CN107181020B - 一种双重冷却模式的电池箱及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双重冷却模式的电池箱及其控制方法，箱体内设上有汇流排的电池模组；箱体内有设电池模组底部的水路管道和设电池模组的线束隔离板与盖板间的风路管道；风路管道有顺次连接的进风管、热交换机和出风管成通风管，进风管和出风管设电池模组相对侧；水路管道包括进水管和出水管，热交换机套设于进水管或出水管外，进水管的进水口和出水管的出水口设于箱体侧；箱体内设连至控制器的传感机构，控制器与水路管道和风路管道配合；控制方法通过传感机构将箱体实时温度反馈至控制器，控制水路管道和风路管道择一或共同工作，使电池模组冷却。本发明冷却途径可选，冷却方式依电池箱内实际温度选择，灵活性高，绿色环保，不过度冷却，效率高。
Description
技术领域
本发明属于用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组的技术领域，特别涉及一种可以依据实际的温度状况确定冷却模式的双重冷却模式的电池箱及其控制方法。
背景技术
目前在国家的支持和市场的利好下，动力锂电池行业发展非常迅速，其应用已经扩展到了电动大巴、电动小汽车、微公交和储能等领域。随着动力锂电池的大规模应用，日益凸显的问题也越来越多，尤其是动力电池系统的散热问题。
电动汽车行驶的驱动力来源于动力电池系统。动力电池系统在充/放电的过程中会产生大量的热量，使电池温度升高，进而使动力电池系统的性能大幅下降。研究表明，当动力锂电池的温度超过45℃时，其循环寿命将大幅下降。此外，由于高温使动力锂电池的副反应增加，出于保护电池的目的，在实际使用中，会对电池的充/放电功率进行限制。
现有技术中，随着消费者对快速充电和大功率放电等的要求越来越高，单一的常规冷却方式，如自然冷却、风冷和液冷等，已经越来越难以满足这些要求，而如果同时设置多种冷却方式又容易造成一定程度上的资源浪费。
发明内容
本发明解决的技术问题是，现有技术中，随着消费者对快速充电和大功率放电等的要求越来越高，而导致的单一的常规冷却方式，如自然冷却、风冷和液冷等，已经越来越难以满足这些要求，而如果同时设置多种冷却方式又容易造成一定程度上的资源浪费的问题，进而提供了一种优化的双重冷却模式的电池箱及其控制方法。
本发明所采用的技术方案是，一种双重冷却模式的电池箱，包括箱体，所述箱体内设有电池模组，所述电池模组上设有汇流排；箱体内设有水路管道和风路管道，所述水路管道设于电池模组底部，所述风路管道布置在电池模组的线束隔离板与电池模组的盖板之间；所述风路管道包括通风管，所述通风管包括顺次连接的进风管、热交换机和出风管，所述进风管和出风管设于电池模组的相对侧；所述水路管道包括进水管和出水管，所述热交换机套设于进水管或出水管外侧，所述进水管的进水口和出水管的出水口设置于箱体侧部；所述箱体内设有传感机构，所述传感机构连接至控制器，所述控制器与水路管道和风路管道配合设置。
优选地，所述进风管和出风管间并排设有若干风冷管道，所述风冷管道与所述进风管和出风管空间连通。
优选地，所述进水管和出水管间设有水冷板，所述水冷板与所述进水管和出水管空间连通。
优选地，所述箱体内侧底部设有承托筋，所述承托筋上设有缓冲层，所述缓冲层上依次设有水冷板、导热层和电池模组。
优选地，所述承托筋两侧的箱体上设有加强筋。
优选地，所述水路管道上设有阀门，所述阀门与所述控制器连接。
优选地，所述风路管道上设有风扇，所述风扇与所述控制器连接。
优选地，所述传感机构设于电池模组的电池单体处。
优选地，所述传感机构设于汇流排上。
一种采用所述的双重冷却模式的电池箱的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1.1：启动电池箱；
