CN109148769B - 一种电池管理系统、控制方法及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种电池管理系统、控制方法及汽车，包括：下箱体；至少一个电池模组，设置于下箱体中，电池模组间并联设置；采用第一相变材料制成的电池模组框，包括：至少一根横向设置的第一框条和至少一根纵向设置的第二框条，其中至少一根第一框条与至少一根第二框条之间形成容纳一电池模组的容置空间，电池模组插设于容置空间中与电池模组框接触连接；上盖，与下箱体固定连接，上盖上固定安装有至少一个散热风扇；控制器，分别与电池模组和散热风扇连接。本发明的方案通过采用第一相变材料制成电池模组框，会吸收电池模组产生的热量，减缓电池模组达到散热温度的时间，进而减少了电池模组的能量消耗，有利于保证汽车续航能力。

Description

一种电池管理系统、控制方法及汽车
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及电池管理系统、控制方法及汽车。
背景技术
随着电动汽车技术的提高及市场对车辆续航、动力性的要求越来越高，更长的续航不断突破，更大的充放电功率及可用电量需求提高。为了满足客户的功率及电量需求，由于电池性能对温度及其敏感，如何做一个好的电池热管理系统设计成为考量电池产品的关键。现阶段的电池热管理的模式有：①小功率车型电池包，采用自然冷却和热敏电阻加热来实现。②大功率电池包使用液冷循环系统或直冷循环系统来实现。
在电池工作时，其产生的热量会直接导致电池以及周围环境的温度上升，达到散热工况的条件时，就使得电池的能量用于为散热系统供能，加快电池能量的消耗，为了保证电池的工作自身温度在适宜区间内，电池必须长时间的为热管理系统供能，降低了汽车的续航能力。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种电池管理系统、控制方法及汽车，用以解决当前电池管理系统在保证电池的工作温度时，需要长时间的为热管理系统供能，消耗掉了电池大量的能量，降低了汽车的续航能力的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电池管理系统，包括：
下箱体；
至少一个电池模组，设置于下箱体中，电池模组间并联设置；
采用第一相变材料制成的电池模组框，包括：至少一根横向设置的第一框条和至少一根纵向设置的第二框条，其中至少一根第一框条与至少一根第二框条之间形成容纳一电池模组的容置空间，电池模组插设于容置空间中与电池模组框接触连接；
上盖，与下箱体固定连接，上盖上固定安装有至少一个散热风扇；
控制器，分别与电池模组和散热风扇连接，用于获取电池模组的温度，并根据电池模组的温度控制散热风扇开启或关闭。
优选地，如上所述的电池管理系统，还包括：传热连接件，与上盖固定连接且与电池模组框接触连接；
其中，上盖的材质为第二相变材料，第一相变温度小于第二相变材料的第二相变温度。
具体地，如上所述的电池管理系统，上盖上还设置有梳齿结构，梳齿结构与散热风扇相匹配设置，用于对通过散热风扇的气流进行导流。
具体地，如上所述的电池管理系统，还包括：
电气件，与控制器连接且与电池模组电连接；
连接插头，设置于下箱体上与电气件电连接，用于将电池模组的能量进行对外输出或接收外界能量的对内输入。
优选地，如上所述的电池管理系统，还包括：至少一组加热电阻丝，埋设于电池模组框中，并通过连接插头以及电气件与电池模组电连接。
具体地，如上所述的电池管理系统，散热风扇通过连接插头以及电气件与电池模组电连接。
本发明的又一优选实施例还提供了一种电池管理系统的控制方法，应用于如上所述的电池管理系统中的控制器，包括：
获取电池模组的第一温度信号；
当第一温度信号表示电池模组的温度大于第一预设温度时，确定电池模组温度过高，第一预设温度大于或等于第一相变温度；
根据电池模组温度过高，控制散热风扇开启。
进一步的，如上所述的电池管理系统的控制方法，控制散热风扇开启的步骤之后，还包括：
获取电池模组的第二温度信号；
