CN114284593A - 一种智能调节动力电池温度的热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能调节动力电池温度的热管理系统，包括壳体和电池模组，电池模组安装在壳体内，在电池模组的表面设有若干个温度传感器，用于检测电池模组对应区域的温度；在壳体内还设有冷却管路，用于输送供电池模组降温的冷却液；还包括控制系统，用于采集温度传感器的信号，然后对冷却管路进行控制，从而对电池模组出现升温的区域进行降温。本发明能够在当电池出现局部高温时，能及时地提高对应区域的降温效率，为动力电池提供稳定且标准的温度环境，从而提高动力电池的安全性。

Description

一种智能调节动力电池温度的热管理系统
技术领域
本发明涉及汽车动力电池技术领域，具体涉及一种智能调节动力电池温度的热管理系统。
背景技术
电动汽车动力电池的温度不仅涉及到电池的使用安全性，更影响到电池的使用寿命及电量续航里程。在汽车运行过程中，作为能量提供单元的动力电池工作时会产生大量热量，若热量不能及时排出，会使电池的各个部件温度升高，一旦超过其有效的工作范围，将严重影响电池的效率和使用寿命，同时带来安全隐患。动力电池不但要求整体温度不能高于限值温度，同时各区域的温度差也不能高过某差值温度。
然而现有对动力电池系统的降温主要依靠风冷、液冷两种模式。液冷又分为接触式和非接触式两种冷却方式，但均采用统一降温方式，无法对局部高温进行快速降温，从而易导致局部高温无法及时降温的情况下出现热溃散，而影响电池安全。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种智能调节动力电池温度的热管理系统，以解决现有技术无法对动力电池局部高温进行降温的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种智能调节动力电池温度的热管理系统，包括壳体和电池模组，电池模组安装在壳体内，在电池模组的表面设有若干个温度传感器，用于检测电池模组对应区域的温度；在壳体内还设有冷却管路，用于输送供电池模组降温的冷却液；还包括控制系统，用于采集温度传感器的信号，然后对冷却管路进行控制，从而对电池模组出现升温的区域进行降温。
优选地，所述冷却管路包括进液管、出液管和多个支管，所述支管的两端分别与进液管和出液管相连通；在各支路上还设有电磁阀，该电磁阀与控制系统相连，用于控制支管的开闭。
优先地，所述进液管和出液管均为多段结构，且从进液口和出液口开始，各段的管径逐级递减，进液管和出液管各相对应的一段之间连有一所述支管，其中，各段的管径满足如下关系式：
Figure BDA0003418820870000011
其中，dn为第n个支管对应一级进液管的直径，为保障每个区域的液体流量相当，通常设每个支管的直径为da。
优选地，第n个支管的直径da与其所对应一级进液管的直径dn满足如下关系式：
Figure BDA0003418820870000021
优选地，在进液管与电磁阀之间、以及电磁阀与支管之间分别对应设有一管路连接头，用于对连接处进行密封。
优选地，在电池模组与冷却管路之间还设有模组支架，用于安装电池模组和冷却管路，在模组支架上还设有多个散热片，散热片与模组支架固定相连。
优选地，所述控制系统包括主控芯片、核心计算芯片、执行器控制单元、模拟/数据采集芯片；其中，模拟/数据采集芯片用于收集电池模组各个区域的温度和空间坐标参量，并对其进行转换；核心计算芯片根据模拟/数据采集芯片收集电池模组各个区域的温度信号，与存储的温度模型及阀值进行计算；主控芯片根据计算芯片发送的计算结果分析电池模组的工作情况，判断其是否超过规定阈值，并计算出执行方案；执行器控制单元用于接收主控芯片的指令，并对需要控制的电磁阀输入指令。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述系统能够对动力电池的温度进行及时检测，并根据空间坐标及对应温度进行判断是否需要对电池模组进行降温，不仅能够保障动力电池整体温度满足其工作环境温度，同时也能精确保证动力电池内各区域间温度差在规定范围内，为动力电池提供稳定且标准的温度环境。
2、本发明所述系统在所需条件下才会启动，不仅能够降低能耗，也能在热管理效率异常时，及时提醒用户维修或更换电池，避免事故发生，从而提高动力电池的安全性。
附图说明
图1为本发明一种智能调节动力电池温度的热管理系统的结构示意图。
图2为进液管的结构示意图。
图3为进液管的剖视图。
图4为本发明的工作流程图。
图中：壳体1、电池模组2、温度传感器3、进液管4、出液管5、支管6、电磁阀7、模组支架8、散热片9。
具体实施方式
为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种智能调节动力电池温度的热管理系统，包括壳体和电池模组，电池模组安装在壳体内，在电池模组的表面设有若干个温度传感器，用于检测电池模组对应区域的温度，同时确保温度传感器能够对电池模组不同区域的温度进行检测。在壳体内还设有冷却管路，用于输送供电池模组降温的冷却液。还包括控制系统，用于采集温度传感器的信号，然后对冷却管路进行控制，从而对电池模组出现升温的区域进行降温。
在具体实施时，所述冷却管路包括进液管、出液管和多个支管，所述支管的两端分别与进液管和出液管相连通；在各支路上还设有电磁阀，该电磁阀与控制系统相连，用于控制支管的开闭，电磁阀在通电的情况下，可根据控制系统的指令，实现支管的连通或关闭状态的切换，从而实现对需要降温的区域进行冷却。其中，进液管的一端设有进液口，出液管的一端设有出液口，进液口和出液口均安装在壳体上，进液管的另一端和出液管的另一端通过支管相连通。冷却液能够在两个主管和多个支管之间流动，从而将流过区域的热量带走，支管的数量、形状和方式可根据具体设计需求而定。如图2所示，所述进液管和出液管均为多段结构，且从进液口和出液口开始，各段的管径逐级递减，进液管和出液管各相对应的一段之间连有一所述支管，支管与每一段的进液管和出液管一一对应，其中，各段的管径满足如下关系式：
