CN113889684A - 一种电池包热管理系统及方法 - Google Patents
一种电池包热管理系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113889684A CN113889684A CN202111080802.4A CN202111080802A CN113889684A CN 113889684 A CN113889684 A CN 113889684A CN 202111080802 A CN202111080802 A CN 202111080802A CN 113889684 A CN113889684 A CN 113889684A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- battery module
- battery
- threshold value
- semiconductor refrigerating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6554—Rods or plates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本申请公开了一种电池包热管理系统及方法,涉及电池包热管理技术领域,该系统包括:半导体制冷装置,安装于待处理位置,待处理位置为电池模组上散热或传导不良的电芯侧面位置;水冷板;控制单元,其用于当任一电池模组的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值时,控制半导体制冷装置连接水冷板的一端为热端、另一端为冷端;还用于当任一电池模组的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组的最低温度小于第三温度阈值且该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值时,控制半导体制冷装置连接水冷板的一端为冷端、另一端为热端。本申请,可对散热不良的电芯进行快速冷却降温。
Description
技术领域
本申请涉及电池包热管理技术领域,具体涉及一种电池包热管理系统及方法。
背景技术
目前,电动车终端客户对快充甚至超级快充的需求越来越多,快速充电意味着高倍率充电速度,高倍率充电速度会造成快充过程发热量巨大,且目前国内市场上使用较多的方形锂离子电池的冷却方式绝大多数局限于电池底部液冷方式。同时,在较低温条件下,电池包放电性能差,导致低温条件下初始整车性能无法发挥。
相关技术中,通过电池底部液冷的形式,即通过两块或多块铝合金冲压或挤压形成管道类中腔,通过整车水泵及压缩机形成冷却液循环,以便于从电池底部带走电池热量;低温环境下,还可通过整车加热器将水冷板中液体加热,使电芯从底部开始加热。
但是,通过电池底部液冷的方式存在快充过程散热不均的现象,不仅电池系统中部模块散热效果偏差,且单电池模块中,中部电芯相对边缘电芯的散热效果差,相应的,低温环境下,也存在传热不均的现象。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本申请的目的在于提供一种电池包热管理系统及方法,以解决相关技术中快充过程电池模组散热不均、以及传热不均的问题。
本申请第一方面提供一种电池包热管理系统,其包括:
至少一个半导体制冷装置,每个半导体制冷装置分别安装于一个待处理位置,上述待处理位置为电池包的电池模组上散热或传导不良的电芯侧面位置;
水冷板,其位于上述电池模组下方,且每个半导体制冷装置的一端连接于上述水冷板;
控制单元,其用于当任一电池模组的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值时,控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为热端、另一端为冷端;
上述控制单元还用于当任一电池模组的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组的最低温度小于第三温度阈值且该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值时,控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为冷端、另一端为热端,上述第三温度阈值大于第二温度阈值。
一些实施例中,上述控制单元包括:
H桥电路,其输入端与整车电源连接,其输出端与上述半导体制冷装置连接;
控制模块,其与上述H桥电路的控制端连接;
上述H桥电路用于基于上述控制模块发出的控制信号,进行上述半导体制冷装置的热端和热端的切换。
一些实施例中,上述系统还包括:
温度传感器,其位于上述半导体制冷装置与电池模组的连接处,上述温度传感器用于测量该处的温度;
上述控制单元用于当上述第一温度与最高温度之间差值超出预设范围时,判断上述最高温度或第一温度异常。
一些实施例中,上述半导体制冷装置包括:
第一基片,其上刻蚀第一导电层;
第二基片,其与第一基片相对设置,且朝向第一基片的端面上刻蚀第二导电层;
PN结,其设有多个,多个PN结串联设置于第一导电层和第二导电层之间。
本申请第二方面提供一种基于上述系统的电池包热管理方法,其包括步骤:
获取电池包的电池模组上散热或传导不良的电芯侧面位置作为待处理位置,并于每个待处理位置处连接一半导体制冷装置,且上述半导体制冷装置的一端连接于水冷板;
当任一电池模组的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值时,控制单元控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为热端、另一端为冷端;
