CN110103775A - 一种电动汽车动力电池温度控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车动力电池温度控制装置及方法，该装置包括温控板、供液泵、第一开关阀、第二开关阀、电磁阀、蒸发器、燃料存储装置、膨胀阀、发动机、压缩机、冷凝器、热交换器、控制器以及温度传感器。本发明将动力电池温度控制与车载空调相结合，采用燃油发动机作为动力，以清洁能源作为发动机的能量源，减小电池自身电量的消耗，实现了动力电池的温度控制，提高电动汽车的行驶里程和动力电池的使用寿命。

Description

一种电动汽车动力电池温度控制装置及方法

技术领域

本发明涉及新能源电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池温度控制装置及方法。

背景技术

动力电池作为新能源汽车动力来源，其性能、寿命、安全性等均与动力电池的工作温度密切相关。电池在充放电的过程中产生热量，如果不及时将电池产生的热量排出，那么电池的温度就会过高，加快副反应的进行，增大电池的衰减，电池组的不可逆反应物增多，电池的可用容量衰减速率明显加快，甚至引发安全事故。在寒冷地区，气温在零度以下，电池的工作温度过低，就会使电池的功率、容量明显降低，并且冲放电效率也大幅下降，如果不限制功率，会带来电池离子的析出，从而引起不可逆的衰减，带来安全隐患。

目前，传统的电池的温度控制的方式是在电池组内设置温度监测装置，设置电池加热装置，例如加热带或者加热膜电加热等；设置电池散热装置，例如强制风冷散热或水冷循环散热，当动力电池温度监测装置检测到电池工作温度超出设定范围时(电池的合理工作温度，一般为20-40℃)，当电池的工作温度过高时，电池的散热装置工作，对电池进行散热，防止出现热失控；当检测到电池的工作温度过低时，电池的加热装置工作，对电池进行加热。但是，在这个过程中主要消耗的是动力电池自身的电能，这缩短了电动汽车的行驶里程，且电池的温度控制是在电池工作在合理温度范围外进行的，增大了电池在不合理工作温度时的输出功率，加速了电池的衰减。

综上，现有的用于纯电动汽车动电池温度管理技术虽然一定程度上可以实现对动力电池的温度控制，但同时也缩短了动力电池续航里程及寿命，无法满足在实现动力电池的温度控制的同时，提高动力电池的续航里程和使用寿命。以上问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于通过一种电动汽车动力电池温度控制装置及方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动汽车动力电池温度控制装置，该装置包括温控板、供液泵、第一开关阀、第二开关阀、电磁阀、蒸发器、燃料存储装置、膨胀阀、发动机、压缩机、冷凝器、热交换器、控制器以及温度传感器；所述供液泵的出口与温控板的入口连接，温控板的出口与热交换器的入口连接，构成载热流体循环回路即动力电池温度控制回路；所述压缩机与发动机连接，燃料存储装置通过管路与发动机进油管路相连，压缩机的进出口与电磁阀相连，电磁阀与第一开关阀、第二开关阀连接，第一开关阀依次与换热器和膨胀阀连接，第二开关阀依次与冷凝器和膨胀阀连接，所述膨胀阀与蒸发器连接，蒸发器与电磁阀连接，构成制冷剂循环回路；所述供液泵、第一开关阀、第二开关阀、电磁阀、蒸发器、膨胀阀、发动机、冷凝器、温度传感器与控制器连接。

