CN109494429B - 一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法 - Google Patents

一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法，包括电池组、电池组前端冷却板、电池组后端冷却板；电池组设置于电池组前端冷却板与电池组后端冷却板之间；在电池组前端冷却板上设置有前端冷却液进口和前端冷却液出口；在电池组前端进口或电池组后端进口处均设置有电磁阀；电磁阀与控制器电信号连接。本技术方案的每个电芯周围，均包括流动方向相反的四个冷却液流路，实冷却液的循环交替出现，在电芯内形成对流，从而改善了电芯周围的温度场分布，避免所有冷却液的流动方向相同时，造成高温或低温的冷却液集中在电芯的某一端。

Description

一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车电池技术领域，是指一种电动汽车电池包恒温控制系统，特别是指一种电动汽车电池包恒温控制循环液网络布置方法。
背景技术
电动汽车在行驶使用过程中，电池包内各个电芯的储存的化学能除了转化为电能外，还要部分转化为热能散发出去，由于电池包内布置的电芯数量巨大，产热量也非常大，这些热量如不及时散发出去将对电池包的整体性能和安全性产生重大隐患。
不同的环境温度对电芯的能量存储密度和能量释放效率有很大影响，比如在寒冷的冬天和炎热的夏天，电池包内的电芯受环境温度影响充放电性能会存在很大的差异。
目前电动汽车电池普遍采用圆柱形单个电池作为电池包的电芯，如图1所示，多个电芯组成一个电池组，多个电池组组成电池包。现有电动汽车普遍何用风冷技术，虽然成本和技术门槛都较低，但是风冷只能降温而不能实现保温。
为了克服风冷不能实现对电池组保温的问题，现有技术采用在电池组之间通过入冷却液的方式，来实现对电池组进行加温或冷却的技术方案，但是均采用从一端进入，另一端流出的冷却方式，当某个电池组的温度出现波动时，因为流经该电池组四周的冷却液的温度均相同，导致无法对电池组进行独立的温度控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车电池包恒温控制系统及控制方法，以解决现有技术的电池组不能独立温度控制的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电动汽车电池包恒温控制系统，包括电池组、电池组前端冷却板、电池组后端冷却板；所述电池组设置于所述电池组前端冷却板与所述电池组后端冷却板之间；
在所述电池组前端冷却板上设置有前端冷却液进口和前端冷却液出口；
在所述前端冷却板上设置有电池组前端进口和电池组前端出口；所述电池组前端进口与所述前端冷却液进口连通，所述电池组前端出口与前端冷却液出口连通；
在所述电池组后端冷却板上设置有后端冷却液进口和后端冷却液出口；在所述后端冷却板上设置有电池组后端进口和电池组后端出口；所述电池组后端进口与后端冷却液进口连通，所述电池组后端出口与后端冷却液出口连通；
所述电池组前端进口与所述电池组后端出口连通；所述电池组后端进口与所述电池组前端出口连通；
在所述电池组前端进口或所述电池组后端进口处均设置有电磁阀；所述电磁阀与控制器电信号连接。
在所述电池组的每个电芯的四周的同一端均设置有相对的冷却液进入流路和相对的冷却液流出流路，即包括四个冷却液通路，第一冷却液通路、第二冷却液通路、第三冷却液通路及第四冷却液通路；
所述第一冷却液通路和第三冷却液通路为所述电芯一端的冷却液进入流路；
所述第二冷却液通路和第四冷却液通路为所述电芯同一端的冷却液流出流路。
包括电池温度传感器，包括冷却液进口温度传感器、冷却液出口温度传感器及电芯中部温度传感器；
所述冷却液进口温度传感器、所述冷却液出口温度传感器及所述电芯中部温度传感器均与所述控制器电信号连接。
一种电动汽车电池包恒温控制方法，利用上述任一项的恒温控制系统；电芯四周包括第一冷却液通路、第二冷却液通路、第三冷却液通路及第四冷却液通路；
四个通路的冷却液进口温度传感器将检测到的冷却液进口温度信号提供给控制器；
四个通路的冷却液出口温度传感器将检测到的冷却液出口温度信号提供给控制器；
所述控制器计算第一冷却液通路的冷却液进口温度与冷却液出口温度的差值是否在第一设定温度范围内；
若没有在第一设定温度范围内，所述控制器计算同一电芯的其它三个冷却液通路的冷却液进口温度与冷却液出口温度的差值是否在第二设定温度范围内；
若均没有在第二设定温度范围内，所述控制器控制同一电芯的四周的四个冷却液通路的电磁阀提高开度；
