CN114421055A - 一种动力电池热管理系统以及热管理方法 - Google Patents

一种动力电池热管理系统以及热管理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114421055A
CN114421055A CN202210193394.1A CN202210193394A CN114421055A CN 114421055 A CN114421055 A CN 114421055A CN 202210193394 A CN202210193394 A CN 202210193394A CN 114421055 A CN114421055 A CN 114421055A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
battery module
battery
cell
semiconductor
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
Application number
CN202210193394.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114421055B (zh
Inventor
颜伏伍
陈罚
王恒达
罗萍
赵健
景华斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Jinkang Sailisi New Energy Automobile Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Jinkang Sailisi New Energy Automobile Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Jinkang Sailisi New Energy Automobile Design Institute Co Ltd filed Critical Chongqing Jinkang Sailisi New Energy Automobile Design Institute Co Ltd
Priority to CN202210193394.1A priority Critical patent/CN114421055B/zh
Publication of CN114421055A publication Critical patent/CN114421055A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114421055B publication Critical patent/CN114421055B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M10/60—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
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of 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
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • 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
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • 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
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请公开了一种动力电池热管理系统以及热管理方法，动力电池热管理系统包括具有容纳空间的箱体以及设于容纳空间内的若干电池模组，其中：箱体内设有若干隔板，若干隔板将容纳空间分隔为若干容纳部，每个电池模组对应收容于其中一个容纳部内，容纳空间内设有半导体调温膜，半导体调温膜与电池模组相接触。本申请实施例的技术方案中，通过采用半导体调温膜对电池模组进行加热或冷却，省略了各种冷却系统管路及冷却加热元件，而且半导体调温膜本身质量较轻，有助于增加电池本身功率密度。

Description

一种动力电池热管理系统以及热管理方法
技术领域
本申请涉及电池管理技术领域，特别是一种动力电池热管理系统以及热管理方法。
背景技术
动力电池是新能源汽车主要的动力源，为使得电池内部的化学反应高效进行，其内部电芯需要维持在20℃左右的温度，因此为动力电池设计各式各样的热管理系统，对电池进行冷却和加热；也由此配备了复杂的管路系统及冷却加热元件，同时为了进一步降低电池热失控风险，在电池模组中间添加了各种耐火绝缘膜；动力电池也因此增加了水冷板，绝缘膜等附属器件，但是基于增加功率密度要求，又需要对电池进行轻量化，因此需要优化电池热管理系统以及热管理方法。
另外车载的动力电池系统发生热失控可能性也在增大，需要优化动力电池热管理系统来进行针对性的预防以及消除热失控带来的影响。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供一种动力电池热管理系统，以解决现有技术中的技术问题，它能够实时高效的对电池模组进行冷却或加热操作，同时有助于增加电池本身功率密度，同时可以预防以及消除热失控带来的影响。
