CN108110372A - 动力电池智能温控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池智能温控系统，设有加热模块、动力电池温度传感器；散热模块和冷却模块均通过散热器水管与动力电池连接，并形成循环回路；散热模块、加热模块、动力电池温度传感器均与中央处理单元通过信号电路连接。本发明还公开该温控系统的控制方法。采用上述技术方案，智能可靠，能实时监控和自动调节动力电池内部的工作温度；既能够保障水循环的动力，同时，实时调节可调速水泵的转速，实现变频调温功能；能够很好地满足动力电池高温环境下的条件，使得动力电池在高温气候下能够充分发挥其充放电性能；大大减小了散热器水管中的冷却液的流动阻力；能够提供动力电池在高寒气候的加热源动力，在极寒地域能正常充放电。

Description

动力电池智能温控系统及其控制方法

技术领域

本发明属于新能源汽车动力电池的技术领域。更具体地，本发明涉及一种动力电池智能温控系统。另外，本发明还涉及该温控系统的控制方法。

背景技术

根据国家对空气污染的重视和汽车油耗更严的控制，对汽车尾气排放提出了更高要求。随着动力电池的技术不断开拓和汽车电子控制技术的发展，新能源汽车的开发已经取得突破性进展。

动力电池的充放电性能是新能源汽车的核心技术之一，其决定了新能源汽车的动力经济性和使用寿命。为了让动力电池充分发挥自身的性能，需要为动力电池提供较合适的工作环境。因此，动力电池的工作温度成为当前新能源汽车研究的主要课题之一。

为满足动力电池的工作特性，需解决动力电池在恶劣天气下的工作环境，即解决动力电池的高温高寒问题。在现有技术中，动力电池组的温度控制系统主要有风冷和液冷两种。由于液冷方式具有高效率、高性能和高精度的优势，使得液冷方法在新能源汽车动力电池组的温度控制得到较为广泛的应用。

专利文献CN201110104018.2中，记载了“电动汽车动力电池温度控制系统”的技术方案。但是，现有技术存在的问题是，智能程度不高，不能实时监控和自动调节动力电池内部的工作温度；在极高或极低的温度环境下，其电性能不能满足要求，不能进行能正常充放电。

发明内容

本发明提供一种动力电池智能温控系统，其目的是解决新能源汽车动力电池组在极寒极热环境下不能充分发挥其充放电性能的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的动力电池智能温控系统，包括散热模块、冷却模块；所述的智能温控系统还设有加热模块、动力电池温度传感器；所述的散热模块和冷却模块均通过散热器水管与动力电池连接，并形成循环回路；所述的散热模块、加热模块、动力电池温度传感器均与中央处理单元通过信号电路连接。

所述的散热器水管设有可调速水泵。

所述的散热器水管设有水泵。

所述的冷却模块设有chiller冷却器，所述的chiller冷却器的冷凝管与车辆空调的循环管路连通；所述的chiller冷却器的两端分别通过电磁阀与散热器水管连接。

所述的加热模块设有PTC电加热器；所述的PTC电加热器的两端分别通过电磁阀与散热器水管连接。

所述的电池阀安装在散热器水管中，通过卡箍进行安装，采用卡扣固定在车身底板下。

所述的散热模块设有散热器风扇；所述散热器风扇通过螺栓固定在汽车前段水箱横梁上；所述的散热器水管通过卡箍安装在散热器进出水口连通。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的动力电池智能温控系统的控制方法，其技术方案是：所述的水泵和散热器风扇控制策略：

当动力电池温度＜45℃时，水泵和散热器风扇都不工作；

当动力电池温度达到45℃～65℃时，水泵工作，散热器风扇不工作；

当动力电池温度≥65℃时，水泵、散热器风扇同时工作；

当动力电池温度≥65℃时，冷却模块的chiller冷却器开始工作，利用空调冷媒与电池冷却液热交换冷却动力电池；

空压机由动力电池供电，水泵电磁阀由低压蓄电池供电。蓄电池控制器发请求信号给VMS来控制压缩机启停，压缩机转速设定固定值。

当动力电池工作温度处于－20℃～10℃，过水PTC电加热器及水泵启动工作，PTC电加热器-电池回路电磁阀打开，其他电磁阀关闭；

当动力电池温度加热至≥15℃时，加热器及水泵和电磁阀停止工作。

动力电池组加热需求由蓄电池发请求信号给VMS开启PTC电加热器。

本发明采用上述技术方案，智能可靠，能实时监控和自动调节动力电池内部的工作温度；匹配两极变速可调水泵，既能够保障水循环的动力，同时根据动力电池内部温度，实时调节可调速水泵的转速，通过控制水管中冷却液的流速来实现变频调温功能；chiller冷却系统能够很好地满足动力电池高温环境下的工作温度的条件，使得动力电池在高温气候下能够充分发挥其充放电性能；过水PTC与动力电池并行布置，大大减小了散热器水管中的冷却液的流动阻力，且能够提供动力电池在高寒气候的加热源动力，在极寒地域能正常充放电。