当第二温度信号表示电池模组的温度小于第二预设温度时，确定电池模组温度适中，第二预设温度小于述等于第一相变温度；
根据电池模组温度适中，控制散热风扇关闭。
优选地，如上所述的电池管理系统的控制方法，获取电池模组的第一温度信号的步骤之后，还包括：
当第一温度信号表示电池模组的温度小于第三预设温度时，确定电池模组温度过低，其中第三预设温度小于第一相变温度；
根据电池模组温度过低，控制加热电阻丝进行加热；
获取电池模组的第二温度信号；
当第二温度信号表示电池模组的温度达到第四预设温度时，控制加热电阻丝停止加热，其中第四预设温度大于第三预设温度且小于第一相变温度。
本发明的另一优选实施例还提供了一种汽车，包括如上所述的电池管理系统。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种电池管理系统、控制方法及汽车，至少具有以下有益效果：
在本发明的实施例中，电池管理系统的包括采用第一相变材料制成的电池模组框，电池模组框形成有至少一个用于容纳电池模组的容置空间，电池模组插设于容置空间中与电池模组框接触连接，当电池模组处于工作状态时，电池模组产生的热量通过电池模组与电池模组框之间的接触连接，传导至电池模组框中，由于电池模组框采用第一相变材料制成，在第一相变材料的温度吸收电池模组产生的热量达到其产生相变的第一相变温度时，会继续吸收电池模组产生的热量产生潜热，但其温度不会增加，使得电池模组的温度在达到第一相变温度时，由于电池模组框会吸收热量但不会增加温度，使得电池模组在一定时间内处于第一相变温度的工况下，减缓了电池模组达到散热温度的时间，进而减少了控制器开启散热风扇的时间即电池模组为热管理系统进行散热供能的时间，进一步的减少了电池模组的能量消耗，有利于保证汽车续航能力。同时，由于电池模组设置于电池模组框中，减弱了电池模组的辐射热的强度和时间，降低了对控制器或其他电器元件的影响，有利于保证电池管理系统以及汽车的正常运行。
附图说明
图1为本发明电池管理系统的结构示意图之一；
图2为本发明电池管理系统的结构示意图之二；
图3为本发明的电池管理系统的控制方法的流程示意图之一；
图4为本发明的电池管理系统的控制方法的流程示意图之二；
图5为本发明的电池管理系统的控制方法的流程示意图之三。
【附图标记说明】
1、下箱体；2、电池模组；3、电池模组框；4、上盖；5、散热风扇；
6、控制器；7、传热连接件；8、梳齿结构；9、电气件；10、连接插头；11、加热电阻丝。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
参见图1和图2，本发明的一优选实施例提供了一种电池管理系统，包括：
下箱体1；
至少一个电池模组2，设置于下箱体1中，电池模组2间并联设置；
采用第一相变材料制成的电池模组框3，包括：至少一根横向设置的第一框条和至少一根纵向设置的第二框条，其中至少一根第一框条与至少一根第二框条之间形成容纳一电池模组2的容置空间，电池模组2插设于容置空间中与电池模组框3接触连接；
上盖4，与下箱体1固定连接，上盖4上固定安装有至少一个散热风扇5；
控制器6，分别与电池模组2和散热风扇5连接，用于获取电池模组2的温度，并根据电池模组2的温度控制散热风扇5开启或关闭。
在本发明的实施例中，电池管理系统的包括采用第一相变材料制成的电池模组框3，电池模组框3形成有至少一个用于容纳电池模组2的容置空间，电池模组2插设于容置空间中与电池模组框3接触连接，当电池模组2处于工作状态时，电池模组2产生的热量通过电池模组2与电池模组框3之间的接触连接，传导至电池模组框3中，由于电池模组框3采用第一相变材料制成，在第一相变材料的温度吸收电池模组2产生的热量达到其产生相变的第一相变温度时，会继续吸收电池模组2产生的热量产生潜热，但其温度不会增加，使得电池模组2的温度在达到第一相变温度时，由于电池模组框3会吸收热量但不会增加温度，使得电池模组2在一定时间内处于第一相变温度的工况下，减缓了电池模组2达到散热温度的时间，进而减少了控制器6开启散热风扇5的时间即电池模组2为热管理系统进行散热供能的时间，进一步的减少了电池模组2的能量消耗，有利于保证汽车续航能力。同时，由于电池模组2设置于电池模组框3中，减弱了电池模组2的辐射热的强度和时间，降低了对控制器6或其他电器元件的影响，有利于保证电池管理系统以及汽车的正常运行。在本发明的实施例中对第一相变材料的具体组成不做限制，可以为纯相变材料，也可以为相变材料的符合材料，凡是相变温度达到第一相变温度的相变材料均属于本发明的保护范围，第一相变温度由技术人员根据包括电池模组2的产热、电池模组2的数量、控制器6及其他电器元件的耐热性中的至少一项的参数所确定。
