CN109524746A - 一种电池组散热系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于动力电池技术领域，公开了一种电池组散热系统及控制方法。该电池组散热系统，包括相互连通的油箱、油泵、出油管路、进油管路及冷却腔，冷却腔环绕在电池组周围，第一温度传感器设置于进油管路上，用于检测进油管路内的温度；散热箱设置于进油管路和油泵之间，散热箱包括充满有冷却液的箱体及多个设置于箱体内部且彼此并联的支回路，每个支回路之间均设置有电磁阀；控制器分别电连接于第一温度传感器和电磁阀，根据第一传感器检测的温度，控制器控制电磁阀开启的数量。该电池组散热系统通过多级支回路可以加速对冷却油的冷却，从而增强了散热效果，有效地提高了散热效率。

Description

一种电池组散热系统及控制方法

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电池组散热系统及控制方法。

背景技术

新能源电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排方面具有传统汽车无法替代的优势。其中电动汽车的最关键零部件就是动力电池，其性能的好坏直接决定了汽车的性能。

电动汽车在爬坡和充放电时，电池将散发出大量的热量，如果热量没有被及时带走，将会引起电池的热失控现象，甚至会发生冒烟、起火及爆炸的危险。现有电池组散热系统包括油泵、油箱及分别连通于油泵和油箱的冷却腔，冷却腔环绕在电池组周围，油泵将油箱的冷却液输入冷却腔内，在对电池组完成散热之后，再回流到油箱内。采用这种方式，具有以下缺陷：

首先，由于不同的工况，电池组散发的热量不同，在保证使用成本的前提下，现有电池组散热系统不能根据电池组产生不同的热量，将不同的热量及时带走，尤其当电池组的散发的热量较多时，电池散热效率较低，难以满足用户需求；

其次，当冷却液的流量突然增大或者冷却腔的某些位置出现堵塞时，随着流动的阻力增加，冷却腔内的压力也增大，会导致损坏整个系统，且影响电池散热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池组散热系统及控制方法，根据电池组产生不同的热量，在保证生产成本的前提下，还能将热量及时带走，有效地提高了散热效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池组散热系统，包括相互连通的油箱和油泵、出油管路、进油管路及冷却腔，冷却腔环绕在电池组周围其特征在于，还包括：

第一温度传感器，其设置于所述进油管路上，用于检测所述进油管路内的温度；

散热箱，其设置于所述进油管路和所述油泵之间，所述散热箱包括充满有冷却液的箱体及多个设置于所述箱体内部且彼此并联的支回路，每个所述支回路之间均设置有电磁阀；

控制器，所述控制器分别电连接于所述第一温度传感器和所述电磁阀，根据所述第一传感器检测的温度，所述控制器控制所述电磁阀开启的数量。

作为优选，还包括与所述冷却腔相连通的压力的减压组件。

作为优选，所述减压组件包括设置于所述冷却腔上的压力传感器、分别连通于所述冷却腔和所述油箱的减压回路及均设置于所述减压回路上的旁通阀，所述压力传感器、所述旁通阀均电连接于所述控制器。

作为优选，在所述出油管路上设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器电连接于所述控制器。

作为优选，在所述进油管路上还设置有流量传感器，流量传感器电连接于所述控制器。

作为优选，还包括冷却箱，所述冷却腔设置于所述冷却箱内。

为达上述目的，本发明还提供了一种电池组散热控制方法，利用上述的电池组散热系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取当前进油管路内的实际油温T；

根据实际油温T，控制电磁阀开启的数量。

作为优选，当T≤T1时，控制开启其中一个电磁阀；当T1＜T≤T2时，控制开启其中两个电磁阀；当T2＜T≤T3时，控制开启其中三个电磁阀，当T＞T3时，控制报警器报警，其中T1、T2及T3均为温度预设值，且T1＜T2＜T3。

作为优选，还包括以下步骤：

获取当前冷却腔内的实际油压P；

当P超出预设压力值P1时，对冷却腔进行泄压。

作为优选，还包括以下步骤：

获取当前出油管路内的实际油温T＇；

当T＇超出第二预设温度值T0＇时，控制增大油泵的流量。

本发明的有益效果：

本发明提供的电池组散热系统，将第一温度传感器检测的进油管路内冷却油的温度信息并传递给控制器，控制器根据该温度信息通过控制电磁阀开启的数量，实现对支回路的开启，随着支回路开启数量的增加，缓解循环回路的压力，更重要的是，散热箱中的冷却液对多级支回路冷却，可以加速对冷却油的冷却，从而实现对电池的加速冷却和散热，进一步增强了散热效果，有效地提高了散热效率。