附图说明

附图所示内容及图中的标记简要说明如下：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理图；

图3为本发明的动力电池的整体外形示意图；

图4为本发明的动力电池内部结构示意图；

图5为本发明加热系统电路原理图。

图中标记为：

1、散热器风扇，2、电磁阀，3、可调速水泵，4、水泵，5、电池箱入口安装板，6、动力电池，7、电池温度传感器，8、散热器水管，9、chiller冷却器，10、PTC电加热器，11、水温传感器，12、动力电池。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

以下的VMS，即车辆管理系统。

本发明的电动汽车的动力电池智能温控系统，主要涉及新能源汽车动力电池的温度智能调控系统的开发及其在新能源车型上的应用。包括智能温控系统的组成和线路构架；具体包括加热模块和控制方法、冷却模块和冷却控制方法、动力电池的温度检测和采集方法、冷却管路布置和加热模块的方法、制冷模块线路、原理和控制方法、各模块的搭建方法。本发明能够满足动力电池在极其恶劣环境(－40℃～90℃)下工作的需求，并使得动力电池工作环境维持在合适的温度，大大延长了动力电池的寿命。

具体来说，如图1所示本发明的结构，为一种动力电池智能温控系统，包括散热模块、冷却模块。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现解决新能源汽车动力电池组在极寒极热环境下不能充分发挥其充放电性能的问题的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1至图5所示，本发明的动力电池智能温控系统还设有加热模块、动力电池温度传感器7；所述的散热模块和冷却模块均通过散热器水管8与动力电池6、动力电池12连接，并形成循环回路；所述的散热模块、加热模块、动力电池温度传感器7均与中央处理单元通过信号电路连接。

该电动汽车的动力电池智能温控系统，包含动力电池组、散热模块、过水PTC电加热和控制模块、冷却模块及循环管路、冷却板、水泵、温度检测与采集模块、中央处理单元和水温传感器等部件。

动力电池6和动力电池12分别布置在电池箱内部，采用螺栓固定在空腔内。

散热器水管8通过卡箍安装在散热器进出水口处。动力电池6的内部温度通过动力电池温度传感器7进行采集，实时检测动力电池的动态温度。

所述中央处理单元分别与温度检测与采集模块、动力电池组、过水PTC加热模块的输入端、散热模块和冷却控制模块的输入端相连，所述PTC加热控制模块输出端与PTC加热模块相连，所述散热控制模块的输出端与散热模块、冷却模块相连，所述环管路、水泵、加热模块、散热模块、和温度检测与采集模块都安装在动力电池上。

所述的散热器水管8设有可调速水泵3。

所述的散热器水管8设有水泵4。

水泵4和可调速水泵3安装在散热器水管8上，为散热器水管8水循环提供动力。散热器水管8通过电池箱入口安装板5固定在电池箱上，采用螺栓进行固定。

所述的冷却模块设有chiller冷却器9，所述的chiller冷却器9的冷凝管与车辆空调的循环管路连通；所述的chiller冷却器9的两端分别通过电磁阀2与散热器水管8连接。

chiller冷却器9并行安装在散热器风扇1后端，用于冷却水管中冷却液温度。

所述的加热模块设有PTC电加热器10；所述的PTC电加热器10的两端分别通过电磁阀2与散热器水管8连接。

电池阀2安装在散热器水管8中，通过卡箍进行安装，采用卡扣固定在车身底板下。

PTC电加热器10(过水PTC)通过卡箍安装在散热器水管8上，与动力电池并行设计。

所述的电池阀2安装在散热器水管8中，通过卡箍进行安装，采用卡扣固定在车身底板下。

所述的散热模块设有散热器风扇1；所述散热器风扇1通过螺栓固定在汽车前段水箱横梁上；所述的散热器水管8通过卡箍安装在散热器进出水口连通。

所述散热器风扇1通过螺栓固定在汽车前段水箱横梁上。

水温传感器11安装在电池箱内部的水管中，检测和采集水的温度。

本发明有益效果是：

1、本发明的温控系统智能可靠，能实时监控和自动调节动力电池内部的工作温度；

2、匹配两极变速可调水泵，既能够保障水循环的动力，同时根据动力电池内部温度，实时调节可调速水泵的转速，通过控制水管中冷却液的流速来实现变频调温功能；

3、chiller冷却系统能够很好地满足动力电池高温环境下的工作温度的条件，使得动力电池在高温气候下能够充分发挥其充放电性能；

4、过水PTC与动力电池并行布置，大大减小了散热器水管中的冷却液的流动阻力，且能够提供动力电池在高寒气候的加热源动力，在极寒地域能正常充放电。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的动力电池智能温控系统的控制方法，其技术方案是：所述的水泵和散热器风扇控制策略：

