CN103490117A

CN103490117A - 电动汽车的电池组冷却系统

Info

Publication number: CN103490117A
Application number: CN201310449311.1A
Authority: CN
Inventors: 倪玉龙; 陈涛; 吴旭峰; 金启前; 由毅; 冯擎峰
Original assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: CN103490117B

Abstract

本发明提供一种电动汽车的电池组冷却系统，包括电池组、水箱、管路和水泵；所述管路连接所述水泵、所述水箱和所述电池组，形成第一水循环回路和第二水循环回路，所述电池组冷却系统还包括控制器，所述控制器采集所述电池组的温度参数，并根据所述电池组的不同温度控制第一水循环回路和第二水循环回路中的其中之一或者两者同时对所述电池组进行冷却。相较现有技术，本发明的电池组冷却系统可以根据动力电池在不同的温度下，选择适合的降温方式，能够有效控制动力电池在适宜的温度范围内良好运作，而且节省了能源。

Description

电动汽车的电池组冷却系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车的电池组冷却系统。

背景技术

随着全球能源供给日趋缺乏，人们对新能源需求不断重视，同时，环保意识的提高也促使绿色能源受到越来越多人的关注。人们希望找到一种无污染、大功率和高效率的能源来驱动汽车，因此，由动力电池组提供动力的电动汽车应运而生。

大功率的动力电池，如锂动力电池，在使用时会产生大量热量，如果不及时散热，会影响电池使用寿命和存在严重的安全隐患。风冷和水冷是目前动力电池组常用的两种散热方式。

风冷主要依靠行使过程中外界灌入机器内部的冷风来进行对流降温，其降温过程受外界气温、风速等条件限制，降温过程不易控制、降温效果较差。另外，行驶过程中迎风的电池箱表面风冷散热情况较好，但背面或侧面散热效果较差，在长期散热过程中，很容易造成散热不均，进而造成动力电池组内部使用性能不一致，影响电池组使用寿命。

水冷就是利用循环水在动力电池表面往复流动，通过传导的方式带走电池表面的热量，达到降温的目的。这种散热方式较为均衡，因此得到越来越广泛的应用。动力电池在不同的环境下温度并不一样，但现有的电池组冷却系统却只能提供一样的降温方式，不能有效控制动力电池能够在适宜的温度范围内良好运作。

发明内容

本发明提供一种电动汽车的电池组冷却系统，可以有效控制电池在适宜的温度范围内良好运作。

为达上述优点，本发明提供一种电动汽车的电池组冷却系统，包括电池组、水箱、管路和水泵；所述管路连接所述水泵、所述水箱和所述电池组，形成第一水循环回路和第二水循环回路，所述电池组冷却系统还包括控制器，所述控制器采集所述电池组的温度参数，并根据所述电池组的不同温度控制第一水循环回路和第二水循环回路中的其中之一或者两者同时对所述电池组进行冷却。

在本发明的一个实施例中，所述第二水循环回路上连接有散热器；

当电池温度小于第一温度值时，所述控制器控制不对所述电池组进行冷却；

当电池温度大于第一温度值而小于第二温度值时，所述控制器控制采用所述第一水循环回路对所述电池组进行冷却；

当电池温度大于第二温度值时，所述控制器控制采用所述第二水循环回路对所述电池组进行冷却。

在本发明的一个实施例中，所述第一水循环回路上连接有第一散热器，所述第二水循环回路上连接有第二散热器，所述第一散热器的功率小于所述第二散热器的功率；

在本发明的一个实施例中，所述第一水循环回路上连接有第一散热器，所述第二水循环回路上连接有第二散热器；

当电池温度大于第一温度值而小于第二温度值时，所述控制器控制采用所述第一水循环回路和所述第二水循环回路的其中之一对所述电池组进行冷却；

当电池温度大于第二温度值时，所述控制器控制采用所述第一水循环回路和所述第二水循环回路同时对所述电池组进行冷却。

当电池温度大于第一温度值而小于第二温度值时，所述控制器控制采用所述第二水循环回路对所述电池组进行冷却；

在本发明的一个实施例中，所述电池组冷却系统还包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门设置在所述第一水循环回路，所述第二阀门设置在所述第二水循环回路；所述控制器通过控制所述第一阀门的打开和闭合来操纵所述第一水循环回路的开通和关闭，通过控制所述第二阀门的打开和闭合来操纵所述第二水循环回路的开通和关闭。

