CN108199114B - 一种电池热管理系统及其控制方法、车辆空调系统 - Google Patents

一种电池热管理系统及其控制方法、车辆空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电池热管理系统及其控制方法、车辆空调系统，其中电池热管理系统包括第一储热装置，第一储热装置包括填充在其内部的相变材料，在第一储热装置内部还设置有电池包，还包括：循环管路，其内部设置有换热介质，加热设备，用于加热循环管路中的换热介质；散热设备，用于散热循环管路中的换热介质，换热容器，用于储存换热介质；循环泵，设置在循环管路中，位于换热容器和第一储热装置之间，用于循环输出换热介质。本发明通过结合第一储热装置利用相变材料进行储热的同时，当换热介质的温度过高或过低，可以通过加热设备或散热设备分别进行加热和散热，从而确保电池包的温度恒定，延长电池包的使用寿命，提高电池包的热管理效率。

Description

一种电池热管理系统及其控制方法、车辆空调系统
技术领域
本发明涉及电池热管理技术领域，具体涉及一种电池热管理系统及其控制方法、车辆空调系统。
背景技术
电池是电动车辆或混合动力车辆的核心部件之一，其性能好坏直接影响到电动车辆或混合动力车辆的性能。例如：电动汽车上使用的动力电池包在其充放电过程中都会产生热量，从而使得电池包整体温度升高，而温度过高时会严重影响到电池性能和寿命，甚至会直接导致电池失效。一方面，在充放电时，各个电池包模块散热或放热不均匀会导致电池失效，局部温度过高的电池老化较快，其长时间运行会破坏电池组的一致性，从而使电池组失效，另一方面，当电池在低温下工作时，电池电压和放电量会大幅度降低，温度降低到一定程度，可能会导致电动汽车无法启动或正常行驶。所以研究电池热管理对提高动力电池的循环寿命和安全必不可少。
电池热管理对电池性能发挥起着重要的作用，其不仅能使电池组在高温条件下有效散热，而且能够在低温条件下对电池进行有效加热，使电池组稳定在最优的环境温度下。
目前电动车辆中电池热管理系统大部分采用以下几种：空气冷却系统、液体冷却系统、热管冷却系统、相变材料冷却系统。其中相变材料冷却系统的使用较为广泛，相变材料是一种能够通过发生相变来吸收或释放出大量热量的材料，但是材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，会形成一个宽的温度平台。因此选择合适相变温度的相变材料并应用在电池热管理中具有广阔的前景。例如在中国专利文献CN106450576A中公开一种基于复合相变材料散热的动力电池热管理系统，包括管壳式电池模块、温度传感器、电子控制单元、通风管道、空调；空调出风口通过通风管道与电池模块进风口相连，温度传感器贴在位于电池模块中心位置的电池表面，温度传感器通过信号线与电子控制单元相连，电子控制单元再通过信号线与空调的控制电路相连。管壳式电池模块由电池、复合相变材料、铝管、折流板、管壳组成；将复合相变材料套住电池，然后装入到铝管中，铝管均匀分布在管壳中，铝管间距为4.5-5.5mm，在铝管的轴向位置等间距地安装折流板。由于管壳式电池模块是将复合相变材料套住电池后装入到铝管中，然后通过通风管道与空调直接相连，当管壳式电池模块在充放电时该复合相变材料表面的温度较高，当管壳式电池模块在低温条件工作时该复合相变材料表面的温度较低，而启动空调需要一定时间，且复合相变材料套住在封闭的铝管中，所以无法通过传热介质分别快速加强复合相变材料的散热和蓄热，故现有技术中的电池热管理系统无法提高复合相变材料的散热和蓄能效率。
发明内容
因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的电池热管理系统无法提高复合相变材料的散热和蓄能效率。
为此，本发明实施例提供了如下技术方案：
本发明实施例提供一种电池热管理系统，包括第一储热装置，所述第一储热装置包括填充在其内部的相变材料，通过所述相变材料形成换热介质的第一流通通道，在所述第一储热装置的内部形成一个密封腔，在所述密封腔内设置有电池包，还包括：
循环管路，其内部设置有所述换热介质，与所述换热介质的第一流通通道形成循环回路；
加热设备，用于加热所述循环管路中的所述换热介质，当所述换热介质的当前温度低于第一预设阈值时，对所述换热介质进行加热；