步骤1.2：控制器控制电池单体处的传感机构感应电池温度；当电池温度低于0℃时，进行步骤1.3；当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.3：通过水路管道通入加热剂；实时感应电池温度，当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.4：停止加热剂的通入；实时感应电池温度，同时控制器控制汇流排处的传感机构感应汇流排温度；当电池温度高于35℃时，进行步骤1.5；当电池温度高于35℃且汇流排温度等于45℃时，进行步骤1.6；否则进行步骤1.7；
步骤1.5：通过水路管道通入冷却剂，当电池温度低于30℃时，停止冷却剂的通入；
步骤1.6：通过水路管道通入冷却剂，同时开启风路管道；当汇流排温度低于40℃时，关闭风路管道；重复进行步骤1.4；
步骤1.7：关闭电池箱。
本发明提供了一种优化的双重冷却模式的电池箱及其控制方法，通过在电池箱的箱体内设置水路管道和风路管道，通过箱体内的传感机构将箱体的实时温度信号反馈至控制器，由控制器控制水路管道和风路管道择一或共同工作，完成电池箱内的电池模组的冷却作业。本发明的冷却途径可选，冷却方式依据实际的电池箱内的温度来选择，灵活性高，绿色环保，不过度冷却，冷却效率高。
附图说明
图1为本发明除去电池模组盖板的俯视图结构示意图；
图2为图1中B-B向剖视图结构示意图；
图3为本发明除去电池模组盖板的爆炸图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
如图所示，本发明涉及一种双重冷却模式的电池箱，包括箱体1，所述箱体1内设有电池模组2，所述电池模组2上设有汇流排3；箱体1内设有水路管道和风路管道，所述水路管道设于电池模组2底部，所述风路管道布置在电池模组2的线束隔离板4与电池模组2的盖板5之间；所述风路管道包括通风管，所述通风管包括顺次连接的进风管6、热交换机7和出风管8，所述进风管6和出风管8设于电池模组2的相对侧；所述水路管道包括进水管9和出水管10，所述热交换机7套设于进水管9或出水管10外侧，所述进水管9的进水口和出水管10的出水口设置于箱体1侧部；所述箱体1内设有传感机构，所述传感机构连接至控制器，所述控制器与水路管道和风路管道配合设置。
本发明中，电池箱的箱体1内设置有电池模组2，用于对动力系统进行供电。
本发明中，电池箱的箱体1内设置有水路管道和风路管道，通过箱体1内的传感机构将箱体1的实时温度信号反馈至控制器，由控制器控制水路管道和风路管道择一或共同工作，完成电池箱内的电池模组2的冷却作业。
本发明中，水路管道设于电池模组2底部，水路管道的进水管9的进水口和出水管10的出水口设置在箱体1侧面，使得水路管道可以从电池模组2下部冷却或预加热电池。
本发明中，水路管道不与热交换机7直接连接，而是通过热交换机7套设于进水管9或出水管10外侧，保证水路管道传导热量，使得风路管道带来的热量可以通过热交换机7被水路管道带走，实现双重冷却。
本发明中，风路管道布置在电池模组2的线束隔离板4与电池模组2的盖板5之间，从电池模组2上部带走汇流排3产生的热量。
本发明中，风路管道包括顺次连接的进风管6、热交换机7和出风管8构成的通风管，其中，进风管6和出风管8设置在电池模组的相对侧，通过进风管6通入风，通过出风管8带出冷却风。
本发明的冷却途径可选，冷却方式依据实际的电池箱内的温度来选择，灵活性高，绿色环保，不过度冷却，冷却效率高。
所述进风管6和出风管8间并排设有若干风冷管道11，所述风冷管道11与所述进风管6和出风管8空间连通。
本发明中，为了充分从电池模组2上部带走汇流排3产生的热量，故在进风管6和出风管8间并排设有若干风冷管道11，冷风可以直接经过电池模组2的所有电芯，将热量带走，散热更为高效。
所述进水管9和出水管10间设有水冷板12，所述水冷板12与所述进水管9和出水管10空间连通。
本发明中，为了从电池模组2下部充分冷却电池、完成换热，故在进水管9和出水管10间设置与进水管9和出水管10连通的水冷板12，水冷板12设置在电池模组2的电芯下方，充分预热电芯或将热量带走，散热更为高效。