参见图1和图2，优选地，如上所述的电池管理系统，还包括：传热连接件7，与上盖4固定连接且与电池模组框3接触连接；
其中，上盖4的材质为第二相变材料，第一相变温度小于第二相变材料的第二相变温度。
在本发明的实施例中，电池管理系统还包括：传热连接件7，该传热连接件7与上盖4固定连接且与电池模组框3接触连接，优选地，上盖4的材质为第二相变材料，且第二相变材料的第二相变温度大于第一相变温度，使得当电池模组框3的温度大于第一相变温度时，即仅依靠电池模组框3的相变过程无法抑制电池模组2的温度上升时，此时电池模组框3的部分热量通过传热连接件7传导至上壳体，由于上壳体采用第二相变材料制作，且其第二材料相变材料的第二相变温度大于第一相变温度，使得电池模组2的温度在大于第一相变温度后，延长了电池模组2的温度达到第二相变温度的时间，在保证电池模组2处于良好工作温度环境的同时，有利于减少低电池模组2用于散热的能量消耗，有利于保证汽车续航能力。在本发明的实施例中传热连接件7的类型包括但不限于传热硅胶垫，传热连接件7与电池模组框3和上盖4的接触面积不做具体限制，技术人员可根据实际需求进行设置。上盖4的表面至少涂覆有绝热、绝缘和防腐材料中的一种。在本发明的实施例中对第二相变材料的具体组成不做限制，可以为纯相变材料，也可以为相变材料的符合材料，凡是相变温度达到第二相变温度的相变材料均属于本发明的保护范围。
参见图2，具体地，如上所述的电池管理系统，上盖4上还设置有梳齿结构8，梳齿结构8与散热风扇5相匹配设置，用于对通过散热风扇5的气流进行导流。
在本发明的实施例中，上盖4上设置有与散热风扇5相匹配梳齿结构8，当开启散热风扇5时，该梳齿结构8能在散热风扇5将冷风吹入或将热风吸出时，配合散热风扇5对气流进行导流，加强气流的流通范围，进而加快电池管理系统内部的热量与外界空气的热交换，减少电池模组2的降温时间，有利于减少低电池模组2用于散热的能量消耗，有利于保证汽车续航能力。
参见图1，具体地，如上所述的电池管理系统，还包括：
电气件9，与控制器6连接且与电池模组2电连接；
连接插头10，设置于下箱体1上与电气件9电连接，用于将电池模组2的能量进行对外输出或接收外界能量的对内输入。
在本发明的实施例中，电池管理系统包括电气件9和连接插头10，其中电气件9分别连接电池模组2和连接插头10，且与控制器6连接，接受控制器6的控制进而对电池模组2输出或输入的能量进行控制。连接插头10，便于电池管理系统与外界用电器或电源进行连接并传导能量。
参见图1，优选地，如上所述的电池管理系统，还包括：至少一组加热电阻丝11，埋设于电池模组框3中，并通过连接插头10以及电气件9与电池模组2电连接。
在本发明的实施例中，电池管理系统还包括：埋设于电池模组框3中的加热电阻丝11，加热电阻丝11与电池模组2间通过连接插头10以及电气件9连接，当电池模组2需要进行加热时，控制器6控制电气件9为加热电阻丝11供电，使电池模组框3加热进而加热电池模组2。由于加热电阻丝11埋设于电池模组框3中，且电池模组框3由第一相变材料制成，所以在此过程中，热量直接由电池模组框3传递至电池模组2，加快了电池模组2的升温速度，有利于减少电池模组2的能量消耗，同时减少了热量的散发，避免了热量散发对电池管理系统器的控制器6或其他电器元件的影响。可选地，本领域的技术人员可更改加热电阻丝11与电池模组2间的连接方式，采用包括但不限于使加热电阻丝11直接与电气件9连接或在加热电阻丝11与电池模组2间使用其他电路，使加热电阻丝11能根据控制器6的控制进行工作或停止工作均属于本发明的保护范围。
