CN117525673A - 一种电动摩托车电池包的高效热管理方法 - Google Patents

一种电动摩托车电池包的高效热管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电动摩托车电池包的高效热管理方法，应用于一种电动摩托车电池包，基于所述电动摩托车电池包进行以下热管理策略：S1、当监测电池模组的电芯的温度低于低温阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统内循环，开启半导体热管理模块对液冷系统内循环的循环液体进行加热，电池模组的电芯经电池水冷板进行加热，此阶段为加热电芯。本发明的有益效果是：将整个热管理系统分成加热电芯、均温电芯、一级制冷、二级制冷和三级制冷对应各个电芯温度阶段，确保了电芯能够在良好温度环境下稳定工作，从而保证了电池系统的使用寿命及安全可靠，也大大提高了电池系统能量的高效利用。

Description

一种电动摩托车电池包的高效热管理方法
技术领域
本发明涉及电动摩托车电池包，尤其涉及一种电动摩托车电池包的高效热管理方法。
背景技术
目前，电动摩托车的长续航、大倍率充放电的需求变得越来越迫切，由于电芯的功率密度提升有限，大多是通过增加电芯数量来满足长续航、大倍率充放电的需求，从而急剧压缩电动摩托车电池包用于主动散热的有限空间。但是，大量的电芯在频繁的大倍率充放电时会产生大量的热量，热量不能够及时散失出去，使得电芯失效，严重衰减电动摩托车电池包的寿命，另外可能会造成电芯热失控，发生严重的安全问题。因此研究电动摩托车电池包的热管理系统具有重要意义。
现有的电动摩托车电池包在有限空间下采用以下方式进行热管理：
1、自然散热方式，将模组用导热硅胶片紧贴外壳将热量导出至金属外壳；
2、风冷散热方式，在电动摩托车电池包外部利用大功率散热风扇进行散热。
上述两种热管理方式存在的缺陷是：不适用大倍率持续放电，安全可靠性低，难以满足电动摩托车的长续航、大倍率充放电的需求。
因此，如何提供一种电动摩托车电池包的高效热管理方法，能够满足长续航、大倍率充放电的需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种电动摩托车电池包的高效热管理方法。
本发明提供了一种电动摩托车电池包的高效热管理方法，应用于一种电动摩托车电池包，包括风冷模块、电池模组、电池水冷板、水箱散热器模块、三通阀、水泵和半导体热管理模块，其中，所述电池水冷板设置在所述电池模组上，所述电池水冷板能够与所述电池模组的电芯进行热交换，所述风冷模块设置在所述半导体热管理模块上，所述风冷模块能够对半导体热管理模块进行风冷，所述电池水冷板、水箱散热器模块、三通阀、水泵和半导体热管理模块连接为液冷系统外循环，所述电池水冷板、三通阀、水泵和半导体热管理模块连接为液冷系统内循环，所述液冷系统外循环与所述液冷系统内循环的切换由所述三通阀进行控制，所述液冷系统外循环与所述液冷系统内循环构成了液冷系统，所述半导体热管理模块具有制冷和加热能力，能够对液冷系统的循环液体进行制冷和加热；
基于所述电动摩托车电池包进行以下热管理策略：
S1、当监测电池模组的电芯的温度低于低温阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统内循环，开启半导体热管理模块对液冷系统内循环的循环液体进行加热，电池模组的电芯经电池水冷板进行加热，此阶段为加热电芯；
S2、当监测电池模组的电芯的温度高于低温阈值小于第一温度阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统内循环，电池模组的电芯经电池水冷板进行均温，此阶段为均温电芯；
S3、当监测电池模组的电芯的温度高于第一温度阈值小于第二温度阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块对液冷系统外循环的循环液体进行散热，电池模组的电芯经电池水冷板进行散热，此阶段为一级制冷；