在本发明的一个实施例中，所述回程管路包括第一回程支路和第二回程支路，所述第一阀门设在所述第一回程支路，所述第二阀门设在所述第二回程支路。

在本发明的一个实施例中，所述电池组设有温度感应器，所述控制器通过所述温度感应器采集所述电池组的温度参数。

在本发明的一个实施例中，所述管路包括输出管路、热交换管路和回程管路，所述水箱具有出水口和进水口，所述输出管路与所述水箱的出水口连接，所述回程管路与所述水箱的进水口连接，所述热交换管路连接在所述输出管路和所述回程管路之间，所述热交换管路穿过所述电池组。

在本发明的一个实施例中，所述电池组包括多组电池，所述热交换管路包括多个热交换支路，每一热交换支路与一组电池对应，所述热交换支路包括进水端和进水端，其中所述进水端与所述输出管路连接，所述进水端与所述回程管路连接。

本发明的电动汽车的电池组冷却系统，水循环回路分成第一水循环回路和第二水循环回路，控制器采集所述电池组的温度参数，并根据所述电池组的不同温度控制第一水循环回路和第二水循环回路中的其中之一或者两者同时对所述电池组进行冷却。电池组冷却系统可以根据动力电池在不同的温度下，选择适合的降温方式，能够有效控制动力电池在适宜的温度范围内良好运作，而且节省了能源。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明第一实施例的电池组冷却系统的立体图。

图2是图1所示的电池组冷却系统另一角度的立体图。

图3是本发明第一实施例的电池组冷却系统的结构示意图。

图4是控制器与其它元件的关系示意图。

图5是本发明第一实施例的电池组冷却系统的第一水循环回路。

图6是本发明第一实施例的电池组冷却系统的第二水循环回路。

图7是本发明第二实施例的电池组冷却系统的结构示意图。

图8是本发明第二实施例的电池组冷却系统的第一水循环回路。

图9是本发明第二实施例的电池组冷却系统的第二水循环回路。

图10是本发明较佳实施例的电池组冷却方法的流程图。

具体实施方式

为了方便说明，本发明的电动汽车的电池组冷却系统以应用在电动车上为例加以说明，但这并不对本发明的电动汽车的电池组冷却系统的应用范围加以限制，本发明的电动汽车的电池组冷却系统还可以应用在电动船等其它采用电池组作为动力的机器。电动汽车包括车架，车架上设有电池支架和底板。

图1显示了本发明第一实施例的电动汽车的电池组冷却系统100（以下简称“电池组冷却系统”）的立体图。图2显示了电池组冷却系统100另一角度的立体图。图3是电池组冷却系统100的结构示意图。图4是控制器与其它元件的关系示意图。请参照图1至图4，本发明较佳实施例的电池组冷却系统100包括电池组10、水箱20、管路30、水泵40、散热器50、第一阀门60、第二阀门70、温度感应器80和控制器90。

电池组10为电动车提供行使动力，其固定在电池支架200上。电池组10包括多组电池（图未示），在本实施例中，以三组电池为例加以说明。

水箱20固定在电池支架200下。水箱20具有出水口22和进水口24。

管路30为水流经的路线，其固定在底板300上。管路30包括输出管路32、热交换管路34和回程管路36。输出管路32与水箱20的出水口22连接。热交换管路34包括多个热交换支路342，热交换支路342包括进水端342a和出水端342b，其中进水端342a与输出管路32连接，出水端342b与回程管路36连接。在本实施例中，热交换支路342的数目为三根，与三组电池分别对应，输出管路32通过四通接口37与三根热交换支路342的进水端342a连接，回程管路36通过四通接口38与三根热交换支路342的出水端342b连接。回程管路36包括第一回程支路362和第二回程支路364。第一回程支路362和第二回程支路364汇合后与水箱20的进水口24连接。

水泵40的数目与热交换支路342的数目相对应，水泵40设置在热交换支路342的进水端342a，用于将水从水箱20抽出经过输出管路32进入对应的热交换支路342。

散热器50设在第二回程支路364，用于冷却流经散热器50的水。散热器50固定在底板300下侧。散热器50可以为一个热交换器，散热器50上还可以进一步设有风扇，以吹走聚集在散热器附近的热量，使流经散热器50的水散热更快。

第一阀门60设在第一回程支路362。当第一阀门60打开时，水可以从第一回程支路362直接返回水箱20，否则水不能从第一回程支路362返回水箱20。

第二阀门70设在第二回程支路364。当第二阀门70打开时，水可以从第二回程支路364流经散热器50后返回水箱20，否则水不能从第二回程支路364返回水箱20。

温度感应器80用于感应电池的温度，并将感应数据传送到控制器90。

控制器90通过温度感应器80采集的电池温度T，并根据电池温度T控制水泵40的启动和关闭，及控制第一阀门60和第二阀门70的打开和关闭。控制器90可以为电动汽车的电池管理系统的一部分，也可以独立于电池管理系统。