附图说明

图1是本发明电池组散热系统的结构示意图；

图2是本发明电池组散热系统控制方法的流程图。

图中：

100、电池组；

1、油箱；2、油泵；3、冷却腔；4、出油管路；5、进油管路；6、第一温度传感器；7、散热箱；8、支回路；9、电磁阀；10、控制器；11、压力传感器；12、减压回路；13、旁通阀；14、减压泵；15、第二温度传感器；16、流量传感器；17、冷却箱；

81、第一支回路；82、第二支回路；83、第三支回路；

91、第一电磁阀；92、第二电磁阀；93、第三电磁阀。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种电池组散热系统，用于对电动汽车中的电池组进行散热，如图1所示，该电池组散热系统包括彼此之间相互连通的油箱1、油泵2、冷却腔3、出油管路4、进油管路5及冷却箱17，油箱1和冷却腔3之间连通有出油管路4，油泵2和冷却腔3之间连通有进油管路5，油箱1为储存冷却介质的容器，用于补给冷却介质和回收多余的冷却介质。本实施例中冷却介质优选冷却油。冷却箱17为长方体结构，用于容纳冷却腔3和电池组，油泵2将油箱1内的冷却油输送至冷却腔3内，冷却腔3环绕电池组的周围，起到了对电池组散热的作用。

为了实现将热量及时带走，该电池组散热系统还包括第一温度传感器6、散热箱7和控制器10，第一温度传感器6设置于进油管路5上，用于检测进油管路5内冷却油的温度。散热箱7设置于进油管路5和油泵2之间，用于进一步增强散热效果，其中散热箱7具体包括箱体及多个设置于箱体内部且彼此并联的支回路8，箱体充满着冷却液用于对支回路8内的冷却油冷却散热。在支回路8上设置有电磁阀9，电磁阀9为控制流体的自动化基础元件，每个电磁阀9可以选择性开启，以控制与之相对应的支回路8的选择性开启。电磁阀9和第一温度传感器6均电连接于控制器10，根据第一传感器检测的温度，控制器10可以控制电磁阀9开启的数量。控制器10优选为ECU。

本实施例提供的电池组散热系统，将第一温度传感器6检测的进油管路5内冷却油的温度信息并传递给控制器10，控制器10根据该温度信息通过控制电磁阀9开启的数量，实现对支回路8的开启，随着支回路8开启数量的增加，缓解循环回路的压力，更重要的是，散热箱7中的冷却液对多级支回路8冷却可以加速对冷却油的冷却，从而实现对电池的加速冷却和散热，进一步增强了散热效果，有效地提高了散热效率。同时，由于根据电池组产生不同的热量，控制器10可以选择性开启电磁阀9的数量，在保证将热量及时带走的情况下，防止不必要的能源浪费，降低了生产成本。

本实施例对支回路8和电磁阀9的数量并不作限定，以支回路8的数量三个为例，为了方便描述将各个支回路8分别定义第一支回路81、第二支回路82、第三支回路83，将第一电磁阀91安装于第一支回路81上，第一电磁阀91的开启相当于同时控制第一支回路81开启，即实现单级回路冷却；将第二电磁阀92安装于第二支回路82上，在第一电磁阀91开启的基础上再将第二电磁阀92开启，相当于同时开启第一支回路81、第二支回路82，即实现了双级回路冷却；将第三电磁阀93安装于第三支回路83上，再将第三电磁阀93开启，相当于同时开启第一支回路81、第二支回路82、第三支回路83，即实现了三级回路冷却。通过设置第一电磁阀91、第二电磁阀92及第三电磁阀93，当其选择性开启时，可以实现多级回路冷却。

当冷却油的流量突然增大或者冷却腔3的某些位置出现堵塞时，随着流动的阻力增加，冷却腔3内的压力也增大，为了防止压力过大损坏控制装置，该电池组散热系统还包括用于缓解冷却腔3的压力的减压组件。

进一步地，减压组件包括的压力传感器11、减压回路12、旁通阀13及减压泵14，压力传感器11设置于冷却腔3上，用于检测冷却腔3内冷却油的压力，减压回路12的两端分别连通于冷却腔3和油箱1，且将旁通阀13和减压泵14安装在减压回路12上，通过设置减压回路12与油箱1相连通，将多余的冷却油回收到油箱1之中。同时，压力传感器11和旁通阀13均电连接于控制器10。

