CN111628250A - 一种动力电池的温度调节系统以及实现方法 - Google Patents

一种动力电池的温度调节系统以及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种动力电池的温度调节系统，包括电池槽、与电池槽一端连接的进水管和与电池槽另一端连接的出水管，每个电池槽内设置有电池单体；其特征在于：还包括一分二管接头、调节组件和控制组件，一分二管接头包括出口、第一进口和第二进口，出口连接至进水管，第一进口和第二进口分别通过调节组件连接有第一贮水罐和第二贮水罐，出水管通过水泵连接至第二贮水罐，第二贮水罐内部设置有加热器；调节组件包括依次连接的电磁阀、比例积分阀和过滤器；控制组件包括控制器、设于第一进口的第一温度传感器、设于第二进口的第二温度传感器、设于出口的第三温度传感器和设于电池单体的第四温度传感器，以保障动力电池的性能及安全，延长其使用寿命。

Description

一种动力电池的温度调节系统以及实现方法
技术领域
本发明属于动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池的温度调节系统以及实现方法。
背景技术
电动汽车近年来发展迅速，采用动力电池为其运行提供动力，其安全性最受人们重视。动力电池主要区别于用于电动汽车发动机起动的起动电池，即为电动列车提供动力来源的电源；动力电池对温度非常敏感，在使用过程中，温度变化会直接影响到动力电池的性能以及动力电池的安全，例如在冬季时温度低导致续航能力严重下降，在夏季时温度高导致热失控等安全隐患。
专利一种汽车动力电池的液冷调节装置(申请号CN201910323583.4)，公开了一种汽车动力电池的液冷调节装置，包括多个并联的电池单体、与所述电池单体一端连接的液冷进水管和与所述电池单体另一端连接的液冷出水管，所述液冷进水管通过进水调节阀与所述电池单体连接，所述液冷出水管通过出水调节阀与所述电池单体连接；所述进水调节阀在进水方向上离进水口越近，其内径越大；所述出水调节阀包括在出水方向上离出水口越近，其内径越大。本发明保证每块电池单体的电芯温度的一致性，进一步保护电芯，延长电池单体的使用寿命；但是其仅能保证每块电池温度的一致性，使得整个电池组的温度稳定，缺乏对温度上升、下降的调节控制技术手段。
因此，如何提供一种动力电池温度调节系统以及实现方法，实现对动力电池的温度调节，以保障动力电池的性能及安全，延长其使用寿命，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池的温度调节系统以及实现方法，以解决现有的动力电池在使用过程中，容易受到温度高低的影响，从而降低使用体验和工作寿命；同时，现有的技术手段，对如何保证动力电池恒温工作缺乏合理的技术手段的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种动力电池的温度调节系统，包括多个并联的电池槽、与所述电池槽一端连接的进水管和与所述电池槽另一端连接的出水管，每个所述电池槽内设置有电池单体；还包括一分二管接头、调节组件和控制组件，所述一分二管接头包括出口、第一进口和第二进口，出口连接至所述进水管，第一进口和第二进口分别通过调节组件连接有第一贮水罐和第二贮水罐，所述出水管通过水泵连接至第二贮水罐，第二贮水罐内部设置有加热器；所述调节组件包括依次连接的电磁阀、比例积分阀和过滤器；所述控制组件包括控制器、设于第一进口的第一温度传感器、设于第二进口的第二温度传感器、设于出口的第三温度传感器和设于电池单体的第四温度传感器，所述控制器通过导线分别连接电磁阀、比例积分阀、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器。
优选的，所述第一贮水罐连接至动力车组空调系统的冷凝水箱，所述第二贮水罐上设置有压力阀，通过接收动力车组空调系统的冷凝水箱内的冷凝水，提高了冷凝水的利用率，同时避免冷凝水直接排出动力车组带来的麻烦，因为在现有的动力车组空调系统中，在排水盘部位开孔直接将冷凝水排出车外，可能会引起冷凝水的回流或倒吸。发生倒吸时，冷凝水水不能排出，甚至在外界气流的作用下形成喷溅，在离心风机的作用下沿风道进入客室内，影响车厢内环境的舒适度。
优选的，所述控制器包括微处理器、放大滤波模块、A/D转换模块和积分调节模块，所述放大滤波模块分别连接第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器并获取温度信号，并通过A/D转换模块转换成数字信号并上传至微处理器，所述微处理器通过数字信号驱动积分调节模块，所述积分调节模块控制比例积分阀。