图5是电池组冷却系统100的第一水循环回路101。请参照图5，水从水箱20出来经过水泵40、电池组10、第一回程支路362（第一阀门60），再回到水箱20，形成第一水循环回路101。

图6是电池组冷却系统100的第二水循环回路102。请参照图6，水从水箱20出来经过水泵40、电池组10、第二回程支路364（散热器50和第二阀门60），再回到水箱20，形成第二水循环回路102。

控制器90将采集到的电池温度T与第一温度值T1（例如40℃）及第二温度值T2（例如50℃）进行比较，并根据比较结果执行以下任务：

当T＜T1时，电池并不需要降温，控制器90控制关闭水泵40、第一阀门60和第二阀门70，也就是说控制器90控制关闭第一水循环回路101和第二水循环回路102。

当T1＜T＜T2时，控制器90控制启动各水泵40，打开第一阀门60，闭合第二阀门70，水由水泵40从水箱20抽出，流经电池组10，将电池的热量带走，再从第一回程支路362回到水箱20，也就是说控制器90控制开通第一水循环回路101，闭合第二水循环回路102。

当电池温度T＞T2时，控制器90控制启动各水泵40，闭合第一阀门60，打开第二阀门70，水由水泵40从水箱20抽出，流经电池组10，将电池的热量带走，再从第二回程支路364回到水箱20，也就是说控制器90控制开通第二水循环回路102，闭合第一水循环回路101。水在流过第二水循环回路102时，水的热量通过散热器50散发出去。

在本实施例中，电池组冷却系统100可以根据动力电池在不同的温度下，选择适合的降温方式，具体地，在动力电池温度较低时采用第一水循环回路101进行散热，在动力电池温度较高时采用第二水循环回路102进行散热，能够有效控制动力电池在适宜的温度范围内良好运作，而且节省了能源。

可以理解，管路30的形状并不限于图1和图2所示，只要可以实现第一水循环回路101及第二水循环回路102的连接即可，其中第一水循环回路101为水从水箱20出来经过水泵40、电池组10、第一回程支路362（第一阀门60），再回到水箱20；第二水循环回路102为水从水箱20出来经过水泵40、电池组10、第二回程支路364（散热器50和第二阀门60），再回到水箱20。

可以理解，在本实施例中，电池组分成多组，热交换支路342的数目与电池组10的电池组数对应，而水泵40的数目与热交换支路342的数目相对应，这样可以使电池组10的内部均匀散热。在其它实施例中，电池组也可以作为一个整体而不分组，这样热交换支路342也可以只有一根，该热交换支路342穿绕整个电池组，而相应地，水泵40也可以仅设置一个，也无需设置四通接口37、38，但这样电池组10内部均匀散热的效果会稍差一些。

图7是本发明第二实施例的电池组冷却系统的结构示意图。图8是本发明第二实施例的电池组冷却系统的第一水循环回路。图9是本发明第二实施例的电池组冷却系统的第二水循环回路。请参照图7至图9，第二实施例的电池组冷却系统200的结构与第一实施例的电池组冷却系统100的结构基本相同，形成第一水循环回路201及第二水循环回路202，其不同处在于：电池组冷却系统200在第一水循环回路201及第二水循环回路202上都设有散热器，其中设在第一水循环回路201上的第一散热器51的功率小于第二水循环回路202上的第二散热器52的功率。

当T＜T1时，电池并不需要降温，控制器90控制关闭水泵40、第一阀门60和第二阀门70，也就是说控制器90控制关闭第一水循环回路201和第二水循环回路202。

当T1＜T＜T2时，请参照图8，控制器90控制启动各水泵40，打开第一阀门60，闭合第二阀门70，水从水箱20出来经过水泵40、电池组10、第一回程支路362（第一散热器51和第一阀门60），再回到水箱20，形成第一水循环回路201。也就是说控制器90控制开通第一水循环回路201，闭合第二水循环回路202，水在流过第一水循环回路201时，水的热量通过第一散热器51散发出去。

当电池温度T＞T2时，请参照图9，控制器90控制启动各水泵40，闭合第一阀门60，打开第二阀门70，水从水箱20出来经过水泵40、电池组10、第二回程支路364（第二散热器52和第二阀门60），再回到水箱20，形成第二水循环回路202。也就是说控制器90控制开通第二水循环回路202，闭合第一水循环回路201，水在流过第二水循环回路202时，水的热量通过第二散热器52散发出去。