S4、当监测电池模组的电芯的温度高于第二温度阈值小于第三温度阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块对液冷系统外循环的循环液体进行散热，开启半导体热管理模块对液冷系统外循环的循环液体进行制冷，电池模组的电芯经电池水冷板进行散热，此阶段为二级制冷；
S5、当监测电池模组的电芯的温度高于第三温度阈值小于第四温度阈值时，通过三通阀工作将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块对液冷系统外循环的循环液体进行散热，开启半导体热管理模块对液冷系统外循环的循环液体进行制冷，开启风冷模块对半导体热管理模块进行风冷，电池模组的电芯经电池水冷板进行散热，此阶段为三级制冷。
作为本发明的进一步改进，所述池包的高效热管理方法还包括步骤S6、当监测电池模组的电芯的温度高于第四温度阈值，电动摩托车电池包停止充放电工作，并发出警告。
作为本发明的进一步改进，低温阈值、第一温度阈值、第二温度阈值、第三温度阈值和第四温度阈值均为预设值，第四温度阈值>第三温度阈值>第二温度阈值>第一温度阈值>低温阈值。
作为本发明的进一步改进，所述三通阀具有第一进水口、第二进水口和出水口，所述电池水冷板的出水口分别与所述三通阀的第一进水口、水箱散热器模块的进水口连接，所述水箱散热器模块的出水口与所述三通阀的第二进水口连接，所述三通阀的出水口与所述水泵的进水口连接，所述水泵的出水口与所述半导体热管理模块的进水口连接，所述半导体热管理模块的出水口与所述电池水冷板的进水口连接。
作为本发明的进一步改进，所述半导体热管理模块包括电动摩托车电池包壳体、散热管组件和半导体制冷模块，所述散热管组件、半导体制冷模块和电池模组分别安装在所述电动摩托车电池包壳体之内，所述散热管组件布置在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上，所述散热管组件与所述半导体制冷模块连接。
作为本发明的进一步改进，所述半导体制冷模块包括导热板、半导体制冷片和换热单元，所述散热管组件与所述半导体制冷模块的导热板连接，所述半导体制冷片具有B面和A面，所述导热板与所述半导体制冷片的B面贴合连接，所述半导体制冷片的A面与所述换热单元贴合连接，所述换热单元的内部具有液体流道，所述换热单元的液体流道接入所述液冷系统。
作为本发明的进一步改进，所述散热管组件包括散热管，所述散热管具有扁平部分和圆柱部分，所述散热管的扁平部分嵌入在所述电动摩托车电池包壳体的内壁，所述散热管的圆柱部分嵌入在所述导热板之内。
作为本发明的进一步改进，所述散热管组件有两根或两根以上的散热管，所述散热管呈分叉状分布在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上。
作为本发明的进一步改进，所述电动摩托车电池包壳体包括左壳和右壳，所述左壳和右壳抱合连接形成容纳所述电池模组的密封腔体，所述电动摩托车电池包壳体的迎风面及其两侧设置有散热齿，所述散热管的扁平部分嵌入在所述电动摩托车电池包壳体的两侧的内壁，所述导热板的底面紧贴在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上。
作为本发明的进一步改进，所述风冷模块安装在电动摩托车电池包壳体的外壁上，所述风冷模块对应安装在所述导热板所在的位置。
作为本发明的进一步改进，作为本发明的进一步改进，所述电动摩托车电池包壳体的迎风面具有一凸起部分，所述导热板的底面紧贴在所述电动摩托车电池包壳体的凸起部分的内壁上，所述风冷模块安装在所述电动摩托车电池包壳体的凸起部分的外壁上。
作为本发明的进一步改进，所述半导体制冷模块有两个或者两个以上，一个所述半导体制冷模块对应有一个散热管组件，所述半导体制冷模块采用串联的方式接入所述液冷系统。
作为本发明的进一步改进，所述水箱散热器模块安装在所述电动摩托车电池包壳体的外部，所述水箱散热器模块具有储水和散热的箱体。