第一方面，本申请提供了一种动力电池热管理系统，包括具有容纳空间的箱体以及设于所述容纳空间内的若干电池模组，其中：
所述箱体内设有若干隔板，若干所述隔板将所述容纳空间分隔为若干容纳部，每个所述电池模组对应收容于其中一个所述容纳部内，所述容纳空间内设有半导体调温膜，所述半导体调温膜与所述电池模组相接触，可对单个所述电池模组进行冷却或制热，以使得每个所述电池模组的电芯温度保持一致。
本申请实施例的技术方案中，通过采用半导体调温膜对电池模组进行加热或冷却，省略了各种冷却系统管路及冷却加热元件，而且半导体调温膜本身质量较轻，有助于增加电池本身功率密度。
在一些实施例中，所述容纳空间内还设有过水件，所述半导体调温膜贴合于所述过水件上，所述过水件内于每个所述容纳部内均设有水道，所述水道上设有截止阀，所述水道对应于每个所述容纳部内均设有泄压孔。
在一些实施例中，所述半导体调温膜包括若干组相并联的半导体器件组，若干所述半导体器件组均与电源连接，每个所述半导体器件组均包括若干相串联的半导体器件，所述电源的正极串联连接有第一开关，所述电源的负极串联连接有第二开关，所述电源并联连接有第三开关和第四开关。
第二方面，本申请提供了一种热管理方法，利用前述的动力电池热管理系统对若干电池模组进行热管理，包括如下步骤：
检测每个电池模组的电芯温度信息；
根据每个所述电池模组的电芯温度信息选择需要进行温度调控的电池模组；
通过控制所述需要进行温度调控的电池模组对应的所述半导体调温膜内的半导体器件，以使所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行制热或冷却的操作，使得每个所述电池模组的温度保持一致。
在一些实施例中，热管理方法包括根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果环境温度<第一预设温度，则控制所述半导体调温膜执行加热操作，或环境温度>第二预设温度，则控制所述半导体调温膜执行冷却操作。
在一些实施例中，热管理方法包括根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果所述电池模组的电芯放电电流≤额定电流，且同时第三预设温度<电芯温度<第四预设温度，则停止所述半导体调温膜进行温度调控；或第三预设温度<电芯温度<第四预设温度，同时所述电池模组的电芯放电电流>额定电流*P1倍，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作。
在一些实施例中，热管理方法包括根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果第五预设温度<电芯温度<第六预设温度，或所述电池模组的电芯放电电流>额定电流*P2倍，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作。
在一些实施例中，热管理方法包括根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果第七预设温度<电芯温度<第八预设温度，或所述电池模组的电芯放电电流>允许电流*P3倍，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行加热的操作。
在一些实施例中，热管理方法包括根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果第九预设温度<电芯温度，或所述电池模组的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作。
在一些实施例中，热管理方法包括当其中一个所述电池模组的电芯温度>第九预设温度，或所述电池模组的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作；当两个及以上所述电池模组的电芯温度>第九预设温度，或所述电池模组的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，控制对应的所述容纳部内的所述水道上的所述泄压孔打开。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请所提供的实施例的半导体调温膜设于容纳部底面时的结构示意图；
图2是本申请所提供的实施例的半导体调温膜设于容纳部侧面时的结构示意图；
图3是本申请所提供的实施例的半导体调温膜的布局图；
图4是本申请所提供的实施例的半导体调温膜的电路结构图；
图5本申请所提供的实施例的过水件的布局图；
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
具体实施方式中的附图标号如下：
100-动力电池热管理系统；
10-箱体，11-隔板，12-容纳部；
20-半导体调温膜，21-半导体器件，211-上绝缘层，212-上导热层，213-半导体层，214-下导热层，215-下绝缘层，22-电源，23-第一开关，24-第二开关，25-第三开关，26-第四开关；
30-电池模组；
