CN106848465B - 动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车 - Google Patents

动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车，该冷却保护系统包括控制器、水泵以及水冷管路，其中：所述水冷管路与所述水泵的进出水端、所述动力电池系统所属车辆上的蒸发器均连接，且所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；所述控制器与所述水泵的控制端、所述动力电池系统的电池管理系统均连接，且所述控制器用于根据所述电池管理系统采集到的温度控制所述水泵的运行。本发明相对于现有的液冷方式，没有附加的车载水箱、制冷装置等设备，因此附加重量不大，有利于提高动力电池系统的能量密度。

Description

动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车
技术领域
本发明涉及电池保护技术领域，尤其是涉及一种动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车。
背景技术
动力电池系统是由众多电池组构成，由于个体性能及散热状态的差异，使得各电池组在使用过程中温度不一致，进一步影响动力电池系统的运行状态，加剧动力电池系统的短板效应，降低动力电池系统的运行寿命。
现行的解决方案是对电池组进行风冷处理方式或液冷处理方式，风冷处理方式的设计方案简单、附加重量轻，但由于其导热性能差，难以有效的平衡各电池组的温差。对于更高要求的动力电池系统往往采用液冷处理方式。但现有液冷处理方式的设计方案需要较大的水箱进行内部循环，附加重量较大，不利于提高动力电池系统的能量密度。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明提供了一种动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车，解决了现有液冷处理方式中因附加重量过大，电池系统的能量密度难以提高的技术问题。
(二)技术方案
本发明提供一种动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车，方案如下：
第一方面，本发明提供的动力电池系统的冷却保护系统包括控制器、水泵以及水冷管路，其中：
所述水冷管路与所述水泵的进出水端、所述动力电池系统所属车辆上的蒸发器均连接，且所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；
所述控制器与所述水泵的控制端、所述动力电池系统的电池管理系统均连接，且所述控制器用于根据所述电池管理系统采集到的温度控制所述水泵的运行。
可选的，冷却保护系统还包括流量控制器；所述流量控制器通过其进出水端连接至所述水泵和所述蒸发器之间的任意一侧的水冷管路上，所述流量控制器、所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；所述控制器与所述流量控制器的控制端连接，所述控制器还用于根据所述电池管理系统采集到的温度控制所述流量控制器的流量大小。
可选的，冷却保护系统还包括两个三通电磁阀，其中一个三通电磁阀通过该三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连接至所述水泵和所述蒸发器之间的一侧的水冷管路上，另一个三通电磁阀通过该另一个三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连接至所述水泵和所述蒸发器之间的另一侧的水冷管路上，且两个三通电磁阀的第三进出水端连通；两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第二进出水端、所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第三进出水端、所述水泵以及所述水冷管路形成供水循环流动的保温回路；
所述控制器与两个三通电磁阀的控制端均连接，且所述控制器还用于在所述电池管理系统采集到的温度在第一预设温度范围内时，使每一个三通电磁阀的第一进出水端和第三进出水端连通，在所述电池管理系统采集到的温度大于所述第一预设温度范围的最大值时，使每一个三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连通。
