CN107069144A - 一种电动汽车电池温度调节系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车电池温度调节系统，电池模组由多个动力电池通过导电条连接组成，动力电池的两侧均附着有导热贴膜，动力电池的两侧分别设置有第一卡槽和第二卡槽，第一卡槽和第二卡槽内均插接有与所述导热贴膜相接触的热电片，温度控制单元包括控制器和人机交互模块，控制器接有电池温度传感器、热电片温度传感器、电流传感器、电压采集芯片和开关阵列模块。本发明还公开了一种电动汽车电池温度调节方法。本发明以热电调温为主，液体调温为辅的方式，根据检测到的动力电池表面温度，进行闭环控制处理，智能调节热电片的吸热速率和放热速率，调节每个动力电池的表面温度，相对于传统调温方式，响应速度更快，控制更精确，调温效率高。
Description
技术领域
本发明属于电池监控技术领域，具体涉及一种电动汽车电池温度调节系统及方法。
背景技术
环境污染，能源危机日益严重，各国都把工作的重心放在新能源产业上面。电动汽车作为新能源产业的典型代表，一直受到业界的追捧。然而，其电池技术一直是电动汽车亟待突破的瓶颈。
研究表明，以动力锂电池为例，其最佳的工作温度范围在25℃-45℃范围之内，电池寿命和工作效率最高。然而，在动力电池实际工作的时候温度往往达不到最佳的温度。当工作温度低于0℃的时候，电池的内阻会急剧升高，大大降低电池的性能；当温度过高时，会加快电池内部的副反应的速度，不可逆反应物增多，电池可用容量大大衰减，输出功率降低；当温度进一步升高甚至会出现电池自燃，爆炸等安全事故。因此，开发动力电池温度调节系统十分必要。
目前来说，主流的温度调节策略包括四种：空气调温、液体调温、相变材料调温和车载空调调温。空气调温虽然调温结构简单，但是效率较低；相变材料调温虽然调温效果好，但是造价较大，处于实验室阶段；车载空调组合调温，相对风冷调温效果好，但是结构复杂；综合比对，液体调温效率高，结构较简单相对来说是目前各大车企广泛采用的方式，但是其调温系统的结构和效率还有很大的提升空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电动汽车电池温度调节系统，其结构简单、设计合理，以新型的热电调温为主，液体调温为辅的方式，根据检测到的动力电池表面温度，进行闭环控制处理，智能调节热电片的吸热速率和放热速率，调节每个动力电池的表面温度，相对于传统调温方式，响应速度更快，控制更精确，调温效率高，实现效果好，使用操作方便，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：包括电池模组和温度控制单元，所述电池模组由多个电池单元通过导电条并联组成，所述电池单元由多个动力电池通过导电条串联组成，所述动力电池的两侧均附着有导热贴膜，所述动力电池的两侧分别设置有第一卡槽和第二卡槽，所述第一卡槽和第二卡槽内均插接有与所述导热贴膜相接触的热电片，所述温度控制单元包括控制器和人机交互模块，所述控制器的输入端接有用于检测所述动力电池温度的电池温度传感器、分别用于检测所述热电片冷端温度和热端温度的热电片温度传感器、用于采集所述电池单元的总线电流的电流传感器和用于采集每个所述动力电池电压的电压采集芯片，所述控制器接有与多个所述电池单元对应的开关阵列模块，所述开关阵列模块接有与所述热电片连接的H换向电路和用于控制热电片电流大小的调流模块。
上述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述动力电池的周侧设置有用于调节所述热电片热量的调温管路，所述第一卡槽和第二卡槽上均设置有供所述调温管路穿过的凹槽，所述控制器的输出端接有与所述调温管路相接的液压控制模块。
上述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述人机交互模块包括电池组虚拟机和设置在每个所述动力电池内的电子标签，所述电池组虚拟机和控制器双向通信，所述电子标签和电池组虚拟机相接。
上述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：还包括用于收纳所述电池模组的电池组壳体，所述电池组壳体包括电池箱和与所述电池箱配合的电池盖。
上述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：相邻两个所述动力电池之间设置有防撞击隔板，所述防撞击隔板与所述电池箱的内壁插接连接。