40-过水件，41-水道，42-截止阀，43-泄压孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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实施例和简化描述，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实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
参照图1至图5所示，本申请提供了一种动力电池热管理系统100，包括具有容纳空间的箱体10以及设于容纳空间内的若干电池模组30，其中：
箱体10内设有若干隔板11，若干隔板11将容纳空间分隔为若干容纳部12，每个电池模组30对应收容于其中一个容纳部12内，优选的是，隔板11横向纵向交错等间隔设置，将容纳空间分隔为若干空间大小均相等的容纳部12，从而适应同等体积的电池模组30，避免空间浪费，每个电池模组30均对应设置于其中一个容纳部12内。
为对容纳部12内的电池模组30进行温度调控，优选的是，既可以对所有的电池模组30进行温度调控，又可以对单个电池模组30进行针对性的单个温度调控，为此，容纳空间内设有半导体调温膜20，参照图3所示，半导体调温膜20可设置于容纳部12的底部，也可以同时设置于容纳部12的侧面，也就是隔板11的外壁面上，半导体调温膜20与电池模组30相接触，可对单个电池模组30进行冷却或制热，以使得每个电池模组30的温度保持一致。
在单个电池模组30的电芯温度超过预设值或电池模组30的电芯温度升温过快或单个电池模组30的电芯温度与其他电池模组30的电芯温度之间的温差过大，则启动此电池模组30所对应处的半导体调温膜20进行冷却，将单个电池模组30的热量经由半导体调温膜20传导出去，对其进行降温，使其温度与其他电池模组30的电芯温度趋于一致，达到合理范围。当然，也可以对多个电池模组30进行同步冷却。
在单个电池模组30的电芯温度小于预设值时，则启动此电池模组30所对应处的半导体调温膜20进行加热，将半导体调温膜20的热量传导至单个电池模组30，对其进行升温，使其电芯温度与其他电池模组30的电芯温度趋于一致，达到合理范围。当然，也可以对多个电池模组30进行同步加热。
同时，参照图5所示，容纳空间内还设有过水件40，半导体调温膜20贴合于过水件40上，过水件40内于每个容纳部12内均设有水道41，水道41上设有截止阀42，水道41对应于每个容纳部12内均设有泄压孔43。
在一些实施例中，若干电池模组30呈多行多列排列，截止阀42可设置于每个电池模组30对应的水道41处，也可以设置于每行或每列电池模组30对应的水道41处，过水件40采用PVC材料制成的软体可伸缩膨胀材料，半导体调温膜20依附在PVC材料之上，两者通过导热胶固定，PVC材料表面喷涂耐火涂料，PVC材料成型的过水件40能承受一定的水压，在正常工况下，过水件40内的水道41内部的冷却水流量处于正常水平，可以起到辅助降温的作用，带走半导体调温膜20的热量，在热失控情况下，通过控制水泵，调整对应电池模组30所在水道的截止阀42开度，使得水道内部的水流量迅速增加，水压也会增加，设置在水道上的泄压孔43会被水压冲开，冷却液迅速进入并填充电池模组30与容纳部12内的间隙，对热失控的电池模组30达到降温的目的；其他未发生热失控的电池模组30，冷却液不会蔓延，并维持当前半导体调温膜20冷却状态。
本申请通过采用半导体调温膜20对电池模组30进行加热或冷却，省略了各种冷却系统管路及冷却加热元件，而且半导体调温膜20本身质量较轻，有助于增加电池本身功率密度。同时利用水道43内流通的冷却液，可以辅助降温，在热失控情况下，设置在水道上的泄压孔43会被水压冲开，冷却液迅速进入并填充电池模组30与容纳部12内的间隙，对热失控的电池模组30达到降温的目的。
在一些实施例中，参照图4所示，半导体调温膜20包括若干组相并联的半导体器件组，若干半导体器件组均与电源22连接，每个半导体器件组均包括若干相串联的半导体器件21，优选的是，每个半导体器件21均对应于一个电池模组30，电源22为直流电源22，电源22的正极串联连接有第一开关23，电源22的负极串联连接有第二开关24，电源22并联连接有第三开关25和第四开关26，第三开关25的一端与电源22的正极相连接，此连接点位于第一开关23和电源22的正极之间，第三开关25的另一端与电源22的正极相连接，此连接点较第二开关24更远离电源22的负极，第四开关26的一端与电源22的负极相连接，此连接点较第一开口更远离电源22的正极，第四开关26的另一端与电源22的负极相连接，此连接点位于第二开关24和电源22的负极之间。
当需要半导体调温膜20进行在加热时，第一开关23和第二开关24保持连通状态，第三开关25和第四开关26保持断开状态，电流进入沿第一方向进入半导体器件21，进行加热；在冷却时，第三开关25和第四开关26保持连通状态，第一开关23和第二开关24保持断开状态，电流从第二方向进入半导体器件21，进行冷却，第一方向和第二方向相反。
进一步地，继续参照图4所示，半导体器件21包括依次设置的上绝缘层211、上导热层212、半导体层213、下导热层214以及下绝缘层215，半导体层213包括P-N半导体件，其中：
上绝缘层211和下绝缘层215优选为陶瓷材质，从而具备良好的绝缘效果和导热性能。上导热层212和下导热层214优选为金属材质，从而可以提高传热效率，提高调温效果。P-N半导体件(电偶对)包括N型半导体元件和P型半导体元件。每一个P-N半导体件中N型半导体元件和P型半导体元件通过电极材料与上导热层212和下导热层214相连接，优选为粘接方式固定。