可选的，冷却保护系统还包括流量控制器，所述流量控制器通过其进出水端连接至所述水泵和两个三通电磁阀中任意一个三通电磁阀之间的水冷管路上；所述流量控制器、两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第二进出水端、所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；所述流量控制器、两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第三进出水端、所述水泵以及所述水冷管路形成供水循环流动的保温回路；所述控制器与所述流量控制器的控制端连接，所述控制器还用于根据所述电池管理系统采集到的温度控制所述流量控制器的流量大小。
可选的，冷却保护系统还包括外接接头开关，所述外接接头开关连接在所述水泵和两个三通电磁阀中任意一个三通电磁阀之间的水冷管路上，且所述外接接头开关适于连接至非车载的外循环系统连接；其中，所述外循环系统包括制冷装置或制热装置，所述外循环系统还包括与所述制冷装置或所述制热装置连接的水箱以及连接水箱和所述外接接头开关的进水管和出水管；
所述控制器还用于在所述电池管理系统采集到的温度超出预设的第二预设温度范围时，使每一个三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连通，且使所述外接接头开关打开；
其中，所述第一预设温度范围的最大值小于所述第二预设温度范围的最大值，且所述第一预设温度范围的最小值大于所述第二预设温度范围的最小值。
可选的，所述控制器还用于在所述电池管理系统采集到的温度小于所述第一预设温度范围的最小值且大于或等于所述第二预设温度范围的最小值时，控制所述水泵停止。
可选的，冷却保护系统还包括电源，所述电源连接在所述水泵的控制端和所述控制器之间。
第二方面，本发明提供的动力电池系统包括至少一个电池组以及与所述至少一个电池组连接的电池管理系统，还包括上述冷却保护系统。
第三方面，本发明提供的电动汽车包括蒸发器，还包括上述动力电池系统。
(三)有益效果
本发明提供的动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车，水泵为水冷管路中的水循环提供动力，当水输送至蒸发器内时，通过蒸发器的蒸发将热量释放至车外，进而当水从蒸发器输出时，水温便低，从而可以利用冷却后的水对电池组进行降温。由于水冷管路所连接的电池管理系统、蒸发器均是现有车辆上的装置，其中仅仅是利用车辆上的蒸发器与水冷管路连接，与水泵一起形成冷却回路，而控制器与车辆上的电池管理系统连接，直接获取电池管理系统采集的温度进行控制，因此本实施例相对于现有的液冷方式，没有附加的车载水箱、制冷装置等设备，因此附加重量不大，有利于提高动力电池系统的能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1示出了本发明一实施例中冷却保护系统与蒸发器、电池管理系统的连接示意图；
附图标记说明：
1-水冷管路；2-水泵；21-水泵的控制端；22-电源；3-控制器；4-蒸发器；5-电池管理系统；6-流量控制器；61-流量控制器的控制端；7-三通电磁阀；71-第一进出水端；72-第二进出水端；73-第三进出水端；74-三通电磁阀的控制端；8-外接接头开关；9-外循环系统。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本发明公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
实施例1
本发明实施例提供一种动力电池系统的冷却保护系统，如图1所示，该冷却保护系统包括：控制器3、水泵2以及水冷管路1，其中：
所述水冷管路1与所述水泵2的进出水端、所述动力电池系统所属车辆上的蒸发器4均连接，且所述水泵2、所述蒸发器4以及所述水冷管路1形成供水循环流动的冷却回路；
所述控制器3与所述水泵2的控制端21、所述动力电池系统的电池管理系统5均连接，且所述控制器3用于根据所述电池管理系统5采集到的温度控制所述水泵2的运行。
可理解的是，其中的电池管理系统5，即为BMS系统，作为集成电路，用于采集电池组的电压、电流、温度等参数，以对电池组进行状态监控。