本发明中，水冷板12一般设置为板型，包括并列设置的若干水管，任一水管与进水管9和出水管10空间连通。
本发明中，通过将水冷板12设置为并排设置的连接的若干水管，一方面可以增加水冷路径，保证最大程度的带走电池模组2产生的热量，另一方面可以进一步增加了电池箱的箱体1强度。
所述箱体1内侧底部设有承托筋13，所述承托筋13上设有缓冲层14，所述缓冲层14上依次设有水冷板12、导热层17和电池模组2。
所述承托筋13两侧的箱体1上设有加强筋15。
本发明中，箱体1内侧底部设置承托筋13，承托筋13为梯形体，在实际的制造过程中，可以将箱体1的底部直接冲压成型，产生鼓包，一方面支撑水冷板12，无需增加水冷板12托盘，便于机构设置，另一方面可以增强箱体1刚度。
本发明中，在承托筋13上设置缓冲层14，并在缓冲层14上依次设置水冷板12、导热层17和电池模组2，用于压紧水冷板12和电池模组2。
本发明中，一般情况下，缓冲层14为泡棉层或硅胶层，导热层17为硅胶层。
本发明中，通过在承托筋13两侧的箱体1上设置加强筋15，进一步增加了电池箱的箱体1强度。
所述水路管道上设有阀门，所述阀门与所述控制器连接。
本发明中，水路管道的启用或关闭由控制器控制，故在水路管道上设置阀门，由控制器控制阀门的启闭，保证水路管道在适当的时刻开启。
所述风路管道上设有风扇16，所述风扇16与所述控制器连接。
本发明中，风路管道的风冷途径的启用或关闭由控制器控制，故在风路管道上设置风扇16，由控制器控制风扇16的启闭。
所述传感机构设于电池模组2的电池单体处。
所述传感机构设于汇流排3上。
本发明中，传感机构一般为温度传感器，其可以被设置在电池单体上，亦可以设置在汇流排3处，最优的是同时设置，用于更为精准的判断电池箱的产热量，选择冷却模式。
本发明还涉及一种采用所述的双重冷却模式的电池箱的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1.1：启动电池箱；
步骤1.2：控制器控制电池单体处的传感机构感应电池温度；当电池温度低于0℃时，进行步骤1.3；当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.3：通过水路管道通入加热剂；实时感应电池温度，当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.4：停止加热剂的通入；实时感应电池温度，同时控制器控制汇流排3处的传感机构感应汇流排3温度；当电池温度高于35℃时，进行步骤1.5；当电池温度高于35℃且汇流排3温度等于45℃时，进行步骤1.6；否则进行步骤1.7；
步骤1.5：通过水路管道通入冷却剂，当电池温度低于30℃时，停止冷却剂的通入；
步骤1.6：通过水路管道通入冷却剂，同时开启风路管道；当汇流排3温度低于40℃时，关闭风路管道；重复进行步骤1.4；
步骤1.7：关闭电池箱。
本发明中，加热剂可以是任意发热试剂，一般情况下，为了节能，可以直接将换热后排出的热水作为加热剂通过水路管道通入。
本发明中，冷却剂一般为氟利昂，亦可以为其他可产生冷却效果的试剂。
本发明中，进风管6、出风管8、进水管9、出水管10为平行设置，风冷管道11和水冷板12平行设置，风冷管道11和水冷板12与进风管6、出风管8、进水管9、出水管10垂直，此结构能最大程度带走热量。基于此，水路管道和风路管道的工作方向可以同向，即同向进入热交换机7，且同向出，也可反向进入热交换机7，反向出，此结构由本领域技术人员依据自身需求设置。
本发明解决了现有技术中，随着消费者对快速充电和大功率放电等的要求越来越高，而导致的单一的常规冷却方式，如自然冷却、风冷和液冷等，已经越来越难以满足这些要求，而如果同时设置多种冷却方式又容易造成一定程度上的资源浪费的问题，通过在电池箱的箱体1内设置水路管道和风路管道，通过箱体1内的传感机构将箱体1的实时温度信号反馈至控制器，由控制器控制水路管道和风路管道择一或共同工作，完成电池箱内的电池模组的冷却作业。本发明的冷却途径可选，冷却方式依据实际的电池箱内的温度来选择，灵活性高，绿色环保，不过度冷却，冷却效率高。