特别地，所述温度传感器设置在动力电池处，温度传感器与控制器连接。

特别地，所述温控板与动力电池之间通过导热垫片连接。

基于上述电动汽车动力电池温度控制装置，本发明还公开了一种电动汽车动力电池温度控制方法，该方法包括如下步骤：

S101、温度传感器采集动力电池的温度信号，输出给控制器；

S102、控制器根据收到的所述温度信号判断动力电池的温度是否低于设定值，若低于设定值，则执行步骤S103；

S103、控制器控制打开第一开关阀，压缩机压缩制冷剂形成高温液态制冷剂，流经换热器时，对载热流体循环回路中的载热流体进行加热；

S104、控制器控制供液泵的运行，将换热器中加热后的热流体输送到温控板中；

S105、温控板对动力电池进行加热，使动力电池升温；

S106、温度传感器将实时采集的动力电池温度信号输出给控制器，控制器判断动力电池的温度是否达到设定温度，若达到则停止供液泵工作并控制第一开关阀关闭。

特别地，所述电动汽车动力电池温度控制方法还包括：

当车内温度低于设定值时，车辆人员启动空调制热，控制器控制第二开关阀打开，高温制冷剂经冷凝器加热周围空气，使车内制暖；当车内温度以及动力电池温度均到各自的设定值时，控制压缩机停止工作。

特别地，所述电动汽车动力电池温度控制方法进一步包括：

S201、温度传感器采集动力电池的温度信号，输出给控制器；

S202、控制器根据收到的所述温度信号判断动力电池的温度是否高于设定值，若高于设定值，则执行步骤S203；

S203、控制器控制第一开关阀打开，压缩机压缩制冷剂形成高温液态制冷剂，流经冷凝器时将热量置换掉，经膨胀阀气化形成低温气体，经换热器时，吸收载热流体的热量，对动力电池温度控制回路中的载热流体进行降温；

S204、控制器控制供液泵的运行，将换热器中降温后的冷流体输送到温控板中；

S205、温控板对动力电池进行散热，使动力电池降温；

S206、温度传感器将实时采集的动力电池温度信号输出给控制器，控制器判断动力电池的温度是否达到设定温度，若达到则停止供液泵工作并控制第一开关阀关闭。

特别地，所述电动汽车动力电池温度控制方法还包括：

当车内温度高于设定值时，车辆人员启动空调制冷，控制器控制第二开关阀打开，低温制冷剂经蒸发器吸收周围空气热量，使车内制冷；当车内温度以及动力电池温度均到各自的设定值时，控制压缩机停止工作。

与现有技术相比，本发明提出的电动汽车动力电池温度控制装置及方法将动力电池温度控制与车载空调相结合，采用燃油发动机作为动力，以清洁能源作为发动机的能量源，减小电池自身电量的消耗，降低了对动力电池电能的依赖，实现了动力电池的温度控制，提高电动汽车的行驶里程和动力电池的使用寿命。本发明实时采集动力电池的工作温度信号，在动力电池的工作温度过高，动力电池温度控制装置工作，使温控板内通入一定流量的低温工作液，对动力电池降温；在动力电池的工作温度过低时，动力电池温度控制装置工作，使温控板内通入一定流量的高温工作液，对动力电池加温，从而实现对动力电池的温度控制，提高了动力电池的使用寿命和续航里程。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电动汽车动力电池温度控制装置结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的电动汽车动力电池温度控制装置结构示意图。

本实施例中电动汽车动力电池温度控制装置具体包括温控板3、供液泵4、第一开关阀5、第二开关阀6、电磁阀7、蒸发器8、燃料存储装置9、膨胀阀10、发动机11、压缩机12、冷凝器13、热交换器14、控制器15以及温度传感器16。

所述供液泵4的出口与温控板3的入口连接，温控板3的出口与热交换器14的入口连接，构成载热流体循环回路即动力电池1温度控制回路。

所述压缩机12与发动机11连接，燃料存储装置9通过管路与发动机11进油管路相连，压缩机12的进出口与电磁阀7相连，电磁阀7与第一开关阀5、第二开关阀6连接，第一开关阀5依次与换热器和膨胀阀10连接，第二开关阀6依次与冷凝器13和膨胀阀10连接，所述膨胀阀10与蒸发器8连接，蒸发器8与电磁阀7连接，构成制冷剂循环回路。

