CN112277731A - 一种纯电动汽车电池热管理系统除气装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车电池热管理系统除气装置及方法，在向冷却循环水路加注冷却液时，按下除气启停开关，使能控制模块停止使能控制器，DC‑DC电源模块为控制器和冷却水泵供电，控制器控制冷却水泵工作，将外置膨胀水箱内的冷却液通过加注除气管路主动抽至冷却循环管路中，实现电池管理系统自动除气功能。本发明在电池管理系统中设计除气启停开关，在车辆使用过程中如因电池系统维护或其他原因需补加冷却液时，可以快速主动除气，有效解决现有加注除气效率低的问题，提高工作效率。

Description

一种纯电动汽车电池热管理系统除气装置及方法

技术领域

本发明属于新能源汽车动力电池系统技术领域，具体涉及一种纯电动汽车电池热管理系统除气装置及方法，主要用于电池热管理系统冷却液加注及系统除气。

背景技术

随着当前法律法规对汽车节能减排要求的不断提高，加上国家对新能源车辆推广的鼓励政策，纯电动车辆特别是纯电动卡车已逐渐受到市场的青睐。

在该类车辆的设计过程中，基于性能和安全考虑，在动力电池系统能量密度提升到150Wh/kg以上后，建议整车匹配采用电池热管理系统。整车电池冷却系统采用电池热管理系统后，其冷却系管路愈加复杂，加注慢、系统除气效率低，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种简单、冷却液加注除气效率高的纯电动汽车电池热管理系统除气装置及方法。

本发明采用的技术方案是：一种纯电动汽车电池热管理系统除气装置，包括电池热管理系统、外置膨胀水箱和加注除气管路，所述电池热管理系统内部设有用于与动力电池进行热交换的冷却循环管路，所述外置膨胀水箱的液体出口与加注除气管路的液体入口连通，加注除气管路的液体出口连通至冷却循环管路，其特征在于：

所述电池热管理系统内部还设有控制器、冷却水泵和DC-DC电源模块，所述电池热管理系统外部设置有除气启停开关，所述冷却水泵安装在冷却循环水路中，所述控制器控制端连接冷却水泵控制端，所述除气启停开关一端与DC-DC电源模块和使能控制模块电连接，除气启停开关另一端与控制器和冷却水泵电连接；

所述除气启停开关启动时，控制器控制冷却水泵工作，使电池管理系统进入自动除气模式；所述除气启停开关关闭时，所述使能控制模块使能控制器，使电池热管系统进入普通工作模式。

进一步地，所述除气启停开关包括按钮和延时继电器，所述按钮包括常闭触点和常开触点，所述常闭触点一端连接使能控制模块、另一端连接控制模块的使能端，所述常开触点一端连接DC-DC电源模块的电源端、另一端连接控制器的电源端，所述延时继电器的线圈一端连接在常开触点与控制器的电源端之间、线圈另一端接地，延时继电器的触点一端连接DC-DC电源模块的电源端、触点另一端连接冷却水泵的电源端。

进一步地，所述延时继电器的线圈一端与控制器的电源端之间设有二极管，所述二极管阳极连接线圈一端、阴极连接控制器的电源端。

进一步地，所述延时继电器的延时时间为3-10min。

进一步地，通过控制器控制延时继电器的延时时间。

一种基于上述除气装置的除气方法，向冷却循环水路中加注冷却液时，按下除气启停开关，使能控制模块停止使能控制器，DC-DC电源模块为控制器和冷却水泵供电，控制器控制冷却水泵工作，将外置膨胀水箱内的冷却液通过加注除气管路主动抽至冷却循环管路中，实现电池管理系统自动除气功能。

进一步地，自动除气完成后，再次按下除气启停开关，控制器的使能端与使能控制模块连通，电池热管系统进入普通工作模式。

进一步地，所述普通工作模式为电池热管系统的制冷、制热和自循环模式。

进一步地，所述自动除气时间为3-10min。

更进一步地，通过控制器控制自动除气时间。

本发明在电池管理系统中设计除气启停开关，与控制器、冷却水泵关联起来，冷却液加注时可以控制进行自动除气，具有以下优点：

1、加装电池热管理系统的纯电动车型，在车辆使用过程中如因电池系统维护或其他原因需补加冷却液时，可以快速主动除气，有效解决现有加注除气效率低的问题，且本发明无需额外增加其他辅助加注设备，可较好的提高工作效率。

