个电池模块上具有的热管理控制装置中温度检测控制模块的电路结构示意图，该图只显示了温度检测控制模块中单片机所具有的其中一个控制信号输出端的连接结构；
图4为当利用加热电阻进行加热操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例一的结构不意图；
图5为当利用风道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例ニ的结构示意图；
图6为当利用液冷通道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例三的结构示意图；
图7为当利用液体通道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例四的结构示意图；
图8为当利用液体通道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例五的结构不意图；
图中：1为加热电源，2为正极总线，3为负极总线，4为加热电阻，5为分风道，6为阀门开关，7为风扇，8为主风道,81为进风ロ，82为出风ロ，9为分流道，10为液体箱，11为主流道，111为流道进ロ，112为流道出口，12为电芯，120为间隙流道，13为导热片，100为温度检测控制模块，200为加热模块，300为冷却模块。具体实施方式
[0021] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进ー步的详细说明。
[0022] 參见图1，本发明提供了一种电池模块的分布式热管理系统，可以对电动汽车以及用电设备中的多个电池模块进行热管理，可以同时保证多个电池模块始终工作在正常工作温度中，由多个电池模块一起组成整个电动汽车的电池组，该系统包括有多个电池模块，每个电池模块上具有ー个热管理控制装置，每个所述热管理控制装置包括有至少ー个温度检测控制模块100、至少ー个加热模块200和至少ー个冷却模块300，其中：
温度检测控制模块100，安装于电池模块上，用于实时检测电池模块的温度，然后将所检测的温度数值与预先设置的电池模块工作温度数值范围相比较，根据比较結果，对应地 启动加热模块200进行加热操作或者启动冷却模块300进行降温操作(例如可以通过热管理模型计算，或者预设存储比较结果与加热操作和降温操作之间的对应关系）；具体为：如果所检测的温度小于预先设置的电池模块工作温度数值范围，则实时向加热模块200发出启动控制信号，启动加热模块200对电池模块进行加热操作，直到所检测的温度数值位于预先设置的电池模块工作温度数值范围时，实时向加热模块200发出关闭控制信号，关闭运行加热模块200 (即直到所检测的温度数值位于预先设置的电池模块工作温度数值范围为止)，反之，如果所检测的温度大于预先设置的电池模块工作温度数值范围，则实时向冷却模块300发出启动控制信号，启动冷却模块300对电池模块进行降温操作，直到所检测的温度数值位于预先设置的电池模块工作温度数值范围时，实时向冷却模块300发出关闭控制信号，关闭运行冷却模块300(同样直到所检测的温度数值位于预先设置的电池模块工作温度数值范围为止）;
加热模块200，安装于电池模块上，与温度检测控制模块100相连接，用于在接收到所述温度检测控制模块100发送的启动控制信号后，实时启动对电池模块进行加热操作，并在接收到所述温度检测控制模块100发送的关闭控制信号后，实时关闭运行；
冷却模块300，安装于电池模块上，与温度检测控制模块100相连接，用于在接收到所述温度检测控制模块100发送的启动控制信号后，实时启动对电池模块进行降温操作，并在接收到所述温度检测控制模块100发送的关闭控制信号后，实时关闭运行。
[0023] 在本发明中，需要说明的是，每个电池模块包括有多个相互串联和/或并联的电池电芯或者电池。
[0024] 參见图2，在本发明中，所述温度检测控制模块100包括有ー个温度传感器和ー个单片机U1，其中：
所述温度传感器，固定在电池模块的表面，用于实时采集电池模块表面的温度数值，然后发送给所述单片机；具体实现上，所述温度传感器可以通过生产厂家的热分析实验，得出最优的几个温度采集点，然后把至少ー个温度传感器固定在电池模块的特定电芯表面(如位于中间部位的电芯表面）;
所述单片机Ul，分别与温度传感器、加热模块200、冷却模块300相连接，用于将所收到的温度数值与预先设置的电池模块工作温度数值范围相比较，根据比较结果，向加热模块200或者冷却模块300输出相应的控制信号，对应地启动加热模块200进行加热操作或者启动冷却模块300进行降温操作(具体控制过程如前面温度检测控制模块100中所述)。
