CN106602172A - 一种动力电池恒温系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池恒温系统，包含：密封容器、控制器、第一流通支路和冷却支路以及第二流通支路形成的呈真空的循环回路；当动力电池的温度低于最高工作温度时，调整调温容器内的冷却液的温度至动力电池的正常工作温度范围，此后冷却液流经第一流通支路、密封容器、第二流通支路并回流至调温容器以实现所述动力电池的温度平衡；当动力电池的温度高于其最高工作温度时，调温容器内的冷却液至少流经冷却支路、密封容器和第二流通支路并回流至调温容器以实现动力电池的温度平衡。本赛季互实现动力电池的降温、加热和恒温，解决动力电池低温充电慢、放电功率不能满足机动车要求的问题，同时保证能够在极寒天气状况下正常运行。

Description

一种动力电池恒温系统

技术领域

本发明涉及汽车动力电池技术领域，尤其是一种动力电池的恒温系统及方法。

背景技术

目前，由于能源危机以及空气污染引起的问题，人们迫切希望能够开发出能够全带传统石油能源的新能源。在这样的背景下，动力电池应孕而生。在汽车中采用动力电池来取代常规的石油等能源不仅能够缓解能源危机，而且由于动力电池本身无污染，可以减少环境污染。

随着电动车的迅速发展，动力电池的性能成为电动车普及的关键。但是，动力电池对使用环境温度较为敏感，这就限制了其自身的发展和普及。以动力电池中的锂离子动力电池为例，一般而言，锂离子电池组的使用环境为-30℃～55℃，而当温度为-30℃～-10℃，锂离子电池放电容量不足其在25℃的50％，此时充电还会导致锂离子电池组发生不可逆损坏，甚至有安全隐患；当锂离子电池在高于55℃环境下使用又会大大减少其使用寿命。

因此，将动力电池的工作温度控制在一个合适的范围内，对锂离子电池的性能有着举足轻重的作用。

当前电动汽车普遍存在的问题：

第一、当电池温度超过40℃时其充放电效率就会大幅降低，而电池、电动机在工作时会不断放热，导致在高温天气电池温度会不断攀升。

第二、当电池温度低于5℃时，其放电功率不能满足电机的正常工作要求，造成电机功率不足，致使电动车辆无法获得较好的动力性能。

为了解决上述技术问题，中国专利号为：201310414447.9，名为电动汽车动力电池恒温方法及其系统的专利技术公开了这样的技术方案：首先将电动汽车的动力电池安装在一个密封容器中，其次使该密封容器分别与真空泵及车载空调系统的热交换器相连通，利用真空泵对密封容器抽真空，使其工作在真空状态下，利用真空保温原理使动力电池恒温，第三，在温度控制器的控制下开启真空泵和热交换器，通过真空泵将热交换器产生的热气或冷气引入密封容器中，使密封容器内的温度恒定在动力电池最佳工作温度范围内并使密封容器处于真空状态。该技术利用电动汽车所配置的空调系统作为使电池恒温的热源和冷源，同时首次创造性地将真空保温技术应用于车用电池的恒温管理中，不仅方法结构简单，易于实现，而且能提高车用动力电池的性能，延长电池的性能，延长电池的使用寿命。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出一种动力电池恒温系统，其目的是避免动力电池在使用过程中出现温度漂移，而影响使用性能的问题；满足了电动车在高寒或者高温天气都能正常运行。

为了解决上述的技术问题，本发明提出的基本技术方案是：一种动力电池恒温系统，包含：

用以收容动力电池并呈真空的密封容器以及控制器；

所述密封容器的输入端至少连通第一流通支路和冷却支路，该密封容器的输出端连通第二流通支路，其中，所述第一流通支路、冷却支路和第二流通支路的另一端都连通至一装有冷却液的具有加热功能的调温容器以形成一呈真空的循环回路；

其中，当动力电池的温度低于其正常工作的最高温度时，调整调温容器内的冷却液的温度至动力电池的正常工作温度范围，此后冷却液流经第一流通支路、密封容器、第二流通支路并回流至调温容器以实现所述动力电池的温度平衡；