本实施例提供的动力电池系统的冷却保护系统，水泵2为水冷管路1中的水循环提供动力，当水输送至蒸发器4内时，通过蒸发器4的蒸发将热量释放至车外，进而当水从蒸发器4输出时，水温便低，从而可以利用冷却后的水对电池组进行降温。由于水冷管路1所连接的电池管理系统5、蒸发器4均是现有车辆上的装置，其中仅仅是利用车辆上的蒸发器4与水冷管路1连接，与水泵2一起形成冷却回路，而控制器3与车辆上的电池管理系统5连接，直接获取电池管理系统5采集的温度进行控制，因此本实施例相对于现有的液冷方式，没有附加的车载水箱、制冷装置等设备，因此附加重量不大，有利于提高动力电池系统的能量密度。
实施例2
在上述实施例1的基础上，如图1所示，本实施例提供的冷却保护系统还包括流量控制器6；所述流量控制器6通过其进出水端连接至所述水泵2和所述蒸发器4之间的任意一侧的水冷管路1上，所述流量控制器6、所述水泵2、所述蒸发器4以及所述水冷管路1形成供水循环流动的冷却回路；所述控制器3与所述流量控制器6的控制端61连接，所述控制器3还用于根据所述电池管理系统5采集到的温度控制所述流量控制器6的流量大小。
这里，在上述冷却回路中设置一流量控制器6，利用控制器3对流量进行控制。例如，当电池组表面温度较高，在利用冷却回路进行降温的过程中，温度下降的速度过慢，则可以通过增大流量的方式加快电池组表面温度的降低，从而使得温度的调节更加灵活。
与上一实施例同样的，本实施例相对于现有的液冷方式，没有附加的车载水箱、制冷装置等设备，因此附加重量不大，有利于提高动力电池系统的能量密度。
实施例3
在上述实施例1的基础上，如图1所示，本实施例提供的冷却保护系统还包括两个三通电磁阀7，其中一个三通电磁阀7通过该三通电磁阀7的第一进出水端71和第二进出水端72连接至所述水泵2和所述蒸发器4之间的一侧的水冷管路1上，另一个三通电磁阀7通过该另一个三通电磁阀7的第一进出水端71和第二进出水端72连接至所述水泵2和所述蒸发器4之间的另一侧的水冷管路1上，且两个三通电磁阀7的第三进出水端73连通；两个三通电磁阀7的第一进出水端71、两个三通电磁阀7的第二进出水端72、所述水泵2、所述蒸发器4以及所述水冷管路1形成供水循环流动的冷却回路；两个三通电磁阀7的第一进出水端71、两个三通电磁阀7的第三进出水端73、所述水泵2以及所述水冷管路1形成供水循环流动的保温回路；所述控制器3与两个三通电磁阀7的控制端74均连接，且所述控制器3还用于在所述电池管理系统5采集到的温度在第一预设温度范围内时，使每一个三通电磁阀7的第一进出水端71和第三进出水端73连通，在所述电池管理系统5采集到的温度大于所述第一预设温度范围的最大值时，使每一个三通电磁阀7的第一进出水端71和第二进出水端72连通。
可理解的是，所谓的三通电磁阀7实际上是有三个进出水端：第一进出水端71、第二进出水端72、第三进出水端73。保温回路中由于没有蒸发器4，因此不会对管路中的水降温，而是对电池组起到保温的作用。当每个三通电磁阀7的第一进出水端71和第二进出水端连通时，冷却回路导通，因此此时可以利用冷却回路进行降温。当每个三通电磁阀7的第一进出水端71和第三进出水端连通时，保温回路导通，因此此时可以利用保温回路进行保温。
举例来说，将上述第一预设温度范围设置为电池组的正常工作温度范围，在正常工作温度范围内，控制器3根据电池管理系统5采集的温度得知当前电池组处于正常工作状态，便通过每一三通电池阀的控制端74控制该三通电磁阀7的第一进出水端71和第三进出水端73连通，此时保温回路导通，然后利用该保温回路对电池组保温。所谓的保温过程，实际上是当电池组温度稍微高于回路中的水温时，回路中的水温把电池组温度降低下来。当电池组温度稍微低于回路中的水温时，回路中的水温把电池组的水温升高一点，从而保持电池组的温度在一个正常范围内。当时当电池组高于该正常工作温度范围的最大值时，也就是说，超出正常工作温度范围时，控制器3便通过每一个三通电磁阀7的控制端74控制该三通电池阀的第一进出水端71和第二进出水端72连通，此时冷却水路导通，利用回路中的蒸发器4对水进行降温，进而对电池组进行降温。可见，这里通过三通电磁阀7可以实现对两种回路的切换，实现对不同温度状态下的调节。
当然，还可以参考实施例2，在本实施例中增加一流量控制器6，具体为：流量控制器6通过其进出水端连接至所述水泵2和两个三通电磁阀7中任意一个三通电磁阀7之间的水冷管路1上；所述流量控制器6、两个三通电磁阀7的第一进出水端71、两个三通电磁阀7的第二进出水端72、所述水泵2、所述蒸发器4以及所述水冷管路1形成供水循环流动的冷却回路；所述流量控制器6、两个三通电磁阀7的第一进出水端71、两个三通电磁阀7的第三进出水端73、所述水泵2以及所述水冷管路1形成供水循环流动的保温回路；所述控制器3与所述流量控制器6的控制端61连接，所述控制器3还用于根据所述电池管理系统5采集到的温度控制所述流量控制器6的流量大小。