[0025] 在本发明中，一井參见图3，具体实现上，所述单片机Ul可以包括有多个控制信号输出端，姆个控制信号输出端通过ー个NPN型三极管相连接与ー个加热模块200或者ー个冷却模块300相连接，通过该三极管可以将所述单片机Ul的每个控制信号输出端所输出的控制信号进行放大处理，然后向外输出给ー个加热模块200或者ー个冷却模块300。
[0026] 需要说明的是，对于所述单片机U1，其不局限干与一个三极管相连接，其还可以与其他具有信号放大功能的部件相连接。
[0027] 此外，所述单片机Ul还可以与ー个通信接ロ相连接，可以通过该通信接ロ与外部计算机进行数据通信，从而可以及时为由外部计算机组成的电池管理系统（BMS)提供电池模块的温度状况和热管理处理情況，并且可以实现BMS对电池进行检测和控制。在本发明中，所述通信接ロ可以为USB端ロ模块或者串行端ロ模块。
[0028] 在本发明中，所述单片机Ul具体可以是一次运算所能处理数据的长度为8比特 (bit)的单片机，所述单片机Ul可以为=ATMEL公司的8bit单片机AT902313，当然，在本发明中，所述单片机Ul包括并不局限于这款单片机；所述温度传感器可以是宽温度范围贴片式温度传感器。
[0029] 具体实现上，參见图3，所述单片机Ul的一个引脚(如引脚13)分别与温度传感器、电阻Rl和电容Cl的一端相接，所述电容Cl和温度传感器的另一端接地，所述电阻Rl的另一端与ー个固定供电电压VCC (例如为5V电源）相接；
所述单片机的每个控制信号输出端(如引脚11)通过ー个电阻R2与ー个NPN型三极管Q的基极相接；所述NPN型三极管Q的集电极依次接电阻R3和ー个固定供电电压VCC (例如为5V电源)，所述NPN型三极管Q的集电极作为延伸的控制信号输出端ロ与ー个加热模块200或者ー个冷却模块300相接；所述NPN型三极管Q的发射极接地。
[0030] 下面结合多个实施例来进ー步说明本发明的技术方案。
[0031] 实施例一
图4为当利用加热电阻进行加热操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例一的结构示意图，此时本发明采用固态加热方式进行热管理。
[0032] 一井參见图4，对于本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，当利用加热电阻进行加热操作吋，每个电池模块上具有的所述加热模块200可以包括有加热电阻4和N沟道MOS开关管NM0S,姆个加热电阻4设置在一个电池模块表面；
所述N沟道MOS开关管的栅极G与单片机Ul的一个控制信号输出端(如图2、图3所示）相连接，所述N沟道MOS开关管的源极S与加热电阻4相接，所述N沟道MOS开关管的漏极D与外部加热电源I相接。
[0033] 需要说明的是，在本发明中，所述MOS开关管不局限于N沟道MOS开关管，根据用户需要，还可以是其他类型的开关管。
[0034] 在本发明中，具体实现上，所述加热电阻4优选为紧贴于模块电池的表面的贴片式硅胶加热片；所述外部加热电源I例如可以为外部汽车发动机所产生的电源，当然，还可以为其他类型的加热电源。
[0035] 參见图3、图4，需要说明的是，对于本发明的电池模块的分布式热管理系统所需要管理的多个电池模块，其中每个电池模块上安装的加热电阻4都并联在外部加热电源I的正极总线2和负极总线3上。因此，当单片机Ul对N沟道的MOS开关管NMOS进行控制吋，即单片机Ul的控制信号输出端输出控制信号给N沟道的MOS开关管NMOS的栅极G吋，如果NMOS的栅极G接收到单片机Ul给的控制信号为高电位（即表现为ー种开启控制信号)，那么NMOS的源极S和漏极D导通，从而加热电阻4导电工作，由于加热电阻4位于电池模块表面，因此，加热电阻4可以对电池模块进行正常加热操作；如果NMOS的栅极G接收到单片机Ul给的控制信号为低电位（即表现为ー种关闭控制信号)，那么NMOS的源极S和漏极D断开，加热电阻4不通电，从而不对电池模块进行加热操作。
[0036]因此，对于图4所示本发明提供的电池模块的分布式热管理系统，其可以通过单片机Ul对N沟道的MOS开关管NMOS进行控制，从而可以通过多个N沟道的MOS开关管NMOS分别对每一个电池模块上的加热电阻4 (即为ー种加热模块200)进行关断和开启控制，对应关闭和开启加热操作。
[0037] 需要说明的是，基于上述技术方案可知，对于图4所示本发明提供的电池模块的 分布式热管理系统，其中每个电池模块的热管理控制(具体为加热管理控制）都为并联，每个电池模块分别具有独立的温度检测控制模块100、加热模块200 (包括有加热电阻4以及N沟道MOS开关管NM0S)，从而可以进行独立的加热管理控制，因此，任意两个电池模块的加热管理互不干扰，关断和开启加热电阻4都可以在各自的温度检测控制模块控制下独立进行。
[0038] 实施例ニ
