CN102832424B - 一种电池组温度调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组温度调控系统，包括电池组、ECU、装有绝缘油液的恒温箱、油液过滤器、散热器、加热器、油泵控制器和油泵，电池组完全浸入恒温箱内的绝缘油液中；恒温箱设置有出油口和进油口；恒温箱的表面设置有多个温度传感器，温度传感器、散热器、加热器和油泵控制器分别与ECU电气连接；油泵和油泵控制器连接，所述油液过滤器通过管道分别与恒温箱的出油口以及油泵的进油口连通，油泵的出油口通过管道与散热器连通；加热器通过管道分别与恒温箱的进油口和散热器连通。本发明具有结构简单、成本低、安全性高等优点，并且能将电池组的温度始终控制在正常工作温度范围内，有效的提高了电池组的工作效率和使用寿命。

Description

一种电池组温度调控系统

技术领域

本发明属于温度调控领域，特别涉及一种电池组温度调控系统。

背景技术

人们对环境污染与能源消耗问题的日益关注加速了新能源汽车的发展。然而新能源汽车的发展面临着多重问题，电池组问题成为急需解决的重要问题之一，电池组问题主要包括：

①热安全性问题；

②热效率问题；

③使用寿命问题；

④温度引起的电池组内电池单体的温度差异问题；

⑤高低温环境的适用性问题。

为了更好的应对上述问题，需要对电池组设计必要的温度调控系统。

对电池组进行温度调控主要包括两个方面：一是高温时对电池组进行冷却；二是低温时对电池组进行加热。目前，对动力电池温度控制的冷却方式主要有气体冷却、油液冷却和相变材料冷却法。各种冷却方法的冷却效果，设计方案，设计成本也各不相同。气体冷却比较方便，且费用低廉，但是其对流换热系数低，冷却效果不好，特别在寒冷低温环境下，对电池的加热效果很差。油液的对流换热系数大，散热效果较好，但是目前的液冷结构都需要针对一定的电池组设计专门的冷却管道和加热管道，结构复杂，成本较高，而且还有泄漏、维修维护不方便等缺点。相变材料冷却方法对相变材料要求较高，仅仅在限制动力电池的最高温度和最低温度上效果较好，而在一些过高温、过低温时表现出较大的局限性，且相变材料有一定的使用寿命，在使用一定的次数后必须更换，故其成本也相对较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电池组温度调控系统，该系统结构简单、成本低、安全性高并且能够将电池组的温度始终控制在正常工作温度范围内，有效的提高了电池组的工作效率和使用寿命。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种电池组温度调控系统，包括电池组、ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）、装有绝缘油液的恒温箱、油液过滤器、散热器、加热器、油泵控制器和油泵，所述电池组完全浸入恒温箱内的绝缘油液中；所述恒温箱设置有出油口和进油口；所述恒温箱内设置有多个温度传感器，所述温度传感器、散热器、加热器和油泵控制器分别与ECU电气连接；所述油泵和油泵控制器连接，所述油液过滤器通过管道分别与恒温箱的出油口以及油泵的进油口连通，所述油泵的出油口与散热器之间通过管道连通；所述加热器通过管道分别与恒温箱的进油口和散热器连通。

优选的，所述恒温箱顶部还设置有泄压口，所述恒温箱的泄压口和油泵的进油口之间安装有一个储油箱，所述储油罐通过管道分别与恒温箱的泄压口和油泵进油口连通，其中储油箱和恒温箱的泄压口之间的管道上设置有泄压阀，所述泄压阀与ECU电气连接。