作为本发明的进一步改进，所述电池模组包括模组上支架和电芯，所述模组上支架安装在所述电芯的上半部分，所述电池水冷板安装在所述电芯的下半部分，所述模组上支架与所述电池水冷板共同形成所述电芯的安装空间。
作为本发明的进一步改进，所述电池水冷板与所述电芯之间的间隙填充有导热胶。
作为本发明的进一步改进，所述电池水冷板的底面布置有弯曲的水冷通道，所述水冷通道接入所述液冷系统。
作为本发明的进一步改进，所述电池模组有两个或两个以上并采用层叠的方式进行堆叠。
作为本发明的进一步改进，所述水箱散热器模块有两个或两个以上并采用串联的方式接入所述液冷系统。
本发明的有益效果是：通过电池模组、电池水冷板、水箱散热器模块、三通阀、水泵和半导体热管理模块所构成的高效热管理系统对电动摩托车电池包进行高效热管理，可以确保电芯能够在良好温度环境下稳定工作，从而保证了电池系统的使用寿命及安全可靠，能够满足电动摩托车的长续航、大倍率充放电的需求；将整个热管理系统分成加热电芯、均温电芯、一级制冷、二级制冷和三级制冷对应各个电芯温度阶段，确保了电芯能够在良好温度环境下稳定工作，从而保证了电池系统的使用寿命及安全可靠，也大大提高了电池系统能量的高效利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，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它的方案。
图1是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的分解示意图。
图2是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的液冷系统的示意图。
图3是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的动态行驶时风向示意图。
图4是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的外部装配示意图。
图5是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的散热管的安装示意图。
图6是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的半导体热管理模块的示意图。
图7是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的电池模组的分解示意图。
图8是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的内部水路示意图。
图9是本发明一种具有高效热管理系统的电动摩托车电池包的外部水路示意图。
图10是本发明一种电动摩托车电池包的高效热管理方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图10所示，一种电动摩托车电池包，包括电池模组6、电池水冷板3、水箱散热器模块4、三通阀5、水泵1和半导体热管理模块2。
所述电池水冷板3设置在所述电池模组6上，电池水冷板3能够与电池模组6的电芯进行热交换，用于电池模组6的液冷或者加热。
所述电池水冷板3、水箱散热器模块4、三通阀5、水泵1和半导体热管理模块2通过水路连接为液冷系统外循环。
所述电池水冷板3、三通阀5、水泵1和半导体热管理模块2通过水路连接为液冷系统内循环。
所述液冷系统外循环与所述液冷系统内循环的切换由所述三通阀5进行控制。
所述液冷系统外循环与所述液冷系统内循环构成了液冷系统，用于电池模组6的热管理。
所述半导体热管理模块2具有制冷和加热能力，能够对液冷系统的循环液体进行制冷和加热。
所述三通阀5具有第一进水口、第二进水口和出水口，所述电池水冷板3的出水口分别与所述三通阀5的第一进水口、水箱散热器模块4的进水口连接，所述水箱散热器模块4的出水口与所述三通阀5的第二进水口连接，所述三通阀5的出水口与所述水泵1的进水口连接，所述水泵1的出水口与所述半导体热管理模块2的进水口连接，所述半导体热管理模块2的出水口与所述电池水冷板3的进水口连接。