图5为当利用风道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例ニ的结构示意图，此时本发明采用气态加热或者冷却方式进行热管理。
[0039] 參见图5，对于本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，当利用风道进行加热或冷却操作时，每个电池模块400上具有的所述加热模块200或者所述冷却模块300可以包括有分风道5和阀门开关6，所述分风道5形成于所述电池模块400的外壁，所述阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端(如图2、图3所示）相连接；所述分风道5与电池模块400顶部外壁相连通，所述分风道5与所述阀门开关6 —端相连通，所述阀门开关6另一端与一个风扇7所在空间相连通，即阀门开关6设置于所述分风道5与风扇7之间，将所述分风道5与风扇7间隔开，从而在阀门开关6打开时，所述风扇7工作时所形成的气流可以吹入到电池模块400顶部外壁，当风扇7为自然风风扇或者冷风风扇时，可以对电池模块进行降温冷却操作，此时起到冷却模块300的作用，而当该风扇7为电暖风风扇时，可以对电池模块进行加热操作，此时起到加热模块200的作用。
[0040] 具体实现上，參见图5，对于本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，每个电池模块400上的阀门开关6可以通过同一个主风道8与所述风扇7所在空间相连通。当然，根据用户的需要，每个电池模块400上的阀门开关6可以不和同一个风扇7相连通，可以分别具有各自独立的风扇来进行加热或者冷却操作，只是不利于降低生产成本。
[0041] 一并參见图3、图5，需要说明的是，具体实现上，为了实现加热或者冷却电池模块，具体工作原理为：所述风扇7可以从主风道8的进风ロ 81处进风，然后相应的热气流或者暖气流(分别由电暖风风扇或者冷风风扇行程）通过分风道5流经每个电池模块400表面，从而对电池模块400进行加热或冷却操作，最终从出风ロ 82处吹出气流。由于每个分风道5的入口处都设置有阀门开关6，该阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端相连接，因此，可以通过单片机Ul对阀门开关6进行控制吋，即单片机Ul的控制信号输出端输出控制信号给阀门开关6进行控制。因此，如果ー个电池模块400的温度检测控制模块100检测获得的温度不在预先设置的电池模块工作温度数值范围内而需要加热或者冷却操作时，那么单片机Ul可以控制开启风扇7，让风扇7形成的气流进入到主风道，同时向阀门开关6发出高电位的开启控制信号，打开阀门开关6，让气流进ー步流入到该电池模块400的分风道5，从而流到电池模块400顶部，从而对电池模块进行加热或者冷却操作；如果ー个电池模块温度检测控制模块100检测获得的温度恢复到在预先设置的电池模块工作温度数值范围内，那么，单片机Ul向阀门开关6发出低电位的关闭控制信号，关闭阀门开关6，这时分风道5没有气流通过，不再对电池模块进行温度调节操作。
[0042] 在本发明中，具体实现上，所述风扇7的功率为可调，根据温度检测控制模块100检测获得不在预先设置的电池模块工作温度数值范围内的电池模块数 量多少来调节风扇功率，具体为：不在工作温度数值范围的电池模块越多，则风扇7的功率越大。
[0043] 需要说明的是，基于上述技术方案可知，对于图5所示本发明提供的电池模块的分布式热管理系统，其中每个电池模块的热管理控制(加热或者冷却控制）都为并联，有独立的温度检测控制模块100、加热模块200或冷却模块300，从而可以进行独立的热管理控制，因此，任意两个电池模块的热管理(加热或者冷却控制）互不干扰，关断和开启阀门开关6都可以在各自的温度检测控制模块100 (具体为单片机Ul)控制下独立进行。
[0044] 实施例三
图6为当利用液体通道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例三的结构示意图，此时本发明采用液态方式进行加热或者冷却降温热管理。
[0045] 參见图6，对于本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，当利用液体通道进行冷却操作时，姆个电池模块400上具有的所述加热模块200或者冷却模块300可以包括有分流道9和阀门开关6，所述分流道9形成于所述电池模块400的外壁，所述阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端(如图2、图3所示)相连接；所述分流道9与电池模块400外壁相连通，所述分流道9与所述阀门开关6 —端相连通，所述阀门开关6另一端通过ー个主流道11与存放有热液体或冷却液的液体箱10相连通，即阀门开关6设置于所述分流道9与主流道11之间，将所述分流道9与液体箱10间隔开，从而在阀门开关6打开时，从液体箱10流出的热液体或冷却液体可以沿着主流道11并通过阀门开关6进入到分流道9中，从而对电池模块400外壁进行加热或者冷却降温操作。需要说明的是，本发明的电池模块400与主流道11和分流道9的管道壁绝缘。