Claims (8)
1.一种双重冷却模式的电池箱，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设有电池模组，所述电池模组上设有汇流排；箱体内设有水路管道和风路管道，所述水路管道设于电池模组底部，所述风路管道布置在电池模组的线束隔离板与电池模组的盖板之间；所述风路管道包括通风管，所述通风管包括顺次连接的进风管、热交换机和出风管，所述进风管和出风管设于电池模组的相对侧；所述水路管道包括进水管和出水管，所述热交换机套设于进水管或出水管外侧，所述进水管的进水口和出水管的出水口设置于箱体侧部；所述箱体内设有传感机构，设于电池模组的电池单体处和汇流排上，所述传感机构连接至控制器，所述控制器与水路管道和风路管道配合设置；
所述电池箱的控制方法包括以下步骤：
步骤1.1：启动电池箱；
步骤1.2：控制器控制电池单体处的传感机构感应电池温度；当电池温度低于0℃时，进行步骤1.3；当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.3：通过水路管道通入加热剂；实时感应电池温度，当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.4：停止加热剂的通入；实时感应电池温度，同时控制器控制汇流排处的传感机构感应汇流排温度；当电池温度高于35℃时，进行步骤1.5；当电池温度高于35℃且汇流排温度等于45℃时，进行步骤1.6；否则进行步骤1.7；
步骤1.5：通过水路管道通入冷却剂，当电池温度低于30℃时，停止冷却剂的通入；
步骤1.6：通过水路管道通入冷却剂，同时开启风路管道；当汇流排温度低于40℃时，关闭风路管道；重复进行步骤1.4；
步骤1.7：关闭电池箱。
2.根据权利要求1所述的一种双重冷却模式的电池箱，其特征在于：所述进风管和出风管间并排设有若干风冷管道，所述风冷管道与所述进风管和出风管空间连通。
3.根据权利要求1所述的一种双重冷却模式的电池箱，其特征在于：所述进水管和出水管间设有水冷板，所述水冷板与所述进水管和出水管空间连通。
4.根据权利要求3所述的一种双重冷却模式的电池箱，其特征在于：所述箱体内侧底部设有承托筋，所述承托筋上设有缓冲层，所述缓冲层上依次设有水冷板、导热层和电池模组。
5.根据权利要求4所述的一种双重冷却模式的电池箱，其特征在于：所述承托筋两侧的箱体上设有加强筋。
6.根据权利要求1所述的一种双重冷却模式的电池箱，其特征在于：所述水路管道上设有阀门，所述阀门与所述控制器连接。
7.根据权利要求1所述的一种双重冷却模式的电池箱，其特征在于：所述风路管道上设有风扇，所述风扇与所述控制器连接。
8.一种采用权利要求1～7之一所述的双重冷却模式的电池箱的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
步骤1.1：启动电池箱；
步骤1.2：控制器控制电池单体处的传感机构感应电池温度；当电池温度低于0℃时，进行步骤1.3；当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.3：通过水路管道通入加热剂；实时感应电池温度，当电池温度高于10℃时，进行步骤1.4；
步骤1.4：停止加热剂的通入；实时感应电池温度，同时控制器控制汇流排处的传感机构感应汇流排温度；当电池温度高于35℃时，进行步骤1.5；当电池温度高于35℃且汇流排温度等于45℃时，进行步骤1.6；否则进行步骤1.7；
步骤1.5：通过水路管道通入冷却剂，当电池温度低于30℃时，停止冷却剂的通入；
步骤1.6：通过水路管道通入冷却剂，同时开启风路管道；当汇流排温度低于40℃时，关闭风路管道；重复进行步骤1.4；
步骤1.7：关闭电池箱。
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