当任一电池模组的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组的最低温度小于第三温度阈值且该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值时,控制单元控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为冷端、另一端为热端。
一些实施例中,获取电池包的电池模组上散热不良的电芯侧面位置,具体包括:
建立电池包仿真模型;
基于极端高温工况下的电芯发热功率设置仿真模型参数后,运行上述电池包仿真模型进行温差仿真分析,获取该极端高温工况下温差仿真分析结果;
基于上述温差仿真分析结果,分别选取每个电池模组中温度最高的N个电芯作为该电池模组中散热不良的电芯,确定散热不良的电芯侧面位置。
一些实施例中,获取电池包的电池模组上传导不良的电芯侧面位置,具体包括:
建立电池包仿真模型;
基于极端低温工况下的电芯发热功率设置仿真模型参数后,运行上述电池包仿真模型进行温差仿真分析,获取该极端低温工况下每个电池模组的电芯温差仿真分析结果;
基于上述温差仿真分析结果,分别选取每个电池模组中温度最低的N个电芯作为该电池模组中散热不良的电芯,确定散热不良的电芯侧面位置。
一些实施例中,上述控制单元控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为热端、另一端为冷端之后,还包括:
若该电池模组的最高温度与最低温度的温差小于第三温差阈值,则控制单元控制该半导体制冷装置断电。
一些实施例中,上述控制单元控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为冷端、另一端为热端之后,还包括:
若该电池模组的最高温度与最低温度的温差小于第四温差阈值,则控制单元控制该半导体制冷装置断电。
一些实施例中,于每个待处理位置处连接一半导体制冷装置之后,还包括:
于上述半导体制冷装置与电池模组的连接处设置一温度传感器,并采集该处温度作为第一温度;
判断上述第一温度与最高温度之间差值,若上述差值超出预设范围,则判断测得的最高温度或第一温度异常。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:
本申请的电池包热管理系统及方法,由于每个半导体制冷装置分别安装于一个待处理位置,待处理位置为电池包的电池模组上散热或传导不良的电芯侧面位置,且每个半导体制冷装置的一端连接于水冷板,每个半导体制冷装置的另一端则连接其对应的电池模组,因此,当常温及高温快充时,若任一电池模组的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值,则控制单元用于控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为热端、另一端为冷端,此时,半导体制冷装置基于水冷板,可对散热不良的电芯进行快速冷却降温,提升快充时间;当低温冷启动或低温充电时,若任一电池模组的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组的最低温度小于第三温度阈值、且该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值,则上述控制单元还用于控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为冷端、另一端为热端,此时,半导体制冷装置基于水冷板,可对传导不良的电芯进行快速加热升温,加速冷启动效率或缩短快充时间。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中电池包热系统的原理图(以一个电池模组为例);
图2为本申请实施例中半导体制冷装置的结构示意图;
图3为本申请实施例中电池包热管理方法的流程图。
附图标记:
1、半导体制冷装置;11、第一基片;12、第一导电层;13、第二基片;14、第二导电层;15、PN结;
2、电池模组;3、水冷板;4、导热垫。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。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相互组合。
本申请实施例提供一种电池包热管理系统,其能解决相关技术中快充过程电池模组散热不均、以及传热不均的问题。
如图1所示,本申请实施例的电池包热管理系统包括半导体制冷装置1、水冷板3和控制单元。
上述半导体制冷装置1设有至少一个,每个半导体制冷装置1分别安装于一个待处理位置,上述待处理位置为电池包的电池模组2上散热或传导不良的电芯侧面位置。因此,该半导体制冷装置1适用于所有类型方形电池模组。
水冷板3位于上述电池模组2下方,且每个半导体制冷装置1的一端连接于上述水冷板3,每个半导体制冷装置1的另一端则连接其对应的电池模组2,进而通过半导体制冷装置1和水冷板3实现电池模组2的热量的转移。
当任一电池模组2的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值时,控制单元用于控制相应的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为热端、另一端即该半导体制冷装置1连接该电池模组2电芯的一端为冷端。
其中,相应的半导体制冷装置1即该电池模组上的半导体制冷装置1。
当任一电池模组2的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组2的最低温度小于第三温度阈值且该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值时,上述控制单元还用于控制相应的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为冷端、另一端即该半导体制冷装置1连接该电池模组2电芯的一端为热端。
本实施例中,第三温度阈值大于第二温度阈值。
