CN113437386A - 动力电池的热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池领域，公开了一种动力电池的热管理系统，其中，所述动力电池的热管理系统包括第一温控组件，所述第一温控组件包括第一管路(5)和依次设置在所述第一管路(5)上的冷媒存储容器(1)、第一控制阀(3)、缓冲容器(2)、第二控制阀(4)，所述第一温控组件能够通过所述第一管路(5)的出口端向所述动力电池(7)提供冷却流体。通过上述技术方案，缓冲容器可以容纳液态冷媒在其中升温，以向动力电池提供处于合适温度范围的冷却流体，避免冷却流体的温度过低而导致动力电池的局部降温过度，避免温度过低的冷媒流体损坏动力电池部件，使得电池可以稳定、安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地涉及一种动力电池的热管理系统。
背景技术
随着新能源电动汽车越来越普及，电动汽车的续航能力是大众关注的焦点，同时整车的安全性能也是大众关心的问题，动力电池在提供长续航的同时，安全使用电池包也是至关重要。
动力电池是整车系统的储能装置和整车动力的能量来源，电池包的设计研发和安全功能受到更大的重视，动力电池包是通过金属外壳或其他装置包络固定电池模组密封在一起的整体。电动汽车在使用过程中，随着电动汽车电池包长期使用或高负荷的运转，内部温度不断升高，一旦热管理系统失效或电池包热失控，将会导致锂电电池包内部剧烈化学作用，极有可能燃烧或者爆炸，电池包是一个防护等级高的密封整体，一旦发生火灾，很难使用外部设备或装置达到对电池包内部及时有效灭火的目的。
在一些现有技术中，动力电池包的热管理系统采用氮气或者二氧化碳作为冷媒，冷媒从储气罐出来到电池包的管路上设置一个单向导通阀控制，电池包内部有温度采集装置，与单向导通阀的控制单元相连，另外，对电池包加热为空调系统，但灭火控制方式不明。冷却气体从储气罐，通过单电磁导通阀，直接进入电池包内，长时间会对电池包内的电芯造成伤害；冷却气体会改变电芯模块周围环境的温度，但对改变电芯的温度较慢，一罐压缩的气体很难达到降温的效果；需要单独的控制系统又增加成本；当冷却气体不足时也缺少降温手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池的热管理系统，以解决冷媒冷却电池包时容易导致电芯等部件损坏的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种动力电池的热管理系统，其中，所述动力电池的热管理系统包括第一温控组件，所述第一温控组件包括第一管路和依次设置在所述第一管路上的冷媒存储容器、第一控制阀、缓冲容器、第二控制阀，所述第一温控组件能够通过所述第一管路的出口端向所述动力电池提供冷媒流体。
可选择的，所述缓冲容器中的压力低于设定压力时，所述第一温控组件能够以缓冲模式运行，其中，所述第一控制阀打开，且所述第二控制阀关闭，所述冷媒存储容器中的冷媒输送到所述缓冲容器中。
可选择的，所述缓冲容器中的压力等于或高于设定压力，且所述动力电池的温度高于设定温度时，所述第一温控组件能够以第一降温模式运行，其中，所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀打开，所述缓冲容器中的冷媒能够提供到所述动力电池。
可选择的，当所述动力电池的温度高于着火温度或升温速度大致预设值时，所述第一温控组件能够以灭火模式运行，其中，所述第一控制阀和所述第二控制阀同时打开，所述冷媒存储容器中的冷媒能够提供到所述动力电池。
可选择的，所述动力电池的热管理系统包括第二温控组件，所述第二温控组件包括空调和第二管路，所述空调能够通过所述第二管路向所述动力电池提供低温气体。
可选择的，所述缓冲容器中的压力低于所述设定压力，且所述动力电池的温度高于设定温度时，所述第二温控组件以第二降温模式运行，其中，所述空调打开并能够向所述动力电池提供低温气体。
可选择的，所述空调能够通过所述第二管路向所述动力电池提供高温气体。
可选择的，所述动力电池的热管理系统包括与所述第一温控组件、第二温控组件及所述动力电池通信连接的控制器。
可选择的，所述动力电池包括电池管理件，所述缓冲容器设置有压力传感器和温度传感器，所述控制器与所述电池管理件、所述压力传感器、所述温度传感器、所述第一控制阀、所述第二控制阀和所述空调通信连接。
可选择的，所述动力电池包括电芯、连接于所述电芯的载流板、与所述载流板热接触的导热板、朝向所述导热板的冷却管路，所述第一管路和所述第二管路连通于所述冷却管路。
通过上述技术方案，缓冲容器可以容纳液态冷媒在其中升温，以向动力电池提供处于合适温度范围的冷却流体，避免冷却流体的温度过低而导致动力电池的局部降温过度，避免温度过低的冷媒流体损坏动力电池部件，使得电池可以稳定、安全运行。
附图说明
图1是本发明实施方式所述的动力电池的热管理系统的原理图；
附图标记说明