进一步地，还可以在每个半导体器件21或每组半导体器件组内安装温度传感器，从而可以实时监测温度，控制电源22的电压输出，达到加快或减慢冷却速率和加热速率的作用。
在一些实施例中，半导体调温膜20上涂覆有耐火涂料，位于电池模组30底部的半导体调温膜20，在紧贴电池模组30一面喷涂耐火涂料。位于电池模组30侧面的半导体调温膜20在正反两面喷涂耐火涂料从而提高其防火能力，使得电池发生热失控后，阻止火焰蔓延，并且在电池模组30温度较高的情况下，半导体调温膜20也能维持调温降温功能。
在一些实施例中，在电池模组30底部涂有导热胶，从而减小接触热阻，增加有效导热面积，使得半导体调温膜20能高效对电池模组30进行冷却和加热。
基于上述的动力电池热管理系统100，本申请还提供一种热管理方法，对若干电池模组30进行热管理，包括如下步骤：
检测每个电池模组30的电芯温度信息，电池管理单元检测对应的电池模组30中电池模组30的电芯温度信息；
根据每个电池模组30的电芯温度信息选择需要进行温度调控的电池模组30，各个电池管理单元分别将电池模组30的电芯温度信息发送至电池电控单元，经过电池电控单元的计算来决定哪些电池模组30需要进行温度调控操作。
通过控制需要进行温度调控的电池模组30对应的半导体调温膜20内的半导体器件21，以使半导体器件21对需要进行温度调控的电池模组30进行制热或冷却的操作，电池管理单元还监控相应的进行温度调控操作的电池模组30的电芯温度信息，判断温度调控的效果，以此决定温度调控需要持续的时间，使得每个电池模组30的电芯温度保持一致。
本申请所提供的热管理方法，通过检测每个电池模组30的电芯温度信息来选择需要进行温度调控操作的电池模组30，然后通过控制需要进行温度调控操作的电池模组30对应的半导体器件21，以使半导体器件21对需要进行温度调控操作的电池模组30进行加热/冷却的温度调控操作，直至每个电池模组30的电芯温度保持一致，从而保证了电池模组30间的长期一致性，减少电量均衡维护的工作，提高动力电池的寿命和性能。同时利用半导体调温膜20对电池模组30进行加热或冷却，省略了各种冷却系统管路及冷却加热元件，而且半导体调温膜20本身质量较轻，有助于增加电池本身功率密度。
进一步地，此热管理方法包括根据每个电池模组30的电芯温度信息，如果环境温度<第一预设温度，则控制半导体调温膜20执行加热操作，或环境温度>第二预设温度，则控制半导体调温膜20执行冷却操作。
在一些实施例中，第一预设温度优选为-10℃，第二预设温度优选为35℃，在此区间范围内，动力电池电芯温度处于一个合理的工作温度，动力电池内部的化学反应高效进行，动力电池的寿命和性能得以提升。当超过此区间范围后，半导体调温膜20内的半导体器件21进行加热或冷却，在半导体器件21进行加热操作时，热量自半导体器件21内的半导体层213传导至对应的电池模组30，以使得电池模组30升温，电芯温度达到一个合理的工作温度，在半导体器件21进行冷却操作时，热量自电池模组30传导至半导体器件21，以使得电池模组30降温，电芯温度达到一个合理的工作温度。本领域的技术人员可以知晓，此调温过程可以是针对单个电池模组30，也可以是针对多个电池模组30同时进行，或者全部的电池模组30同时进行，以使得所有的电池模组30的电芯温度趋于一致。
此过程中，加热功率百分比和制冷功率百分比与环境温度的对应值可参考表1以及表2。
表1
环境温度/℃ -10℃ -15℃ -20℃ -25℃ -30℃ -35℃ -40℃
加热功率百分比/％ 20 30 40 50 70 100 100
表2
环境温度/℃ 35℃ 36℃ 37℃ 38℃ 39℃ 40℃ 45℃
制冷功率百分比/％ 50 70 80 100 100 100 100
加热功率百分比或制冷功率百分比指的是，半导体器件21的即时功率与额定功率的比值，本领域的技术人员可以知晓，以上的数值仅是举例说明，可以根据实际情况，制定不同的加热功率百分比或制冷功率百分比。
进一步地，此热管理方法包括根据每个电池模组30的电芯温度信息，如果电池模组30的电芯放电电流≤额定电流，且同时第三预设温度<电芯温度<第四预设温度，则停止半导体调温膜20进行温度调控；或第三预设温度<电芯温度<第四预设温度，同时电池模组30的电芯放电电流>额定电流*P1倍，则控制半导体器件21对需要进行温度调控的电池模组30进行冷却的操作。
在一些实施例中，第三预设温度优选为10℃，第四预设温度优选为30℃，在此区间范围内，如果此时电芯放电电流≤额定电流，则动力电池的电芯温度处于一个合理的工作温度，无需半导体调温膜20执行温度调控操作，如果电芯放电电流>额定电流*P1倍，P1为放电系数，则表示此电芯对应的电池模组30处于一个升温的状态，为避免未来的过快升温或过高温度，半导体调温膜20提前进行冷却操作，其制冷功率百分比可参照公式(1)。
制冷功率百分比＝MAX(放电系数P1/P1(max)*P1％*权重，温差△T/△T(max)*△T％*权重)≤100％ (1)
其对应的数值可参照表3至表5
表3
放电系数P1 1 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 >2.5
制冷功率百分比/％ 0 50 60 70 70 70 80
表4
温差T/℃ 2 3 5 7 9 11 >11
制冷功率百分比/％ 10 50 60 90 100 100 100