可通过切换三通阀5的第一进水口和第二进水口实现液冷系统外循环与所述液冷系统内循环的切换。
所述半导体热管理模块2包括电动摩托车电池包壳体、散热管组件21和半导体制冷模块22，所述散热管组件21、半导体制冷模块22和电池模组6分别安装在所述电动摩托车电池包壳体之内，所述散热管组件21布置在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上，所述散热管组件21与所述半导体制冷模块22连接，
所述半导体制冷模块22与散热管组件21可以进行热量交换，散热管组件21可以与电动摩托车电池包壳体进行热量交换，例如，所述半导体制冷模块22的热量可以传导给散热管组件21，所述散热管组件21的热量可以通过电动摩托车电池包壳体传导至外界。
导体制冷模块22连接有热管理控制模块25，可通过热管理控制模块25来控制导体制冷模块22的制冷。
热管理控制模块25可以是单片机等常见的控制器。
所述半导体制冷模块22包括导热板221、半导体制冷片222和换热单元223。
导热板221、半导体制冷片222和换热单元223均为平板状。
所述散热管组件21与所述半导体制冷模块22的导热板221连接，导热板221的热量可以传导给散热管组件21。
所述半导体制冷片222具有B面和A面(见图6中的A面)，所述导热板221与所述半导体制冷片222的B面贴合连接，所述半导体制冷片222的B面的热量可以传导给所述导热板221，经散热管组件21、电动摩托车电池包壳体传导至外界。
所述半导体制冷片222的A面与所述换热单元223贴合连接。
所述半导体制冷片222的A面可以为制冷面，对换热单元223所流经的液体进行降温；也可以为加热面，对换热单元223所流经的液体进行加热。
所述换热单元223的内部具有液体流道
所述换热单元223的液体流道接入所述液冷系统。
所述换热单元223上设有进水口2231和出水口2232，用于接入所述液冷系统，例如，可以将水泵1的出水口接换热单元223的进水口2231，将换热单元223的出水口2232接电池水冷板3的进水口32，将电池水冷板3的出水口33接三通阀5的第一进水口。
所述导热板221与所述半导体制冷片222的B面之间填充有导热膏，可以提高传热效率。
所述半导体制冷片222的A面与所述换热单元223之间填充有导热膏，可以提高传热效率。
所述散热管组件21包括散热管211，所述散热管211具有扁平部分2111和圆柱部分2112，所述散热管211的扁平部分2111嵌入在所述电动摩托车电池包壳体的内壁，所述散热管211的圆柱部分2112嵌入在所述导热板221之内，采用扁平部分2111可以提高与电动摩托车电池包壳体的内壁的接触面积，以提高传热效率，并且，可以不影响壳体的壁厚均匀。
所述散热管组件21有两根或两根以上的散热管211，本实施例采用六根散热管211对应安装在一个导热板221上，但不以此为限，也可以采用多根散热管。
六根所述散热管呈分叉状分布在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上，其中，三根向上分叉，三根向下分叉，并呈上下对称。
三根向上分叉的散热管对应一块导热板221和半导体制冷片222，三根向下分叉的散热管对应一块导热板221和半导体制冷片222，两块半导体制冷片222共同安装在一块换热单元223上。
多根散热管211在电动摩托车电池包壳体内合理布置，使其热量分布均匀，散热管211的吸热端嵌入半导体制冷片模块22中的导热板221内，尽量使散热管211的吸热端一侧完全被导热板221覆盖，导热板221的底面紧贴于壳体上，中间缝隙使用导热膏填充。为了不影响壳体的壁厚均匀，散热管211嵌入壳体部分可以是扁平状态，而连接导热板221的部分为圆柱状态，如图6所示。
所述电动摩托车电池包壳体包括左壳23和右壳24，所述左壳23和右壳24抱合连接形成容纳所述电池模组6的密封腔体。
右壳24作为电芯模组的支撑和安装底座，左壳23与右壳24组成密封壳体，对电池模组6起密封保护作用。