散热设备，用于散热所述循环管路中的所述换热介质，当所述换热介质的当前温度高于第二预设阈值时，对所述换热介质进行散热；
换热容器，用于储存所述换热介质；
循环泵，设置在所述循环管路中，位于所述换热容器和所述第一储热装置之间，用于循环输出所述换热介质。
可选地，所述的电池热管理系统，还包括第二储热装置，设置在所述循环管路中；所述第二储热装置也包括填充在其内部的所述相变材料，通过所述相变材料形成所述换热介质的第二流通通道。
可选地，所述的电池热管理系统，还包括温度传感器，设置在所述循环管路中或所述换热容器中。
可选地，所述的电池热管理系统，还包括控制器，其输入端连接所述温度传感器，其输出端分别连接所述加热设备、所述散热设备和所述循环泵。
可选地，所述的电池热管理系统，还包括流量传感器，设置在所述循环泵的出口处。
可选地，所述换热介质包括防冻液或水。
可选地，在所述第一储热装置和所述第二储热装置的内部都设置有翅片和导热槽。
可选地，所述相变材料为石蜡或脂肪酸或多元醇中的一种或几种。
可选地，所述相变材料的熔点温度范围为5℃-40℃。
本发明实施例提供一种车辆空调系统，包括：所述的电池热管理系统；
空调，设置在所述电池热管理系统的所述循环管路中，用于结合所述电池热管理系统，调节所述车辆的室内温度和所述换热介质的温度。
本发明实施例提供一种电池热管理控制方法，用于所述的电池热管理系统,包括如下步骤：
获取所述换热介质的当前温度；
判断所述当前温度是否低于所述第一预设阈值或高于所述第二预设阈值；
如果所述当前温度低于所述第一预设阈值时，控制所述加热设备对所述换热介质进行加热，并开启所述循环泵循环输出所述换热介质。
如果所述当前温度高于所述第二预设阈值时，控制所述散热设备对所述换热介质进行散热，并开启所述循环泵循环输出所述换热介质。
本发明实施例技术方案，具有如下优点：
本发明提供一种电池热管理系统及其控制方法、车辆空调系统，其中电池热管理系统包括第一储热装置，第一储热装置包括填充在其内部的相变材料，在第一储热装置内部还设置有电池包，还包括：循环管路，其内部设置有换热介质，加热设备，用于加热循环管路中的换热介质；散热设备，用于散热循环管路中的换热介质，换热容器，用于储存换热介质；循环泵，设置在循环管路中，位于换热容器和第一储热装置之间，用于循环输出换热介质。本发明通过结合第一储热装置利用相变材料进行储热的同时，当换热介质的温度过高或过低，可以通过加热设备或散热设备分别进行加热和散热，从而确保电池包的温度恒定，延长电池包的使用寿命，提高电池包的热管理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中电池热管理系统的第一结构框图；
图2为本发明实施例2中电池热管理系统的第二结构框图；
图3为本发明实施例3中车辆空调系统的第一结构框图；
图4为本发明实施例4中车辆空调系统的第二结构框图；
图5为本发明实施例5中电池热管理控制方法的流程图。
附图标记：
1-第一储热装置； 2-循环管路； 5-换热容器；
11-相变材料； 3-加热设备； 6-循环泵；
12-电池包； 4-散热设备； 7-第二储热装置；
8-空调。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种电池热管理系统，如图1所示，包括第一储热装置1，第一储热装置1包括填充在其内部的相变材料11，通过相变材料11形成换热介质的第一流通通道，在第一储热装置1的内部形成一个密封腔，在密封腔内设置有电池包12，还包括：循环管路2，其内部设置有换热介质，与换热介质的第一流通通道形成循环回路；加热设备3，用于加热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度低于第一预设阈值时，对换热介质进行加热；散热设备4，用于散热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度高于第二预设阈值时，对换热介质进行散热；换热容器5，用于储存换热介质；循环泵6，设置在循环管路2中，位于换热容器5和第一储热装置1之间，用于循环输出换热介质。