上述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述第一卡槽和第二卡槽均粘接在所述动力电池的外侧。
上述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述H换向电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4的基极分别与控制器相接，所述三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极与所述热电片的一端相接，所述三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极与所述热电片的另一端相接。
上述的利用电动汽车电池温度调节系统进行电动汽车电池温度调节的方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：
步骤一、数据采集：
步骤101、动力电池温度采集：通过多个分别设置在所述动力电池上的电池温度传感器实时采集每个所述动力电池的表面温度，通过多个分别设置在所述热电片冷端和热端的热电片温度传感器实时采集每个所述热电片的冷端温度和热端温度，将采集到的表面温度、冷端温度和热端温度实时发送给控制器；
步骤102、动力电池电压电流采集：通过电流传感器实时采集所述动力电池总线的充放电电流，通过电压采集芯片实时采集所述动力电池的电压；
步骤二、速率计算：
步骤201、动力电池发热速率计算：控制器根据公式计算动力电池的发热速率，其中表示第i个电池单元中第j个动力电池的发热速率，I表示动力电池总线的充放电电流，Vij表示第i个电池单元中第j个动力电池的体积，ΔUij＝Uijopen-Uij，Uijopen表示第i个电池单元中第j个动力电池的开路电压，Uij表示第i个电池单元中第j个动力电池的电压，表示第i个电池单元中第j个动力电池的表面温度，表示温度系数，ΔQ表示由环境温度造成的干涉放热速率，其中i为不小于1的正整数，j为不小于1的正整数；
步骤202、热电片冷端吸热速率计算：控制器根据公式计算热电片的冷端吸热速率，其中h＝1,2，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池一侧的热电片的冷端吸热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池另一侧的热电片的冷端吸热速率，IijC-1表示由调流模块得到的位于第i个电池单元中第j个动力电池一侧的热电片的电流，IijC-2表示由调流模块得到的位于第i个电池单元中第j个动力电池另一侧的热电片的电流，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池一侧的热电片的热端温度，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池另一侧的热电片的热端温度，α表示热电系数，VijC-1表示位于第i个电池单元中第j个动力电池一侧的热电片的热端体积，VijC-2表示位于第i个电池单元中第j个动力电池另一侧的热电片的热端体积；
步骤203、热电片热端放热速率计算：控制器根据公式计算热电片的热端放热速率，其中表示位于第i个电池单元中第j个动力电池一侧的热电片的热端放热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池另一侧的热电片的热端放热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池一侧的热电片的冷端温度，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池另一侧的热电片的冷端温度，VijH-1表示位于第i个电池单元中第j个动力电池一侧的热电片的冷端体积，VijH-2表示位于第i个电池单元中第j个动力电池另一侧的热电片的冷端体积；
步骤三、温度调节操作：
步骤301、判断动力电池温度是否异常：通过所述人机交互模块设置动力电池的最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin，控制器将接收到的每个动力电池的表面温度与最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin进行对比，当时，进入步骤302，当时，进入步骤303，当时，进入步骤304；
步骤302、制冷操作：