在本实施例中，第二散热器52的功率大于第一散热器51的功率，电池组冷却系统200可以根据动力电池在不同的温度下，选择适合的降温方式，具体地，在动力电池温度较低时采用第一散热器51所在的第一水循环回路201进行散热，在动力电池温度较高时采用第二散热器52所在的第二水循环回路202进行散热，能够有效控制动力电池在适宜的温度范围内良好运作，而且节省了能源。

图10是本发明较佳实施例的电池组冷却方法的流程图。请参照图10，一种应用上述电池组冷却系统100的电池组冷却方法，其步骤包括：

（1）采集电池温度T；

（2）将电池温度T与第一温度值T1（例如40℃）进行比较；如果T＜T1，则不对电池组10进行冷却；否则执行步骤（3）。

（3）将电池温度T与第二温度值T2（例如50℃）进行比较；如果T＜T2，则采用第一水循环回路101（201）对电池组10进行冷却；否则采用第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却。

其中，在本实施例中，通过控制器90执行上述步骤（1）至（3）。

在步骤（1）中，在电池组10内安装温度传感器，控制器90通过温度传感器实时采集电池温度T。

在步骤（2）中，控制器90控制关闭水泵40、第一阀门60和第二阀门70，以关闭第一水循环回路101（201）和第二水循环回路102（202）。

在步骤（3）中，控制器90控制启动各水泵40，打开第一阀门60，闭合第二阀门70，水泵40将水从水箱20抽出，水流经电池组10，将电池的热量带走，再从第一回程支路362回到水箱20，以采用第一水循环回路101（201）对电池组10进行冷却。控制器90控制启动各水泵40，闭合第一阀门60，打开第二阀门70，水泵40将水从水箱20抽出，水流经电池组10，将电池的热量带走，再从第二回程支路364回到水箱20，以采用第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却。

设定T1=40℃，T2=50℃，以下举例说明电池组10冷却方法的应用。

实例1，T=20℃。控制器90判断出T＜T1，不对电池组10进行冷却，关闭水泵40、第一阀门60和第二阀门70，以关闭第一水循环回路101（201）和第二水循环回路102（202）。

实例2，T=45℃。控制器90判断出T1＜T＜T2，采用第一水循环回路101（201）对电池组10进行冷却，启动各水泵40，打开第一阀门60，闭合第二阀门70，以启动第一水循环回路101（201），水泵40将水从水箱20抽出，水流经电池组10，将电池的热量带走，再从第一回程支路362回到水箱20。

实例3，T=55℃。控制器90判断出T＞T2，采用第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却，控制器90控制启动各水泵40，闭合第一阀门60，打开第二阀门70，以启动第二水循环回路102（202），水泵40将水从水箱20抽出，水流经电池组10，将电池的热量带走，再从第二回程支路364回到水箱20。

电池具有最佳的工作温度范围，如20℃-40℃，而电池在不同的环境下温度并不一样，如采用同一降温方式，难以控制电池处在最佳工作温度范围内，可能出现对电池过分冷却或长时间不能使电池冷却到最佳的工作温度范围。而本发明的电池组冷却系统100（200）和方法，水循环回路分成第一水循环回路101（201）和第二水循环回路102（202），通过控制器将电池温度T与第一温度值T1、第二温度值T2进行比较，并根据比较结果作出以下不同的处理方式：（1）不对电池组20进行冷却；（2）采用第一水循环回路101（201）对电池组10进行冷却；（3）采用第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却。因此，本发明的电池组冷却系统100（200）和方法可以有效控制电池在适宜的温度范围内良好运作。

需要说明的是，上述实施例中，当电池温度T大于第一温度值T1但小于第二温度值T2时，只开通第一水循环回路101（201）对电池组10进行冷却，当电池温度T大于第二温度值T2时，只开通第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却，但本发明并不限定于此。例如，在另一实施例中，当电池温度T大于第一温度值T1但小于第二温度值T2时，只开通第一水循环回路101（201）和第二水循环回路102（202）的其中之一进行冷却；当电池温度T大于第二温度值T2时，同时开通第一水循环回路101（201）和第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却。又例如，在又一实施例中，当电池温度T大于第一温度值T1但小于第二温度值T2时，只开通第一水循环回路101（201）对电池组10进行冷却；当电池温度T大于第二温度值T2但小于第二温度值T3（例如60℃）时，只开通第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却；当电池温度T大于第二温度值T3时，同时开通第一水循环回路101（201）和第二水循环回路102（202）对电池组10进行冷却。