2、除气启停开关具备延时关闭功能，且时间可调，可满足不同工况、使用环境的需求，适用于不同车型、系统的匹配应用。

附图说明

图1为本发明除气装置的电气原理图。

图2为本发明除气装置在整车上的安装示意图。

图3为本发明电池热管理系统的轴测图。

图4为本发明电池热管理系统的平面图。

图5为本发明多合一低压线束联接结构示意图。

图中：1-电池热管理系统、2-除气启停开关、3-外置膨胀水箱、4-加注除气管路、5-电子风扇、6-压缩机、7-冷却水泵、8-DC-DC电源模块、9-按钮、10-延时继电器、11-控制器、12-二极管；13-使能控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

如图1-5所示，本发明提供一种纯电动汽车电池热管理系统除气装置，包括电池热管理系统1、外置膨胀水箱3和加注除气管路4，所述电池热管理系统1内部设有用于对动力电池进行制冷制热的冷却循环管路，所述外置膨胀水箱3的液体出口与加注除气管路4的液体入口连通，加注除气管路4的液体出口连通至冷却循环管路，

所述电池热管理系统1内部还设有控制器11、冷却水泵7和DC-DC电源模块8，所述电池热管理系统1外部设置有除气启停开关2，所述冷却水泵7安装在冷却循环水路中，所述控制器11控制端连接冷却水泵7控制端，所述除气启停开关2一端与DC-DC电源模块8和使能控制模块13电连接，除气启停开关2另一端与控制器11和冷却水泵7电连接；使能控制模块13即电池管理系统(BMS)。

所述除气启停开关2启动时，控制器11控制冷却水泵7工作，使电池管理系统1进入自动除气模式；所述除气启停开关2关闭时，所述使能控制模块13使能控制器11，使电池热管系统1进入普通工作模式。

上述方案中，除气启停开关1包括按钮9和延时继电器10，所述按钮9包括常闭触点和常开触点，所述常闭触点一端连接使能控制模块13、另一端连接控制模块11的使能端，所述常开触点一端连接DC-DC电源模块8的电源端、另一端连接控制器11的电源端，所述延时继电器10的线圈一端连接在常开触点与控制器的电源端之间、线圈另一端接地，延时继电器10的触点一端连接DC-DC电源模块的电源端、触点另一端连接冷却水泵7的电源端。通过控制器控制延时继电器的延时时间，延时继电器10的延时时间可以设定为3-10min。

上述方案中，延时继电器10的线圈一端与控制器11的电源端之间设有二极管13，所述二极管阳极连接线圈一端、阴极连接控制器的电源端。

基于上述除气装置，本发明还提供一种电池热管理系统的除气方法，向冷却循环水路中加注冷却液时，按下除气启停开关2的按钮9，此时使能控制模块12与控制器11之间断开连接，停止使能控制器11，DC-DC电源模块8为控制器11和冷却水泵7供电，则控制器11控制冷却水泵7工作，将外置膨胀水箱3内的冷却液通过加注除气管路4主动抽至冷却循环管路中，实现电池管理系统自动除气功能，自动除气完成后，再次按下按钮9，控制器11的使能端与使能控制模块12连通，电池热管系统进入普通工作模式，普通工作模式为电池热管系统的制冷、制热和自循环模式。

实施例1：

电池热管理系统1上增加除气启停开关2；

①开关防护等级不低于IP67；

②DC-DC电源模块8功能为将整车高压交流电转换为低压直流电，并在系统工时为系统供电；

③系统启动时，按下除气启停开关2，DC-DC电源模块8给冷却水泵7的外部电源接通；BMS的使能信号断开，此时电池热管理系统1内的冷却水泵7工作，启动自动除气功能；

④除气启停开关2延时关闭时长默认5min，并可通过控制器11的控制程序刷写调整延时关闭时间(通过调速信号控制水泵的运转、停止、工作时长)；

⑤冷却液首次加注或补充加注时，启动除气开关2，冷却液通过外置膨胀水箱3补充加注，外置膨胀水箱3通过加注除气管路4与电池热管理系统1相连，加注时应注意通过膨胀水箱观察系统除气情况。

实施例2：

电池热管理系统1完成自动除气工作模式后，需手动再次按下除气启停开关2，此时按钮复位，DC-DC电源模块8给冷却水泵的外部电源关闭；BMS给控制器的使能信号接通，电热热管理系统1可启动普通工作模式(制冷、加热、自循环)；否则，电池热管理系统将无法启动工作。