步骤3021、热电片冷端制冷：当时，控制器发出控制指令，通过开关阵列模块导通第i个电池单元中第j个动力电池所对应的H换向电路，所述H换向电路控制热电片的电流正向流动，保证热电片的冷端和导热贴膜相接触，当动力电池的表面温度下降到时，进入步骤3022；
步骤3022、热电片冷端吸热速率控制：当时，控制器通过开关阵列模块导通第i个电池单元中第j个动力电池所对应的调流模块，所述调流模块控制热电片的电流IijC-h减小，使
步骤3023：重复步骤301；
步骤303、制热操作：
步骤3031、热电片热端制热：当时，控制器发出控制指令，通过开关阵列模块导通第i个电池单元中第j个动力电池所对应的H换向电路，所述H换向电路控制热电片的电流逆向流动，保证热电片的热端和导热贴膜相接触，当动力电池的表面温度上升到时，进入步骤3032；
步骤3032、热电片热端放热速率控制：当时，控制器通过开关阵列模块导通第i个电池单元中第j个动力电池所对应的调流模块，所述调流模块控制热电片的电流IijC-h增大，使
步骤3033：重复步骤301；
步骤304、将动力电池的表面温度和热电片的电流IijC-h存储在所述人机交互模块中。
上述的方法，其特征在于：所述动力电池的周侧设置有用于调节所述热电片热量的调温管路，所述第一卡槽和第二卡槽上均设置有供所述调温管路穿过的凹槽，所述控制器的输出端接有与所述调温管路相接的液压控制模块，当时，调温管路内通冷却液，所述控制器发出控制指令给液压控制模块，以增加调温管路内液体的流速，当时，维持当前流速不变；当时，调温管路内通加热液，控制器发出控制指令给液压控制模块，以减小调温管路内液体的流速，当时，维持当前流速不变。
上述的方法，其特征在于：由环境温度造成的干涉放热速率ΔQ的计算公式为：其中C表示动力电池表面材料的比热容，T1表示t1时刻动力电池的表面温度，T0表示t0时刻动力电池的表面温度，t0表示采样起始时刻，t1表示采样结束时刻。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的结构简单，设计合理，实现及使用操作方便。
2、本发明采用热电片和导热贴膜相结合为主，调温管路为辅的方式，调节每个动力电池的表面温度，采用温度控制单元对电池模组里面每个动力电池两侧的热电片的制热效率或吸热速率实现精准的控制，达到改变动力电池表面温度的目的，相对于传统调温方式，响应速度更快，控制更精确，调温效率高，实现效果好。
3、本发明的热电片采用插接的方式设置在第一卡槽和第二卡槽内，方便对故障热电片进行更新和维护，使用方便。
4、本发明采用模糊控制策略，根据检测到的动力电池表面温度，进行闭环控制处理，智能调节热电片的吸热速率和放热速率，提高控制精度和调温效率，使用操作方便，便于推广使用。
综上所述，本发明结构简单、设计合理，以新型的热电调温为主，液体调温为辅的方式，根据检测到的动力电池表面温度，进行闭环控制处理，智能调节热电片的吸热速率和放热速率，调节每个动力电池的表面温度，相对于传统调温方式，响应速度更快，控制更精确，调温效率高，实现效果好，使用操作方便，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明电池模组的结构示意图。
图2为本发明电池单元的结构示意图。
图3为本发明温度控制单元的电路原理框图。
图4为本发明H换向电路的电路原理图。
图5为本发明电动汽车电池温度调节方法的方法流程图。
附图标记说明:
1—导电条；2—动力电池；3—第一卡槽；
4—第二卡槽；5—调温管路；6—防撞击隔板；
7—电池箱；8—电池盖；9—热电片；
10—电子标签；11—凹槽；12—导热贴膜；
13—控制器；14—电池温度传感器；
15—热电片温度传感器；16—电压采集芯片；
17—电流传感器；18—开关阵列模块；19—H换向电路；
20—调流模块；21—液压控制模块；22—电池组虚拟机。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明包括电池模组和温度控制单元，所述电池模组由多个电池单元通过导电条1并联组成，所述电池单元由多个动力电池2通过导电条1串联组成，所述动力电池2的两侧均附着有导热贴膜12，所述动力电池2的两侧分别设置有第一卡槽3和第二卡槽4，所述第一卡槽3和第二卡槽4内均插接有与所述导热贴膜12相接触的热电片9，所述温度控制单元包括控制器13和人机交互模块，所述控制器13的输入端接有用于检测所述动力电池2温度的电池温度传感器14、分别用于检测所述热电片9冷端温度和热端温度的热电片温度传感器15、用于采集所述电池单元的总线电流的电流传感器17和用于采集每个所述动力电池2电压的电压采集芯片16，所述控制器13接有与多个所述电池单元对应的开关阵列模块18，所述开关阵列模块18接有与所述热电片9连接的H换向电路19和用于控制热电片9电流大小的调流模块20。