具体地，设置第一储热装置1的目的是为了其内部的电池包12在充放电运行时，利用充放电运行释放的热量，将该释放的热量储存起来，然后在低温条件下对第一储热装置1内部的电池包12进行释放热量，使得电池包12稳定在最优的环境温度下，保持电池包12温度稳定。例如：在夜间温度极低的情况下，夜间的低温不足以保持电池包12的温度，此时第一储热装置1就可以利用电动车辆在白天运行时储存的热量对电池包12释放热量。而为了储热效率更好，对电池包12进行更好的热管理，故在第一储热装置1内部填充相变材料11，该相变材料11为石蜡或脂肪酸或多元醇中的一种或几种，且相变材料11的熔点温度范围为5℃-40℃，当然，还可以选择在此温度范围5℃-40℃之间的无机相变材料，维持电池包12的温度在15℃-40℃之间，相变材料11的选择只要其熔点与电池包12允许的工作环境温度接近即可，在该相变材料11中可以添加碳材料(如石墨)、金属粉末(如铜)或金属氧化物粉末等以提高相变材料11的导热系数。本实施例结合了传统的冷却系统和相变储热方式，提高了电池包12的热管理效率，降低电池包12的温度波动。例如：电动车辆在白天运行时，其在充放电的过程中，第一储热装置1内部的电池包12会散发热量，如果电池包12散发热量的温度高于第一储热装置1内部的相变材料11的熔点温度时，该相变材料11开始发生相变吸收大量的热量，当在夜间或气温较低的情况时，相变材料11又会因低温发生相变，故可以对第一储热装置1内部的电池包12释放热量，保持电池温度稳定。
由于电动车辆在低温条件下工作时，环境温度过低导致第一储热装置1表面的温度较低，使得电池包12的温度较低，导致电池包12启动较慢，或者，利用相变材料11进行储热的第一储热装置1，由于第一储热装置1储存热量的热容量有限，当第一储热装置1中相变材料11储存的热量的当前温度高于其最大热容量时，会使得第一储热装置1表面的温度过高，进而会使得第一储热装置1内部集成的电池包12的温度过高。综上所述，在此基础上，在循环管路2中设置加热设备3和散热设备4，此处的加热设备3可以为加热器，此处的散热设备4可以为风扇或液冷装置。上述的换热介质具体为防冻液或水，该换热介质的熔点一般在-50℃-0℃之间。通过加热设备3和散热设备4分别加热和散热防冻液或水的温度，通过防冻液或水进行传热，进而使得第一储热装置1在低温条件时进行升温和在高温时进行降温。具体为，当换热介质的当前温度低于第一预设阈值时，加热设备3对换热介质进行加热，此处的第一预设阈值为根据应用场景进行预先设定的温度，由于不同的季节，环境温度一般也有所不同，使得循环管路2中的换热介质的温度或高或低，换热介质的当前温度为受环境温度影响出的温度。同理，当换热介质的当前温度高于第二预设阈值时，散热设备4对换热介质进行散热，此处的第二预设阈值也为根据应用场景进行预先设定的温度。
例如：在寒冷的冬季，第一预设阈值设定为0℃，当循环管路2中换热介质的当前温度为-5℃，因为-5℃<0℃,此时需要开启加热设备3对换热介质进行加热，以免温度较低电池包12无法正常工作。
例如：在炎热的夏季，由于环境温度较高，且高于第一储热装置1内部的相变材料11的熔点温度，此时相变材料11发生相变吸收大量的热量，当热量足够高且高于第一储热装置1的储热容量，会导致第一储热装置1内部的电池包12的温度升高，造成电池包12无法启动或高温导致电池包12的续航能力失效。如果此时当循环管路2中换热介质的当前温度为32℃，而第二预设阈值设定为30℃，因为32℃>30℃,所以此时需要开启散热设备4对换热介质进行散热，以免温度较高，第一储热装置1中的电池包12无法启动或高温导致电池包12的续航能力失效，所以需要散热换热介质，使其温度降低后，将低温传输给第一储热装置1，使得其内部的电池包12的温度降低，进而使得电池包12在高温条件下能够正常工作，保证电池包12能够在较佳的工作环境中工作。
例如：电动车辆在白天运行时，其在充放电的过程中，第一储热装置1内部的电池包12会散发热量，如果电池包12散发热量的温度高于第一储热装置1内部的相变材料11的熔点温度时，该相变材料11开始发生相变吸收大量的热量，如果相变材料11吸收热量使得换热介质的当前温度高于第二预设阈值，此时需要开启散热设备4对换热介质进行散热，以免温度较高，第一储热装置1中的电池包12无法启动或高温导致电池包12的续航能力失效，所以需要散热换热介质，使其温度降低后，将低温传输给第一储热装置1，使得其内部的电池包12的温度降低，保证电池包12能够在较佳的工作环境中工作。