其中，当动力电池的温度高于其正常工作的最高温度时，调温容器内的冷却液至少流经冷却支路、密封容器和第二流通支路并回流至调温容器以实现动力电池的温度平衡。

进一步的，所述密封容器内设置第一温度传感器以测定所述动力电池的温度并传输至控制器；所述调温容器内设置第二温度传感器以测定冷却液的温度并传输至控制器。

进一步的，所述第一流通支路包括第一液流管，在该第一液流管沿冷却液流动方向依序设置与控制器连接的第一循环泵和第一截止阀，所述第一循环泵位于所述调温容器内。

进一步的，所述冷却支路包括其输入端和输出端连通在所述第一液流管的冷凝盘管，该冷凝盘管的输入端和输出端分别连接与控制器连接的第三截止阀和第四截止阀，且所述冷凝盘管的输入、出端位于所述第一截止阀的两侧。

进一步的，所述冷凝盘管的前端设置一冷却风扇以对所述冷凝盘管进行对流冷却。

进一步的，所述第二流通支路包括第二液流管和位于该第二液流管上的连接至控制器的第二截止阀。

进一步的额，所述密封容器设置一电控恒压阀和在系统压力大于2MPa时泄压的安全阀。

进一步的，所述调温容器连通一冷却液加注管，且该调温容器还连接一与所述控制器连接的真空泵以对恒温系统进行抽真空，并在该调温容器内设置与控制器连接的加热器以对冷却液加热。

进一步的，所述调温容器还设置一与控制器连接的压力传感器以测定恒温系统的压力。

本发明的有益效果是：

本发明的技术方案中，将密封容器、第一流通支路、第二流通支路、冷却支路和调温容器融合一体，形成一种新型整个循环系统呈真空的的动力电池恒温系统，本系统能够实现动力电池的降温、加热和恒温，解决动力电池低温充电慢、放电功率不能机动车要求的问题，同时保证了电动汽车能够在极寒天气状况下运行正常，实现寒冷天气电动汽车的顺利开动。

附图说明

图1为本发明所述一种动力电池的恒温系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1对本发明做进一步的说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。

本发明一种动力电池恒温系统，包含：用以收容动力电池10并呈真空的密封容器20以及控制器；所述密封容器20的输入端至少连通第一流通支路30和冷却支路40，该密封容器20的输出端连通第二流通支路50，其中，所述第一流通支路30、冷却支路40和第二流通支路50的另一端都连通至一装有冷却液的具有加热功能的调温容器60以形成一呈真空的循环回路；

其中，当动力电池10的温度低于其正常工作的最高温度时，调整调温容器60内的冷却液的温度至动力电池10的正常工作温度范围，此后冷却液流经第一流通支路30、密封容器20、第二流通支路50并回流至调温容器60以实现所述动力电池10的温度平衡；

其中，当动力电池10的温度高于其正常工作的最高温度时，调温容器60内的冷却液至少流经冷却支路40、密封容器20和第二流通支路50并回流至调温容器60以实现动力电池的温度平衡。

具体的，所述密封容器20为一箱体，其具有一定的强度以保证动力电池10的安全以不至于很容易被损坏。为了能够很好的实现动力电池10的恒温，该动力电池10悬空在该密封容器20内，这样，在冷却液流过时能够尽可能接触到动力电池的所有外表面。为了测定该动力电池10的温度，在其上设置第一温度传感器201，该第一温度传感器201与控制器连接，以将其测得的温度传输至控制器。在该密封容器20内还设置有一电控恒压阀202和在系统压力大于2MPa时泄压的安全阀203，该电控恒压阀202和安全阀203都是与所述的控制器连接实现控制的，该电控恒压阀202的作用是保证恒温系统内的管道内的压力恒定，而安全阀203的作用是保证恒温系统内的压力不会超出范围。

在密封容器20的左侧面的上方(方位以附图为准)设置有一输入端和输出端。该输入端连接接入管，所述接入管同时连接所属的第一流通支路30和冷却支路40。

详细的，所述第一流通支路30包括第一液流管301，在该第一液流管301沿冷却液流动方向依序设置与控制器连接的第一循环泵302和第一截止阀303，所述第一循环泵302位于所述调温容器60内；正常工作时，第一循环泵302用于将调温容器60内的冷却液吸附到第一液流管301内。具体的，在本发明中，所述第一截止阀303为电磁截止阀，该第一截止阀303接收控制器传输的控制信号实现自动控制。