具体地，如上所述的电池管理系统，散热风扇5通过连接插头10以及电气件9与电池模组2电连接。
在本发明的实施例中，散热风扇5连接插头10以及电气件9与电池模组2电连接，当电池模组2需要散热时，控制器6控制电气件9为散热风扇5供电进行散热。本领域的技术人员可更改散热风扇5与电池模组2间的连接方式，采用包括但不限于使散热风扇5直接与电气件9连接或在散热风扇5与电池模组2间使用其他电路，使散热风扇5能根据控制器6的控制进行工作或停止工作均属于本发明的保护范围。
参见图3，本发明的又一优选实施例还提供了一种电池管理系统的控制方法，应用于如上所述的电池管理系统中的控制器，包括：
步骤3001，获取电池模组的第一温度信号；
步骤3002，当第一温度信号表示电池模组的温度大于第一预设温度时，确定电池模组温度过高，第一预设温度大于或等于第一相变温度；
步骤3003，根据电池模组温度过高，控制散热风扇开启。
在本发明的实施例中，电池管理系统的控制器会实时监测电池模组的温度，当电池模组的温度大于第一预设温度时，表明此时仅依靠电池模组框的相变过程已无法保证电池模组的温度环境，确定电池模组的温度过高需要散热，此时控制散热风扇5开启使电池管理系统进入散热工况，保证电池模组处于良好的工作温度环境中。其中，只有当电池模组框不能避免电池模组升温时才开启散热风扇，利用电池模组框的相变储热功能，延缓了电池管理系统进入散热工况的时间，进而减少了开启散热风扇的时间，减少了电池模组用于为散热风扇供电的能量消耗，有利于保证汽车续航能力。可选地，开启散热风扇的第一预设温度还可以设置为其他温度范围，包括但不限于第二相变温度，本领域的技术人员根据实际情况对开启散热风扇的限制条件进行修改，用于保证电池模组始终处于良好的工作环境温度内，均属于本发明的保护范围。
参见图4，进一步的，如上所述的电池管理系统的控制方法，控制散热风扇开启的步骤之后，还包括：
步骤4001，获取电池模组的第二温度信号；
步骤4002，当第二温度信号表示电池模组的温度小于第二预设温度时，确定电池模组温度适中，第二预设温度小于或等于第一相变温度；
步骤4003，根据电池模组温度适中，控制散热风扇关闭。
在本发明的实施例中，当控制器检测到电池模组的温度小于第二预设温度时，表明电池模组处于良好的工作环境温度中，且电池模组框能通过其相变过程减缓电池模组的温度上升，不会在短时间内导致电池模组温度过高，此时，关闭散热风扇5减少电池模组的能量消耗，有利于保证汽车的续航能力。
参见图5，优选地，如上所述的电池管理系统的控制方法，获取电池模组的第一温度信号的步骤之后，还包括：
步骤5001，当第一温度信号表示电池模组的温度小于第三预设温度时，确定电池模组温度过低，其中第三预设温度小于第一相变温度；
步骤5002，根据电池模组温度过低，控制加热电阻丝进行加热；
步骤5003，获取电池模组的第二温度信号；
步骤5004，当第二温度信号表示电池模组的温度达到第四预设温度时，控制加热电阻丝停止加热，其中第四预设温度大于第一预设温度且小于第一相变温度。
在本发明的实施例中，当控制器检测到电池模组的温度过低，可能会影响汽车的正常运行时，控制加热电阻丝工作，通过加热电池模组框进而对电池模组加热，当电池模组的温度达到第四预设温度时，控制加热电阻丝停止加热，保证电池模组处于良好的工作温度环境中，同时，由于直接加热电池模组框，并通过电池模组框与电池模组的接触传导热量，减少了热量的散发，相较于现有的加热方式更加节能，有利于减少电池模组的能量消耗，进而有利于保证汽车的续航能力。
进一步的，当汽车处于低温环境中时，首先通过加热电阻丝对电池模组进行加热，使其能正常使用，在运行过程中，电池模组产生的热量有部分以潜热的方式储存在电池模组框和上盖中，当汽车由运动状态转变为停止状态时，还上盖和电池模组框储存的热量会慢慢散发出来，电池模组提供保温功能，避免汽车短时间停车后启动时需要再次进行加热所消耗的能量，有利于减少电池模组的能量消耗，进而有利于保证汽车的续航能力。
本发明的另一优选实施例还提供了一种汽车，包括如上所述的电池管理系统。