在开启加热设备3或散热设备4的同时，循环管路2中设置的换热容器5和循环泵6也在工作，循环管路2中的换热介质以换热容器5-循环泵6-第一储热装置1-加热设备3-换热容器5的方式进行循环，或换热容器5-循环泵6-第一储热装置1-散热设备4换热容器5的方式进行循环进而使得循环管路2中的换热介质流动起来，达到调节换热介质温度的目的。
作为一种可选的实现方式，本发明实施例中的电池热管理系统，包括温度传感器，设置在循环管路2中或换热容器5中。温度传感器主要用于检测循环管路2或换热容器5中的换热介质的当前温度，温度传感器可设置在循环管路2或换热容器5最有利于检测换热介质当前温度的位置。
作为一种可选的实现方式，本发明实施例中的电池热管理系统，还包括控制器，其输入端连接温度传感器，其输出端分别连接加热设备3、散热设备4和循环泵6。控制器主要根据温度传感器检测换热介质的当前温度控制加热设备3、散热设备4和循环泵6工作。
作为一种可选的实现方式，本发明实施例中的电池热管理系统，还包括流量传感器，设置在循环泵6的出口处。流量传感器设置在循环泵6的出口处，用于检测循环泵6输出换热介质的流速。
实施例2
本发明实施例中的电池热管理系统，如图2所示，包括第一储热装置1，第一储热装置1包括填充在其内部的相变材料11，通过相变材料11形成换热介质的第一流通通道，在第一储热装置1的内部形成一个密封腔，在密封腔内设置有电池包12，还包括：循环管路2，其内部设置有换热介质，与换热介质的第一流通通道形成循环回路；加热设备3，用于加热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度低于第一预设阈值时，对换热介质进行加热；散热设备4，用于散热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度高于第二预设阈值时，对换热介质进行散热；换热容器5，用于储存换热介质；循环泵6，设置在循环管路2中，位于换热容器5和第一储热装置1之间，用于循环输出换热介质。还包括第二储热装置7，设置在循环管路2中；第二储热装置7也包括填充在其内部的相变材料11，通过相变材料11形成换热介质的第二流通通道。
根据用户需求或应用环境或电动车辆的车型确定是否需要设置第二储热装置7，设置第二储热装置7的目的是为了加强储热能力，使得第一储热装置1内部的电池包12在冷却和加热阶段，使其温度更加恒定，提高热管理效率，减小电池包12温度的波动。具体为换热容器5-循环泵6-第一储热装置1和第二储热装置7-加热设备3-换热容器5的方式进行循环，或换热容器5-循环泵6-第一储热装置1和第二储热装置7-散热设备4-换热容器5的方式进行循环。
作为一种可选的实现方式，本发明实施例中的电池热管理系统，包括温度传感器，设置在循环管路2中或换热容器5中。温度传感器主要用于检测循环管路2或换热容器5中的换热介质的当前温度，温度传感器可设置在循环管路2或换热容器5最有利于检测换热介质当前温度的位置。
作为一种可选的实现方式，本发明实施例中的电池热管理系统，还包括控制器，其输入端连接温度传感器，其输出端分别连接加热设备3、散热设备4和循环泵6。控制器主要根据温度传感器检测换热介质的当前温度控制加热设备3、散热设备4和循环泵6工作。
作为一种可选的实现方式，本发明实施例中的电池热管理系统，还包括流量传感器，设置在循环泵6的出口处。流量传感器设置在循环泵6的出口处，用于检测循环泵6输出换热介质的流速。
作为一种可选的实现方式，本发明实施例中的电池热管理系统，在第一储热装置1和第二储热装置7的内部都设置有翅片和导热槽。为了提高第一储热装置1和第二储热装置7的散热效率，故在其内部设置翅片和导热槽。
实施例3
本发明实施例提供一种车辆空调系统，如图3所示，包括第一储热装置1，第一储热装置1包括填充在其内部的相变材料11，通过相变材料11形成换热介质的第一流通通道，在第一储热装置1的内部形成一个密封腔，在密封腔内设置有电池包12，还包括：循环管路2，其内部设置有换热介质，与换热介质的第一流通通道形成循环回路；加热设备3，用于加热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度低于第一预设阈值时，对换热介质进行加热；散热设备4，用于散热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度高于第二预设阈值时，对换热介质进行散热；换热容器5，用于储存换热介质；循环泵6，设置在循环管路2中，位于换热容器5和第一储热装置1之间，用于循环输出换热介质，包括第二储热装置7，设置在循环管路中；第二储热装置7也包括填充在其内部的相变材料11，通过相变材料11形成换热介质的第二流通通道。还包括：空调8，设置在电池热管理系统的循环管路中，用于结合电池热管理系统，调节车辆的室内温度和换热介质的温度，分别与第一储热装置1中的第一流通通道和第二储热装置7中的第二流通通道以及换热容器5连接。