本实施例的电池包热管理系统,由于每个半导体制冷装置分别安装于一个待处理位置,待处理位置为电池包的电池模组上散热或传导不良的电芯侧面位置,且每个半导体制冷装置的一端连接于水冷板,每个半导体制冷装置的另一端则连接其对应的电池模组,因此,当常温及高温快充时,若任一电池模组的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值,则控制单元用于控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为热端、另一端为冷端,此时,半导体制冷装置基于水冷板,可对散热不良的电芯进行快速冷却降温,提升快充时间;当低温冷启动或低温充电时,若任一电池模组的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组的最低温度小于第三温度阈值、且该电池模组的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值,则上述控制单元还用于控制相应的半导体制冷装置连接水冷板的一端为冷端、另一端为热端,此时,半导体制冷装置基于水冷板,可对传导不良的电芯进行快速加热升温,加速冷启动效率或缩短快充时间。
可选地,上述电池模组2固定在电池包结构梁上,水冷板3固定在电池包底部,半导体制冷装置1通过导热结构胶粘贴于待处理位置,即电池模组2的对应电芯的侧板中部位置,半导体制冷装置1底部通过导热结构胶或者导热垫4与水冷板3进行接触热传导。其中,电池模组2侧板通常为铝合金铝板,本身具备良好的导热性。
优选地,上述控制单元包括H桥电路和控制模块。
上述H桥电路的输入端与整车电源连接,上述H桥电路的输出端与上述半导体制冷装置1连接。上述控制模块与上述H桥电路的控制端连接。
上述H桥电路用于基于上述控制模块发出的控制信号,进行上述半导体制冷装置1的冷端和热端的切换。
本实施例中,控制单元利用整车12V直流电源对半导体制冷装置进行能量供应,通过控制单元可控制12V电源的开关,以选择性地决定此功能的使用与否。
可选地,上述控制单元可为BMS(Battery Management System,电池管理系统),通过BMS进行硬件连接和软件控制设置。BMS的低压供电模块与整车低压电源连接,通过该低压供电模块为H桥电路和控制模块供电,进而实现H桥电路对半导体制冷装置1的冷端和热端的切换。
可选地,上述控制单元还可为VCU(Vehicle Control Unit,整车控制器),通过VCU进行硬件连接和软件控制设置。
进一步地,上述系统还包括温度传感器,上述温度传感器位于上述半导体制冷装置1与电池模组2的连接处,上述温度传感器用于测量该处的温度,并发送至控制单元。
上述控制单元用于当上述第一温度与最高温度之间差值超出预设范围时,判断上述最高温度或第一温度异常。
可选地,上述温度传感器通过导热结构胶粘贴于半导体制冷装置1与电池模组2的连接处。
本实施例中,电池模组2的最高温度和最低温度分别由电池模组2内自带的温度采集点进行采集,并发送至控制单元。两个温度采集点分别为电池模组2的中部位置和边缘位置,并以中部位置处温度采集点采集的温度作为最高温度,以边缘位置处温度采集点采集的温度作为最低温度。
如图2所示,在上述实施例的基础上,本实施例中,上述半导体制冷装置1包括第一基片11、第一导电层12、第二基片13、第二导电层14和PN结15。
上述第一基片11上刻蚀有上述第一导电层12;上述第二基片13与第一基片11相对设置,且第二基片13朝向第一基片11的端面上刻蚀有上述第二导电层14。
PN结15设有多个,多个PN结15串联设置于第一导电层12和第二导电层14之间。
本实施例中,第一基片11和第二基片13均为绝缘的陶瓷片,形成的半导体制冷装置1体积较小,对电池包内部的空间要求低,整体空间无明显压力。
如图3所示,本申请实施例还提供一种基于上述系统的电池包热管理方法,其包括步骤:
S1.获取电池包的电池模组2上散热或传导不良的电芯侧面位置作为待处理位置,并于每个待处理位置处连接一半导体制冷装置1,且上述半导体制冷装置1的一端连接于水冷板3。
S2.当任一电池模组2的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值时,控制单元控制相应的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为热端、另一端为冷端。
可选地,若该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于第五温差阈值,则控制单元在控制半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为热端、另一端为冷端时,还可加大半导体制冷装置1中的电流,以满足制冷速率调整需求。其中,第五温差阈值大于第一温度阈值。
S3.当任一电池模组2的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组2的最低温度小于第三温度阈值、且该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值时,控制单元控制相应的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为冷端、另一端为热端。其中,第三温度阈值大于第二温度阈值。
可选地,若该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于第六温差阈值,则控制单元在控制半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为冷端、另一端为热端时,还可加大半导体制冷装置1中的电流,以满足制热速率调整需求。其中,第六温差阈值大于第二温度阈值。
优选地,第二温差阈值大于或等于第一温差阈值。
进一步地,上述控制单元控制相应的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为热端、另一端为冷端之后,还包括以下步骤:
若该电池模组2的最高温度与最低温度的温差小于第三温差阈值,则控制单元控制该半导体制冷装置1断电。