1 冷媒存储容器 2 缓冲容器
3 第一控制阀 4 第二控制阀
5 第一管路 6 第二管路
7 动力电池 8 电池管理件
9 空调 10 控制器
11 压力传感器 12 温度传感器
13 第一单向阀 14 第二单向阀
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种动力电池的热管理系统，其中，所述动力电池的热管理系统包括第一温控组件，所述第一温控组件包括第一管路5和依次设置在所述第一管路5上的冷媒存储容器1、第一控制阀3、缓冲容器2、第二控制阀4，所述第一温控组件能够通过所述第一管路5的出口端向所述动力电池7提供冷媒流体。
冷媒存储容器1用于存储冷媒，特别是压缩后的液态冷媒，例如，氮气、二氧化碳，以增加所能存储的冷媒的量，冷媒存储容器1可以为钢瓶；缓冲容器2可以通过第一管路5接收来自冷媒存储容器1的液态冷媒，冷媒可以在缓冲容器2中吸热膨胀而转化为气态；第一管路5为容纳液态、气态流体通过的管路，可以分为多段，以连接多个部件，其出口端可以连接于动力电池7，以向其提供输送流体；第一控制阀3可以控制冷媒存储容器1和缓冲容器2之间的第一管路5的通断；第二控制阀4可以控制缓冲容器2下游的第一管路5的通断，以控制缓冲容器2与动力电池7的通断。
本方案中，缓冲容器可以容纳液态冷媒在其中升温，以向动力电池7提供处于合适温度范围的冷却流体，避免冷却流体的温度过低而导致动力电池的局部降温过度，避免温度过低的冷媒流体损坏动力电池部件，使得电池可以稳定、安全运行。
其中，所述缓冲容器2中的压力低于设定压力时，所述第一温控组件能够以缓冲模式运行，其中，所述第一控制阀3打开，且所述第二控制阀4关闭，所述冷媒存储容器1中的冷媒输送到所述缓冲容器2中。设定压力的数值可以根据缓冲容器2存储适量的气态冷媒时的压力来确定，即该设定压力表明缓冲容器2中存储有适量的气态冷媒；当缓冲容器2中的压力低于该设定压力时，表明其中的冷媒的量不足，此时，可以启动缓冲模式，即打开第一控制阀3，第二控制阀4处于关闭状态，以通过冷媒存储容器1向缓冲容器2中提供冷媒，直到其中的压力达到或超过所述的设定压力。
另外，所述缓冲容器2中的压力等于或高于设定压力，且所述动力电池7的温度高于设定温度时，所述第一温控组件能够以第一降温模式运行，其中，所述第一控制阀3关闭，所述第二控制阀4打开，所述缓冲容器2中的冷媒能够提供到所述动力电池7。设定温度为动力电池7的安全临界温度，当动力电池7中的温度高于设定温度时，需要对动力电池7作降温处理，在缓冲容器2中的气态冷媒足够多时，可以打开第二控制阀4，同时保持第一控制阀3关闭，以通过第一管路5向动力电池7中提供气态冷媒，以实现对动力电池7中各个部件的降温处理，直到其中的温度低于设定温度。
另外，当所述动力电池7的温度高于着火温度或升温速度大于预设值时，所述第一温控组件能够以灭火模式运行，其中，所述第一控制阀3和所述第二控制阀4同时打开，所述冷媒存储容器中的冷媒能够提供到所述动力电池7。动力电池7中的温度超过着火温度时，表明其中出现着火，或者升温速度过快时，表明即将着火，升温速度的预设值根据着火时的升温速度来确定；此时，应当采取灭火措施，第一控制阀3和第二控制阀4均打开，可以直接将冷媒存储容器1中的冷媒输送到动力电池7，使用液态冷媒进行强力灭火。
另外，所述动力电池的热管理系统包括第二温控组件，所述第二温控组件包括空调9和第二管路6，所述空调9能够通过所述第二管路6向所述动力电池7提供低温气体。空调9可以为家用或商用空调，其可以将空气降温以形成低温气体，空调9可以通过第二管路6与动力电池7连通，以向其内部提供低温气体。
其中，第一管路5和第二管路6可以通过三通阀并联，以与动力电池7的内部连通，例如连通于动力电池7内部的冷却流路；并且，第一管路5上可以设置第一单向阀13，第二管路6上可以设置第二单向阀14，以避免动力电池7中的流体向第一管路5上的部件和第二管路6上的部件倒流。
其中，所述缓冲容器2中的压力低于所述设定压力，且所述动力电池7的温度高于所述设定温度时，所述第二温控组件以第二降温模式运行，其中，所述空调9打开并能够向所述动力电池7提供低温气体。缓冲容器2中的压力低于设定压力时，表明其中的冷媒的量不足，此时，可以通过第二温控组件对动力电池7降温，即打开空调9通过第二管路6向动力电池7中提供低温气体，主要为低温空气。
另外，所述空调9能够通过所述第二管路6向所述动力电池7提供高温气体。空调9不仅可以制冷，也可以制热，当动力电池7中的温度低于额定运行温度时，其供电效率下降，可以通过空调9向其中提供高温气体，以将动力电池7加热到额定运行温度以上。
另外，所述动力电池的热管理系统包括与所述第一温控组件、第二温控组件及所述动力电池7通信连接的控制器10。控制器10可以监控动力电池7的运行状态，以据此控制第一温控组件和第二温控组件的运行模式，以保证动力电池7以合适的温度条件下运行。