所述供液泵4、第一开关阀5、第二开关阀6、电磁阀7、蒸发器8、膨胀阀10、发动机11、冷凝器13、温度传感器16与控制器15连接。

在本实施例中所述温度传感器16设置在动力电池1处，所述温度传感器16与控制器15连接，检测动力电池1的温度状态，将检测信息传输给控制器15。

在本实施例中所述温控板3与动力电池1之间通过导热垫片2连接，填充动力电池1与温控板3之间的间隙。

在本实施例中第一开关阀5和第二开关阀6受控制器15的控制，实现分支管路的独立运行，使得动力电池1温度控制和车载空调之间的独立工作。

具体的，在本实施例中所述压缩机12的进出口与电磁阀7相连，用于控制管路中制冷剂的流向，压缩机12动力由发动机11提供，通过燃料存储装置9提供燃料(如乙醇、氢气等)，电磁阀7的另外两个接口分别与第一开关阀5、第二开关阀6和蒸发器8(制热为蒸发器8，制冷则为冷凝器13)相连，所述第一开关阀5、第二开关阀6分别于热交换器14和冷凝器13(制热为冷凝器13，制冷则为蒸发器8)相连，汇合后经过膨胀阀10最终形成上述制冷剂循环回路。所述换热器的出口与供液泵4的入口相连，然后与温控板3相连，形成上述载热流体循环回路。所述温控板3通过导热垫片2与动力电池1接触，对动力电池1进行温度控制。所述供液泵4、开关阀、电磁阀7、蒸发器8、膨胀阀10、发动机11、压缩机12、冷凝器13、热交换器14、温度传感器16分别与控制器15连接。所述电磁阀7与控制器15连接，实时接收控制器15的指令信号并执行相应的动作。所述第一开关阀5和第二开关阀6实时接收控制器15的指令信号并执行操作。

下面对发明的工作原理进行扼要说明：首先对电磁阀7的两种工作状态进行说明，现将电磁阀7的两种工作状态分别命名为状态一和状态二，其中，电磁阀7为状态一时，如图1所示，制冷剂沿制冷剂循环回路中实线箭头方向流动，此时，8为蒸发器，13为冷凝器；电磁阀7为状态二时，如图1所示，制冷剂沿制冷剂循环回路中虚线箭头方向流动，此时不同于状态一，8为冷凝器，13为蒸发器。一是当动力电池1工作温度过低时，温控板3开启制热，载热流体与换热器进行换热，通过流量泵将热流体输送到温控板3中，通过导热垫片2对动力电池1进行加热，实现动力电池1升温的目的。或环境温度过低需要开启空调制热，通过冷凝器13加热空气，实现车内制热功能。二是当动力电池1工作温度过高时，温控板3开启制冷，载热流体与换热器进行换热，通过流量泵将冷流体输送到温控板3中，通过导热垫片2对动力电池1散热，实现动力电池1降温的目的。或者环境温度过高需要开启空调制冷，通过蒸发器8对空气降温，实现车内制冷功能。使得动力电池1工作温度始终在合理温度范围内，实现对动力电池1的温度控制。

动力电池1加热工作原理如下：当动力电池1的工作温度低于设定值时，即温度过低时，控制器15接收到动力电池1部分温度传感器16温度过低信号，控制器15控制电磁阀7为状态一，第一开关阀5打开，压缩机12工作，将制冷剂压缩为液态，依次流经电磁阀7、第一开关阀5和换热器，液态高温制冷剂在换热器中与低温载热流体进行热交换，使温控板3循环管路中的流体加热升温，液态制冷剂经过膨胀阀10后气化，然后流经蒸发器8吸热，再次经过电磁阀7形成制冷剂循环制热回路。载热流体循环回路中的流体经换热器加热后形成热流体，热流体在流量泵的作用下流经温控板3内部通道，实现温控板3对动力电池1的加热，随着时间的增加，电池温度逐渐增高，当控制器15接收到动力电池1部分温度传感器16温度达到设定温度(电池合理工作温度)时，控制器15控制供液泵4停止工作，实现电池加热功能。在车内环境温度过低时需要开启空调制热，控制器15控制电磁阀7为状态一，第二开关阀6打开，制冷制循环回路接通，同样的，液态高温制冷剂经过冷凝器13加热周围空气，实现车内供暖功能。

