CN109888437B - 一种电池包冷却加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包冷却加热系统，包括：空调送风管，其连接在汽车空调的出风口上；两组进风口，其对称开设在电池包的两侧；其中，每组进风口分别包括多个进风口，并且每个进风口能够单独开启或关闭；进风通道，其一端选择性的与空调送风管或电池包外部环境连通，另一端与多个进风口分别连通；两组出风口，其对称开设在电池包上未开设进风口的两侧；其中，每组出风口分别包括多个出风口，并且每个出风口能够单独开启或关闭；出风通道，其一端与多个出风口分别连通，另一端选择性的与空调送风管或电池包外部环境连通；两个加热器，其对称设置在电池包的两侧。本发明通过不同的进风口和出风口的组合，能够提高电池包的温度均匀性。

Description

一种电池包冷却加热系统

技术领域

本发明属于新能源汽车动力电池技术领域，特别涉及一种电池包冷却加热系统。

背景技术

目前随着能源危机和空气污染的日益严重，传统的内燃机汽车已经不能满足环境安全的需求，发展新能源汽车成为全球各大汽车厂商的研究重点。

动力电池是新能源汽车的关键部件，同时也是决定新能源汽车未来前景的核心。

动力电池是一个温度敏感性元件，高温环境下运行的动力电池，散热不好将会导致热失控，更严重的会导致电池爆炸，而在极低的温度下运行的电池，电池充放电困难，电池容量降低，循环寿命减少。

因此，将电池温度控制在电池安全工作温度范围内，对于提高电池的循环寿命，提高电池的工作性能都具有重要的意义。合理控制电池包的温度将显著提高整车的安全性、续驶里程。

目前电池的冷却方式，按照冷却介质的不同可以分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却。相对液体冷却和相变材料冷却方式相比，空气冷却方式具有结构简单，整体质量轻，空气源易于获得等优点。

但在现有技术中，空气冷却方式也存在以下不足：

1、空气冷却方式受环境温度的影响比较大，尤其在极端低温和极端高温的环境温度下已经不能满足电池包安全运行要求。

2、空气冷却方式存在电池包温度均匀性差等缺点。

发明内容

本发明提供了一种电池包冷却加热系统，采用风冷的方式对电池包进行冷却，设有多个进风口和多个出风口，并且多个进风口和出风口可单独开启或关闭，本发明的目的之一是通过不同的进风口和出风口的组合，提高电池包的温度均匀性。

本发明考虑了极端低温以及极端高温下的温度控制，在电池包的两侧设置有加热器，并且通过管道将汽车空调的送风管与电池包的进风口连通，本发明的目的之二是在极端工况下保证电池包的温度处于安全的温度范围内，从而保证电池包的安全运行。