实际使用时，采用温度控制单元对电池模组里面每个动力电池2两侧的热电片9的制热效率或吸热速率实现精准的控制，达到改变动力电池2表面温度的目的。热电片9插接在第一卡槽3和第二卡槽4内，第一卡槽3和第二卡槽4设置在动力电池2两侧，使得热电片9与导热贴膜12的表面相接触，调温实现原理是基于珀尔帖效应，将由两种不同材料制成的热电片9和导热贴膜12结合起来构成闭合回路，当热电片9和导热贴膜12之间存在直流电流时，热电片9和导热贴膜12之间将产生温差，从而进行热传递，用于调节动力电池2的表面温度。以新型的热电效应方式调节每个动力电池2的表面温度，相对于传统调温方式，响应速度更快，控制更精确，调温效率高，实现效果好。
实际使用时，热电片9采用插接的方式设置在第一卡槽3和第二卡槽4内，方便对故障的热电片8进行更新和维护，使用方便。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述动力电池2的周侧设置有用于调节所述热电片9热量的调温管路5，所述第一卡槽3和第二卡槽4上均设置有供所述调温管路5穿过的凹槽11，所述控制器13的输出端还接有与所述调温管路5相接的液压控制模块21。
实际使用时，还设置有调温管路5，调温管路5，通过凹槽11设置在第一卡槽3和第二卡槽4上，从而与动力电池2表面接触。液压控制模块21用来改变调温管路5内冷却液或加热液的流速，以液体调温的方式调节每个动力电池2的表面温度，达到改变动力电池2表面温度的目的。以新型的热电调温为主，液体调温为辅的方式，相对于传统调温方式，调温效率高，实现效果好，使用操作方便，便于推广使用。
如图3所示，本实施例中，所述人机交互模块包括电池组虚拟机22和设置在每个所述动力电池2内的电子标签10，所述电池组虚拟机22和控制器13双向通信，所述电子标签10和电池组虚拟机22相接。
实际使用时，每一块动力电池2之上都植入了电子标签10，电子标签10记录了动力电池2的出厂信息和个性ID，便于通过电池组虚拟机22和控制器13连接，及时反馈动力电池2出厂时在不同温度下的充放电测试数据。
如图1所示，本实施例中，还包括用于收纳所述电池模组的电池组壳体，所述电池组壳体包括电池箱7和与所述电池箱7配合的电池盖8。
实际使用时，电池模组置于电池组壳体，方便构成整体，从而应用于电动汽车上。
如图1所示，本实施例中，相邻两个所述动力电池2之间设置有防撞击隔板6，所述防撞击隔板6与所述电池箱7的内壁插接连接。
实际使用时，防撞击隔板6用于避免在电动汽车行驶过程中，由于颠簸等情况造成动力电池2之间的互相碰撞，采用防撞击隔板6将电池模组中的每块动力电池2分隔成独立的单元，使用效果好。
本实施例中，所述第一卡槽3和第二卡槽4均粘接在动力电池2的外侧。
实际使用时，采用粘接的方式使得插接在第一卡槽3和第二卡槽4内的热电片9与附着在动力电池2表面的导热贴膜12的表面相接触，由于热电片9和导热贴膜12的导体材质不一样，从而形成热电效应。
如图4所示，本实施例中，所述H换向电路19包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4的基极分别与控制器13相接，所述三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极与所述热电片9的一端相接，所述三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极与所述热电片9的另一端相接。
实际使用时，H换向电路19实现在动力电池2温度过高时，三极管Q1和三极管Q4导通，控制电流正向流动，保证热电片9的热端和导热贴膜12接触，实现降温控制；在动力电池2温度过低时，三极管Q2和三极管Q3导通，控制电流反向流动，保证热电片9的冷端和导热贴膜12接触，实现升温控制。
如图5所示，本实施例中，一种电动汽车电池温度调节方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：
步骤一、数据采集：
步骤101、动力电池温度采集：通过多个分别设置在所述动力电池2上的电池温度传感器14实时采集每个所述动力电池2的表面温度，通过多个分别设置在所述热电片9冷端和热端的热电片温度传感器15实时采集每个所述热电片9的冷端温度和热端温度，将采集到的表面温度、冷端温度和热端温度实时发送给控制器13；
步骤102、动力电池电压电流采集：通过电流传感器17实时采集所述动力电池2总线的充放电电流，通过电压采集芯片16实时采集所述动力电池2的电压；