当动力电池6温度＜45℃时，水泵4和散热器风扇1都不工作；

当动力电池6温度达到45℃～65℃时，水泵4工作，散热器风扇1不工作；

当动力电池6温度≥65℃时，水泵4、散热器风扇1同时工作；

当动力电池6温度≥65℃时，冷却模块的chiller冷却器9(紧凑型冷却器)开始工作，利用空调冷媒与电池冷却液热交换冷却动力电池。

空压机由动力电池供电，水泵电磁阀由低压蓄电池供电。蓄电池控制器发请求信号给VMS来控制压缩机启停，压缩机转速设定固定值。

当动力电池6工作温度处于－20℃～10℃，过水PTC加热器10及水泵4启动工作，PTC加热器-电池回路电磁阀打开，其他电磁阀关闭；

当动力电池6温度加热至≥15℃时，加热器10及水泵和电磁阀停止工作。

动力电池组加热需求由蓄电池发请求信号给VMS开启PTC。

本发明在动力电池工作时监控动力电池的温度，当动力电池温度过低或过高时给动力电池进行相应的加热或冷却散热，使动力电池工作在合适的温度范围内，不仅可以保证动力电池的充放电性能，大大提升动力电池在恶劣环境下的储电能力，而且还改善了电池系统的工作温度，大大延长了动力电池的使用寿命。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池智能温控系统，包括散热模块、冷却模块，其特征在于：所述的智能温控系统还设有加热模块、动力电池温度传感器(7)；所述的散热模块和冷却模块均通过散热器水管(8)与动力电池(6、12)连接，并形成循环回路；所述的散热模块、加热模块、动力电池温度传感器(7)均与中央处理单元通过信号电路连接。

2.按照权利要求1所述的动力电池智能温控系统，其特征在于：所述的散热器水管(8)设有可调速水泵(3)。

3.按照权利要求1所述的动力电池智能温控系统，其特征在于：所述的散热器水管(8)设有水泵(4)。

4.按照权利要求1所述的动力电池智能温控系统，其特征在于：所述的冷却模块设有chiller冷却器(9)，所述的chiller冷却器(9)的冷凝管与车辆空调的循环管路连通；所述的chiller冷却器(9)的两端分别通过电磁阀(2)与散热器水管(8)连接。

5.按照权利要求1所述的动力电池智能温控系统，其特征在于：所述的加热模块设有PTC电加热器(10)；所述的PTC电加热器(10)的两端分别通过电磁阀(2)与散热器水管(8)连接。

6.按照权利要求4或5所述的动力电池智能温控系统，其特征在于：所述的电池阀(2)安装在散热器水管中，通过卡箍进行安装，采用卡扣固定在车身底板下。

7.按照权利要求1所述的动力电池智能温控系统，其特征在于：所述的散热模块设有散热器风扇(1)；所述散热器风扇(1)通过螺栓固定在汽车前段水箱横梁上；所述的散热器水管8通过卡箍安装在散热器进出水口连通。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的动力电池智能温控系统的控制方法，其特征在于：所述的水泵和散热器风扇控制策略：

当动力电池(6)温度＜45℃时，水泵(4)和散热器风扇(1)都不工作；

当动力电池(6)温度达到45℃～65℃时，水泵(4)工作，散热器风扇(1)不工作；

当动力电池(6)温度≥65℃时，水泵(4)、散热器风扇(1)同时工作；

当动力电池(6)温度≥65℃时，冷却模块的chiller冷却器(9)开始工作，利用空调冷媒与电池冷却液热交换冷却动力电池。

9.按照权利要求8所述的动力电池智能温控系统的控制方法，其特征在于：

当动力电池(6)工作温度处于－20℃～10℃，过水PTC电加热器(10)及水泵(4)启动工作，PTC电加热器-电池回路电磁阀打开，其他电磁阀关闭；

当动力电池(6)温度加热至≥15℃时，PTC电加热器(10)及水泵和电磁阀停止工作。

10.按照权利要求8所述的动力电池智能温控系统的控制方法，其特征在于：动力电池组加热需求由蓄电池发请求信号给VMS开启PTC电加热器。