若差值在第二设定温度范围内；所述控制器计算第一冷却液通路的电芯中部温度与冷却液进口温度的差值是否在第三设定温度范围内，及所述冷却液出口温度与电芯中部温度的差值是否在第四设定温度范围内；以确定电芯温度升高的位置；
若电芯中部温度与冷却液进口温度的差值不在第三设定温度范围内；则增加所述第一冷却液通路的电磁阀及所述第三冷却液通路的电磁阀的开度，相应的减小所述第二冷却液通路的电磁阀及所述第四冷却液通路的电磁阀的开度；
若所述冷却液出口温度与电芯中部温度的差值不在第四设定温度范围内，则所述控制器控制第二冷却液通路的电磁阀及所述第四冷却液通路的电磁阀提高开度；同时，相应的减小所述第一冷却液通路的电磁阀及所述第三冷却液通路的电磁阀的开度。
所述第一设定温度范围与所述第二设定温度范围相同。
所述第三设定温度范围与所述第四设定温度范围相同。
本发明的有益效果是：
本技术方案的每个电芯周围，均包括流动方向相反的四个冷却液流路，实冷却液的循环交替出现，在电芯内形成对流，从而改善了电芯周围的温度场分布，避免所有冷却液的流动方向相同时，造成高温或低温的冷却液集中在电芯的某一端。
附图说明
图1为现有技术电芯结构示意图；
图2为本发明电池包内管路装置冷却液流动方向示意图；
图3为冷却液流经电芯前后，管路汇总的管路网冷却液流向示意图；
图4为电池组内冷却液管路网相互配合的流动方向示意图。
附图标记说明
1电池组，2电池组前端冷却板，3电池组后端冷却板，11电芯，12第一冷却液通路，13第二冷却液通路，14第三冷却液通路，15第四冷却液通路，21前端冷却液进口，22前端冷却液出口，23电池组前端进口，24电池组前端出口，31后端冷却液进口，32后端冷却液出口，33电池组后端进口，34电池组后端出口。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
如图2至4所示，一种电动汽车电池包恒温控制系统，包括电池组1、电池组前端冷却板2、电池组后端冷却板3；电池组设置于电池组前端冷却板与电池组后端冷却板之间；图2中为某一电池组内的冷却液流路，其中图2中×代表该管道内循环液流动方向垂直屏幕向内，·代表该管道内循环液流动方向垂直屏幕向外。
如图4所示，在电池组前端冷却板2上设置有前端冷却液进口21和前端冷却液出口22。
在前端冷却板上设置有电池组前端进口23和电池组前端出口24；电池组前端进口与前端冷却液进口连通，电池组前端出口与前端冷却液出口连通。
在电池组后端冷却板3上设置有后端冷却液进口31和后端冷却液出口32；在后端冷却板上设置有电池组后端进口33和电池组后端出口34；电池组后端进口与后端冷却液进口连通，电池组后端出口与后端冷却液出口连通。
电池组前端进口与电池组后端出口连通；电池组后端进口与电池组前端出口连通，如图3所示。
在电池组前端进口或电池组后端进口处均设置有电磁阀；电磁阀与控制器电信号连接，在本申请的附图中没有体现。
在电池组1的每个电芯11的四周的同一端均设置有相对的冷却液进入流路和相对的冷却液流出流路，即包括四个冷却液通路，第一冷却液通路12、第二冷却液通路13、第三冷却液通路14及第四冷却液通路15。
第一冷却液通路和第三冷却液通路为电芯一端的冷却液进入流路；
第二冷却液通路和第四冷却液通路为电芯同一端的冷却液流出流路。
因此，在第一冷却液通路上设置有第一电磁阀，在第二冷却液通路上设置有第二电磁阀，在第三冷却液通路上设置有第三电磁阀，在第四冷却液通路上设置有第四电磁阀，每个电磁阀均与控制器电信号连接。
每个冷却液通路上均包括电池温度传感器，包括冷却液进口温度传感器、冷却液出口温度传感器及电芯中部温度传感器。
冷却液进口温度传感器、冷却液出口温度传感器及电芯中部温度传感器均与控制器电信号连接。
本申请还提供一种电动汽车电池包恒温控制方法，利用上述任一项的恒温控制系统；电芯四周包括第一冷却液通路、第二冷却液通路、第三冷却液通路及第四冷却液通路；在此以一个电芯为例进行说明。
四个通路的冷却液进口温度传感器将检测到的冷却液进口温度信号提供给控制器。
四个通路的冷却液出口温度传感器将检测到的冷却液出口温度信号提供给控制器。
控制器计算第一冷却液通路的冷却液进口温度与冷却液出口温度的差值是否在第一设定温度范围内。
若没有在第一设定温度范围内，控制器计算同一电芯的其它三个冷却液通路的冷却液进口温度与冷却液出口温度的差值是否在第二设定温度范围内；在本实施例中，第一设定温度范围与第二设定温度范围相同，在本申请的其它实施例中，第一设定温度范围与第二设定温度范围也可以不相同，具体根据实际需要进行确定。
若均没有在第二设定温度范围内，控制器控制同一电芯的四周的四个冷却液通路的电磁阀提高开度。