表5
Figure BDA0003525828830000101
优选的是，当环境温度为20-30℃，放电系数P1为1.9，放电系数P1对应的权重为1.2，最高温度的电池模组30的电芯温度与最低温度的电池模组30的电芯温度之间的温差为7℃，对应的权重为1.1，则对电池模组30四周和底部的半导体器件21进行制冷操作，其制冷功率百分比＝MAX(1.9/2.5*70％*1.2，7/11*90％*1.1)＝MAX(63.84％,62.99％)＝63.84％。
进一步地，热管理方法包括根据每个电池模组30的电芯温度信息，如果第五预设温度<电芯温度<第六预设温度，或电池模组30的电芯放电电流>额定电流*P2倍，则控制半导体器件21对需要进行温度调控的电池模组30进行冷却的操作。
在一些实施例中，第五预设温度优选为30℃，第六预设温度优选为50℃，当超过第五预设温度时，表示电池模组30的电芯温度已经处于一个过高的温度，需要进行冷却操作，或者电池模组30的电芯放电电流>额定电流*P2倍时，也代表电池模组30的电芯温度升温过快，温度过高，需要进行冷却操作，其制冷功率百分比可参照公式(2)。
制冷功率百分比＝MAX(电芯最高温度T/T(max)*T％*权重,放电系数P2/P2(max)*P2％*权重,温差△T/△T(max)*△T％*权重)≤100％ (2)
其对应的数值可参照表3、表6至表8
表6
电芯最高温度T/℃ 35 38 40 42 45 48 50
制冷功率百分比/％ 10 20 30 40 60 70 85
表7
放电系数P2 1 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 >2.5
制冷功率百分比/％ 0 60 70 80 80 80 85
表8
Figure BDA0003525828830000111
优选的是，当环境温度为20-40℃，电池模组30的电芯最高温度为40℃，对应权重为1.3，放电系数P2为1.6，对应权重为1.2，最高电芯温度的电池模组30与最低电芯温度的电池模组30之间的温差为7℃，对应权重为1.1，则电池模组30四周和底部的半导体器件21进行制冷操作，其制冷功率百分比＝MAX(40/50*30％*1.3,1.6/2.5*70％*1.2,7/11*90％*1.1)＝MAX(31.2％,53.76％,62.997％)＝62.997％。
进一步地，此热管理方法包括根据每个电池模组30的电芯温度信息，如果第七预设温度<电芯温度<第八预设温度，或电池模组30的电芯放电电流>允许电流*P3倍，则控制半导体器件21对需要进行温度调控的电池模组30进行加热的操作。
在一些实施例中，第七预设温度优选为-20℃，第八预设温度优选为0℃，当电池模组30的电芯温度在此区间范围内时，表示电池模组30已经处于一个低温状态，电池模组30的输出效率较低，需要进行加热操作，或者电池模组30的电芯放电电流>允许电流*P3倍时，也代表需要进行加热操作，其加热功率百分比可参照公式(3)。
加热功率百分比＝MAX(电芯最高温度T/T(min)*T％*权重,放电系数P3/P3(max)*P3％*权重,温差△T*/△T(max)*△T％*权重,温升速率t/t(max)*t％)≤100％ (3)
其对应的数值可参照表9至表13
表9
电芯最高温度T/℃ -20 -18 -16 -14 -10 -5 0
加热功率百分比/％ 100 100 100 100 80 70 30
表10
放电系数P3 1 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 >2.5
加热功率百分比/％ 100 80 60 30 30 30 30
表11
温差△T/℃ 2 3 5 7 9 11 >11
加热功率百分比/％ 30 60 60 90 100 100 100
表12
Figure BDA0003525828830000121
表13
温升速率t℃/min 0.5 0.8 1.1 1.4 1.7 2 >2
加热功率百分比/％ 30 30 60 60 80 80 80
优选的是，当环境温度为-40℃至-5℃，电池模组30的电芯最高温度为-18℃，对应权重为1.6，放电系数P3为1.9，对应权重为1.6，最高电芯温度的电池模组30与最低电芯温度的电池模组30之间的温差为5℃，对应权重为1.7，温升速率为1.1t℃/min，则电池模组30四周和底部的半导体器件21进行加热操作，其加热功率百分比＝MAX(-18/(-20)*100％*1.6,1.9/2.5*30％*1.6,5/11*60％*1.7,1.1/2*60％)＝(144％,72.96％,46.36％,33％)＝100％。
如果温升速率超过预设值，则表示温升过快，需要控制半导体调温膜20停止工作。
进一步地，此热管理方法包括根据每个电池模组30的电芯温度信息，如果第九预设温度<电芯温度，或电池模组30的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，则控制半导体器件21对需要进行温度调控的电池模组30进行冷却的操作。
在一些实施例中，第九预设温度优选为50℃，当电池模组30的电芯温度超过此温度后，则表示电池温度过高，需要进行降温处理，或温升速率超过第一预设值，此第一预设值可以自定义一个值，当超过此第一预设值后，温升速率过快，同样需要进行降温处理，或当温度差大于第二预设值时，此第二预设值可以自定义一个值，当超过此第二预设值后，电池模组30的电芯温度较其他电池模组30的电芯温度相比温升速率过快，也需要进行降温处理，其制冷功率百分比可参照公式(4)。