需要说明的是，上述实施例以水作为冷却液体举例说明，但本发明并不限定冷却液体的类型，冷却液体可以采用水以外的其他冷却液体。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种电动汽车的电池组冷却系统（100、200），包括电池组（10）、水箱（20）、管路（30）和水泵（40）；所述管路（30）连接所述水泵（40）、所述水箱（20）和所述电池组（10），形成水循环回路；其特征在于：所述水循环回路包括第一水循环回路（101、201）和第二水循环回路（102、202），所述电池组冷却系统（100）还包括控制器（90），所述控制器（90）采集所述电池组（10）的温度参数，并根据所述电池组（10）的不同温度控制第一水循环回路（101、201）和第二水循环回路（102、202）中的其中之一或者两者同时对所述电池组（10）进行冷却。

2.如权利要求1所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述第二水循环回路（102）上连接有散热器（50）；

当电池温度（T）小于第一温度值（T1）时，所述控制器（90）控制不对所述电池组（10）进行冷却；

当电池温度（T）大于第一温度值（T1）而小于第二温度值（T2）时，所述控制器（90）控制采用所述第一水循环回路（101）对所述电池组（10）进行冷却；

当电池温度（T）大于第二温度值（T2）时，所述控制器（90）控制采用所述第二水循环回路（102）对所述电池组（10）进行冷却。

3.如权利要求1所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述第一水循环回路（201）上连接有第一散热器（51），所述第二水循环回路（202）上连接有第二散热器（52），所述第一散热器（51）的功率小于所述第二散热器（52）的功率；

当电池温度（T）大于第一温度值（T1）而小于第二温度值（T2）时，所述控制器（90）控制采用所述第一水循环回路（201）对所述电池组（10）进行冷却；

当电池温度（T）大于第二温度值（T2）时，所述控制器（90）控制采用所述第二水循环回路（202）对所述电池组（10）进行冷却。

4.如权利要求1所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述第一水循环回路（201）上连接有第一散热器（51），所述第二水循环回路（202）上连接有第二散热器（52）；

当电池温度（T）大于第一温度值（T1）而小于第二温度值（T2）时，所述控制器（90）控制采用所述第一水循环回路（201）和所述第二水循环回路（202）的其中之一对所述电池组（10）进行冷却；

当电池温度（T）大于第二温度值（T2）时，所述控制器（90）控制采用所述第一水循环回路（201）和所述第二水循环回路（202）同时对所述电池组（10）进行冷却。

5.如权利要求1所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述第一水循环回路（201）上连接有第一散热器（51），所述第二水循环回路（202）上连接有第二散热器（52），所述第一散热器（51）的功率小于所述第二散热器（52）的功率；

当电池温度（T）大于第一温度值（T2）而小于第二温度值时，所述控制器（90）控制采用所述第二水循环回路（202）对所述电池组（10）进行冷却；

当电池温度（T）大于第二温度值时，所述控制器（90）控制采用所述第一水循环回路（201）和所述第二水循环回路（202）同时对所述电池组（10）进行冷却。

6.如权利要求1至5任一项所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述电池组冷却系统（100）还包括第一阀门（60）和第二阀门（70），所述第一阀门（60）设置在所述第一水循环回路（101、201），所述第二阀门（70）设置在所述第二水循环回路（102、202）；所述控制器（90）通过控制所述第一阀门（60）的打开和闭合来操纵所述第一水循环回路（101）的开通和关闭，通过控制所述第二阀门（70）的打开和闭合来操纵所述第二水循环回路（102）的开通和关闭。

7.如权利要求6所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述回程管路（36）包括第一回程支路（362）和第二回程支路（364），所述第一阀门（60）设在所述第一回程支路（362），所述第二阀门（70）设在所述第二回程支路（364）。

8.如权利要求1至5任一项所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述电池组（10）设有温度感应器（80），所述控制器（90）通过所述温度感应器（80）采集所述电池组（10）的温度参数。

9.如权利要求1至5任一项所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述管路（30）包括输出管路（32）、热交换管路（34）和回程管路（36），所述水箱（20）具有出水口（22）和进水口（24），所述输出管路（32）与所述水箱（20）的出水口（22）连接，所述回程管路（36）与所述水箱（20）的进水口（24）连接，所述热交换管路（34）连接在所述输出管路（32）和所述回程管路（36）之间，所述热交换管路（34）穿过所述电池组（10）。

10.如权利要求9所述的电动汽车的电池组冷却系统（100、200），其特征在于：所述电池组（10）包括多组电池，所述热交换管路（34）包括多个热交换支路（342），每一热交换支路（342）与一组电池对应，所述热交换支路（342）包括进水端（342a）和进水端（342b），其中所述进水端（342a）与所述输出管路（32）连接，所述进水端（342b）与所述回程管路（36）连接。