若差值在第二设定温度范围内；控制器计算第一冷却液通路的电芯中部温度与冷却液进口温度的差值是否在第三设定温度范围内，及冷却液出口温度与电芯中部温度的差值是否在第四设定温度范围内；以确定电芯温度升高的位置，在本实施例中，第三设定温度范围与第四设定温度范围相同，在本申请的其它实施例中，第三设定温度范围与第四设定温度范围也可以不相同，具体根据实际需要进行确定。
若电芯中部温度与冷却液进口温度的差值不在第三设定温度范围内；则增加第一冷却液通路的电磁阀及第三冷却液通路的电磁阀的开度，相应的减小第二冷却液通路的电磁阀及第四冷却液通路的电磁阀的开度；
若冷却液出口温度与电芯中部温度的差值不在第四设定温度范围内，则控制器控制第二冷却液通路的电磁阀及第四冷却液通路的电磁阀提高开度；同时，相应的减小第一冷却液通路的电磁阀及第三冷却液通路的电磁阀的开度。
虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受所附权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (5)

1.一种电动汽车电池包恒温控制系统，其特征在于，包括电池组、电池组前端冷却板、电池组后端冷却板；所述电池组设置于所述电池组前端冷却板与所述电池组后端冷却板之间；
在所述电池组前端冷却板上设置有前端冷却液进口和前端冷却液出口；
在所述前端冷却板上设置有电池组前端进口和电池组前端出口；所述电池组前端进口与所述前端冷却液进口连通，所述电池组前端出口与前端冷却液出口连通；
在所述电池组后端冷却板上设置有后端冷却液进口和后端冷却液出口；在所述后端冷却板上设置有电池组后端进口和电池组后端出口；所述电池组后端进口与后端冷却液进口连通，所述电池组后端出口与后端冷却液出口连通；
所述电池组前端进口与所述电池组后端出口连通；所述电池组后端进口与所述电池组前端出口连通；
在所述电池组前端进口或所述电池组后端进口处均设置有电磁阀；所述电磁阀与控制器电信号连接；
在所述电池组的每个电芯的四周的同一端均设置有相对的冷却液进入流路和相对的冷却液流出流路，即包括四个冷却液通路，第一冷却液通路、第二冷却液通路、第三冷却液通路及第四冷却液通路；
所述第一冷却液通路和第三冷却液通路为所述电芯一端的冷却液进入流路；
所述第二冷却液通路和第四冷却液通路为所述电芯同一端的冷却液流出流路。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池包恒温控制系统，其特征在于，包括电池温度传感器，包括冷却液进口温度传感器、冷却液出口温度传感器及电芯中部温度传感器；
所述冷却液进口温度传感器、所述冷却液出口温度传感器及所述电芯中部温度传感器均与所述控制器电信号连接。
3.一种电动汽车电池包恒温控制方法，利用上述权利要求1至2中任一项的恒温控制系统；其特征在于，电芯四周包括第一冷却液通路、第二冷却液通路、第三冷却液通路及第四冷却液通路；
四个通路的冷却液进口温度传感器将检测到的冷却液进口温度信号提供给控制器；
四个通路的冷却液出口温度传感器将检测到的冷却液出口温度信号提供给控制器；
所述控制器计算第一冷却液通路的冷却液进口温度与冷却液出口温度的差值是否在第一设定温度范围内；
若没有在第一设定温度范围内，所述控制器计算同一电芯的其它三个冷却液通路的冷却液进口温度与冷却液出口温度的差值是否在第二设定温度范围内；
若均没有在第二设定温度范围内，所述控制器控制同一电芯的四周的四个冷却液通路的电磁阀提高开度；
若差值在第二设定温度范围内；所述控制器计算第一冷却液通路的电芯中部温度与冷却液进口温度的差值是否在第三设定温度范围内，及所述冷却液出口温度与电芯中部温度的差值是否在第四设定温度范围内；以确定电芯温度升高的位置；
若电芯中部温度与冷却液进口温度的差值不在第三设定温度范围内；则增加所述第一冷却液通路的电磁阀及所述第三冷却液通路的电磁阀的开度，相应的减小所述第二冷却液通路的电磁阀及所述第四冷却液通路的电磁阀的开度；
若所述冷却液出口温度与电芯中部温度的差值不在第四设定温度范围内，则所述控制器控制第二冷却液通路的电磁阀及所述第四冷却液通路的电磁阀提高开度；同时，相应的减小所述第一冷却液通路的电磁阀及所述第三冷却液通路的电磁阀的开度。
4.根据权利要求3所述的电动汽车电池包恒温控制方法，其特征在于，所述第一设定温度范围与所述第二设定温度范围相同。
5.根据权利要求3所述的电动汽车电池包恒温控制方法，其特征在于，所述第三设定温度范围与所述第四设定温度范围相同。
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