一种利用权利要求1所述的动力电池的温度调节系统的实现方法，包括以下步骤：
S1、将第四温度传感器采集到电池单体实际温度和预设的电池单体工作温度进行处理，得出进水管的目标进水温度；
S2、将第三温度传感器采集到的进水管的实际进水温度和目标进水温度比较得进水温度偏差；
S3、微处理器获取进水温度偏差，得出控制信号，进而控制第一进口和第二进口的比例积分阀的比例和/或总开度，对二者的水流量进行调节，实现进水管的进水温度的闭环控制，保证电池单体处于预设的工作温度。
优选的，所述S1中，目标进水温度为X，电池单体实际温度Y，电池单体的预设工作温度Z，其满足：X＝Z-|Y–Z|。
优选的，所述S3中，得出控制信号还包括第一温度传感器采集到的第一进口的第一进口温度和第二温度传感器采集到的第二进口的第二进口温度，第一进口温度为a，第二进口温度为b，第一进口的比例积分阀的比例开度为k，第二进口的比例积分阀的比例开度为K，进水管的进水温度为c，其满足：c＝k a+K b。
优选的，所述第一进口的比例积分阀的比例开度k和第二进口的比例积分阀的比例开度K满足：k+K＝1。
优选的，当所述第一进口的比例积分阀的比例开度k和第二进口的比例积分阀的比例开度K无解时，启动所述第二贮水罐内的加热器。
本发明的有益效果是：
本发明一种动力电池的温度调节系统以及实现方法，采用第一进口和第二进口的比例积分阀的比例和/或总开度，对二者的水流量进行调节，实现进水管的进水温度的闭环控制，保证电池单体处于预设的工作温度，从而保证动力电池的温度恒定，以保障动力电池的性能及安全，延长其使用寿命；同时在夏季时，合理的实用空调系统产生的冷凝水，提高冷凝水利用率，同时解决冷凝水排放的问题；相比传统的冷凝器，更起到节能的优点。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，动力电池的温度调节系统，包括多个并联的电池槽1、与电池槽1一端连接的进水管2和与电池槽1另一端连接的出水管3，每个电池槽1内设置有电池单体11；还包括一分二管接头4、调节组件5和控制组件6，一分二管接头4包括出口41、第一进口42和第二进口43，出口41连接至进水管2，第一进口42和第二进口43分别通过调节组件5连接有第一贮水罐7和第二贮水罐8，出水管3通过水泵31连接至第二贮水罐8，第二贮水罐8内部设置有加热器81；调节组件5包括依次连接的电磁阀51、比例积分阀52和过滤器53；控制组件6包括控制器、设于第一进口42的第一温度传感器61、设于第二进口43的第二温度传感器62、设于出口41的第三温度传感器63和设于电池单体11的第四温度传感器64，控制器通过导线分别连接电磁阀51、比例积分阀52、第一温度传感器61、第二温度传感器62、第三温度传感器63和第四温度传感器64。控制器包括微处理器、放大滤波模块、A/D转换模块和积分调节模块，放大滤波模块分别连接第一温度传感器61、第二温度传感器62、第三温度传感器63和第四温度传感器64并获取温度信号，并通过A/D转换模块转换成数字信号并上传至微处理器，微处理器通过数字信号驱动积分调节模块，积分调节模块控制比例积分阀52。
第一贮水罐7连接至动力车组空调系统的冷凝水箱71，第二贮水罐8上设置有压力阀82，通过接收动力车组空调系统的冷凝水箱71内的冷凝水，提高了冷凝水的利用率，同时避免冷凝水直接排出动力车组带来的麻烦，因为在现有的动力车组空调系统中，在排水盘部位开孔直接将冷凝水排出车外，可能会引起冷凝水的回流或倒吸。发生倒吸时，冷凝水水不能排出，甚至在外界气流的作用下形成喷溅，在离心风机的作用下沿风道进入客室内，影响车厢内环境的舒适度。
如图2所示，利用上述的动力电池的温度调节系统的实现方法，包括以下步骤：
S1、将第四温度传感器64采集到电池单体11实际温度和预设的电池单体11工作温度进行处理，得出进水管2的目标进水温度；目标进水温度为X，电池单体11实际温度Y，电池单体11的预设工作温度Z，其满足：X＝Z-|Y–Z|。
S2、将第三温度传感器63采集到的进水管2的实际进水温度和目标进水温度比较得进水温度偏差；
S3、微处理器获取进水温度偏差，得出控制信号，进而控制第一进口42和第二进口43的比例积分阀52的比例和/或总开度，对二者的水流量进行调节，实现进水管3的进水温度的闭环控制，保证电池单体11处于预设的工作温度。
S3中，得出控制信号还包括第一温度传感器61采集到的第一进口42的第一进口温度和第二温度传感器62采集到的第二进口43的第二进口温度，第一进口温度为a，第二进口温度为b，第一进口的比例积分阀的比例开度为k，第二进口的比例积分阀的比例开度为K，进水管2的进水温度为c，其满足：c＝k a+K b。