动力电池1散热工作原理如下：当动力电池1的工作温度高于设定值时，即温度过高时，控制器15接收到动力电池1部分温度传感器16温度过高信号，控制器15控制电磁阀7为状态二，第一开关阀5打开，压缩机12工作，将制冷剂压缩为液态，高温液态制冷剂流经冷凝器13散热形成低温液态制冷剂，液态低温制冷剂经膨胀阀10后气化，经换热器与高温载热流体进行热交换，使温控板3循环管路中的流体制冷降温，然后制冷剂流经第一开关阀5，再次经过电磁阀7形成制冷剂制冷循环回路。载热流体循环管路中的流体经换热器降温后形成冷流体，冷流体在流量泵的作用下流经温控板3，实现温控板3对动力电池1的散热，随着时间的增加，电池温度逐渐降低，当控制器15接收到动力电池1部分温度传感器16温度达到设定值(电池合理工作温度)时，控制器15控制供液泵4停止工作，实现电池的散热功能。

在车内环境温度过高时需要开启空调制冷，控制器15控制电磁阀7为状态二，第二开关阀6打开，制冷制循环回路接通，同样的，液态低温制冷剂经过蒸发器8吸收周围空气热量，实现车内制冷功能。

实施例二

基于上述实施例一提供的电动汽车动力电池温度控制装置，本实施例公开了一种电动汽车动力电池温度控制方法，该方法包括如下步骤：

S101、温度传感器16采集动力电池1的温度信号，输出给控制器15；

S102、控制器15根据收到的所述温度信号判断动力电池1的温度是否低于设定值，若低于设定值，则执行步骤S103；

S103、控制器15控制电磁阀7为状态一，打开第一开关阀5，压缩机12压缩制冷剂形成高温液态制冷剂，流经换热器时，对载热流体循环回路中的载热流体进行加热；

S104、控制器15控制供液泵4的运行，将换热器中加热后的热流体输送到温控板3中；

S105、温控板3对动力电池1进行加热，使动力电池1升温；

S106、温度传感器16将实时采集的动力电池1温度信号输出给控制器15，控制器15判断动力电池1的温度是否达到设定温度，若达到则停止供液泵4工作并控制第一开关阀5关闭。

具体的，在本实施例中所述电动汽车动力电池温度控制方法还包括：当车内温度低于设定值时，车辆人员启动空调制热，控制器15控制第二开关阀6打开，高温制冷剂经冷凝器13加热周围空气，使车内制暖；当车内温度以及动力电池1温度均到各自的设定值时，控制压缩机12停止工作。

具体的，在本实施例中所述电动汽车动力电池温度控制方法进一步包括：

S201、温度传感器16采集动力电池1的温度信号，输出给控制器15；

S202、控制器15根据收到的所述温度信号判断动力电池1的温度是否高于设定值，若高于设定值，则执行步骤S203；

S203、控制器15控制电磁阀7为状态二，打开第一开关阀5，压缩机12压缩制冷剂形成高温液态制冷剂，流经冷凝器13时将热量置换掉，经膨胀阀10气化形成低温气体，经换热器时，吸收载热流体的热量，对动力电池1温度控制回路中的载热流体进行降温；

S204、控制器15控制供液泵4的运行，将换热器中降温后的冷流体输送到温控板3中；

S205、温控板3对动力电池1进行散热，使动力电池1降温；

S206、温度传感器16将实时采集的动力电池1温度信号输出给控制器15，控制器15判断动力电池1的温度是否达到设定温度，若达到则停止供液泵4工作并控制第一开关阀5关闭。

具体的，在本实施例中所述电动汽车动力电池温度控制方法还包括：当车内温度高于设定值时，车辆人员启动空调制冷，控制器15控制第二开关阀6打开，低温制冷剂经蒸发器8吸收周围空气热量，使车内制冷；当车内温度以及动力电池1温度均到各自的设定值时，控制压缩机12停止工作。