进一步地,上述控制单元控制相应的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为冷端、另一端为热端之后,还包括以下步骤:
若该电池模组2的最高温度与最低温度的温差小于第四温差阈值,则控制单元控制该半导体制冷装置1断电。其中,第四温差阈值大于或等于第三温差阈值
本实施例中,上述步骤S1中,于每个待处理位置处连接一半导体制冷装置1之后,还包括以下步骤:
首先,于上述半导体制冷装置1与电池模组2的连接处设置一温度传感器,并采集该处温度作为第一温度。
然后,判断上述第一温度与最高温度之间差值,若上述差值超出预设范围,则控制单元判断测得的最高温度或第一温度异常。若上述差值未超出预设范围,则表明上述最高温度和第一温度无异常。
具体地,当电池包处于一个相对高温运转状态时,控制单元在获取每个电池模组2的最高温度和最低温度、以及最高温度和最低温度的温度差之后,进行实时判断。本实施例中,第一温度阈值为电池包的运行温度上限40℃,第一温差阈值为8℃,第三温差阈值为2℃。
若任一电池模组2的最低温度大于40℃,或者该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于8℃时,控制单元控制该电池模组2上的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为热端、另一端为冷端,此时,通过水冷板3加速热端的放热以及冷端吸热,实现电芯的辅助冷却,直至该电池模组2的最高温度与最低温度的温差小于2℃后,控制单元即可控制该半导体制冷装置1断电,停止冷却。
上述过程中,还可实时对比该电池模组2的第一温度与最高温度,若第一温度与最高温度差值超出预设范围,则控制单元判断测得的最高温度或第一温度异常,可参照其他电池模组2的控制进行相应控制。
可选地,本实施例的第五温差阈值为12℃。本实施例中,若该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于12℃,则控制单元在控制半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为热端、另一端为冷端时,还可加大半导体制冷装置1中的电流,以满足制冷速率调整需求。
当电池包处于一个相对低温运转状态时,控制单元同样在获取每个电池模组2的最高温度和最低温度、以及最高温度和最低温度的温度差之后,进行实时判断。本实施例中,第二温度阈值为-20℃,第三温度阈值为-15℃,第二温差阈值为10℃,第四温差阈值为5℃。
若任一电池模组2的最低温度小于-20℃,或者任一电池模组2的最低温度小于-15℃且该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于10℃,则控制单元对半导体制冷装置1进行反向供电,使原冷端变热端,即控制该电池模组2上的半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为冷端、另一端为热端;此时,在半导体制冷装置1的热端制热过程中,其冷端通过与水冷板3中热水循环的热交换,可进行相应的吸热,进而加速对电芯的辅助加热,直至该电池模组2的最高温度与最低温度的温差小于5℃后,控制单元即可控制该半导体制冷装置1断电,停止加热。
上述过程中,同样可实时对比该电池模组2的第一温度与最高温度,若第一温度与最高温度差值超出预设范围,则控制单元判断测得的最高温度或第一温度异常,并可参照其他电池模组2的控制进行相应控制。
可选地,本实施例的第六温差阈值为12℃。本实施例中,当电池模组2的最低温度小于-15℃时,若该电池模组2的最高温度与最低温度的温差大于12℃,则控制单元在控制半导体制冷装置1连接水冷板3的一端为冷端、另一端为热端时,还可加大半导体制冷装置1中的电流,以满足制热速率调整需求。
可选地,根据电池包使用过程中的需求,还可通过实物试验,进一步锁定不同的最高温度与最低温度温差所对应的需求电流档位。本实施例中,经过半导体制冷装置1的电流越大,则其制冷或制热效果越佳。
可选地,上述控制单元控制流经半导体制冷装置1的电流范围为1-5A。
本实施例中,上述步骤S1中,获取电池包的电池模组2上散热不良的电芯侧面位置,具体包括以下步骤:
首先,建立电池包仿真模型;
然后,基于极端高温工况下的电芯发热功率设置仿真模型参数后,运行上述电池包仿真模型进行温差仿真分析,获取该极端高温工况下每个电池模组2的电芯温差仿真分析结果;
最后,基于上述温差仿真分析结果,分别选取每个电池模组2中温度最高的N个电芯作为该电池模组2中散热不良的电芯,确定散热不良的电芯侧面位置。
进一步地,上述步骤S1中,获取电池包的电池模组2上传导不良的电芯侧面位置,具体包括以下步骤:
首先,建立电池包仿真模型;
然后,基于极端低温工况下的电芯发热功率设置仿真模型参数后,运行上述电池包仿真模型进行温差仿真分析,获取该极端低温工况下每个电池模组2的电芯温差仿真分析结果;
最后,基于上述温差仿真分析结果,分别选取每个电池模组2中温度最低的N个电芯作为该电池模组2中散热不良的电芯,确定散热不良的电芯侧面位置。
本实施例中,上述数量N可根据实际需求进行设置。一般情况下,散热不良的电芯即为传导不良的电芯。
本实施例中,通过整包热相关仿真,可以获得电池包体内部,在极端工况条件下急需冷却或加热的电芯位置,以便于安装半导体制冷装置。
本实施例的电池包热管理方法,适用于上述各电池包热管理系统,通过半导体制冷装置的制冷和制热原理,辅助减少散热或传导不良的电芯与边缘电芯的温度差异,即将动力电池包内温度较高的电芯进行热转移,并将热量传递给电池包底部的水冷板,起到加加热电芯以达到满足快充速率的需求,以及在环境温度较低的条件下,通过调整直流电流方向让半导体制冷装置的冷端变热端,加速电芯加热速率,提升电池充电速率和放电能力。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种电池包热管理系统,其特征在于,其包括:
至少一个半导体制冷装置(1),每个半导体制冷装置(1)分别安装于一个待处理位置,所述待处理位置为电池包的电池模组(2)上散热或传导不良的电芯侧面位置;