所述电动摩托车电池包壳体的迎风面及其两侧设置有散热齿26，所述散热管211的扁平部分2111嵌入在所述电动摩托车电池包壳体的两侧的内壁，所述导热板221的底面紧贴在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上，导热板221的热量一方面可以直接传导给电动摩托车电池包壳体，另一方面，还可以经散热管211的扁平部分2111传导给电动摩托车电池包壳体，以进一步提高散热效率。
在壳体迎风面和其两侧设置均匀的散热齿26，散热齿26的厚度、间距和朝向可根据仿真结果和电动摩托车电池包外部风道来确定，散热齿26的设计增强了壳体与外部的空气热交换能力，尤其在动态行驶时，气流掠过散热齿形成扰动，带走大量热量，如图3所示，另外壳体带有带散热齿的两侧内壁嵌入多根散热管211以增加壳体的导热能力，如图5所示。
所述电动摩托车电池包壳体的外壁上安装有风冷模块7，所述风冷模块7对应安装在所述导热板221所在的位置，即风冷模块7对导热板221所在的位置进行风冷散热，以进一步提高散热效率。
所述电动摩托车电池包壳体的迎风面具有一凸起部分27，所述导热板221的底面紧贴在所述电动摩托车电池包壳体的凸起部分27的内壁上，所述风冷模块7安装在所述电动摩托车电池包壳体的凸起部分27的外壁上。
所述散热管211的扁平部分2111与所述电动摩托车电池包壳体的两侧的内壁之间填充有导热膏，可以提高传热效率。
所述导热板221与所述电动摩托车电池包壳体的内壁之间填充有导热膏，可以提高传热效率。
所述半导体制冷模块22有两个并分别安装在所述左壳23和右壳24之内。
半导体制冷模块22作为电动摩托车电池包壳体的热量输入源，将电芯62产生的部分热量转移到壳体进行散热。导热板221的顶面与半导体制冷片222的B面相连，同样中间缝隙使用导热膏填充，半导体制冷片222的A面(A面)与换热单元223紧贴，用导热膏填充中间缝隙，换热单元223内部存在液体流道，两侧接入液冷系统中的液体流路，当系统运作时，半导体制冷片222将流过换热单元223中液体的热量进行转移至导热板221及散热管211的热端，当电芯62产生的热量较大时，可在左壳23和右壳24各设置一个半导体制冷模块22进行串联。
如图8所示，两个半导体制冷模块22可以先通过进水口29进水，再经水管28串联起来。
所述半导体制冷模块22具有两个或两个以上的半导体制冷片222。
所述半导体制冷模块22有两个或者两个以上，一个所述半导体制冷模块22对应有一个散热管组件21，所述半导体制冷模块22采用串联的方式接入所述液冷系统。
所述水箱散热器模块4安装在所述电动摩托车电池包壳体的外部，所述水箱散热器模块4具有储水和散热的箱体，所述箱体具有进水接口41和出水接口42。
所述水箱散热器模块4可以减少液冷系统的复杂度和安装空间。
所述电池模组6包括模组上支架61和电芯62，所述模组上支架61安装在所述电芯62的上半部分，所述电池水冷板3安装在所述电芯62的下半部分，所述模组上支架61与所述电池水冷板3共同形成所述电芯62的安装空间。
所述电池水冷板3与所述电芯62之间的间隙填充有高效的导热胶63(又称为结构导热胶)，可提高所述电池水冷板3与所述电芯62之间的热量传导效率。
所述电池水冷板3的底面布置有多道弯曲的水冷通道，所述水冷通道呈U型布置。
所述水冷通道接入所述液冷系统。
所述电池水冷板3有两个或两个以上并采用并联的方式接入所述液冷系统。
每个电池水冷板3上安装一个电池模组6，可形成多层堆叠的电动摩托车电池包。
所述电池模组6有两个或两个以上并采用层叠的方式进行堆叠。
所述水箱散热器模块4有两个或两个以上并采用串联的方式接入所述液冷系统，可根据系统散热效率串联多个水箱散热器模块4。
电池水冷板3的腔体底面内部设计有换热能力强的流道，如图7所示。每个电池水冷板3都设置有进水口32和出水口33，水流在进入进水口32时进行分流，使所有模组的电池水冷板3中的水流为并联状态，以避免产生热级联效应，如图8所示，三组电池水冷板3的进水经水管34分流，出水经水管34汇总至出水口35。