具体地，实施例1和实施例2中的电池热管理系统可以与车辆空调系统相结合，因为当天气寒冷需要对车内环境进行加热时，需要启动空调8，而且，此时电动车辆处于充放电运行状态，通过第一储热装置1中的第一流通通道和第二储热装置7中的第二流通通道与空调8风道中的工质进行热交换，因为第一储热装置1和第二储热装置7在发生相变时吸收的热量通过换热介质传输至空调8中，在空调蒸发器中与工质进行热交换，增加工质温度并降低第一储热装置1和第二储热装置7的温度，从而增加车辆空调系统的整体效率，保持电池包12的温度恒定。
具体地，实施例1和实施例2中的电池热管理系统可以与车辆空调系统相结合，因为当天气炎热时需要对车内环境进行散热，而且，此时电动车辆处于充放电运行状态，需要启动空调8，通过第一储热装置1中的第一流通通道和第二储热装置7中的第二流通通道与空调风道中的工质进行热交换，因为第一储热装置1和第二储热装置7在发生相变时吸收的热量通过换热介质传输至空调8中，在空调蒸发器中与工质进行热交换，降低工质温度并降低第一储热装置1和第二储热装置7的温度，从而增加车辆空调系统的整体效率，保持电池包12的温度恒定。
上述中的第一储热装置1、第二储热装置7和空调8工作的同时，也需要开启循环泵6使得循环管路2中的换热介质处于流动状态。如果循环管路2中换热介质的当前温度低于第一预设阈值或高于第二预设阈值时，还需要开启加热设备3或散热设备4分别对换热介质进行加热和散热，从而保证第一储热装置1内部的电池包12的温度恒定，增强其续航能力，延迟电池包12的使用寿命，
在天气较冷的情况，当电动车辆在白天充放电运行时，第一储热装置1中电池包12散发热量，该散发的热量由第一储热储热装置1在保持温度恒定的状态下吸收，当空调8不启动时，第一储热装置1内部的电池包12散发热量，该散发的热量由第一储热装置1和第二储热装置7在保持温度恒定的状态下吸收，所以电池包12散发的热量分别通过第一储热装置1中的第一流通通道和第二储热装置7中的第二流通通道传输到车辆空调系统的风道中，对车内空气进行加热。
实施例4
本发明实施例中的车辆空调系统也可以单独与第一储热装置1结合，如图4所示，包括第一储热装置1，第一储热装置1包括填充在其内部的相变材料11，通过相变材料11形成换热介质的第一流通通道，在第一储热装置1的内部形成一个密封腔，在密封腔内设置有电池包12，还包括：循环管路2，其内部设置有换热介质，与换热介质的第一流通通道形成循环回路；加热设备3，用于加热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度低于第一预设阈值时，对换热介质进行加热；散热设备4，用于散热循环管路2中的换热介质，当换热介质的当前温度高于第二预设阈值时，对换热介质进行散热；换热容器5，用于储存换热介质；循环泵6，设置在循环管路2中，位于换热容器5和第一储热装置1之间，用于循环输出换热介质。还包括空调8，设置在电池热管理系统的循环管路2中，用于结合电池热管理系统，调节车辆的室内温度和换热介质的温度，分别与第一储热装置1中的第一流通通道以及换热容器5连接。
对于小型车辆或用户个人需求，单独设置一个第一储热装置1也是可行的，其工作原理与实施例3的工作原理基本相同。将电池热管理系统应用到车辆空调系统上，综合利用电池散出的热量与空调8结合，在保证电池包12温度恒定的同时，提高车辆空调系统的整体运行效率。
实施例5
本发明实施例提供一种电池热管理控制方法，用于实施例1和实施例2中的电池热管理系统，如图5所示，包括如下步骤：
S51、获取换热介质的当前温度。当前温度为通过电池热管理系统中的温度传感器检测出循环管路或换热容器中换热介质的温度。
S52、判断当前温度是否低于第一预设阈值或高于第二预设阈值。此处的第一预设阈值和第二预设阈值为根据环境预先设定作为开启加热设备和散热设备的参考值。