步骤二、速率计算：
步骤201、动力电池发热速率计算：控制器13根据公式计算动力电池2的发热速率，其中表示第i个电池单元中第j个动力电池2的发热速率，I表示动力电池2总线的充放电电流，Vij表示第i个电池单元中第j个动力电池2的体积，ΔUij＝Uijopen-Uij，Uijopen表示第i个电池单元中第j个动力电池2的开路电压，Uij表示第i个电池单元中第j个动力电池2的电压，表示第i个电池单元中第j个动力电池2的表面温度，表示温度系数，ΔQ表示由环境温度造成的干涉放热速率，其中i为不小于1的正整数，j为不小于1的正整数；
步骤202、热电片冷端吸热速率计算：控制器13根据公式计算热电片9的冷端吸热速率，其中h＝1,2，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2一侧的热电片9的冷端吸热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2另一侧的热电片9的冷端吸热速率，IijC-1表示由调流模块20得到的位于第i个电池单元中第j个动力电池2一侧的热电片9的电流，IijC-2表示由调流模块20得到的位于第i个电池单元中第j个动力电池2另一侧的热电片9的电流，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2一侧的热电片9的热端温度，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2另一侧的热电片9的热端温度，α表示热电系数，VijC-1表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2一侧的热电片9的热端体积，VijC-2表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2另一侧的热电片9的热端体积；
步骤203、热电片热端放热速率计算：控制器13根据公式计算热电片9的热端放热速率，其中表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2一侧的热电片9的热端放热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2另一侧的热电片9的热端放热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2一侧的热电片9的冷端温度，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2另一侧的热电片9的冷端温度，VijH-1表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2一侧的热电片9的冷端体积，VijH-2表示位于第i个电池单元中第j个动力电池2另一侧的热电片9的冷端体积；
步骤三、温度调节操作：
步骤301、判断动力电池温度是否异常：通过所述人机交互模块设置动力电池2的最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin，控制器13将接收到的每个动力电池2的表面温度与最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin进行对比，当时，进入步骤302，当时，进入步骤303，当时，进入步骤304；
步骤302、制冷操作：
步骤3021、热电片冷端制冷：当时，控制器13发出控制指令，通过开关阵列模块18导通第i个电池单元中第j个动力电池2所对应的H换向电路19，所述H换向电路19控制热电片9的电流正向流动，保证热电片9的冷端和导热贴膜12相接触，当动力电池2的表面温度下降到时，进入步骤3022；
步骤3022、热电片冷端吸热速率控制：当时，控制器13通过开关阵列模块18导通第i个电池单元中第j个动力电池2所对应的调流模块20，所述调流模块20控制热电片9的电流IijC-h减小，使
步骤3023：重复步骤301；
步骤303、制热操作：
步骤3031、热电片热端制热：当时，控制器13发出控制指令，通过开关阵列模块18导通第i个电池单元中第j个动力电池2所对应的H换向电路19，所述H换向电路19控制热电片9的电流逆向流动，保证热电片9的热端和导热贴膜12相接触，当动力电池2的表面温度上升到时，进入步骤3032；
步骤3032、热电片热端放热速率控制：当时，控制器13通过开关阵列模块18导通第i个电池单元中第j个动力电池2所对应的调流模块20，所述调流模块20控制热电片9的电流IijC-h增大，使