电芯62在工作中产生的热量经过导热胶63后进入电池水冷板3，电池水冷板3中的水流在流道中进行换热，在水流经过所有模组的电池水冷板3后，在模组出水口35处汇流进入下一模块，如图8所示。
如图9所示，左壳23具有一进水口231，用于与水泵1连接，右壳24具有一出水口241，用于与三通阀5和水箱散热器模块4连接。
本发明提供的一种电动摩托车电池包，其工作原理如下：
当检测到电芯62温度过高时，三通阀5工作将切换成液冷系统外循环，所有电池水冷板3汇集的水流通过水箱换热器模块4的散热后，水流携带的热量散失在外部环境中，因电池水冷板3的散热能力与环境温度相关，只能够将水流温度降至室温附近，在环境温度较高时，就必须通过半导体制冷模块22进行制冷，此时，半导体制冷片222受到热管理控制模块25的正向电压并且A面为制A面，通过半导体制冷模块22时，水流的热量经过半导体制冷模块22中的换热单元223的流道后，由半导体制冷片222将水流的热量和自身工作产生的焦耳热一同转移至导热板221和散热管211中，导热板221和散热管211将热量转移至整个壳体及散热齿26，在高速行驶气流掠过壳体及散热齿时带走大量热量。由于位于导热板221处的壳体是热量导入的位置，热量较为集中，考虑到电动摩托车电池包在静态充电状态时没有高速的气流运动，热量不能及时散失，因此在此区域设置有较为密集的散热齿，并且在散热齿上可安装风冷模块7进行散热，强迫风冷模块主要由多个风扇组成，可灵活布置于半导体制冷模块处热量集中区域，强迫风冷模块7的存在是为了半导体制冷片222的B面温度降低，从而减少冷B面温差获得更大的制冷量和提高制冷效率。
当检测到电芯62温度过低时，三通阀5工作将切换成液冷系统内循环，所有电池水冷板3汇集的水流不经过水箱换热器模块4，此时热管理控制模块25施加反向电压给半导体制冷片222，半导体制冷片222的A面变成加B面。半导体制片222将通过壳体吸收外部环境热量和自身工作产生的焦耳热转移至换热单元223，换热单元223对通过电池内部水路的水流进行加热，加热后的水流通过电池水冷板3经导热胶63传输给电芯62，使电芯62温度处于合适的工作温度范围。
如图10所示，本发明提供的一种电动摩托车电池包的高效热管理方法，基于所述电动摩托车电池包进行以下热管理策略：
S1、当监测电池模组6的电芯62的温度低于低温阈值时，此时环境温度过低，为使电芯正常运作需要提高温度，通过三通阀5将液冷系统切换成液冷系统内循环，开启半导体热管理模块2对液冷系统内循环的循环液体进行加热，电池模组6的电芯62经电池水冷板3进行加热，此阶段为加热电芯；
S2、当监测电池模组6的电芯62的温度高于低温阈值小于第一温度阈值时，此时环境温度正常且电芯产生热量较低，通过三通阀5将液冷系统切换成液冷系统内循环，电池模组6的电芯63经电池水冷板3进行均温，以均衡电芯63的温度，避免温度不均，此阶段为均温电芯；
S3、当监测电池模组6的电芯62的温度高于第一温度阈值小于第二温度阈值时，通过三通阀5将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块4对液冷系统外循环的循环液体进行散热，电池模组6的电芯62经电池水冷板3进行散热，此阶段为一级制冷；
S4、当监测电池模组6的电芯62的温度高于第二温度阈值小于第三温度阈值时，通过三通阀5将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块4对液冷系统外循环的循环液体进行散热，开启半导体热管理模块5对液冷系统外循环的循环液体进行制冷，电池模组6的电芯62经电池水冷板3进行散热，此阶段为二级制冷；
S5、当监测电池模组6的电芯62的温度高于第三温度阈值小于第四温度阈值时，通过三通阀5工作将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块4对液冷系统外循环的循环液体进行散热，开启半导体热管理模块2对液冷系统外循环的循环液体进行制冷，开启风冷模块7对半导体热管理模块2进行风冷，电池模组6的电芯62经电池水冷板3进行散热，此阶段为三级制冷；