S53、如果当前温度低于第一预设阈值时，控制加热设备对换热介质进行加热，并开启循环泵循环输出换热介质。如果换热介质的温度过低，会导致电池包的温度过低，造成电池包无法正常启动，而且还会导致电池包发生失效故障,开启循环泵输出换热介质，保证循环管路中的换热介质一直处于流动状态，从而维持循环管路中的换热介质的温度恒定，进而保证电池包的温度恒定。
S54、如果当前温度高于第二预设阈值时，控制散热设备对换热介质进行散热，并开启循环泵循环输出换热介质。如果换热介质的温度过高，导致第一储热装置和第二储热装置储存的热量超过其最大热容量的上限，造成电池包会受热损坏，将无法正常运行，开启循环泵循环输出换热介质，保证循环管路中的换热介质一直处于流动状态，从而维持循环管路中的换热介质的温度恒定，进而保证电池包的温度恒定。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电池热管理系统，包括第一储热装置，所述第一储热装置包括填充在其内部的相变材料，通过所述相变材料形成换热介质的第一流通通道，在所述第一储热装置的内部形成一个密封腔，在所述密封腔内设置有电池包，其特征在于，还包括：
循环管路，其内部设置有所述换热介质，与所述换热介质的第一流通通道形成循环回路；
加热设备，用于加热所述循环管路中的所述换热介质，当所述换热介质的当前温度低于第一预设阈值时，对所述换热介质进行加热；
散热设备，用于散热所述循环管路中的所述换热介质，当所述换热介质的当前温度高于第二预设阈值时，对所述换热介质进行散热；
换热容器，用于储存所述换热介质；
循环泵，设置在所述循环管路中，位于所述换热容器和所述第一储热装置之间，用于循环输出所述换热介质；
第二储热装置，设置在所述循环管路中，具体为换热容器-循环泵-第一储热装置和第二储热装置-加热设备-换热容器的方式进行循环，或换热容器-循环泵-第一储热装置和第二储热装置-散热设备-换热容器的方式进行循环；所述第二储热装置也包括填充在其内部的所述相变材料，通过所述相变材料形成所述换热介质的第二流通通道。
2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括温度传感器，设置在所述循环管路中或所述换热容器中。
3.根据权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括控制器，其输入端连接所述温度传感器，其输出端分别连接所述加热设备、所述散热设备和所述循环泵。
4.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括流量传感器，设置在所述循环泵的出口处。
5.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述换热介质包括防冻液或水。
6.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，在所述第一储热装置和所述第二储热装置的内部都设置有翅片和导热槽。
7.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述相变材料为石蜡或脂肪酸或多元醇中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的电池热管理系统，其特征在于，所述相变材料的熔点温度范围为5℃-40℃。
9.一种车辆空调系统，其特征在于，包括：
权利要求1-8任一项所述的电池热管理系统；
空调，设置在所述电池热管理系统的所述循环管路中，用于结合所述电池热管理系统，调节所述车辆的室内温度和所述换热介质的温度。
10.一种电池热管理控制方法，用于权利要求1所述的电池热管理系统,其特征在于，包括如下步骤：
获取所述换热介质的当前温度；
判断所述当前温度是否低于所述第一预设阈值或高于所述第二预设阈值；
如果所述当前温度低于所述第一预设阈值时，控制所述加热设备对所述换热介质进行加热，并开启所述循环泵循环输出所述换热介质；
如果所述当前温度高于所述第二预设阈值时，控制所述散热设备对所述换热介质进行散热，并开启所述循环泵循环输出所述换热介质。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110661056B (zh) * 2018-06-29 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 车辆的电池热管理系统以及车辆