优选的，所述绝缘油液为变压器油。

优选的，所述油泵和加热器之间还设置有旁通阀，所述旁通阀通过管道分别与油泵的出油口和加热器连通，所述旁通阀与ECU电气连接。

优选的，所述散热器旁边设置有冷却风扇。

优选的，所述温度传感器的个数为3个以上。

优选的，所述油泵为电动油泵。

优选的，所述恒温箱的六个面均为夹层结构，所述夹层结构的夹芯材料为隔热材料。

更进一步的，所述隔热材料为矿棉、石棉、玻璃棉、硅藻土、岩棉、碳气凝胶、SiO2气凝胶、有机纤维或聚氨酯泡沫。

更进一步的，所述恒温箱侧面夹层结构的两层面板均为钢板，恒温箱上下两面夹层结构的两层面板为铝板。

本发明电池组温度调控系统的工作原理如下：

电池组开始工作时，温度传感器采集电池组的温度，并实时反馈给ECU，当ECU检测到的温度位于电池组正常工作的上限和下限温度之间时，调控系统不工作；

当ECU检测到的温度高于电池组正常工作的上限温度时，ECU向油泵控制器发出工作指令，油泵控制器驱动油泵工作，同时通过ECU控制散热器工作、加热器不工作，恒温箱内的绝缘油液在油泵的作用下通过油液过滤器流入到散热器进行冷却，冷却后的绝缘油液通过管道流经加热器后经过恒温箱的进油口流回到恒温箱内，在这过程中由于只有散热器工作，加热器不工作，所以绝缘油液只是得到了冷却。

当ECU检测到温度低于电池组正常工作的下限温度时，ECU向油泵控制器发出工作指令，油泵控制器驱动油泵工作，同时通过ECU控制加热器工作、散热器不工作，恒温箱的绝缘油液在油泵的作用下通过油液过滤器流经散热器后流入到加热器中进行加热，加热后的绝缘油液通过恒温箱的进油口直接进入到恒温箱中，在这过程中由于只有加热器工作，散热器不工作，所以绝缘油液只是得到了加热。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明采用恒温箱内部的绝缘油实现对电池组的温度调节，恒温箱中的绝缘油液通过热传递的方式来调节电池组的温度，通过恒温箱外的散热器和加热器将绝缘油温度控制在一定的范围内，使得电池组的温度能够始终保持在正常工作温度范围内，保证了电池组的工作效率和使用寿命。本发明不需要设计特殊冷却和加热两个通道即可实现对电池组温度的调控，结构相对比较简单，容易实现。而且本发明的绝缘油液是循环使用的，因此降低了本发明调控系统的成本。

（2）本发明的电池组是完全浸泡在绝缘油液中的，减小了电池组各部分产生的温差，使电池组各部分温度变化较为均匀，从而提高了电池的热效率。同时绝缘油液还可以起到绝缘及灭弧作用，防止电池泄露时起火燃烧，提高了系统的安全性。

（3）本发明系统中设置有一个油液过滤器，对绝缘油液进行过滤净化处理，防止绝缘油液反复使用后因渗入较多的杂志而降低绝缘油液的绝缘性能。提高了本发明系统的使用寿命。

（4）本发明恒温箱的箱体采用具有隔热保温作用的夹层结构，对外界环境起到较好的隔离作用，减小外界环境对电池组的影响。

（5）本发明恒温箱内绝缘油液压力过高时，恒温箱体上的泄压阀开启，系统内的绝缘油液流入储油罐，使得恒温箱内的压力适当减小；当恒温箱内部负压时，泄压阀也将开启，绝缘油液由储油罐进入恒温箱进行补压，通过泄压阀和储油罐对恒温箱内的压力进行了实时的调节，防止因恒温箱内部压力过大或过小而对电池组产生负面影响。

（6）本发明恒温箱侧面夹层结构的两层面板采用具有高强度的金属板，如钢板；上下面夹层结构的两层面板采用具有较好弹性的金属板，如铝板，避免车辆发生碰撞时对恒温箱产生一定的挤压导致恒温箱破裂的现象。使本发明系统的使用安全性得到了一定的保障。

附图说明

图1是本发明系统的结构框图。

图2是本能发明系统恒温箱的纵剖视示意图。

图3是本发明系统恒温箱的夹层结构示意图。

图4是本发明系统恒温箱在外力作用下的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1和图2所示，本实施例一种电池组温度调控系统，包括电池组3、ECU4、装有绝缘油液的恒温箱1、散热器8、加热器9、油泵控制器6、电动油泵7、储油罐11和油液过滤器12，本实施例所用的绝缘油液为变压器油。