步骤3033：重复步骤301；
步骤304、将动力电池2的表面温度和热电片9的电流IijC-h存储在所述人机交互模块中。
采用模糊控制策略，根据检测到的动力电池2表面的温度进行闭环控制处理，直到动力电池2表面的温度位于最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin之间。智能调节热电片9的吸热速率和放热速率，直到热电片9的冷端吸热速率或热端放热速率等于动力电池2的发热速率，使得动力电池2表面的温度维持在最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin之间，提高控制精度和调温效率，使用操作方便，便于推广使用。
本实施例中，所述动力电池2的周侧设置有用于调节所述热电片9热量的调温管路5，所述第一卡槽3和第二卡槽4上均设置有供所述调温管路5穿过的凹槽11，所述控制器13的输出端接有与所述调温管路5相接的液压控制模块21，当时，调温管路5内通冷却液，所述控制器13发出控制指令给液压控制模块21，以增加调温管路5内液体的流速，当时，维持当前流速不变；当时，调温管路5内通加热液，控制器13发出控制指令给液压控制模块21，以减小调温管路5内液体的流速，当时，维持当前流速不变。
实际使用时，通过控制器13控制调温管路5内冷却液或加热液的流速，从而调节热电片9的温度，进而实现调节动力电池2表面的温度的目的。
本实施例中，由环境温度造成的干涉放热速率ΔQ的计算公式为：其中C表示动力电池2表面材料的比热容，T1表示t1时刻动力电池2的表面温度，T0表示t0时刻动力电池2的表面温度，t0表示采样起始时刻，t1表示采样结束时刻。
具体实施时，由电池温度传感器14实时检测动力电池2的表面温度由热电片温度传感器15实时采集所述热电片9的冷端温度和热端温度电压采集芯片16实时采集动力电池2的电压Uij，电流传感器17采集动力电池2总线的充放电电流I，根据采集到的温度、电压和电流值，计算动力电池2的发热速率、热电片9的冷端吸热速率和热电片9的热端放热速率。
通过电池组虚拟机22设置动力电池2的最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin，当动力电池2的表面温度进入制冷操作，首先通过开关阵列模块18导通第i个电池单元中第j个动力电池2所对应的H换向电路19，H换向电路19控制热电片9的电流正向流动，热电片9的冷端和导热贴膜12相接触，通过热交换达到制冷的目的，然后通过调流模块20控制热电片9的电流IijC-h减小，使得同时通过调节调温管路5中冷却液的流速对动力电池2进行降温；当动力电池2的表面温度进入制热操作，首先通过开关阵列模块18导通第i个电池单元中第j个动力电池2所对应的H换向电路19，H换向电路19控制热电片9的电流反向流动，热电片9的热端和导热贴膜12相接触，通过热交换达到制热的目的，然后通过调流模块20控制热电片9的电流IijC-h增大，使同时通过调节调温管路5中加热液的流速对动力电池2进行升温。以新型的热电调温为主，液体调温为辅的方式，根据检测到的动力电池2的表面温度，进行闭环控制处理，智能调节热电片9的吸热速率和放热速率，同时控制调温管路5内冷却液或加热液的流速，达到调节每个动力电池2的表面温度的目的，相对于传统调温方式，响应速度更快，控制更精确，调温效率高，实现效果好，使用操作方便，便于推广使用。
以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：包括电池模组和温度控制单元，所述电池模组由多个电池单元通过导电条(1)并联组成，所述电池单元由多个动力电池(2)通过导电条(1)串联组成，所述动力电池(2)的两侧均附着有导热贴膜(12)，所述动力电池(2)的两侧分别设置有第一卡槽(3)和第二卡槽(4)，所述第一卡槽(3)和第二卡槽(4)内均插接有与所述导热贴膜(12)相接触的热电片(9)，所述温度控制单元包括控制器(13)和人机交互模块，所述控制器(13)的输入端接有用于检测所述动力电池(2)温度的电池温度传感器(14)、分别用于检测所述热电片(9)冷端温度和热端温度的热电片温度传感器(15)、用于采集所述电池单元的总线电流的电流传感器(17)和用于采集每个所述动力电池(2)电压的电压采集芯片(16)，所述控制器(13)接有与多个所述电池单元对应的开关阵列模块(18)，所述开关阵列模块(18)接有与所述热电片(9)连接的H换向电路(19)和用于控制热电片(9)电流大小的调流模块(20)。