水冷板(3),其位于所述电池模组(2)下方,且每个半导体制冷装置(1)的一端连接于所述水冷板(3);
控制单元,其用于当任一电池模组(2)的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组(2)的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值时,控制相应的半导体制冷装置(1)连接水冷板(3)的一端为热端、另一端为冷端;
所述控制单元还用于当任一电池模组(2)的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组(2)的最低温度小于第三温度阈值且该电池模组(2)的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值时,控制相应的半导体制冷装置(1)连接水冷板(3)的一端为冷端、另一端为热端,所述第三温度阈值大于第二温度阈值。
2.如权利要求1所述的电池包热管理系统,其特征在于,所述控制单元包括:
H桥电路,其输入端与整车电源连接,其输出端与所述半导体制冷装置(1)连接;
控制模块,其与所述H桥电路的控制端连接;
所述H桥电路用于基于所述控制模块发出的控制信号,进行所述半导体制冷装置(1)的热端和热端的切换。
3.如权利要求1所述的电池包热管理系统,其特征在于,所述系统还包括:
温度传感器,其位于所述半导体制冷装置(1)与电池模组(2)的连接处,所述温度传感器用于测量该处的温度;
所述控制单元用于当所述第一温度与最高温度之间差值超出预设范围时,判断所述最高温度或第一温度异常。
4.如权利要求1所述的电池包热管理系统,其特征在于,所述半导体制冷装置(1)包括:
第一基片(11),其上刻蚀第一导电层(12);
第二基片(13),其与第一基片(11)相对设置,且朝向第一基片(11)的端面上刻蚀第二导电层(14);
PN结(15),其设有多个,多个PN结(15)串联设置于第一导电层(12)和第二导电层(14)之间。
5.一种基于权利要求1所述系统的电池包热管理方法,其特征在于,其包括步骤:
获取电池包的电池模组(2)上散热或传导不良的电芯侧面位置作为待处理位置,并于每个待处理位置处连接一半导体制冷装置(1),且所述半导体制冷装置(1)的一端连接于水冷板(3);
当任一电池模组(2)的最低温度大于第一温度阈值、或者该电池模组(2)的最高温度与最低温度的温差大于第一温差阈值时,控制单元控制相应的半导体制冷装置(1)连接水冷板(3)的一端为热端、另一端为冷端;
当任一电池模组(2)的最低温度小于第二温度阈值、或者任一电池模组(2)的最低温度小于第三温度阈值且该电池模组(2)的最高温度与最低温度的温差大于第二温差阈值时,控制单元控制相应的半导体制冷装置(1)连接水冷板(3)的一端为冷端、另一端为热端。
6.如权利要求5所述的电池包热管理方法,其特征在于,获取电池包的电池模组(2)上散热不良的电芯侧面位置,具体包括:
建立电池包仿真模型;
基于极端高温工况下的电芯发热功率设置仿真模型参数后,运行所述电池包仿真模型进行温差仿真分析,获取该极端高温工况下温差仿真分析结果;
基于所述温差仿真分析结果,分别选取每个电池模组(2)中温度最高的N个电芯作为该电池模组(2)中散热不良的电芯,确定散热不良的电芯侧面位置。
7.如权利要求5所述的电池包热管理方法,其特征在于,获取电池包的电池模组(2)上传导不良的电芯侧面位置,具体包括:
建立电池包仿真模型;
基于极端低温工况下的电芯发热功率设置仿真模型参数后,运行所述电池包仿真模型进行温差仿真分析,获取该极端低温工况下每个电池模组(2)的电芯温差仿真分析结果;
基于所述温差仿真分析结果,分别选取每个电池模组(2)中温度最低的N个电芯作为该电池模组(2)中散热不良的电芯,确定散热不良的电芯侧面位置。
8.如权利要求5所述的电池包热管理方法,其特征在于,所述控制单元控制相应的半导体制冷装置(1)连接水冷板(3)的一端为热端、另一端为冷端之后,还包括:
若该电池模组(2)的最高温度与最低温度的温差小于第三温差阈值,则控制单元控制该半导体制冷装置(1)断电。
9.如权利要求5所述的电池包热管理方法,其特征在于,所述控制单元控制相应的半导体制冷装置(1)连接水冷板(3)的一端为冷端、另一端为热端之后,还包括:
若该电池模组(2)的最高温度与最低温度的温差小于第四温差阈值,则控制单元控制该半导体制冷装置(1)断电。
10.如权利要求5所述的电池包热管理方法,其特征在于,于每个待处理位置处连接一半导体制冷装置(1)之后,还包括:
于所述半导体制冷装置(1)与电池模组(2)的连接处设置一温度传感器,并采集该处温度作为第一温度;
判断所述第一温度与最高温度之间差值,若所述差值超出预设范围,则判断测得的最高温度或第一温度异常。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111080802.4A CN113889684B (zh) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 一种电池包热管理系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111080802.4A CN113889684B (zh) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 一种电池包热管理系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113889684A true CN113889684A (zh) | 2022-01-04 |