具体的，所述动力电池7包括电池管理件8，所述缓冲容器2设置有压力传感器11和温度传感器12，所述控制器10与所述电池管理件8、所述压力传感器11、所述温度传感器12、所述第一控制阀3、所述第二控制阀4和所述空调9通信连接。压力传感器11可以测量缓冲容器2中的冷媒气体压力，温度传感器12可以测量冷媒的温度，电池管理件8可以控制动力电池7的运行，特别是可以测量其中各个部件的温度等，控制器10可以监控电池管理件8提供的温度信息、缓冲容器2中的温度及压力信息，可以控制第一控制阀3和第二控制阀4的断开和连通，并且控制空调9的运行，例如打开和关闭空调9，使得空调9在制冷模式或制热模式下运行。第一控制阀3和第二控制阀4可以为电磁阀。
其中，所述动力电池7包括电芯、连接于所述电芯的载流板、与所述载流板热接触的导热板、朝向所述导热板的冷却管路，所述第一管路5和所述第二管路6连通于所述冷却管路。载流板用于连接电芯，并向外部设备输送电流，电芯通电时产生的热量可以传递到载流板，使用导热板将载流板的热量导出，并通过冷却管路向载流板提供冷却流体，从而可以实现对电芯等部件的冷却。当然，空调9以制热模式运行时，可以通过冷却管路提供高温气体，同样可以起到加热电芯的目的。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种动力电池的热管理系统，其特征在于，所述动力电池的热管理系统包括第一温控组件，所述第一温控组件包括第一管路(5)和依次设置在所述第一管路(5)上的冷媒存储容器(1)、第一控制阀(3)、缓冲容器(2)、第二控制阀(4)，所述第一温控组件能够通过所述第一管路(5)的出口端向所述动力电池(7)提供冷媒流体。
2.根据权利要求1所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述缓冲容器(2)中的压力低于设定压力时，所述第一温控组件能够以缓冲模式运行，其中，所述第一控制阀(3)打开，且所述第二控制阀(4)关闭，所述冷媒存储容器(1)中的冷媒输送到所述缓冲容器(2)中。
3.根据权利要求2所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述缓冲容器(2)中的压力等于或高于设定压力，且所述动力电池(7)的温度高于设定温度时，所述第一温控组件能够以第一降温模式运行，其中，所述第一控制阀(3)关闭，所述第二控制阀(4)打开，所述缓冲容器(2)中的冷媒能够提供到所述动力电池(7)。
4.根据权利要求3所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，当所述动力电池(7)的温度高于着火温度或升温速度大致预设值时，所述第一温控组件能够以灭火模式运行，其中，所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(4)同时打开，所述冷媒存储容器中的冷媒能够提供到所述动力电池(7)。
5.根据权利要求3所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述动力电池的热管理系统包括第二温控组件，所述第二温控组件包括空调(9)和第二管路(6)，所述空调(9)能够通过所述第二管路(6)向所述动力电池(7)提供低温气体。
6.根据权利要求5所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述缓冲容器(2)中的压力低于所述设定压力，且所述动力电池(7)的温度高于所述设定温度时，所述第二温控组件以第二降温模式运行，其中，所述空调(9)打开并能够向所述动力电池(7)提供低温气体。
7.根据权利要求5所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述空调(9)能够通过所述第二管路(6)向所述动力电池(7)提供高温气体。
8.根据权利要求5所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述动力电池的热管理系统包括与所述第一温控组件、第二温控组件及所述动力电池(7)通信连接的控制器(10)。
9.根据权利要求8所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述动力电池(7)包括电池管理件(8)，所述缓冲容器(2)设置有压力传感器(11)和温度传感器(12)，所述控制器(10)与所述电池管理件(8)、所述压力传感器(11)、所述温度传感器(12)、所述第一控制阀(3)、所述第二控制阀(4)和所述空调(9)通信连接。
10.根据权利要求5所述的动力电池的热管理系统，其特征在于，所述动力电池(7)包括电芯、连接于所述电芯的载流板、与所述载流板热接触的导热板、朝向所述导热板的冷却管路，所述第一管路(5)和所述第二管路(6)连通于所述冷却管路。
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