2.按照权利要求1所述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述动力电池(2)的周侧设置有用于调节所述热电片(9)热量的调温管路(5)，所述第一卡槽(3)和第二卡槽(4)上均设置有供所述调温管路(5)穿过的凹槽(11)，所述控制器(13)的输出端接有与所述调温管路(5)相接的液压控制模块(21)。
3.按照权利要求1所述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述人机交互模块包括电池组虚拟机(22)和设置在每个所述动力电池(2)内的电子标签(10)，所述电池组虚拟机(22)和控制器(13)双向通信，所述电子标签(10)和电池组虚拟机(22)相接。
4.按照权利要求1所述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：还包括用于收纳所述电池模组的电池组壳体，所述电池组壳体包括电池箱(7)和与所述电池箱(7)配合的电池盖(8)。
5.按照权利要求4所述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：相邻两个所述动力电池(2)之间设置有防撞击隔板(6)，所述防撞击隔板(6)与所述电池箱(7)的内壁插接连接。
6.按照权利要求1所述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述第一卡槽(3)和第二卡槽(4)均粘接在所述动力电池(2)的外侧。
7.按照权利要求1所述的一种电动汽车电池温度调节系统，其特征在于：所述H换向电路(19)包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4的基极分别与控制器(13)相接，所述三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极与所述热电片(9)的一端相接，所述三极管Q3的集电极和三极管Q4的集电极与所述热电片(9)的另一端相接。
8.一种利用如权利要求1所述的电动汽车电池温度调节系统进行电动汽车电池温度调节的方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：
步骤一、数据采集：
步骤101、动力电池温度采集：通过多个分别设置在所述动力电池(2)上的电池温度传感器(14)实时采集每个所述动力电池(2)的表面温度，通过多个分别设置在所述热电片(9)冷端和热端的热电片温度传感器(15)实时采集每个所述热电片(9)的冷端温度和热端温度，将采集到的表面温度、冷端温度和热端温度实时发送给控制器(13)；
步骤102、动力电池电压电流采集：通过电流传感器(17)实时采集所述动力电池(2)总线的充放电电流，通过电压采集芯片(16)实时采集所述动力电池(2)的电压；
步骤二、速率计算：
步骤201、动力电池发热速率计算：控制器(13)根据公式计算动力电池(2)的发热速率，其中表示第i个电池单元中第j个动力电池(2)的发热速率，I表示动力电池(2)总线的充放电电流，Vij表示第i个电池单元中第j个动力电池(2)的体积，ΔUij＝Uijopen-Uij，Uijopen表示第i个电池单元中第j个动力电池(2)的开路电压，Uij表示第i个电池单元中第j个动力电池(2)的电压，表示第i个电池单元中第j个动力电池(2)的表面温度，表示温度系数，ΔQ表示由环境温度造成的干涉放热速率，其中i为不小于1的正整数，j为不小于1的正整数；
步骤202、热电片冷端吸热速率计算：控制器(13)根据公式计算热电片(9)的冷端吸热速率，其中h＝1,2，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)一侧的热电片(9)的冷端吸热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)另一侧的热电片(9)的冷端吸热速率，IijC-1表示由调流模块(20)得到的位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)一侧的热电片(9)的电流，IijC-2表示由调流模块(20)得到的位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)另一侧的热电片(9)的电流，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)一侧的热电片(9)的热端温度，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)另一侧的热电片(9)的热端温度，α表示热电系数，VijC-1表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)一侧的热电片(9)的热端体积，VijC-2表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)另一侧的热电片(9)的热端体积；