本发明的实施例所提供的汽车包括上述的电池管理系统，使得汽车的电池模组中的用于保证电池模组处于正常工作温度范围内的所消耗的能量减少，有利于保证汽车的续航能力。
此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
下箱体(1)；
至少一个电池模组(2)，设置于所述下箱体(1)中，所述电池模组(2)间并联设置；
采用第一相变材料制成的电池模组框(3)，包括：至少一根横向设置的第一框条和至少一根纵向设置的第二框条，其中至少一根所述第一框条与至少一根所述第二框条之间形成容纳一所述电池模组(2)的容置空间，所述电池模组(2)插设于所述容置空间中与所述电池模组框(3)接触连接，所述第一相变材料具有第一相变温度；
上盖(4)，与所述下箱体(1)固定连接，所述上盖(4)上固定安装有至少一个散热风扇(5)；
控制器(6)，分别与所述电池模组(2)和所述散热风扇(5)连接，用于获取所述电池模组(2)的温度，并根据所述电池模组(2)的温度控制所述散热风扇(5)开启或关闭；
传热连接件(7)，与所述上盖(4)固定连接且与所述电池模组框(3)接触连接；
其中，所述上盖(4)的材质为第二相变材料，所述第一相变温度小于所述第二相变材料的第二相变温度。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述上盖(4)上还设置有梳齿结构(8)，所述梳齿结构(8)与所述散热风扇(5)相匹配设置，用于对通过所述散热风扇(5)的气流进行导流。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：
电气件(9)，与所述控制器(6)连接且与所述电池模组(2)电连接；
连接插头(10)，设置于所述下箱体(1)上与所述电气件(9)电连接，用于将所述电池模组(2)的能量进行对外输出或接收外界能量的对内输入。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：至少一组加热电阻丝(11)，埋设于所述电池模组框(3)中，并通过所述连接插头(10)以及所述电气件(9)与所述电池模组(2)电连接。
5.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述散热风扇(5)通过所述连接插头(10)以及所述电气件(9)与所述电池模组(2)电连接。
6.一种电池管理系统的控制方法，应用于如权利要求1至5任一项所述的电池管理系统中的所述控制器，其特征在于，包括：
获取所述电池模组的第一温度信号；
当所述第一温度信号表示所述电池模组的温度大于第一预设温度时，确定所述电池模组温度过高，所述第一预设温度大于或等于所述第一相变温度；
根据所述电池模组温度过高，控制所述散热风扇(5)开启。
7.根据权利要求6所述的电池管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制所述散热风扇(5)开启的步骤之后，还包括：
获取所述电池模组的第二温度信号；
当所述第二温度信号表示所述电池模组的温度小于第二预设温度时，确定所述电池模组温度适中，所述第二预设温度小于或等于第一相变温度；
根据所述电池模组温度适中，控制所述散热风扇(5)关闭。
8.根据权利要求6所述的电池管理系统的控制方法，其特征在于，所述获取所述电池模组的第一温度信号的步骤之后，还包括：
当所述第一温度信号表示所述电池模组的温度小于第三预设温度时，确定所述电池模组温度过低，其中所述第三预设温度小于所述第一相变温度；
根据所述电池模组温度过低，控制加热电阻丝进行加热；
获取所述电池模组的第二温度信号；
当所述第二温度信号表示所述电池模组的温度达到第四预设温度时，控制所述加热电阻丝停止加热，其中所述第四预设温度大于所述第三预设温度且小于所述第一相变温度。
9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的电池管理系统。
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