CN109616706B (zh) * 2018-12-12 2022-03-22 杰锋汽车动力系统股份有限公司 电动汽车电池包温度控制装置及其控制方法
CN109860950B (zh) * 2019-01-29 2020-06-23 武汉理工大学 一种组合式电动汽车动力电池的热管理装置
CN110112509B (zh) * 2019-04-29 2021-09-14 华为技术有限公司 电池包加热设备、储热设备以及电动汽车
CN110444832A (zh) * 2019-08-13 2019-11-12 太原科技大学 一种锂电池恒温装置
CN110549913A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 河南科技大学 电动拖拉机整机热管理系统及其控制方法
CN111391605B (zh) * 2020-03-24 2021-04-20 中国矿业大学 一种具有全气候多模式切换功能的新能源电动汽车整车热管理系统
CN111414063A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 盐城工业职业技术学院 一种计算机网络设备的温度补偿散热系统
CN112531233A (zh) * 2020-12-01 2021-03-19 福州市长乐区古槐星际商务咨询服务部 电动车的电池保温方法
CN112563618B (zh) * 2021-01-06 2022-05-13 张展浩 一种电动汽车电池温度控制装置及其控制方法
CN113355053A (zh) * 2021-05-18 2021-09-07 大连理工大学 一种大过冷度二元低共熔结晶水合盐相变材料的制备方法及应用
CN113571807B (zh) * 2021-09-24 2022-03-08 北京和瑞储能科技有限公司 蓄能式电池液冷和加热的热管理系统
CN116111946A (zh) * 2023-04-11 2023-05-12 赫里欧新能源有限公司 一种风光热储直柔产能建筑系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203449959U (zh) * 2013-05-30 2014-02-26 天津清源电动车辆有限责任公司 电动汽车电池箱空气循环温度管理系统
CN103996887A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 微宏动力系统（湖州）有限公司 具备散热能力的电池模块
CN105720319A (zh) * 2016-05-09 2016-06-29 深圳市赛尔盈电子有限公司 一种ptc加热器及动力电池加热与冷却装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103855445B (zh) * 2012-12-04 2016-12-07 上海汽车集团股份有限公司 一种热管理系统、电池热管理系统、电动车和混合动力车
JP5942943B2 (ja) * 2013-08-20 2016-06-29 トヨタ自動車株式会社 電池温度調節装置
CN204534802U (zh) * 2015-02-03 2015-08-05 深圳市大康能源发展有限公司 一种相变储热耦合太阳能集储热供热系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103996887A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 微宏动力系统（湖州）有限公司 具备散热能力的电池模块
CN203449959U (zh) * 2013-05-30 2014-02-26 天津清源电动车辆有限责任公司 电动汽车电池箱空气循环温度管理系统
CN105720319A (zh) * 2016-05-09 2016-06-29 深圳市赛尔盈电子有限公司 一种ptc加热器及动力电池加热与冷却装置

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