电池组3完全浸入恒温箱1内的变压器油2中，减小了电池组3各部分产生的温差，使电池组3各部分温度变化较为均匀，提高了电池组3的热效率。同时变压器油作为绝缘油液还可以起到绝缘及灭弧作用，防止电池泄露时起火燃烧，提高了本实施例系统的安全性。

恒温箱1设置有出油口1-1、进油口1-2和泄压口1-3；恒温箱的内设置有3个温度传感器5，分别设置在电池组的中心位置、恒温箱的进油口以及恒温箱出油口位置，用于实时检测恒温箱内部绝缘油液2的温度。

油液过滤器12通过管道分别与恒温箱的出油口1-1以及电动油泵7的进油口连通，油液过滤器12设置在恒温箱1出油口1-1和电动油泵7进油口之间，对绝缘油液2进行过滤净化处理，提高绝缘油液2的质量。

电动油泵7的出油口与散热器8之间通过管道连通，散热器8的旁边设置有冷却风扇，进一步提高散热器8的散热效果。

加热器9通过管道分别与恒温箱1的进油口1-2和散热器8连通。

储油罐11安装在恒温箱1的泄压口1-3和电动油泵7之间，通过管道分别与恒温箱1的泄压口1-3和电动油泵7进油口连通，其中储油罐11和恒温箱1的泄压口1-3之间的管道上设置有泄压阀13。

电动油泵7和加热器9之间还设置有旁通阀10，旁通阀10通过管道分别与电动油泵7的出油口和加热器9连通。

温度传感器5、散热器8、加热器9、油泵控制器6、泄压阀13和旁通阀10分别与ECU4电气连接，由ECU4控制它们的工作状态。

如图3所示，本实施例恒温箱1的六面均采用夹层结构，夹层1-4中间的夹芯材料为隔热材料1-5，本实施例选用的隔热材1-5选用碳气凝胶，也可以用矿棉、石棉、玻璃棉、硅藻土、岩棉、SiO2气凝胶、有机纤维、聚氨酯泡沫等具有隔热作用的材料替代。带有隔热材料的夹层结构有效的减小外界环境对电池组的影响。所述恒温箱侧面夹层结构的两层面板为钢板，恒温箱上下两面夹层结构的两层面板为铝板。

如图4所示为本实施的恒温箱经过挤压或碰撞后的示意图，由于恒温箱1的侧面夹层结构的面板采用硬度较厚的钢板，上下面夹层结构的面板采用弹性较好的薄铝板，有效的避免车辆发生碰撞时对恒温箱1产生一定的挤压而导致恒温箱1破裂的现象，同时减小恒温箱1在受挤压碰撞时电池组所受的压力，使得本实施例系统的安全性得到了一定的保障。

电池组3开始工作时，温度传感器5采集电池组的温度，并实时反馈给ECU4。当ECU4检测到的温度位于电池组3正常工作温度的上限和下限温度之间时，调控系统不工作。

当ECU4检测到的温度高于电池组3正常工作的上限温度时，ECU4向油泵控制器6发出工作指令，油泵控制器6驱动电动油泵7工作，同时ECU4控制散热器8工作，加热器9不工作，恒温箱1内的绝缘油液2在电动油泵7的作用下通过油液过滤器流入到散热器8进行冷却，冷却后的绝缘油液通过管道流经加热器9后经过恒温箱1的进油口1-2流回到恒温箱1内，经过冷却的绝缘油液通过热传递的方式降低电池组3的温度，使其温度维持在正常工作温度范围内。在这过程中由于只有散热器8工作，加热器9不工作，所以绝缘油液只是得到了冷却。