当压力传感器11检测的冷却油的压力过高时，压力传感器11向控制器10发出信号，控制器10根据压力的大小来对旁通阀13的开度进行控制，从而实现对冷却腔3和整个散热冷却系统的保护，且有效地缓解了冷却腔3的压力，保证了冷却腔3内冷却油的正常流速，保证了散热效率。同时，在更换电池或检修时，将旁通阀13和减压泵14开启，通过加压回路将冷却腔3内的冷却油排空回收，防止污染环境且具有节能的优势。为了进一步实现对冷却腔3内冷却油温度的精确控制，以保证电池组的散热效果，在出油管路4上设置有第二温度传感器15，第二温度传感器15电连接于控制器10，第二温度传感器15用于检测出油管路4内冷却油的温度，且散热器包裹于出油管路4外部，散热器内充满的冷却液用于冷却出油管路4内的冷却油。因此，实现组合式散热器实际散热面积和冷却油量联合控制冷却强度的目的，使动力电池始终工作的理想温度范围。

当第二温度传感器15检测出油管路4内的冷却油温度过高时，第二温度传感器15将该信号传递给控制器10，控制器10根据该温度的大小对油泵2的流量进行控制，以增加从油箱1吸取冷却油的体积，使得在进入冷却腔3内的冷却油处于充足状态，从而在源头上保证冷却腔3内冷却油的冷却散热效果。

为了便于后续测试需要，该电池组散热系统在进油管路5上还设置有流量传感器16，流量传感器16电连接于控制器10，流量传感器16用于检测出油管路4的流量。由于第一温度传感器6设置于进油管路5上，第二温度传感器15设置在出油管路4上，控制器10可以由此计算出散热量Q＝q*ΔT*ρ，其中，q为进油管路5中冷却油的流量，ΔT进油管路5和出油管路4之间冷却油的温度差，ρ冷却油的密度。实时计算电池组的散热量Q，根据预设散热量值，判断电池组散热量Q是否正常，如果超过预设散热量值则判断电池工作异常而报警。

可以预计的是，本实施例提供的电池组散热系统不仅适用于陆用电动车辆，更重要的是，还适用于两栖或水下设备中，因此电池组周围的填充在冷却腔3内的冷却油除了散热的功能，还具有绝缘的功能。

本实施例还提供了一种电池组散热控制方法，利用上述的电池组散热系统，包括以下步骤：

获取当前进油管路内的实际油温T；

根据实际油温T，控制电磁阀开启的数量。

本实施例提供的电池组散热控制方法，根据电池组产生不同的热量，当进油管路内的实际油温T超出第一预设温度范围时，控制电磁阀开启的数量，在保证生产成本的前提下，还能将热量及时带走，有效地提高了散热效率。

该控制方法通过多个温度预设值将冷却油目标温度范围分割为多个区间，对不同的区间分别控制。其中T1、T2及T3均为温度预设值，且T1＜T2＜T3。

在获取进油管路内的实际油温T之后，判断实际油温T是否大于T1，若否，即T≤T1，此时并没有超出温度预设值T1，此时散热量较少时，控制器控制开启其中一个电磁阀(第一电磁阀)，同时开启第一支回路，即实现单级回路冷却；若是，即T＞T1，说明T超出预设温度T1，意味着需要通过控制器对多个支回路分别进行控制开启，需要进一步判断实际油温T是否大于T2，若否，即1＜T≤T2，控制开启其中两个电磁阀(第一电磁阀和第二电磁阀)，此时同时开启第一支回路、第二支回路，即实现了双级回路冷却。

在判断实际油温T是否大于T2时，若是，即T＞T2，需要进一步判断实际油温T是否大于T3，若否，即T2＜T≤T3时，控制开启其中三个电磁阀(第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀)，此时同时开启第一支回路、第二支回路及第三支回路，即实现了三级回路冷却。在判断实际油温T是否大于T3时，若是，即T＞T3，控制器控制报警器报警。

在获取当前进油管路内的实际油温T的同时还包括以下步骤：

获取当前冷却腔内的实际油压P；

当P超出预设压力值P1时，控制旁通阀和减压泵开启。

在获取当前冷却腔内的实际油压P之后，需要判断P是否大于预设压力值P1,若是，即P＞P1，控制旁通阀和减压泵开启，若否，即P≤P1，此时说明冷却腔内的压力处于安全状态，维持当前状态即可。