[0046] 在本发明中，所述热液体例如为热水，例如还可以为汽车发动机以及其他设备所形成的热水，当然还可以为其他类型具有较高温度的液体。此外，所述冷却液体可以为各种类型的具有降温冷却作用的液体。
[0047] 一并參见图3、图6，需要说明的是，具体实现上，为了实现加热或者冷却电池模块，具体工作原理为：从液体箱10流出的热液体或冷却液体，沿着主流道11的流道进ロ111处流入，流经各个电池模块外部，然后从流道出口 112处流出。每个电池模块与主流道11之间设置有阀门开关6，相互独立，在阀门开关6关闭时，热液体或冷却液体与所有电池模块相隔离，每个电池模块冷却用的分流道并联；当阀门开关6打开时，热液体或冷却液体可以进入到每个电池模块的分流道9中，对应地对该电池模块进行加热或者冷却操作。
[0048] 由于每个分流道9的入口处都设置有阀门开关6，该阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端相连接，因此，可以通过单片机Ul对阀门开关6进行控制吋，即单片机Ul的控制信号输出端输出控制信号给阀门开关6进行控制。因此，如果一个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度大于预先设置的电池模块工作温度数值范围而需要冷却操作时，那么单片机Ul可以向阀门开关6发出高电位的开启控制信号，打开阀门开关6，让冷却液体流入到该电池模块的分流道9中，从而对该电池模块进行冷却操作。如果ー个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度小于预先设置的电池模块工作温度数值范围而需要加热操作时，那么单片机Ul可以向阀门开关6发出高电位的开启控制信号，打开阀门开关6，让热液体流入到该电池模块的分流道9中，从而对该电池模块进行加热操作。如果ー个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度恢复到在预先设置的电池模块工作温度数值范围内，那么，单片机Ul向阀门开关6发出低电位的关闭控制信号，关闭阀门开关6，这时分流道9没有液体流入，从而不再对电池模块进行冷却降温或者加热操作。 [0049] 需要说明的是，基于上述技术方案可知，对于图6所示本发明提供的电池模块的分布式热管理系统，其中每个电池模块的热管理控制(加热或者冷却控制）都为并联，有独立的温度检测控制模块100、冷却模块300，从而可以进行独立的热管理控制，因此，任意两个电池模块的热管理控制(加热或者冷却控制）互不干扰，关断和开启阀门开关6都可以在各自的温度检测控制模块100 (具体为单片机Ul)控制下独立进行。
[0050] 实施例四
图7为当利用液体通道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式 热管理系统实施例四的结构示意图，此时本发明采用液态方式进行加热或者冷却降温热管理。
[0051] 參见图7，对于本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，当利用液体通道进行冷却操作时，姆个电池模块400上具有的所述加热模块200或者冷却模块300可以包括有分流道9和阀门开关6，所述分流道9形成于所述电池模块400的外壁，所述阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端(如图2、图3所示)相连接；所述分流道9与电池模块400外壁相连通，所述分流道9与所述阀门开关6 —端相连通，所述阀门开关6另一端通过ー个主流道11与存放有热液体或冷却液的液体箱10相连通，即阀门开关6设置于所述分流道9与主流道11之间，将所述分流道9与液体箱10间隔开，从而在阀门开关6打开时，从液体箱10流出的热液体或冷却液体可以沿着主流道11并通过阀门开关6进入到分流道9中，从而对电池模块400外壁进行加热或者冷却降温操作。需要说明的是，本发明的电池模块400与主流道11和分流道9的管道壁绝缘。
[0052] 在本实施例中，同样所述热液体例如可以为热水，此外还可以为汽车发动机以及其他设备所形成的热水，当然还可以为其他类型具有较高温度的液体。此外，所述冷却液体可以为各种类型的具有降温冷却作用的液体。