制冷功率百分比＝即时制冷功率(4)
制冷功率百分比＝max(表14,表15，表16)
其对应的数值可参照表14至表16
表14
电芯最高温度T/℃ 50 53 55 58 60 62 >62
制冷功率百分比/％ 额定 额定 额定*1.5 额定*2 峰值 峰值 峰值
表15
温差△T/℃ 10 12 15 18 >18
制冷功率百分比/％ 90 额定1.5 额定*2 峰值 峰值
表16
温升速率t℃/min 2 2.5 3 3.5 4 >4
制冷功率百分比/％ 90 额定1.5 额定*2 额定*2 峰值 峰值
进一步地，热管理方法包括当其中一个电池模组30的电芯温度>第九预设温度，或电池模组30的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，控制半导体器件21对需要进行温度调控的电池模组30进行冷却的操作；当两个及以上电池模组30的电芯温度>第九预设温度，或电池模组30的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，控制对应的容纳部12内的水道41上的泄压孔43打开。
在一些实施例中，单个电池模组30处于上述条件也就是热失控状态，定义为一级热失控；两个及以上电池模组30处于热失控，定义为二级热失控；一级热失控时，半导体调温膜20启动峰值功率冷却；二级热失控后，通过控制水泵，调整对应电池模组30所在水道的截止阀42开度，使得水道内部的水流量迅速增加，水压也会增加，设置在水道上的泄压孔43会被水压冲开，冷却液迅速进入并填充电池模组30与容纳部12内的间隙，对热失控的电池模组30达到降温的目的；其他未发生热失控的电池模组30，冷却液不会蔓延，并维持当前半导体调温膜20冷却状态。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (11)

1.一种动力电池热管理系统，包括具有容纳空间的箱体以及设于所述容纳空间内的若干电池模组，其中：
所述箱体内设有若干隔板，若干所述隔板将所述容纳空间分隔为若干容纳部，每个所述电池模组对应收容于其中一个所述容纳部内，其特征在于：
所述容纳空间内设有半导体调温膜，所述半导体调温膜与所述电池模组相接触，可对单个所述电池模组进行冷却或制热，以使得每个所述电池模组的电芯温度保持一致。
2.根据权利要求1所述的动力电池热管理系统，其特征在于：所述容纳空间内还设有过水件，所述半导体调温膜贴合于所述过水件上，所述过水件内于每个所述容纳部内均设有水道，所述水道上设有截止阀，所述水道对应于每个所述容纳部内均设有泄压孔。
3.根据权利要求2所述的动力电池热管理系统，其特征在于：所述半导体调温膜包括若干组相并联的半导体器件组，若干所述半导体器件组均与电源连接，每个所述半导体器件组均包括若干相串联的半导体器件，所述电源的正极串联连接有第一开关，所述电源的负极串联连接有第二开关，所述电源并联连接有第三开关和第四开关。
4.一种热管理方法，其特征在于：利用如权利要求3所述的动力电池热管理系统对若干电池模组进行热管理，包括如下步骤：
检测每个电池模组的电芯温度信息；
根据每个所述电池模组的电芯温度信息选择需要进行温度调控的电池模组；
通过控制所述需要进行温度调控的电池模组对应的所述半导体调温膜内的半导体器件，以使所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行制热或冷却的操作，使得每个所述电池模组的电芯温度保持一致。
5.根据权利要求4所述的热管理方法，其特征在于：根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果环境温度<第一预设温度，则控制所述半导体调温膜执行加热操作，或环境温度>第二预设温度，则控制所述半导体调温膜执行冷却操作。
6.根据权利要求4所述的热管理方法，其特征在于：根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果所述电池模组的电芯放电电流≤额定电流，且同时第三预设温度<电芯温度<第四预设温度，则停止所述半导体调温膜进行温度调控；或第三预设温度<电芯温度<第四预设温度，同时所述电池模组的电芯放电电流>额定电流*P1倍，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作。
7.根据权利要求4所述的热管理方法，其特征在于：根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果第五预设温度<电芯温度<第六预设温度，或所述电池模组的电芯放电电流>额定电流*P2倍，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作。
8.根据权利要求4所述的热管理方法，其特征在于：根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果第七预设温度<电芯温度<第八预设温度，或所述电池模组的电芯放电电流>允许电流*P3倍，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行加热的操作。