本发明提出的技术方案将动力电池温度控制与车载空调相结合，采用燃油发动机作为动力，以清洁能源作为发动机的能量源，减小电池自身电量的消耗，实现了动力电池的温度控制，提高电动汽车的行驶里程和动力电池的使用寿命。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

注意，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 (7)

1.一种电动汽车动力电池温度控制装置，其特征在于，包括温控板、供液泵、第一开关阀、第二开关阀、电磁阀、蒸发器、燃料存储装置、膨胀阀、发动机、压缩机、冷凝器、热交换器、控制器以及温度传感器；所述供液泵的出口与温控板的入口连接，温控板的出口与热交换器的入口连接，构成载热流体循环回路即动力电池温度控制回路；所述压缩机与发动机连接，燃料存储装置通过管路与发动机进油管路相连，压缩机的进出口与电磁阀相连，电磁阀与第一开关阀、第二开关阀连接，第一开关阀依次与换热器和膨胀阀连接，第二开关阀依次与冷凝器和膨胀阀连接，所述膨胀阀与蒸发器连接，蒸发器与电磁阀连接，构成制冷剂循环回路；所述供液泵、第一开关阀、第二开关阀、电磁阀、蒸发器、膨胀阀、发动机、冷凝器、温度传感器与控制器连接。

2.根据权利要求1所述电动汽车动力电池温度控制装置，其特征在于，所述温度传感器设置在动力电池处，温度传感器与控制器连接。

3.根据权利要求1所述电动汽车动力电池温度控制装置，其特征在于，所述温控板与动力电池之间通过导热垫片连接。

4.一种基于权利要求1至3之一所述电动汽车动力电池温度控制装置的电动汽车动力电池温度控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S101、温度传感器采集动力电池的温度信号，输出给控制器；

S102、控制器根据收到的所述温度信号判断动力电池的温度是否低于设定值，若低于设定值，则执行步骤S103；

S103、控制器控制打开第一开关阀，压缩机压缩制冷剂形成高温液态制冷剂，流经换热器时，对载热流体循环回路中的载热流体进行加热；

S104、控制器控制供液泵的运行，将换热器中加热后的热流体输送到温控板中；

S105、温控板对动力电池进行加热，使动力电池升温；

S106、温度传感器将实时采集的动力电池温度信号输出给控制器，控制器判断动力电池的温度是否达到设定温度，若达到则停止供液泵工作并控制第一开关阀关闭。

5.根据权利要求4所述电动汽车动力电池温度控制方法，其特征在于，还包括：

当车内温度低于设定值时，车辆人员启动空调制热，控制器控制第二开关阀打开，高温制冷剂经冷凝器加热周围空气，使车内制暖；当车内温度以及动力电池温度均到各自的设定值时，控制压缩机停止工作。

6.根据权利要求4所述电动汽车动力电池温度控制方法，其特征在于，所述电动汽车动力电池温度控制方法进一步包括：

S201、温度传感器采集动力电池的温度信号，输出给控制器；

S202、控制器根据收到的所述温度信号判断动力电池的温度是否高于设定值，若高于设定值，则执行步骤S203；

S203、控制器控制第一开关阀打开，压缩机压缩制冷剂形成高温液态制冷剂，流经冷凝器时将热量置换掉，经膨胀阀气化形成低温气体，经换热器时，吸收载热流体的热量，对动力电池温度控制回路中的载热流体进行降温；

S204、控制器控制供液泵的运行，将换热器中降温后的冷流体输送到温控板中；

S205、温控板对动力电池进行散热，使动力电池降温；

S206、温度传感器将实时采集的动力电池温度信号输出给控制器，控制器判断动力电池的温度是否达到设定温度，若达到则停止供液泵工作并控制第一开关阀关闭。

7.根据权利要求6所述电动汽车动力电池温度控制方法，其特征在于，所述电动汽车动力电池温度控制方法还包括：

当车内温度高于设定值时，车辆人员启动空调制冷，控制器控制第二开关阀打开，低温制冷剂经蒸发器吸收周围空气热量，使车内制冷；当车内温度以及动力电池温度均到各自的设定值时，控制压缩机停止工作。