本发明提供的技术方案为：

一种电池包冷却加热系统，包括：

空调送风管，其连接在汽车空调的出风口上；

两组进风口，其对称开设在所述电池包的两侧；

其中，每组进风口分别包括多个进风口，并且所述进风口能够选择性地开启或关闭；

进风通道，其一端选择性的与空调送风管或电池包外部环境连通，另一端与所述进风口分别连通；

两组出风口，其对称开设在所述电池包上未开设所述进风口的两侧；

其中，每组出风口分别包括多个出风口，并且所述出风口能够选择性地开启或关闭；

出风通道，其一端与所述出风口分别连通，另一端选择性的与所述空调送风管或电池包外部环境连通；

两个加热器，其对称设置在电池包的两侧。

优选的是，所述电池包冷却加热系统还包括：

第一鼓风机，其设置在所述空调送风管中在靠近所述汽车空调的出风口的一侧。

优选的是，所述电池包冷却加热系统还包括：

第二鼓风机，其设置在所述进风通道在与电池包外部环境连通处。

优选的是，所述进风口分别设置有控制阀；以及

所述进风通道与空调送风管连通处以及所述进风通道与电池包外部环境连通处分别设置有控制阀。

优选的是，所述出风口分别设置有控制阀；以及

所述出风通道与空调送风管连通处以及所述出风通道与电池包外部环境连通处分别设置有控制阀。

优选的是，所述进风通道中设置有空气过滤器。

优选的是，所述电池包冷却加热系统还包括：

第一温度传感器，其用于检测电池包外部环境的温度；

多个第二温度传感器，其用于检测电池包内部不同位置的温度；

多个第三温度传感器，其用于检测电池包不同位置出风的温度；

处理器，其与所述加热器、所述控制阀、所述鼓风机及所述温度传感器分别电联。

优选的是，当电池包内部温度高于环境温度上限值，并且环境温度高于上限值时，开启进风通道与空调送风管连通处的控制阀，并且开启第一鼓风机；以及

当电池包出风温度当温度低于设定温度时，开启出风管道与空调送风管连通处的控制阀；

其中：当电池包内部温度低于安全工作温度上限值时，开启一个进风口及一个出风口；

当电池包内部温度高于安全工作温度上限值时，开启多个进风口及多个出风口。

优选的是，还包括：当电池包内部一侧的温度高于另一侧的温度时，开启电池包内部温度较高的一侧的进风口，并且开启温度电池包内部温度较低的一侧的出风口。

优选的是，当电池包内部温度低于安全工作温度下限值，并且环境温度低于下限值时，开启进风通道与空调送风管连通处的控制阀，并且两个加热器开启，对电池进行加热。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的电池包冷却加热系统，采用风冷的方式对电池包进行冷却，考虑了极端低温以及极端高温下的温度控制，能够保证在极端工况下电池处温度于安全的范围，从而保证电池包的安全运行。

(2)本发明设有四个进风口和四个出风口，通过不同的进风口和出风口的组合，以及控制通风周期大小，可以大大改善电池包的温度均匀性。

(3)本发明采用温度传感器对电池包、电池进风口、电池出风口温度进行监测，并根据温度数据改变冷却或加热的方式，提高了电池包冷却加热系统的响应速度和控制精度。

附图说明

图1为本发明所述的电池包冷却加热系统总体结构示意图。

图2为本发明所述的工况一中电池包左侧温度高于右侧温度时的控制模式示意图。

图3为本发明所述的工况一中电池包右侧温度高于左侧温度时的控制模式示意图。

图4为本发明所述的工况二中电池包左侧温度高于右侧温度时的控制模式示意图。

图5为本发明所述的工况二中电池包右侧温度高于左侧温度时的控制模式示意图。

图6为本发明所述的工况二中电池包上侧温度高于下侧温度时的控制模式示意图。

图7为本发明所述的工况二中电池包下侧温度高于上侧温度时的控制模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种电池包冷却加热系统，包括进风口111、进风口112、进风口113、进风口114，出风口121、出风口122、出风口123、出风口124，进风通道210、出风通道220、空调送风管230和两个加热器240和250。

进风口111和进风口112开设在电池包100的上侧，进风口113和进风口114开设在电池包100的下侧，进风口111和进风口113的位置靠近电池包100的左侧，进风口112和进风口114的位置靠近电池包100的右侧，并且进风口111和进风口112分别与进风口113和进风口114的位置对称。其中，进风口111安装有控制阀111a，进风口112安装有控制阀112a，进风口113安装有控制阀113a，进风口114安装有控制阀114a。进风口111、进风口112、进风口113、进风口114可通过相应的控制阀单独开启或关闭。

出风口121和出风口122开设在电池包100的左侧，出风口123和出风口124开设在电池包100的右侧，出风口121和出风口123的位置靠近电池包100的上侧，出风口122和出风口124的位置靠近电池包100的下侧，并且出风口121和出风口122分别与出风口123和出风口124的位置对称。其中，出风口121安装有控制阀121a，出风口122安装有控制阀122a，出风口123安装有控制阀123a，出风口124安装有控制阀124a。出风口121、出风口122、出风口123、出风口124可通过相应的控制阀单独开启或关闭。

进风通道210的进风端设置有两个进风口，第一进风口与空调送风管230连通，并且在第一进风口处设置有控制阀210a；第二进风口与电池包110的外部环境连通，并且在第二进风口处设置有控制阀210b。进风通道210的出风端分为两个分支通道211和212；其中，分支通道211上开设有两个出风口，分别与电池包100上的进风口111和进风口112连通；分支通道212上开设有两个出风口，分别与电池包100上的进风口113和进风口114连通。