这里，由于流量控制器6设置在所述水泵2和两个三通电磁阀7中任意一个三通电磁阀7之间的水冷管路1上，因此流量控制器6既参与冷却回路，又参与了保温回路，因此不仅在冷却过程中可以控制流量，也可以在保温过程中控制流量。
在本实施例中，无论是否设置流量控制器6，为了对电池温度进行进一步调节，冷却保护系统还可以包括外接接头开关8，所述外接接头开关8连接在所述水泵2和两个三通电磁阀7中任意一个三通电磁阀7之间的水冷管路1上，且所述外接接头开关8适于连接至非车载的外循环系统9连接；其中，所述外循环系统9包括制冷装置或制热装置，所述外循环系统9还包括与所述制冷装置或所述制热装置连接的水箱以及连接水箱和所述外接接头开关8的进水管和出水管；所述控制器3还用于在所述电池管理系统5采集到的温度超出预设的第二预设温度范围时，使每一个三通电磁阀7的第一进出水端71和第二进出水端72连通，且使所述外接接头开关8打开；其中，所述第一预设温度范围的最大值小于所述第二预设温度范围的最大值，且所述第一预设温度范围的最小值大于所述第二预设温度范围的最小值。
可理解的是，所述第一预设温度范围的最大值小于所述第二预设温度范围的最大值，且所述第一预设温度范围的最小值大于所述第二预设温度范围的最小值，是指第一预设温度范围落在第二温度范围内。
可理解的是，由于所述外循环系统9包括制冷装置或制热装置，所述外循环系统9还包括与所述制冷装置或所述制热装置连接的水箱以及连接水箱和所述外接接头开关8的进水管和出水管，因此水泵2、外接接头开关8、水箱的进水管、水箱、制冷装置或所述制热装置、水箱的出水管以及水冷管路1形成一个外部热管理回路。当温度超出预设的第二预设温度范围时，控制器3控制外接接头开关8打开，且每一个三通电磁阀7的第一进出水端71和第二进出水端72连通，利用外循环系统9中的制冷装置或制热装置为电池组进行制冷或制热。
举例来说，当温度高于第二预设范围的最大值时，使车辆停车，人为将外接接头开关8与外循环系统9连接，然后利用外循环系统9中的制冷装置为电池组制冷。或者，当温度低于第二预设范围的最小值时，使车辆停车，人为将外接接头开关8与外循环系统9连接，然后利用外循环系统9中的制热装置为电池组制热。
由于外循环系统9为非车载装置，可以设置在某一站点，因此没有增加电池系统的附加重量，没有降低电池系统的能量密度。
在上述过程中，还存在一种情况，就是当电池组的温度小于所述第一预设温度范围的最小值且大于或等于所述第二预设温度范围的最小值的情况，此时，电池组的温度比正常的工作温度范围低，但是要大于或等于比较危险的第二预设温度范围的最小值，此时可以借助电池组自身供电所产生的热量来提高表面温度，因此此时可以控制所述水泵2停止。应当知道的是，当水泵2停止时，不论是哪个回路都不能起作用。
与实施例1同样的，本实施例相对于现有的液冷方式，没有附加的车载水箱、制冷装置等设备，因此附加重量不大，有利于提高动力电池系统的能量密度。
实施例4
在上述任一实施例的基础上，如图1所示，本实施例提供的冷却保护系统还包括电源22，所述电源22连接在所述水泵2的控制端21和所述控制器3之间。在本实施例中，利用电源22为控制器3和水泵2供电，保证控制器3和电源22的正常运行。
与实施例1同样的，本实施例相对于现有的液冷方式，没有附加的车载水箱、制冷装置等设备，因此附加重量不大，有利于提高动力电池系统的能量密度。
实施例5
本实施例提供一种动力电池系统，该动力电池系统包括至少一个电池组以及与所述至少一个电池组连接的电池管理系统5，还包括上述任一实施例中的冷却保护系统。
可理解的是，本实施例中提供的动力电池系统包括上述任一实施例中的冷却保护系统，因此有关内容的解释、举例说明、可选实施例方式、有益效果等部分可以参考上述实施例1～4，这里不再赘述。
实施例6
本实施例提供一种电动汽车，包括蒸发器4，还包括实施例5中的动力电池系统。
可理解的是，本实施例中提供的动力电池系统包括实施例5中的动力电池系统，而实施例5中的动力电池系统包括上述实施例1～4中任一冷却保护系统，因此有关内容的解释、举例说明、可选实施例方式、有益效果等部分可以参考上述实施例1～4，这里不再赘述。
综上所述：
本发明实施例提供的动力电池系统的冷却保护系统、动力电池系统和电动汽车，水泵为水冷管路中的水循环提供动力，当水输送至蒸发器内时，通过蒸发器的蒸发将热量释放至车外，进而当水从蒸发器输出时，水温便低，从而可以利用冷却后的水对电池组进行降温。由于水冷管路所连接的电池管理系统、蒸发器均是现有车辆上的装置，其中仅仅是利用车辆上的蒸发器与水冷管路连接，与水泵一起形成冷却回路，而控制器与车辆上的电池管理系统连接，直接获取电池管理系统采集的温度进行控制，因此本实施例相对于现有的液冷方式，没有附加的车载水箱、制冷装置等设备，因此附加重量不大，有利于提高动力电池系统的能量密度。