所述冷却支路40包括其输入端和输出端连通在所述第一液流管301的冷凝盘管401，该冷凝盘管401的输入端和输出端分别连接与控制器连接的第三截止阀402和第四截止阀403，且所述冷凝盘管401的输入、出端位于所述第一截止阀303的两侧。采用本技术布置的原因在于，一方面不需要另外提供一根管子实现冷凝盘管401的与调温容器60和密封容器50的连接，节省成本，另一方面，冷凝盘管401的输入、出端之间的第一液流管301之间设置第一截止阀303除了实现第一液流管301的冷却液流通之外，在需要冷却时，还能保证冷却液都从冷凝盘管401流过以实现对动力电池10更好的冷却性能。除此之外，作为另外一种实现方式，可以在冷凝盘管401的输入端和输出端分别连通一根管子以实现与所述调温容器60和密封容器50的连通，具体的，在连通调温容器60的管子端设置循环泵实现冷却液的泵入。更进一步的，所述的冷凝盘管401的前端设置一冷却风扇404以对所述冷凝盘管401进行对流冷却。冷却风扇的控制方式有3种：一是适用于大型车辆和重型车辆的机械驱动控制方式；二是与发动机ECU无关、环境参数独自监控的自控电动控制方式；三是综合发动机、空调、压缩机、车速等多种参数信息的综合型智能控制方式。前者主要是利用机械传动原理。在本发明中，使用的是独立的控制方式，即通过外置的控制器实现冷却风扇的控制。

其中，所述第二流通支路50包括第二液流管501和位于该第二液流管501上的连接至控制器的第二截止阀502。该第二液流管501接收来自密封容器20的冷却液并回流至调温容器60。其中的第二截止阀502是用于实现第二液流管501的截止或者关闭。

调温容器60为箱式结构，其内盛放冷却液。为了实现调温，在该调温容器60内设置有加热器601，该加热器601与所述的控制器连接实现对冷却液的加温。为了测定冷却液的温度，在该调温容器60内设置有第二温度传感器602，该第二温度传感器602测得的冷却液的温度数据，并传输至所述的控制器。当第二温度传感器602测量的温度小于所要求的值时，控制器将会控制加热器601对冷却液进行加温。为了测定系统的压力，在该调温容器60内设置有压力传感器603，通过该压力传感器603检测内部的压力。为了保证系统内部的是真空的，调温容器60连通一个真空泵604，另外为了保证不会泄压，在真空泵604的与调温容器60之间设置第五截止阀605。为了进行加液，调温容器60连通一个冷却液加注管606，以向所述的调温容器60添加冷却液。

值得说明一下的是，在本发明中提到的截止阀、传感器、加热器循环泵、冷却风扇等电器都是与控制器连接的以实现智能控制。

本发明的控制方法有四种模式，以下将详细述说。

一、常温方法：

控制器启动，第一温度传感器201打开，第二温度传感器602关闭；第一温度传感器201检测的动力电池10表面温度高于5℃低于40℃时，第一截止阀303和第二截止阀502打开，第一循环泵302开启，冷却液由调温容器60中向第一液流管301、密封容器20和第二液流管501中流动，；而其实，其他受控制器控制的部件均处于关闭状态，通过流流动的冷却液实现动力电池10的恒温。

二、冷却方法：

控制器启动，第一温度传感器201打开，第二温度传感器602关闭，第一温度传感器201检测到动力电池10的表面温度超过40℃时，加热器601等受控制器控制的部件均处于关闭状态，而第一截止阀303和第二截止阀502打开；此后，第一循环泵302启动，第三截止阀402和第四截止阀403打开，而第一截止阀303此时将关闭，冷却风扇404工作，此时的冷却液在第一循环泵302的作用下进入到第一液流管301，由于第一截止阀303处于关闭状态，冷却液将会流进所述的冷凝盘管401，在该冷凝盘管401内经过长距离的流动，并在冷却风扇404的强烈对吹，降低了冷却液的温度，经过冷却后的冷却液进入到所述的密封容器20内，寒冷的冷却液流过动力电池10的表面后将带走动力电池10的热量，从而降低了动力电池10的温度，在不断的循环中，动力电池10的温度将会恢复到其正常的工作温度范围，即5℃-40℃。流过动力电池10后的冷却液将回流至调温容器60内。