其中，空调送风管230连接在汽车空调的出风口上，用于将汽车空调产生的冷风或暖风传输到所述电池包冷却加热系统中。空调送风管230中在第一进风口处设置有鼓风机260。进风通道210在靠近所述第二进风口处设置有鼓风机270，并且鼓风机270位于控制阀210b的内侧。

出风通道220的出风端设置有两个出风口，第一出风口与空调送风管230连通，并且在第一进风口处设置有控制阀220a；第二出风口与电池包110的外部环境连通，并且在第二进风口处设置有控制阀220b。出风通道220的进风端分为两个分支通道221和222；其中，分支通道221上开设有两个进风口，分别与电池包100上的出风口121和出风口122连通；分支通道222上开设有两个进风口，分别与电池包100上的出风口123和出风口124连通。

加热器240和加热器250对称设置在电池包110的上侧和下侧。其中，加热器240和加热器250均采用PTC加热器，加热器240安装在电池包的上挡板130上，加热器240安装在电池包的下挡板140上。

作为优选，在进风通道220中设置有空气过滤器280，用于对进入电池包的空气进行干燥及去除杂质。

在另一种实施例中，所述的电池包冷却加热系统还包括：环境温度传感器(图中未示出)，其用于检测电池包外部环境的温度；多个电池保内部温度传感器101，其分别设置在电池包100内部的不同位置，用于检测电池包内部不同位置的温度；两个出风温度传感器201、202，其分别设置在出风通道220的两个分支通道221和222内部，用于检测电池包不同位置(左侧和右侧)出风的温度；

处理器(图中未示出)，其与加热器240加热器250、系统中所有控制阀、鼓风机260、鼓风机270及系统中所述温度传感器分别电联。所述处理器接收到温度传感器采集的温度后，根据环境温度和电池包温度安全区间上下限值进行比较，对控制阀进行开关控制、控制阀鼓风机和的开启和关闭，以及控制鼓风机的转速。

下面以具体控制模式为例，对本发明提供的电池包冷却加热系统作进一步说明：

工况一、电池温度超过电池包的安全工作温度上限值60℃，且环境温度高于上限值40℃。

关闭进风通道210与电池包外部环境连通处的控制阀210b及鼓风机270，停止强制通风冷却。开启进风通道210与空调送风管230连通处的控制阀210a，主动冷却开启。为了迅速降低电池温度，同时开启多个电池包进风口及出风口。同时，出风温度传感器201、202，分别检测两个分支通道221和222的出风温度，当检测到某个分支通道出风温度低于30摄氏度时，该分支通道与空调送风管230之间的控制阀开启，将电池包出风重新引入电池冷却循环系统进行二次循环，以降低电池能源消耗。

其中，当电池包的左右两侧温度均匀性不满足安全要求时，可选择开启不同的进风口及出风口，具体控制模式如下：

当电池包左侧温度高于右侧温度时，如图2所示，开启电池包左侧的进风口111和113，关闭电池包右侧的进风口112和114。开启电池包右侧的出风口123、124，关闭电池包左侧的出风口121和122。

当电池包右侧温度高于左侧温度时，如图3所示，关闭电池包左侧的进风口111和113，开启电池包右侧的进风口112和114。关闭电池包右侧的出风口123、124，开启电池包左侧的出风口121和122。

工况二、电池包温度超过环境温度上限40℃但低于安全工作温度上限值60℃，且环境温度大于40℃。

关闭进风通道210与电池包外部环境连通处的控制阀210b及鼓风机270，停止强制通风冷却。开启进风通道210与空调送风管230连通处的控制阀210a，主动冷却开启。由于电池包最高温度还在安全范围内，且考虑到电池包温度均匀性以及降低整车能耗，只开启一个进风口和一个出风口。同时，相应的电池出风度传感器检测的电池包出风温度，当温度低于30摄氏度时，将出风重新引入电池冷却循环系统。