[0053] 与图6相比较，參见图7所示，每个电池模块400中包括有横向放置且相互平行的多个电芯12，任意相邻的两个电芯12之间间隔设置有一个间隙流道120，所述间隙流道120与分流道9相连通，因此，冷却液体流入到分流道9中后，还可以进ー步流向间隙流道120，进ー步全面地对每个电池模块400里面的各个电芯12进行加热或者冷却降温操作。在本发明中，具体实现上，所述电芯12表面还贴有导热胶片，以实现和间隙流道120壁紧密接触。
[0054] 一并參见图3、图7，需要说明的是，具体实现上，为了实现加热或者冷却电池模块，具体工作原理为：从液体箱10流出的热液体或者冷却液体，沿着主流道11的流道进ロ111处流入，流经各个电池模块外部，然后从流道出口 112处流出。每个电池模块与主流道11之间设置有阀门开关6，相互独立，在阀门开关6关闭时，热液体或冷却液体与所有电池模块相隔离，每个电池模块冷却用的分流道并联；当阀门开关6打开时，热液体或冷却液体可以进入到每个电池模块的分流道9中，并通过间隙流道120，对应地对该电池模块以及电池模块中的电芯12进行加热或者冷却操作。
[0055] 由于每个分流道9的入口处都设置有阀门开关6，该阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端相连接，因此，可以通过单片机Ul对阀门开关6进行控制吋，即单片机Ul的控制信号输出端输出控制信号给阀门开关6进行控制。因此，如果一个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度大于预先设置的电池模块工作温度数值范围而需要冷却操作时，那么单片机Ul可以向阀门开关6发出高电位的开启控制信号，打开阀门开关6，让冷却液体流入到该电池模块的分流道9以及间隙流道120中，从而对该电池模块以及其中的电芯进行冷却操作。如果ー个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度小于预先设置的电池模块工作温度数值范围而需要加热操作时，那么单片机Ul可以向阀门开关6发出高电位的开启控制信号，打开阀门开关6，让热液体流入到该电池模块的分流道9中，从而对该电池模块进行加热操作。如果ー个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度恢复到在预先设置的电池模块工作温度数值范围内，那么，单片机Ul向阀门开关6发出低电位的关闭控制信号，关闭阀门开关6，这时分流道9没有液体流入，从而不再对该电池模块进行加热或者冷却降温操作。
[0056] 需要说明的是，基于上述技术方案可知，对于图7所示本发明提供的电池模块的分布式热管理系统，其中每个电池模块的热管理控制(加热或者冷却控制）都为并联，有独立的温度检测控制模块100、冷却模块300，从而可以进行独立的热管理控制，因此，任意两个电池模块的热管理控制(加热或者冷却控制）互不干扰，关断和开启阀门开关6都可以在各自的温度检测控制模块100 (具体为单片机Ul)控制下独立进行。
[0057] 实施例五
图8为当利用液体通道进行加热或冷却操作时，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统实施例五的结构示意图，此时本发明采用液态方式进行加热或者冷却降温热管理。
[0058] 參见图8，对于本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，当利用液体通道进行冷却操作时，姆个电池模块400上具有的所述加热模块200或者冷却模块300可以包括有分流道9和阀门开关6，所述分流道9形成于所述电池模块400的外壁，所述阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端(如图2、图3所示)相连接；所述分流道9与电池模块400外壁相连通，所述分流道9与所述阀门开关6 —端相连通，所述阀门开关6另一端通过ー个主流道11与存放有热液体或冷却液的液体箱10相连通，即阀门开关6设置于所述分流道9与主流道11之间，将所述分流道9与液体箱10间隔开，从而在阀门开关6打开时，从液体箱10流出的热液体或冷却液体可以沿着主流道11并通过阀门开关6进入到分流道9中，从而对电池模块400外壁进行加热或者冷却降温操作。需要说明的是，本发明的电池模块400与主流道11和分流道9的管道壁绝缘。
[0059] 在本实施例中，同样所述热液体例如可以为热水，此外还可以为汽车发动机以及其他设备所形成的热水，当然还可以为其他类型具有较高温度的液体。此外，所述冷却液体可以为各种类型的具有降温冷却作用的液体。