在获取当前进油管路内的实际油温T的同时还包括以下步骤：

获取当前出油管路内的实际油温T＇；

当T＇超出第二预设温度值T0＇时，控制增大油泵的流量。

在获取当前出油管路内的实际油温T＇之后，需要判断实际油温T＇是否大于第二预设温度值T0＇,若是，即T＇＞T0＇，说明出油管路内的冷却油的温度过高，不利于冷却腔对电池组的冷却，此时为危险状态，需要控制增大油泵的流量，增加对出油管路内的冷却油的流量，在源头上保证进入冷却腔冷却油处于充足状态；若否，即T≤T0＇，此时说明冷却腔内的冷却油处于安全状态，维持当前油泵的流量即可。

具体的，参考图2，该方法具体步骤如下：

S1、获取当前进油管路内的实际油温T、当前冷却腔内的实际油压P及当前出油管路内的实际油温T＇；

S2、判断T是否大于等于T1，若否，则执行S3，若是，则执行S4；

S3、开启第一电磁阀，并返回S1；

S4、判断实际油温T是否大于T2，若否，则执行S5，若是，则执行S6；

S5、开启第二电磁阀，并返回S1；

S6、判断实际油温T是否大于T3，若否，则执行S7，若是，则执行S8；

S7、开启第三电磁阀，并返回S1；

S8、控制报警器报警，并返回S1；

S9、判断P是否大于P1，若是，则执行S10，若否，则执行S11；

S10、控制旁通阀和减压泵开启，并返回S1；

S11、维持当前状态，并返回S1；

S12、判断T＇是否大于T0＇，若是，则执行S13，若否，则执行S14；

S13、控制增大油泵的流量，并返回S1；

S14、维持当前油泵的流量，并返回S1。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池组散热系统，包括相互连通的油箱(1)、油泵(2)、出油管路(4)、进油管路(5)及冷却腔(3)，且所述冷却腔(3)环绕在电池组周围，其特征在于，还包括：

第一温度传感器(6)，其设置于所述进油管路(5)上；

散热箱(7)，其设置于所述进油管路(5)和所述油泵(2)之间，所述散热箱(7)包括充满有冷却液的箱体及多个设置于所述箱体内部且彼此并联的支回路(8)，每个所述支回路(8)上均设置有电磁阀(9)；

控制器(10)，所述控制器(10)分别电连接于所述第一温度传感器(6)和所述电磁阀(9)，所述控制器(10)根据第一温度传感器(6)检测的温度控制所述电磁阀(9)开启的数量。

2.根据权利要求1所述的电池组散热系统，其特征在于，还包括与所述冷却腔(3)相连通的减压组件。

3.根据权利要求2所述的电池组散热系统，其特征在于，所述减压组件包括设置于所述冷却腔(3)上的压力传感器(11)、分别连通于所述冷却腔(3)和所述油箱(1)的减压回路(12)及设置于所述减压回路(12)上的旁通阀(13)，所述压力传感器(11)、所述旁通阀(13)均电连接于所述控制器(10)。

4.根据权利要求1所述的电池组散热系统，其特征在于，在所述出油管路(4)上设置有第二温度传感器(15)，所述第二温度传感器(15)电连接于所述控制器(10)。

5.根据权利要求1所述的电池组散热系统，其特征在于，在所述进油管路(5)上还设置有流量传感器(16)，所述流量传感器(16)电连接于所述控制器(10)。

6.根据权利要求1所述的电池组散热系统，其特征在于，还包括冷却箱(17)，所述冷却腔(3)设置于所述冷却箱(17)内。

7.一种电池组散热控制方法，利用权利要求1-6任一所述的电池组散热系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取当前进油管路内的实际油温T；

根据实际油温T，控制电磁阀开启的数量。

8.根据权利要求7所述的电池组散热控制方法，其特征在于，当T≤T1时，控制开启其中一个电磁阀；当T1＜T≤T2时，控制开启其中两个电磁阀；当T2＜T≤T3时，控制开启其中三个电磁阀，当T＞T3时，控制报警器报警，其中T1、T2及T3均为温度预设值，且T1＜T2＜T3。

9.根据权利要求7所述的电池组散热控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

获取当前冷却腔内的实际油压P；

当P超出预设压力值P1时，对冷却腔进行泄压。

10.根据权利要求7-9任一所述的电池组散热控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

获取当前出油管路内的实际油温T＇；

当T＇超出第二预设温度值T0＇时，控制增大油泵的流量。