9.根据权利要求4所述的热管理方法，其特征在于：根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果第九预设温度<电芯温度，或所述电池模组的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作。
10.根据权利要求4所述的热管理方法，其特征在于：根据每个所述电池模组的电芯温度信息，如果第九预设温度<电芯温度，或所述电池模组的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，则控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作。
11.根据权利要求10所述的热管理方法，其特征在于：当其中一个所述电池模组的电芯温度>第九预设温度，或所述电池模组的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，控制所述半导体器件对需要进行温度调控的所述电池模组进行冷却的操作；当两个及以上所述电池模组的电芯温度>第九预设温度，或所述电池模组的温升速率>第一预设值，或温度差>第二预设值，控制对应的所述容纳部内的所述水道上的所述泄压孔打开。
CN202210193394.1A 2022-03-01 2022-03-01 一种动力电池热管理系统以及热管理方法 Active CN114421055B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210193394.1A CN114421055B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种动力电池热管理系统以及热管理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210193394.1A CN114421055B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种动力电池热管理系统以及热管理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114421055A true CN114421055A (zh) 2022-04-29
CN114421055B CN114421055B (zh) 2024-08-20

Family

ID=81262401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210193394.1A Active CN114421055B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种动力电池热管理系统以及热管理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114421055B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115268536A (zh) * 2022-08-02 2022-11-01 阳光电源股份有限公司 一种储能系统的温度控制方法及相关装置
CN115431702A (zh) * 2022-08-12 2022-12-06 重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司 汽车加热控制方法、系统、计算机设备和存储介质

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2398314C1 (ru) * 2009-03-11 2010-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Транспорт" Универсальный аккумулятор
JP2011253747A (ja) * 2010-06-03 2011-12-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 蓄電池モジュール
CN104037373A (zh) * 2014-05-22 2014-09-10 江苏华东锂电技术研究院有限公司 电池组及具有该电池组的电池模块
CN104716396A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 观致汽车有限公司 一种车用动力电池组的冷却系统
CN206076435U (zh) * 2016-07-21 2017-04-05 北京新能源汽车股份有限公司 动力电池和具有其的汽车
CN206349470U (zh) * 2016-12-02 2017-07-21 广州极飞科技有限公司 电池模组及具有其无人机
CN108470959A (zh) * 2018-03-28 2018-08-31 精进电动科技股份有限公司 一种动力电池包热管理总成
CN113889684A (zh) * 2021-09-15 2022-01-04 东风时代(武汉)电池系统有限公司 一种电池包热管理系统及方法
CN215869595U (zh) * 2021-09-13 2022-02-18 北京微焓科技有限公司 供电装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2398314C1 (ru) * 2009-03-11 2010-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Транспорт" Универсальный аккумулятор