CN113889684B CN113889684B (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=79009461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111080802.4A Active CN113889684B (zh) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 一种电池包热管理系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113889684B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114421055A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-04-29 | 重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种动力电池热管理系统以及热管理方法 |
CN117613467A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-02-27 | 江苏前晨汽车科技有限公司 | 一种电芯ptc加热模块布局的仿真方法 |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011023180A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 組電池及びこれを備える車両 |
JP2013026116A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Toyota Industries Corp | 電池温度制御システムおよび方法 |
CN104241730A (zh) * | 2013-06-13 | 2014-12-24 | 南京德朔实业有限公司 | 具有散热系统的电池包 |
CN106374162A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-01 | 上海工程技术大学 | 一种基于热电效应的电池模组热管理方法及装置 |
JP2018085235A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | 車載電池パック |
CN108615953A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-10-02 | 江西优特汽车技术有限公司 | 一种动力电池热管理系统及方法 |
CN109119723A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-01 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种电池包热管理系统及管理方法 |
CN109155429A (zh) * | 2016-03-02 | 2019-01-04 | 捷温汽车有限公司 | 用于车辆的电池和电容器组件以及用于加热和冷却电池和电容器组件的方法 |
CN109524741A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-03-26 | 江苏大学 | 一种结合制冷片的液冷板、动力电池散热液冷系统及控制方法 |
CN210200919U (zh) * | 2019-09-26 | 2020-03-27 | 北京普莱德新能源电池科技有限公司 | 一种不均匀加热的电池加热片、智能热管理装置 |
CN111540983A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-14 | 西华大学 | 电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置及温度均衡方法 |
CN112117511A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-12-22 | 江苏大学 | 一种基于半导体的风冷液冷耦合式电池热管理系统 |
CN112186306A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-05 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种电池系统的加热方法及加热装置 |
CN112186309A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种电池包的温差控制方法及电池包 |
CN112421131A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种加热电池模组的方法及装置 |
-
2021
- 2021-09-15 CN CN202111080802.4A patent/CN113889684B/zh active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011023180A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 組電池及びこれを備える車両 |
JP2013026116A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Toyota Industries Corp | 電池温度制御システムおよび方法 |
CN104241730A (zh) * | 2013-06-13 | 2014-12-24 | 南京德朔实业有限公司 | 具有散热系统的电池包 |
CN109155429A (zh) * | 2016-03-02 | 2019-01-04 | 捷温汽车有限公司 | 用于车辆的电池和电容器组件以及用于加热和冷却电池和电容器组件的方法 |
CN106374162A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-01 | 上海工程技术大学 | 一种基于热电效应的电池模组热管理方法及装置 |