Figure BDA0003418820870000031
其中，dn为第n个支管对应一级进液管的直径，da为每个支管的直径，以此确保每根支管中冷却液的压力差距不大，使冷却液能够流入每根支管起到降温作用。
每个支管的直径da与其所对应一级进液管的直径dn满足如下关系式：
Figure BDA0003418820870000032
在进液管与电磁阀之间、以及电磁阀与支管之间分别对应设有一管路连接头，用于对连接处进行密封。管路连接头通过螺纹与其两端对应的管路匹配，具有足够的自锁力，能够长时间使用且不变形、不退出连接，确保冷却管路整体的密封性。在电池模组与冷却管路之间还设有模组支架，用于安装电池模组和冷却管路，在模组支架上还设有多个散热片，散热片与模组支架固定相连。
所述控制系统包括主控芯片、核心计算芯片、执行器控制单元、模拟/数据采集芯片；其中，模拟/数据采集芯片用于收集电池模组各个区域的温度和空间坐标参量，并对其进行转换；核心计算芯片根据模拟/数据采集芯片收集电池模组各个区域的温度信号，与存储的温度模型及阀值进行计算；主控芯片根据计算芯片发送的计算结果分析电池模组的工作情况，判断其是否超过规定阈值，并计算出执行方案；执行器控制单元用于接收主控芯片的指令，并对需要控制的电磁阀输入指令。其中，控制系统还包括RAM和ROM、输出和报警电路，RAM和 ROM用于存储预设电池模组各区域温度模型及对应阈值，以及存储模拟/数据采集芯片发送的数据，输出和报警电路用于输出电池模组的温度及健康情况；第一电源单元为所述控制系统供电，第二电源单元为电磁阀提供电源。
工作原理为：如图3所示，模拟/数据采集芯片获取温度传感器采集到的温度信号、及该温度传感器对应的空间坐标参量，并对其进行转换；将转换后的数据发送至存储器RAM和 ROM，计算芯片根据模拟/数字集成芯片采集到的温度信号，与RAM和ROM中存储的温度模型及阀值进行计算，将计算结果发送至主控芯片，主控芯片根据计算芯片发送的计算结果分析电池模组的工作情况：
当电池模组整体温度偏高时，主控芯片控制电磁阀打开，冷却液流入冷却管路对电池模组进行降温，同时主控芯片根据进/出液口温度差衡量降温效果，当温度差维持在预定范围内时，此时为固定工作模式；
当检测到电池模组整体处于规定温度、但某一区域温差高于预定值时，主控芯片控制该区域的电磁阀开启，对其进行局部降温，并对进/出液口温差进行监控，当局部温度降至标准范围时，维持固定工作模式；
当整个/局部电池模组温度超标，但其降温效率又无法达到降温效果时，系统进行报警，并及时通知用户进行维修。
如上所述，本发明的提醒系统不限于所述配置，其他可以实现本发明的实施例的系统均可落入本发明所保护的范围内。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种智能调节动力电池温度的热管理系统，包括壳体(1)和电池模组(2)，电池模组安装在壳体内，其特征在于，在电池模组的表面设有若干个温度传感器(3)，用于检测电池模组对应区域的温度；在壳体内还设有冷却管路，用于输送供电池模组降温的冷却液；还包括控制系统，用于采集温度传感器的信号，然后对冷却管路进行控制，从而对电池模组出现升温的区域进行降温。
2.根据权利要求1所述智能调节动力电池温度的热管理系统，其特征在于，所述冷却管路包括进液管(4)、出液管(5)和多个支管(6)，所述支管的两端分别与进液管和出液管相连通；在各支路上还设有电磁阀(7)，该电磁阀与控制系统相连，用于控制支管的开闭。
3.根据权利要求2所述智能调节动力电池温度的热管理系统，其特征在于，所述进液管和出液管均为多段结构，且从进液口和出液口开始，各段的管径逐级递减，进液管和出液管各相对应的一段之间连有一所述支管，其中，各段的管径满足如下关系式：
Figure FDA0003418820860000011
其中，dn为第n个支管对应一级进液管的直径，da为每个支管的直径。
4.根据权利要求3所述智能调节动力电池温度的热管理系统，其特征在于，第n个支管的直径da与其所对应一级进液管的直径dn满足如下关系式：
Figure FDA0003418820860000012
5.根据权利要求2所述智能调节动力电池温度的热管理系统，其特征在于，在进液管与电磁阀之间、以及电磁阀与支管之间分别对应设有一管路连接头，用于对连接处进行密封。
6.根据权利要求1所述智能调节动力电池温度的热管理系统，其特征在于，在电池模组与冷却管路之间还设有模组支架(8)，用于安装电池模组和冷却管路，在模组支架上还设有多个散热片(9)，散热片与模组支架固定相连。
7.根据权利要求1所述智能调节动力电池温度的热管理系统，其特征在于，所述控制系统包括主控芯片、核心计算芯片、执行器控制单元、模拟/数据采集芯片；其中，模拟/数据采集芯片用于收集电池模组各个区域的温度和空间坐标参量，并对其进行转换；核心计算芯片根据模拟/数据采集芯片收集电池模组各个区域的温度信号，与存储的温度模型及阀值进行计算；主控芯片根据计算芯片发送的计算结果分析电池模组的工作情况，判断其是否超过规定阈值，并计算出执行方案；执行器控制单元用于接收主控芯片的指令，并对需要控制的电磁阀输入指令。
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