实施例3：

①除气启停开关2启动，系统启动加注除气功能后，为确保系统安全，电池热管理系统1本身不允许运行，此时使能信号断开，电子风扇5、压缩机6处于休眠状态；

②电池热管理系统冷却水泵7启动后默认全速运转，为防止实际运行过程中出现反向控制继电器问题，线路内增加二极管12，使控制器信号不能反向控制延时继电器；

实施例4：

电池热管理系统控制策略增加加注除气工作模式：

实施例5：

①电池热管理系统1方案整体升级，整机防护满足IP67以上级要求，不影响整车防水防尘要求及用户使用；

②为解决增加除气装置后的电池热管理系统低压线束密封问题，本发明电池热管理系统内部各设备的线束采用多合一低压线束联接结构，其用途为：布置在电池热管理系统1内部，用于连接DC-DC电源模块8与电子风扇5、压缩机6、冷却水泵7，满足系统低压用电需求；其结构特点为：采用多合一绞合压接结构，外部包敷高温热缩管，在满足电气连接基本需求的同时，提升系统密封性，满足防水防尘性能提升要求。

③DC-DC电源模块位于电池热管理系统内部，其输入为高压交流电，输出为低压直流电，且输出端需满足一转三或一转多的多路输出需求，若低压输出正负极线束密封不良，则可能导致DC-DC电源模块内部进水，造成电池热管理系统绝缘故障。

如附图5所示，低压线束联接结构，其DC-DC电源模块输出端线缆采用红色带胶(增强密封效果)双壁热缩管，输出线主线束(左侧)采用单根6mm2线材，DC-DC输出线与分支线(右侧，3*0.75mm2线材)过渡位置采用焊接铜管压接两端线束，主线束与分支线的连接型式，采用图示的折叠、绞合压制方式，且管束外部包裹采用多层带胶热缩管以进一步增加防护效果。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车电池热管理系统除气装置，包括电池热管理系统、外置膨胀水箱和加注除气管路，所述电池热管理系统内部设有用于与动力电池进行热交换的冷却循环管路，所述外置膨胀水箱的液体出口与加注除气管路的液体入口连通，加注除气管路的液体出口连通至冷却循环管路，其特征在于：

所述电池热管理系统内部还设有控制器、冷却水泵和DC-DC电源模块，所述电池热管理系统外部设置有除气启停开关，所述冷却水泵安装在冷却循环水路中，所述控制器控制端连接冷却水泵控制端，所述除气启停开关一端与DC-DC电源模块和使能控制模块电连接，除气启停开关另一端与控制器和冷却水泵电连接；

所述除气启停开关启动时，控制器控制冷却水泵工作，使电池管理系统进入自动除气模式；所述除气启停开关关闭时，所述使能控制模块使能控制器，使电池热管系统进入普通工作模式。

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车电池热管理系统除气装置，其特征在于：所述除气启停开关包括按钮和延时继电器，所述按钮包括常闭触点和常开触点，所述常闭触点一端连接使能控制模块、另一端连接控制模块的使能端，所述常开触点一端连接DC-DC电源模块的电源端、另一端连接控制器的电源端，所述延时继电器的线圈一端连接在常开触点与控制器的电源端之间、线圈另一端接地，延时继电器的触点一端连接DC-DC电源模块的电源端、触点另一端连接冷却水泵的电源端。

3.根据权利要求1所述的纯电动汽车电池热管理系统除气装置，其特征在于：所述延时继电器的线圈一端与控制器的电源端之间设有二极管，所述二极管阳极连接线圈一端、阴极连接控制器的电源端。

4.根据权利要求1所述的纯电动汽车电池热管理系统除气装置，其特征在于：所述延时继电器的延时时间为3-10min。

5.根据权利要求1所述的纯电动汽车电池热管理系统除气装置，其特征在于：通过控制器控制延时继电器的延时时间。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述除气装置的除气方法，其特征在于：在向冷却循环水路加注冷却液时，按下除气启停开关，使能控制模块停止使能控制器，DC-DC电源模块为控制器和冷却水泵供电，控制器控制冷却水泵工作，将外置膨胀水箱内的冷却液通过加注除气管路主动抽至冷却循环管路中，实现电池管理系统自动除气功能。

7.根据权利要求6所述的除气方法，其特征在于：自动除气完成后，再次按下除气启停开关，控制器的使能端与使能控制模块连通，电池热管系统进入普通工作模式。

8.根据权利要求7所述的除气方法，其特征在于：所述普通工作模式为电池热管系统的制冷、制热和自循环模式。

9.根据权利要求6所述的除气方法，其特征在于：所述自动除气时间为3-10min。

10.根据权利要求6所述的除气方法，其特征在于：通过控制器控制自动除气时间。

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