JP2018085235A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | 車載電池パック |
CN108615953A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-10-02 | 江西优特汽车技术有限公司 | 一种动力电池热管理系统及方法 |
CN109119723A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-01 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种电池包热管理系统及管理方法 |
CN109524741A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-03-26 | 江苏大学 | 一种结合制冷片的液冷板、动力电池散热液冷系统及控制方法 |
CN112421131A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种加热电池模组的方法及装置 |
CN210200919U (zh) * | 2019-09-26 | 2020-03-27 | 北京普莱德新能源电池科技有限公司 | 一种不均匀加热的电池加热片、智能热管理装置 |
CN112117511A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-12-22 | 江苏大学 | 一种基于半导体的风冷液冷耦合式电池热管理系统 |
CN111540983A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-14 | 西华大学 | 电动汽车中电池组用分布式温度均衡装置及温度均衡方法 |
CN112186306A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-05 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种电池系统的加热方法及加热装置 |
CN112186309A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种电池包的温差控制方法及电池包 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114421055A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-04-29 | 重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种动力电池热管理系统以及热管理方法 |
CN117613467A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-02-27 | 江苏前晨汽车科技有限公司 | 一种电芯ptc加热模块布局的仿真方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113889684B (zh) | 2023-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2814089B1 (en) | Battery pack with a bus bar having novel structure | |
US20120129020A1 (en) | Temperature-controlled battery system ii | |
CN113889684A (zh) | 一种电池包热管理系统及方法 | |
CN108470959A (zh) | 一种动力电池包热管理总成 | |
CN112117511A (zh) | 一种基于半导体的风冷液冷耦合式电池热管理系统 | |
CN207217714U (zh) | 基于半导体制冷技术的电动汽车动力电池热管理装置 | |
CN114512743A (zh) | 一种动力电池包的冷却系统、方法及电动车辆 | |
CN111697288A (zh) | 具有冷热工况温度调节功能的动力电池热管理系统 | |
CN209461544U (zh) | 一种电池装置 | |
CN114448049A (zh) | 一种温度控制系统及方法、储能充电系统 | |
CN212412130U (zh) | 具有冷热工况温度调节功能的动力电池热管理系统 | |
CN111355005B (zh) | 用于电连接的组件及电池组或车辆 | |
CN115472954A (zh) | 一种电芯单元、锂电池组及其热管控制方法 | |
CN210668616U (zh) | 一种动力锂电池组热管理装置 | |
CN208460920U (zh) | 一种动力电池包热管理总成 | |
KR102371514B1 (ko) | 원통형 셀이 적용된 전기 차량용 배터리 팩의 열교환 냉난방 구조 | |
CN112002925A (zh) | 燃料电池汽车管理系统及其控制方法 | |
CN111370809A (zh) | 一种动力电池的散热结构 | |
CN116111232B (zh) | 一种自循环恒温电池控制系统 | |
CN220189759U (zh) | 一种动力电池热管理系统、电动汽车 | |
CN214706045U (zh) | 一种加热散热复合型胶片及电池组 | |
CN212461818U (zh) | 基于热管的纯电动汽车蓄电池冷却系统 | |
CN216872105U (zh) | 双层冷却电池包结构、电池冷却系统及车辆 | |
CN217485548U (zh) | 一种温度控制系统及储能充电系统 | |
CN116093489B (zh) | 一种六边形结构的复合电池热管理系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |