CN105356002A - 双向冷却系统、汽车以及对双向冷却系统进行控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向冷却系统，其包括：第一阀、第二阀、动力电池子系统、控制器以及用于供给冷却介质的冷却介质供给子系统。双向冷却系统具有第一循环和第二循环。控制器具有控制模块、开关输出模块和温度采集模块，控制模块接收温度采集模块发送的温度信号值，并且将温度信号值与预设值进行比较，在温度信号值大于预设值时，控制模块命令开关输出模块切换第一阀和第二阀的工作状态，以便使冷却介质从第一循环改变至第二循环或者从第二循环改变至第一循环。本发明还涉及设置有双向冷却系统的汽车及对双向冷却系统进行控制的方法。利用本发明的双向冷却系统，可以对冷却介质的流动方向进行调节并且快速将动力电池的热量排出。

Description

双向冷却系统、汽车以及对双向冷却系统进行控制的方法

技术领域

本发明涉及一种双向冷却系统、设置有该双向冷却系统的汽车以及对该双向冷却系统进行控制的方法。

背景技术

动力电池是电动汽车的唯一动力源，也是混合动力汽车中的主要动力源之一，在新能源汽车的零部件中扮演着举足轻重的角色。由于动力电池容易在大功率的工况下产生大量的热，而电池本身的性能和安全与工作温度密切相关，所以必须将多余的热量排出动力电池系统。

目前在中混、强混、插电式混合动力以及纯电动汽车等大多采用水冷系统，这类汽车的普遍特点是动力电池系统能量密度高、结构紧凑，因此电池在工作时很快会积累大量的热量。然而，目前的水冷系统大都结构复杂、流程过长，并且进出口水温差别较大，这样必然导致动力电池的温差较大，从而引发个别动力电池的快速老化，严重时甚至会产生热失控等现象，因而给电动汽车的使用安全和整车性能、寿命等方面带来诸多问题。由此，亟需针对现有的用于动力电池的冷却系统进行结构改进设计。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双向冷却系统，设置有该双向冷却系统的汽车以及对双向冷却系统进行控制的方法，其结构设计合理、使用方便且经济实用，能够有效地解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双向冷却系统，所述双向冷却系统包括：第一阀、第二阀、动力电池子系统以及用于供给冷却介质的冷却介质供给子系统，所述第一阀和所述第二阀分别与所述动力电池子系统和所述冷却介质供给子系统保持流体连通；

其中所述双向冷却系统具有第一循环和第二循环，

在所述第一循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第一阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与散热装置进行热交换后，进一步经过所述第二阀回流至所述冷却介质供给子系统；

在所述第二循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第二阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与所述散热装置进行热交换后，进一步经过所述第一阀回流至所述冷却介质供给子系统；

所述双向冷却系统还包括控制器，所述控制器具有控制模块、开关输出模块和用于测量所述动力电池子系统的温度的温度采集模块，所述控制模块分别与所述开关输出模块和所述温度采集模块保持通信，而所述开关输出模块还与所述第一阀和所述第二阀保持通信，所述控制模块接收从所述温度采集模块发送的温度信号值，并且将所述温度信号值与预设值进行比较，在所述温度信号值大于所述预设值时，所述控制模块命令所述开关输出模块切换所述第一阀和所述第二阀的工作状态，以便使所述冷却介质从所述第一循环改变至所述第二循环或者从所述第二循环改变至所述第一循环。

在上述的双向冷却系统中，优选地，所述第一阀和所述第二阀是二位三通阀。

在上述的双向冷却系统中，优选地，所述冷却介质供给子系统包括泵装置、冷却介质存储装置和制冷装置。

在上述的双向冷却系统中，优选地，所述预设值在40至60°C的范围内。

在上述的双向冷却系统中，优选地，所述温度采集模块以固定周期向所述控制模块发送所述温度信号值，并且所述固定周期在0.5至5秒范围内。

在上述的双向冷却系统中，优选地，所述冷却介质是水。

一种汽车，所述汽车设置有上述的双向冷却系统。

一种对双向冷却系统进行控制的方法，所述双向冷却系统包括：第一阀、第二阀、动力电池子系统以及用于供给冷却介质的冷却介质供给子系统，所述第一阀和所述第二阀分别与所述动力电池子系统和所述冷却介质供给子系统保持流体连通；

其中所述双向冷却系统具有第一循环和第二循环，

在所述第一循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第一阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与散热装置进行热交换后，进一步经过所述第二阀回流至所述冷却介质供给子系统；

在所述第二循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第二阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与所述散热装置进行热交换后，进一步经过所述第一阀回流至所述冷却介质供给子系统；

所述双向冷却系统还包括控制器，所述控制器具有控制模块、开关输出模块和用于测量所述动力电池子系统的温度的温度采集模块，所述控制模块分别与所述开关输出模块和所述温度采集模块保持通信，而所述开关输出模块还与所述第一阀和所述第二阀保持通信，

在第一步骤中，所述温度采集模块测量所述动力电池子系统的温度，并且将温度信号值发送至所述控制模块；

在第二步骤中，所述控制模块接收所述温度信号值，并且比较所述温度信号值与预设值的大小，

当所述温度信号值大于所述预设值时，则所述控制模块命令所述开关输出模块切换所述第一阀和所述第二阀，从而使得所述冷却介质从所述第一循环改变至所述第二循环或从所述第二循环改变至所述第一循环；以及

重复所述第一步骤。

本发明所提供的技术方案的有益效果在于：与现有技术相比，利用本发明的双向冷却系统，可以实现对双向冷却系统中冷却介质的循环流动的方向进行调节，从而有效地降低动力电池子系统的温差，进而延长动力电池的寿命。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明的双向冷却系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的一个实施例。应当理解的是，对具体实施例的详细说明用于说明和解释本发明，但并不用于限制本发明。

请参阅图1，它是本发明的双向冷却系统的一个较佳实施例的组成示意图。在该较佳实施例中，双向冷却系统包括第一阀1a、第二阀1b、冷却介质供给子系统和动力电池子系统2，该冷却介质供给子系统主要用于供给诸如水等冷却介质并且驱动该冷却介质在双向冷却系统中的循环流动，其包括依次连接的冷却介质存储装置3、制冷装置(chiller)4以及泵装置5。可以理解，冷却介质存储装置3与制冷装置4保持流体连通，并且制冷装置4与泵装置5保持流体连通，而泵装置5的出口分别与第一阀1a和第二阀1b的入口连接。与此同时，第一阀1a的第一出口与动力电池子系统2的散热装置的第一端口连接，而第一阀1a的第二出口则连接至冷却介质存储装置3；第二阀1b的第一出口与动力电池子系统2的散热装置的第二端口连接，而第二阀1b的第二出口则连接至冷却介质存储装置3，使得第一阀1a和第二阀1b同时与冷却介质供给子系统和动力电池子系统保持流体连通。鉴于第一阀1a和第二阀1b各自具有一个入口和两个出口，因此它们可以优选地采用本领域常用的二位三通阀。为了更清楚地显示各个子系统与阀部件的连接关系，在图中并未绘出动力电池子系统2的具体结构，可以想到的是，动力电池子系统2可以包括具有彼此保持流体连通的第一端口和第二端口的散热装置。此外，冷却介质存储装置3、制冷装置4以及泵装置5都是本领域技术人员所熟知的部件，因此在本说明书中不再过多赘述。

在本实施例中，双向冷却系统还设置有控制器，控制器包括控制模块6、温度采集模块7和开关输出模块8，其中控制模块6分别与温度采集模块7和开关输出模块8保持通信，如图1所示；温度采集模块7用来采集动力电池子系统2各点的工作温度，并且将包括最高温度、温差、平均温度等经过运算处理整合成温度信号值以固定周期(优选地，固定周期可以设置在0.5至5秒的范围内)发送至控制模块6；除了与控制模块6保持通信之外，开关输出模块8还设置成同时与第一阀1a和第二阀1b保持通信；控制模块6从温度采集模块7接收的温度信号值，并且将该温度信号值与预设值进行比较而控制开关输出模块8以切换第一阀1a和第二阀1b的工作状态，从而使得本双向冷却系统中的冷却介质能够以第一循环和第二循环这两种流向完全相反的循环方式进行流动。下面将结合本发明的使用原理进一步介绍上述两种不同的循环以及本双向冷却系统是如何在第一循环和第二循环之间不断转换的。

假设在双向冷却系统的初始化状态中，冷却介质以第一循环的流动顺序在双向冷却系统中流动：在第一循环中，冷却介质经由冷却介质供给子系统、第一阀1a流入动力电池子系统2，在动力电池子系统2中与散热装置进行热交换后，进一步经过第二阀1b回流至冷却介质供给子系统。此时温度采集模块7采集动力电池子系统2的温度信号值并且发送至控制模块6，控制模块6接收该温度信号值并且将其与预设值进行比较，当温度信号值大于预设值(优选地，预设值可以设置在40至60°C的范围内)时，则控制模块6命令开关输出模块切换第一阀1a和第二阀1b的工作状态，从而使得双向冷却系统从第一循环改变至所述第二循环。在第二循环中，冷却介质经由冷却介质供给子系统、第二阀1b流入动力电池子系统2，在动力电池子系统2中与散热装置进行热交换后，进一步经过第一阀1a回流至冷却介质供给子系统。当控制模块6确定从温度采集模块7接收的温度信号值再次大于预设值时，则控制模块6再次命令冷却介质从第二循环改变至第一循环，如此在第一循环和第二循环之间不断转换，从图中的实线箭头可以清楚地看见冷却介质在双向系统中的流动顺序。通过实现冷却介质的流动换向，即冷却介质在上述两种不同循环之间的循环往复，从而保证在动力电池子系统的散热装置中原先温度较高的冷却介质流出的端口变成温度较低的冷却介质流入的断口，温度较低的冷却介质流入的端口变成温度较高的冷却介质流出的端口，换而言之，原先的高温点温度下降而低温点温度上升，从而大大降低了动力电池子系统的散热装置的最高温度和温差，避免了其中的某个或某些部件由于长期在高温下老化损坏而影响动力电池的正常运作。

在本发明的一种实施例中，对本发明的双向冷却系统进行控制的方法包括有如下步骤。

在第一步骤中，所述温度采集模块测量所述动力电池子系统的温度，并且将温度信号值发送至所述控制模块；

在第二步骤中，所述控制模块接收所述温度信号值，并且比较所述温度信号值与预设值的大小，

当所述温度信号值大于所述预设值时，则所述控制模块命令所述开关输出模块切换所述第一阀和所述第二阀，从而使得所述冷却介质从所述第一循环改变至所述第二循环或从所述第二循环改变至所述第一循环；以及

重复所述第一步骤。

综上所述，本发明所提供的双向冷却系统通过改变冷却介质的流动方向而能够有效地降低动力电池的温度，其结构设计合理并且性能优良，尤其具备非常明显的低成本运行的优势，所以在汽车行业领域具有十分良好的推广应用前景。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明的双向冷却系统、设置有该双向冷却系统的汽车以及对双向冷却系统进行控制的方法，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种双向冷却系统，其特征在于，所述双向冷却系统包括：第一阀、第二阀、动力电池子系统以及用于供给冷却介质的冷却介质供给子系统，所述第一阀和所述第二阀分别与所述动力电池子系统和所述冷却介质供给子系统保持流体连通；

其中所述双向冷却系统具有第一循环和第二循环，

在所述第一循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第一阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与散热装置进行热交换后，进一步经过所述第二阀回流至所述冷却介质供给子系统；

在所述第二循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第二阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与所述散热装置进行热交换后，进一步经过所述第一阀回流至所述冷却介质供给子系统；

所述双向冷却系统还包括控制器，所述控制器具有控制模块、开关输出模块和用于测量所述动力电池子系统的温度的温度采集模块，所述控制模块分别与所述开关输出模块和所述温度采集模块保持通信，而所述开关输出模块还与所述第一阀和所述第二阀保持通信，所述控制模块接收从所述温度采集模块发送的温度信号值，并且将所述温度信号值与预设值进行比较，在所述温度信号值大于所述预设值时，所述控制模块命令所述开关输出模块切换所述第一阀和所述第二阀的工作状态，以便使所述冷却介质从所述第一循环改变至所述第二循环或者从所述第二循环改变至所述第一循环。

2.根据权利要求1所述的双向冷却系统，其特征在于，所述第一阀和所述第二阀是二位三通阀。

3.根据权利要求1所述的双向冷却系统，其特征在于，所述冷却介质供给子系统包括泵装置、冷却介质存储装置和制冷装置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的双向冷却系统，其特征在于，所述预设值在40至60°C的范围内。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的双向冷却系统，其特征在于，所述温度采集模块以固定周期向所述控制模块发送所述温度信号值，并且所述固定周期在0.5至5秒范围内。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的双向冷却系统，其特征在于，所述冷却介质是水。

7.一种汽车，其特征在于，所述汽车设置有根据权利要求1-6中任一项所述的双向冷却系统。

8.一种对双向冷却系统进行控制的方法，其特征在于，所述双向冷却系统包括：第一阀、第二阀、动力电池子系统以及用于供给冷却介质的冷却介质供给子系统，所述第一阀和所述第二阀分别与所述动力电池子系统和所述冷却介质供给子系统保持流体连通；

其中所述双向冷却系统具有第一循环和第二循环，

在所述第一循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第一阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与散热装置进行热交换后，进一步经过所述第二阀回流至所述冷却介质供给子系统；

在所述第二循环中，所述冷却介质经由所述冷却介质供给子系统、所述第二阀流入所述动力电池子系统，在所述动力电池子系统中与所述散热装置进行热交换后，进一步经过所述第一阀回流至所述冷却介质供给子系统；

所述双向冷却系统还包括控制器，所述控制器具有控制模块、开关输出模块和用于测量所述动力电池子系统的温度的温度采集模块，所述控制模块分别与所述开关输出模块和所述温度采集模块保持通信，而所述开关输出模块还与所述第一阀和所述第二阀保持通信，

在第一步骤中，所述温度采集模块测量所述动力电池子系统的温度，并且将温度信号值发送至所述控制模块；

在第二步骤中，所述控制模块接收所述温度信号值，并且比较所述温度信号值与预设值的大小，

当所述温度信号值大于所述预设值时，则所述控制模块命令所述开关输出模块切换所述第一阀和所述第二阀，从而使得所述冷却介质从所述第一循环改变至所述第二循环或从所述第二循环改变至所述第一循环；以及

重复所述第一步骤。