当ECU4检测到温度低于电池组正常工作的下限温度时，ECU4向油泵控制器6发出工作指令，油泵控制器6驱动电动油泵7工作，同时ECU4控制加热器9工作，散热器8不工作，恒温箱1的绝缘油液在电动油泵7的作用下通过油液过滤器流经散热器8后流入到加热器9中进行加热，加热后的油液通过恒温箱1的进油口1-2直接进入到恒温箱1中，加热后的绝缘油液通过热传递的方式升高了电池组3的温度，使其温度维持在正常工作温度范围内。在这过程中由于只有加热器9工作，散热器8不工作，所以绝缘油液只是得到了加热。

另外由于本实施例的在电动油泵7和加热器9之间设置有一个旁通阀10，在ECU4采集到电池组3的温度过低时，本实施例亦可以通过ECU4控制旁通阀10打开，使得绝缘油液绕过散热器8直接通过旁通阀10流入到加热器9中，可进一步提高系统的加热效率。

本实施例通过恒温箱外的散热器8和加热器9即可将绝缘油液的温度控制在一个范围内，从而使电池组的温度保持在正常工作温度范围内，保证了电池组的工作效率和使用寿命。

在本实施例采用储油罐11进一步提高了该系统的安全性，当恒温箱1内绝缘油液温度过高或发生碰撞等原因造成系统内压力高于系统允许压力的上限值时，恒温箱体1上的泄压阀13开启，系统内的绝缘油液通过恒温箱1上的泄压口1-3流入储油罐11，使得恒温箱1的压力适当的减小；当恒温箱1内部绝缘油液在循环流动过程中因损耗、泄露等原因造成负压时，泄压阀13也将开启，绝缘油液由储油罐11进入恒温箱1对恒温箱1进行补充压力，通过泄压阀13和储油罐11对恒温箱1内的压力进行了实时的调节，防止因恒温箱1内部压力过大或过小而对电池组3产生负面影响。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池组温度调控系统，包括电池组，其特征在于，还包括ECU、装有绝缘油液的恒温箱、油液过滤器、散热器、加热器、油泵控制器和油泵，所述电池组完全浸入恒温箱内的绝缘油液中；所述恒温箱设置有出油口和进油口；所述恒温箱内设置有多个温度传感器，所述温度传感器、散热器、加热器和油泵控制器分别与ECU电气连接；所述油泵和油泵控制器连接，所述油液过滤器通过管道分别与恒温箱的出油口以及油泵的进油口连通，所述油泵的出油口与散热器之间通过管道连通；所述加热器通过管道分别与恒温箱的进油口和散热器连通；

所述恒温箱顶部还设置有泄压口，所述恒温箱的泄压口和油泵的进油口之间安装有一个储油箱，所述储油罐通过管道分别与恒温箱的泄压口和油泵进油口连通，其中储油箱和恒温箱的泄压口之间的管道上设置有泄压阀，所述泄压阀与ECU电气连接，所述油泵为电动油泵。

2.根据权利要求1所述的电池组温度调控系统，其特征在于，所述绝缘油液为变压器油。

3.根据权利要求1所述的电池组温度调控系统，其特征在于，所述油泵和加热器之间还设置有旁通阀，所述旁通阀通过管道分别与油泵的出油口和加热器连通，所述旁通阀与ECU电气连接。

4.根据权利要求1所述的电池组温度调控系统，其特征在于，所述散热器旁边设置有冷却风扇。

5.根据权利要求1所述的电池组温度调控系统，其特征在于，所述温度传感器的个数为3个以上。

6.根据权利要求1所述的电池组温度调控系统，其特征在于，所述恒温箱的六面均为夹层结构，所述夹层结构的夹心材料为隔热材料。

7.根据权利要求6所述的电池组温度调控系统，其特征在于，所述隔热材料为矿棉、石棉、硅藻土、碳气凝胶、SiO₂气凝胶、有机纤维或聚氨酯泡沫。

8.根据权利要求6所述的电池组温度调控系统，其特征在于，所述恒温箱侧面夹层结构的两层面板均为钢板，恒温箱上下两面夹层结构的两层面板为铝板。