[0060] 与图6相比较，參见图8所示，每个电池模块400包括有横向放置且相互平行的多个电芯12,姆个电芯12的左右侧壁都贴有ー层导热娃胶,所述导热娃胶外面还贴有ー层金属材质的导热片13，所述导热片13的长度比电芯12长，所述导热片13的首尾两端并折弯包裹电池模块400，电池模块400密封，所述导热片13与所述分流道9相连通(具体为所述导热片13的首尾两端外露于分流道9中），从而导热片13可以露出来与冷却液体接触，因此，通过导热片13的设置，本发明可以进一歩把分流道9中流过的热液体或者冷却液体温 度传到电池模块400中的每个电芯12上，实现对每个电池模块400里面的各个电芯12进行加热或者冷却降温操作的目的。
[0061] 一井參见图3、图8，需要说明的是，具体实现上，为了实现加热或者冷却电池模块400，具体工作原理为：从液体箱10流出的热液体或者冷却液体，沿着主流道11的流道进ロ111处流入，流经各个电池模块400外部，然后从流道出ロ 112处流出。每个电池模块400与主流道11之间设置有阀门开关6，相互独立，在阀门开关6关闭时，热液体或者冷却液体与所有电池模块400相隔离，每个电池模块400冷却用的分流道并联；当阀门开关6打开时，热液体或者冷却液体可以进入到每个电池模块400的分流道9中，并且通过导热片13将热液体或者冷却液体的温度传递到电池模块400中的电芯12中，实现对该电池模块400以及电池模块中的电芯12进行全面的加热或者冷却操作。
[0062] 由于每个分流道9的入口处都设置有阀门开关6，该阀门开关6与单片机Ul的一个控制信号输出端相连接，因此，可以通过单片机Ul对阀门开关6进行控制吋，即单片机Ul的控制信号输出端输出控制信号给阀门开关6进行控制。因此，如果一个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度大于预先设置的电池模块工作温度数值范围而需要冷却操作时，那么单片机Ul可以向阀门开关6发出高电位的开启控制信号，打开阀门开关6，让冷却液体流入到该电池模块的分流道9中，通过导热片13将冷却液体的温度传递到电池模块中的电芯12中，从而对该电池模块以及其中的电芯进行冷却操作。如果ー个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度小于预先设置的电池模块工作温度数值范围而需要加热操作时，那么单片机Ul可以向阀门开关6发出高电位的开启控制信号，打开阀门开关6，让热液体流入到该电池模块的分流道9中，从而对该电池模块进行加热操作。如果一个电池模块的温度检测控制模块100检测获得的温度恢复到在预先设置的电池模块エ作温度数值范围内，那么，单片机Ul向阀门开关6发出低电位的关闭控制信号，关闭阀门开关6，这时分流道9没有液体流入，从而不再对该电池模块进行加热或者冷却降温操作。
[0063] 需要说明的是，基于上述技术方案可知，对于图8所示本发明提供的电池模块的分布式热管理系统，其中每个电池模块的热管理控制(加热或者冷却控制）都为并联，有独立的温度检测控制模块100、冷却模块300，从而可以进行独立的热管理控制，因此，任意两个电池模块的热管理控制(加热或者冷却控制）互不干扰，关断和开启阀门开关6都可以在各自的温度检测控制模块100 (具体为单片机Ul)控制下独立进行。[0064] 对于本发明，具体实现上，结合上述实施例一至实施例五，为了实现对电池模块的加热和冷却这两种热管理形式，可以通过固态加热、气态加热或冷却、液态冷却这三种实现方式来自由组合，搭配最优方式，实现符合使用环境和成本要求的最合理的热管理。
[0065] 本发明通过单片机控制，对每个电池模块进行単独的温度控制，相互之间温度不影响，大大提高热管理的效率和安全性，不仅减少电动汽车电池受温度的影响，也提高电池的使用寿命和稳定性。在低温条件下，电动汽车能短时间内启动，在高温条件下，电动汽车不受环境温度影响，正常行驶。
[0066] 对于本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，其米用分布式的热管理设计，可以结合电池模块的散热强度、热均衡性、安全性、热管理效率、加热速度等多方面因素，形成高效率、高安全性的分布式热管理设计。
[0067] 综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种电池模块的分布式热管理系统，其可以有效地对多个电池进行热管理，无论电池处于高温还是低温环境下，始終可以保证电池工作在正常工作温度中，从而保证电池的整体工作性能，使得电池具有较长的使用命 以及稳定性，同时保证电池的安全使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
[0068] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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