步骤203、热电片热端放热速率计算：控制器(13)根据公式计算热电片(9)的热端放热速率，其中表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)一侧的热电片(9)的热端放热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)另一侧的热电片(9)的热端放热速率，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)一侧的热电片(9)的冷端温度，表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)另一侧的热电片(9)的冷端温度，VijH-1表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)一侧的热电片(9)的冷端体积，VijH-2表示位于第i个电池单元中第j个动力电池(2)另一侧的热电片(9)的冷端体积；
步骤三、温度调节操作：
步骤301、判断动力电池温度是否异常：通过所述人机交互模块设置动力电池(2)的最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin，控制器(13)将接收到的每个动力电池(2)的表面温度与最高表面温度Tmax和最低表面温度Tmin进行对比，当时，进入步骤302，当时，进入步骤303，当时，进入步骤304；
步骤302、制冷操作：
步骤3021、热电片冷端制冷：当时，控制器(13)发出控制指令，通过开关阵列模块(18)导通第i个电池单元中第j个动力电池(2)所对应的H换向电路(19)，所述H换向电路(19)控制热电片(9)的电流正向流动，保证热电片(9)的冷端和导热贴膜(12)相接触，当动力电池(2)的表面温度下降到时，进入步骤3022；
步骤3022、热电片冷端吸热速率控制：当时，控制器(13)通过开关阵列模块(18)导通第i个电池单元中第j个动力电池(2)所对应的调流模块(20)，所述调流模块(20)控制热电片(9)的电流IijC-h减小，使
步骤3023：重复步骤301；
步骤303、制热操作：
步骤3031、热电片热端制热：当时，控制器(13)发出控制指令，通过开关阵列模块(18)导通第i个电池单元中第j个动力电池(2)所对应的H换向电路(19)，所述H换向电路(19)控制热电片(9)的电流逆向流动，保证热电片(9)的热端和导热贴膜(12)相接触，当动力电池(2)的表面温度上升到时，进入步骤3032；
步骤3032、热电片热端放热速率控制：当时，控制器(13)通过开关阵列模块(18)导通第i个电池单元中第j个动力电池(2)所对应的调流模块(20)，所述调流模块(20)控制热电片(9)的电流IijC-h增大，使
步骤3033：重复步骤301；
步骤304、将动力电池(2)的表面温度和热电片(9)的电流IijC-h存储在所述人机交互模块中。
9.按照权利要求8所述的电动汽车电池温度调节方法，其特征在于：所述动力电池(2)的周侧设置有用于调节所述热电片(9)热量的调温管路(5)，所述第一卡槽(3)和第二卡槽(4)上均设置有供所述调温管路(5)穿过的凹槽(11)，所述控制器(13)的输出端接有与所述调温管路(5)相接的液压控制模块(21)，当时，调温管路(5)内通冷却液，所述控制器(13)发出控制指令给液压控制模块(21)，以增加调温管路(5)内液体的流速，当时，维持当前流速不变；当时，调温管路(5)内通加热液，控制器(13)发出控制指令给液压控制模块(21)，以减小调温管路(5)内液体的流速，当时，维持当前流速不变。
10.按照权利要求8所述的电动汽车电池温度调节方法，其特征在于：由环境温度造成的干涉放热速率ΔQ的计算公式为：其中C表示动力电池(2)表面材料的比热容，T1表示t1时刻动力电池(2)的表面温度，T0表示t0时刻动力电池(2)的表面温度，t0表示采样起始时刻，t1表示采样结束时刻。
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