第一进口42的比例积分阀52的比例开度k和第二进口43的比例积分阀52的比例开度K满足：k+K＝1。
当第一进口42的比例积分阀52的比例开度k和第二进口43的比例积分阀52的比例开度K无解时，启动第二贮水罐8内的加热器81。
在夏季时，由于冷凝水箱71内的冷凝水充足，因此第一贮水罐7视为冷水源，第二贮水罐8内的常温水设为热水源，由于夏季需要对电池单体11进行降温，无需加热器81工作，比例开度k和比例开度K均有解；
在冬季时，由于冷凝水箱71内的冷凝水不足，因此第一贮水罐7内常温水视为冷水源，第二贮水罐8内的常温水设为热水源，由于冬季需要对电池单体11进行升温，此时热水源温度肯定不够，造成比例开度k和比例开度K均无解，因此需要加热器81工作对第二贮水罐8内进行加热。
图中标记为：
1电池槽 11电池单体
2进水管
3出水管 31水泵
4一分二管接头 41出口 42第一进口 43第二进口
5调节组件 51电磁阀 52比例积分阀 53过滤器
6控制组件 61第一温度传感器 62第二温度传感器 63第三温度传感器 64第四温度传感器
7第一贮水罐 71冷凝水箱
8第二贮水罐 81加热器 82压力阀。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动力电池的温度调节系统，包括多个并联的电池槽、与所述电池槽一端连接的进水管和与所述电池槽另一端连接的出水管，每个所述电池槽内设置有电池单体；其特征在于：还包括一分二管接头、调节组件和控制组件，所述一分二管接头包括出口、第一进口和第二进口，出口连接至所述进水管，第一进口和第二进口分别通过调节组件连接有第一贮水罐和第二贮水罐，所述出水管通过水泵连接至第二贮水罐，第二贮水罐内部设置有加热器；所述调节组件包括依次连接的电磁阀、比例积分阀和过滤器；所述控制组件包括控制器、设于第一进口的第一温度传感器、设于第二进口的第二温度传感器、设于出口的第三温度传感器和设于电池单体的第四温度传感器，所述控制器通过导线分别连接电磁阀、比例积分阀、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池的温度调节系统，其特征在于，所述第一贮水罐连接至动力车组空调系统的冷凝水箱，所述第二贮水罐上设置有压力阀。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池的温度调节系统，其特征在于，所述控制器包括微处理器、放大滤波模块、A/D转换模块和积分调节模块，所述放大滤波模块分别连接第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器并获取温度信号，并通过A/D转换模块转换成数字信号并上传至微处理器，所述微处理器通过数字信号驱动积分调节模块，所述积分调节模块控制比例积分阀。
4.一种利用权利要求1所述的动力电池的温度调节系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将第四温度传感器采集到电池单体实际温度和预设的电池单体工作温度进行处理，得出进水管的目标进水温度；
S2、将第三温度传感器采集到的进水管的实际进水温度和目标进水温度比较得进水温度偏差；
S3、微处理器获取进水温度偏差，得出控制信号，进而控制第一进口和第二进口的比例积分阀的比例和/或总开度，对二者的水流量进行调节，实现进水管的进水温度的闭环控制，保证电池单体处于预设的工作温度。
5.根据权利要求4所述的动力电池的温度调节系统的实现方法，其特征在于，所述S1中，目标进水温度为X，电池单体实际温度Y，电池单体的预设工作温度Z，其满足：
X＝Z-|Y–Z|。
6.根据权利要求4所述的动力电池的温度调节系统的实现方法，其特征在于，所述S3中，得出控制信号还包括第一温度传感器采集到的第一进口的第一进口温度和第二温度传感器采集到的第二进口的第二进口温度，第一进口温度为a，第二进口温度为b，第一进口的比例积分阀的比例开度为k，第二进口的比例积分阀的比例开度为K，进水管的进水温度为c，其满足：
c＝ka+Kb。
7.根据权利要求6所述的动力电池的温度调节系统的实现方法，其特征在于，所述第一进口的比例积分阀的比例开度k和第二进口的比例积分阀的比例开度K满足：
k+K＝1。
8.根据权利要求4所述的动力电池的温度调节系统的实现方法，其特征在于，当所述第一进口的比例积分阀的比例开度k和第二进口的比例积分阀的比例开度K无解时，启动所述第二贮水罐内的加热器。
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