另外，本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种动力电池系统的冷却保护系统，其特征在于，包括控制器、水泵以及水冷管路，其中：
所述水冷管路与所述水泵的进出水端、所述动力电池系统所属车辆上的蒸发器均连接，且所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；
所述控制器与所述水泵的控制端、所述动力电池系统的电池管理系统均连接，且所述控制器用于根据所述电池管理系统采集到的温度控制所述水泵的运行；
还包括两个三通电磁阀，其中一个三通电磁阀通过该三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连接至所述水泵和所述蒸发器之间的一侧的水冷管路上，另一个三通电磁阀通过该另一个三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连接至所述水泵和所述蒸发器之间的另一侧的水冷管路上，且两个三通电磁阀的第三进出水端连通；两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第二进出水端、所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第三进出水端、所述水泵以及所述水冷管路形成供水循环流动的保温回路；
所述控制器与两个三通电磁阀的控制端均连接，且所述控制器还用于在所述电池管理系统采集到的温度在第一预设温度范围内时，使每一个三通电磁阀的第一进出水端和第三进出水端连通，在所述电池管理系统采集到的温度大于所述第一预设温度范围的最大值时，使每一个三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连通；
还包括外接接头开关，所述外接接头开关连接在所述水泵和两个三通电磁阀中任意一个三通电磁阀之间的水冷管路上，且所述外接接头开关适于连接至非车载的外循环系统连接；其中，所述外循环系统包括制冷装置或制热装置，所述外循环系统还包括与所述制冷装置或所述制热装置连接的水箱以及连接水箱和所述外接接头开关的进水管和出水管；
所述控制器还用于在所述电池管理系统采集到的温度超出预设的第二预设温度范围时，使每一个三通电磁阀的第一进出水端和第二进出水端连通，且使所述外接接头开关打开；
其中，所述第一预设温度范围的最大值小于所述第二预设温度范围的最大值，且所述第一预设温度范围的最小值大于所述第二预设温度范围的最小值。
2.根据权利要求1所述的冷却保护系统，其特征在于，还包括流量控制器；所述流量控制器通过其进出水端连接至所述水泵和所述蒸发器之间的任意一侧的水冷管路上，所述流量控制器、所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；所述控制器与所述流量控制器的控制端连接，所述控制器还用于根据所述电池管理系统采集到的温度控制所述流量控制器的流量大小。
3.根据权利要求1所述的冷却保护系统，其特征在于，还包括流量控制器，所述流量控制器通过其进出水端连接至所述水泵和两个三通电磁阀中任意一个三通电磁阀之间的水冷管路上；所述流量控制器、两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第二进出水端、所述水泵、所述蒸发器以及所述水冷管路形成供水循环流动的冷却回路；所述流量控制器、两个三通电磁阀的第一进出水端、两个三通电磁阀的第三进出水端、所述水泵以及所述水冷管路形成供水循环流动的保温回路；所述控制器与所述流量控制器的控制端连接，所述控制器还用于根据所述电池管理系统采集到的温度控制所述流量控制器的流量大小。
4.根据权利要求1所述的冷却保护系统，其特征在于，所述控制器还用于在所述电池管理系统采集到的温度小于所述第一预设温度范围的最小值且大于或等于所述第二预设温度范围的最小值时，控制所述水泵停止。
5.根据权利要求1所述的冷却保护系统，其特征在于，还包括电源，所述电源连接在所述水泵的控制端和所述控制器之间。
6.一种动力电池系统，包括至少一个电池组以及与所述至少一个电池组连接的电池管理系统，其特征在于，还包括权利要求1～5任一所述的冷却保护系统。
7.一种电动汽车，包括蒸发器，其特征在于，还包括权利要求6所述的动力电池系统。
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