其中，当电池包的左右两侧温度均匀性不满足安全要求时，可选择开启不同的进风口及出风口，具体控制模式如下：

当电池包左侧温度高于右侧温度时，如图4所示，开启进风口111，关闭进风口112、113和114。开启出风口123，关闭出风口121、122和124。

当电池包右侧温度高于左侧温度时，如图5所示，开启进风口112，关闭进风口111、113和114。开启出风口121，关闭出风口122、123和124。

当电池包的上下两侧温度均匀性不满足安全要求时，具体控制模式如下：

当电池包上侧温度高于下侧温度时，如图6所示，开启进风口111，关闭进风口112、113和114。开启出风口123，关闭出风口121、122和124。

当电池包下侧温度高于上侧温度时，如图7所示，开启进风口113关闭进风口111、112和114。开启出风口124，关闭出风口121、122和123。

工况三、电池包温度低于最低安全工作温度0℃，且环境温度低于0℃。

关闭进风通道210与电池包外部环境连通处的控制阀210b及鼓风机270，停止强制通风冷却。开启进风通道210与空调送风管230连通处的控制阀210a，空调开启加热模式。同时挡板上的PTC均开始工作，对电池进行加热。

工况四、环境温度低于电池包内部温度，且电池包温度低于安全工作温度上限值60℃。

开启进风通道210与电池包外部环境连通处的控制阀210b及鼓风机270，开启强制通风冷却。关闭进风通道210与空调送风管230连通处的控制阀210a，主动冷却关闭。

同时，在上述几种工况中，还包括控制器根据温度高低情况控制鼓风机的转速。例如，电池需要冷却时，电池内部温度越高，控制鼓风机的转速越大，使电池包快速冷却；而当电池需要加热时，电池内部温度越低，控制鼓风机的转速越大，使电池包快速加热；反之，可控制鼓风机转速变慢。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，包括：

空调送风管，其连接在汽车空调的出风口上；

两组进风口，其对称开设在所述电池包的两侧；

其中，每组进风口分别包括多个进风口，并且所述进风口能够选择性地开启或关闭；

进风通道，其一端选择性的与空调送风管或电池包外部环境连通，另一端与所述进风口分别连通；

两组出风口，其对称开设在所述电池包上未开设所述进风口的两侧；

其中，每组出风口分别包括多个出风口，并且所述出风口能够选择性地开启或关闭；

出风通道，其一端与所述出风口分别连通，另一端选择性的与所述空调送风管或电池包外部环境连通；

两个加热器，其对称设置在电池包的两侧；

当电池包内部一侧的温度高于另一侧的温度时，开启靠近电池包内部温度较高的一侧的进风口，并且开启靠近温度电池包内部温度较低的一侧的出风口；关闭靠近电池包内部温度较低的一侧的进风口，并且关闭靠近或位于温度电池包内部温度较高的一侧的出风口。

2.根据权利要求1所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，还包括：

第一鼓风机，其设置在所述空调送风管中在靠近所述汽车空调的出风口的一侧。

3.根据权利要求2所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，还包括：

第二鼓风机，其设置在所述进风通道在与电池包外部环境连通处。

4.根据权利要求3所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，所述进风口分别设置有控制阀；以及

所述进风通道与空调送风管连通处以及所述进风通道与电池包外部环境连通处分别设置有控制阀。

5.根据权利要求4所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，所述出风口分别设置有控制阀；以及

所述出风通道与空调送风管连通处以及所述出风通道与电池包外部环境连通处分别设置有控制阀。

6.根据权利要求5所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，所述进风通道中设置有空气过滤器。

7.根据权利要求5或6所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，还包括：

第一温度传感器，其用于检测电池包外部环境的温度；

多个第二温度传感器，其用于检测电池包内部不同位置的温度；

多个第三温度传感器，其用于检测电池包不同位置出风的温度；

处理器，其与所述加热器、所述控制阀、所述鼓风机及所述温度传感器分别电联。

8.根据权利要求7所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，当电池包内部温度高于环境温度上限值，并且环境温度高于上限值时，开启进风通道与空调送风管连通处的控制阀，并且开启第一鼓风机；以及

当电池包出风温度当温度低于设定温度时，开启出风管道与空调送风管连通处的控制阀；

其中：当电池包内部温度低于安全工作温度上限值时，开启一个进风口及一个出风口；

当电池包内部温度高于安全工作温度上限值时，开启多个进风口及多个出风口。

9.根据权利要求8所述的电池包冷却加热系统的控制方法，其特征在于，当电池包内部温度低于安全工作温度下限值，并且环境温度低于下限值时，开启进风通道与空调送风管连通处的控制阀，并且两个加热器开启，对电池进行加热。