三、恒温方法：

控制器启动，第一温度传感器201打开，第二温度传感器602关闭，第一温度传感器201检测到动力电池10的表面温度低于5℃大于0℃时，加热器601等受控制器控制的其他部件关闭，第三截止阀402和第四截止阀403关闭，第一截止阀303、第二截止阀502和第五截止阀605打开，真空泵604打开对系统抽真空，当压力传感器603检测到的压力达到-0.9MPa时，第一截止阀303关闭，10s后，第二截止阀502关闭，而后第五截止阀605关闭，最后真空泵604关闭。

四、加热方法：

第一温度传感器201打开，第二温度传感器602关闭，第一温度传感器201 检测到动力电池10的表面温度低于0℃时，控制器控制第一温度传感器201关闭，第二温度传感器602测量冷却液的温度；其中第三截止阀402、第四截止阀403和第五截止阀关闭，第一截止阀303和第二截止阀502打开，此时，控制器控制所述电控恒压阀202至所述压力传感器603测得的数据小于-0.1MPa时，控制器控制所述加热器601工作以对冷却液进行加热；此时第一循环泵302运行，迫使经过加热后的冷却液进入到第一液流管301、密封容器20和第二液流管501，并最终回流至所述的调温容器60，在此过程中不断对所述的动力电池10加温，直至动力电池10的温度大于30℃，此后加热器601将关闭。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种动力电池恒温系统，包含：

用以收容动力电池并呈真空的密封容器以及控制器；其特征在于：

所述密封容器的输入端至少连通第一流通支路和冷却支路，该密封容器的输出端连通第二流通支路，其中，所述第一流通支路、冷却支路和第二流通支路的另一端都连通至一装有冷却液的具有加热功能的调温容器以形成一呈真空的循环回路；

其中，当动力电池的温度低于其正常工作的最高温度时，调整调温容器内的冷却液的温度至动力电池的正常工作温度范围，此后冷却液流经第一流通支路、密封容器、第二流通支路并回流至调温容器以实现所述动力电池的温度平衡；

其中，当动力电池的温度高于其正常工作的最高温度时，调温容器内的冷却液至少流经冷却支路、密封容器和第二流通支路并回流至调温容器以实现动力电池的温度平衡。

2.如权利要求1所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述密封容器内设置第一温度传感器以测定所述动力电池的温度并传输至控制器；所述调温容器内设置第二温度传感器以测定冷却液的温度并传输至控制器。

3.如权利要求1所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述第一流通支路包括第一液流管，在该第一液流管沿冷却液流动方向依序设置与控制器连接的第一循环泵和第一截止阀，所述第一循环泵位于所述调温容器内。

4.如权利要求3所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述冷却支路包括其输入端和输出端连通在所述第一液流管的冷凝盘管，该冷凝盘管的输入端和输出端分别连接与控制器连接的第三截止阀和第四截止阀，且所述冷凝盘管的输入、出端位于所述第一截止阀的两侧。

5.如权利要求4所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述冷凝盘管的前端设置一冷却风扇以对所述冷凝盘管进行对流冷却。

6.如权利要求1所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述第二流通支路包括第二液流管和位于该第二液流管上的连接至控制器的第二截止阀。

7.如权利要求1所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述密封容器设置一电控恒压阀和在系统压力大于2MPa时泄压的安全阀。

8.如权利要求1所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述调温容器连通一冷却液加注管，且该调温容器还连接一与所述控制器连接的真空泵以对恒温系统进行抽真空，并在该调温容器内设置与控制器连接的加热器以对冷却液加热。

9.如权利要求1所述的一种动力电池恒温系统，其特征在于：所述调温容器还设置一与控制器连接的压力传感器以测定恒温系统的压力。