JP2011253747A (ja) * 2010-06-03 2011-12-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 蓄電池モジュール
CN104716396A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 观致汽车有限公司 一种车用动力电池组的冷却系统
CN104037373A (zh) * 2014-05-22 2014-09-10 江苏华东锂电技术研究院有限公司 电池组及具有该电池组的电池模块
CN206076435U (zh) * 2016-07-21 2017-04-05 北京新能源汽车股份有限公司 动力电池和具有其的汽车
CN206349470U (zh) * 2016-12-02 2017-07-21 广州极飞科技有限公司 电池模组及具有其无人机
CN108470959A (zh) * 2018-03-28 2018-08-31 精进电动科技股份有限公司 一种动力电池包热管理总成
CN215869595U (zh) * 2021-09-13 2022-02-18 北京微焓科技有限公司 供电装置
CN113889684A (zh) * 2021-09-15 2022-01-04 东风时代(武汉)电池系统有限公司 一种电池包热管理系统及方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115268536A (zh) * 2022-08-02 2022-11-01 阳光电源股份有限公司 一种储能系统的温度控制方法及相关装置
CN115268536B (zh) * 2022-08-02 2024-05-14 阳光电源股份有限公司 一种储能系统的温度控制方法及相关装置
CN115431702A (zh) * 2022-08-12 2022-12-06 重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司 汽车加热控制方法、系统、计算机设备和存储介质
CN115431702B (zh) * 2022-08-12 2024-05-17 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 汽车加热控制方法、系统、计算机设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN114421055B (zh) 2024-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114421055A (zh) 一种动力电池热管理系统以及热管理方法
CN106558713B (zh) 一种燃料电池低温启动系统及运行方法
US8313871B2 (en) Fuel cell heating
EP3913728B1 (en) Thermal management device, thermal management system and new energy vehicle
CN107946696A (zh) 一种基于液体介质的汽车动力电池组温控装置
KR20110118796A (ko) 전기 배터리 내의 열을 관리하기 위한 방법
US11276869B2 (en) Hydrogen fuel cell stack and method for upgrading a hydrogen fuel cell stack
CN115588798A (zh) 一种储能装置
US20200112073A1 (en) Immersed heat dissipation device for power battery
EP1883775B1 (en) Heating system
CN112234288A (zh) 一种用于锂电池温度均衡的电池包
JP2006164738A (ja) 燃料電池システム
CN212323044U (zh) 一种大功率燃料电池发动机温度管理系统
CN113422125B (zh) 一种电池保护系统和车辆
CN113437398B (zh) 一种电池热失控处理方法、装置、车辆和介质
JP2010192141A (ja) 冷媒回路システム
CN219350372U (zh) 一种具有多重热管理功能的电池设备
JP2005183281A (ja) 燃料電池システム
CN118099609B (zh) 一种高压锂电叉车电池冷却控制装置及方法
JP2011000922A (ja) 燃料電池搭載車両の燃料タンク温度管理装置
JP2023538948A (ja) 少なくとも１つの電池の冷却システム
KR20170079315A (ko) 차량용 열관리계 시스템
CN117039269B (zh) 一种储能系统及其温控方法、计算机可读存储介质
CN220692141U (zh) 均温系统
US20240266579A1 (en) Battery formation and grading device

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