S6、当监测电池模组6的电芯62的温度高于第四温度阈值，电动摩托车电池包停止充放电工作，并发出警告。
在步骤S6中，所有模块都已全速开启，但温度还在继续上升或无法下降，此时会发出电动摩托车电池包停止充放电工作的信号和相关警告，以免发生安全问题。
介于半导体制冷片222工作原理的特殊性，可提前将半导体制冷片222的温差、电压、电流之间的相关曲线写入热管理控制模块25。
所述低温阈值、第一温度阈值、第二温度阈值、第三温度阈值和第四温度阈值均为预设值，第四温度阈值>第三温度阈值>第二温度阈值>第一温度阈值>低温阈值。
本发明提供的一种电动摩托车电池包的高效热管理方法，在液冷系统的基础上，利用半导体制冷片222作为热量传递路径上的媒介，在电池模组6和电动摩托车电池包壳体之间进行热量转移，壳体设置有均匀分布的散热管211和散热齿26，使得电动摩托车电池包壳体能够外部环境进行充分的热交换，使得在电动摩托车处于静止充电和动态行驶放电过程中，能够保证电动摩托车电池包整体的适宜温度，通过电池模组6、电池水冷板3、水箱散热器模块4、三通阀5、水泵1和半导体热管理模块2所构成的高效热管理系统对电动摩托车电池包进行高效热管理，可以确保电芯62能够在良好温度环境下稳定工作，从而保证了电池系统的使用寿命及安全可靠，能够满足电动摩托车的长续航、大倍率充放电的需求；将整个热管理系统分成加热电芯、均温电芯、一级制冷、二级制冷和三级制冷对应各个电芯温度阶段，确保了电芯能够在良好温度环境下稳定工作，从而保证了电池系统的使用寿命及安全可靠，也大大提高了电池系统能量的高效利用。
本发明提供的一种电动摩托车电池包的高效热管理方法，专门用于电动摩托车电池包。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：应用于一种电动摩托车电池包，包括风冷模块、电池模组、电池水冷板、水箱散热器模块、三通阀、水泵和半导体热管理模块，其中，所述电池水冷板设置在所述电池模组上，所述电池水冷板能够与所述电池模组的电芯进行热交换，所述风冷模块设置在所述半导体热管理模块上，所述风冷模块能够对半导体热管理模块进行风冷，所述电池水冷板、水箱散热器模块、三通阀、水泵和半导体热管理模块连接为液冷系统外循环，所述电池水冷板、三通阀、水泵和半导体热管理模块连接为液冷系统内循环，所述液冷系统外循环与所述液冷系统内循环的切换由所述三通阀进行控制，所述液冷系统外循环与所述液冷系统内循环构成了液冷系统，所述半导体热管理模块具有制冷和加热能力，能够对液冷系统的循环液体进行制冷和加热；
基于所述电动摩托车电池包进行以下热管理策略：
S1、当监测电池模组的电芯的温度低于低温阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统内循环，开启半导体热管理模块对液冷系统内循环的循环液体进行加热，电池模组的电芯经电池水冷板进行加热，此阶段为加热电芯；
S2、当监测电池模组的电芯的温度高于低温阈值小于第一温度阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统内循环，电池模组的电芯经电池水冷板进行均温，此阶段为均温电芯；
S3、当监测电池模组的电芯的温度高于第一温度阈值小于第二温度阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块对液冷系统外循环的循环液体进行散热，电池模组的电芯经电池水冷板进行散热，此阶段为一级制冷；
S4、当监测电池模组的电芯的温度高于第二温度阈值小于第三温度阈值时，通过三通阀将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块对液冷系统外循环的循环液体进行散热，开启半导体热管理模块对液冷系统外循环的循环液体进行制冷，电池模组的电芯经电池水冷板进行散热，此阶段为二级制冷；
S5、当监测电池模组的电芯的温度高于第三温度阈值小于第四温度阈值时，通过三通阀工作将液冷系统切换成液冷系统外循环，开启水箱散热器模块对液冷系统外循环的循环液体进行散热，开启半导体热管理模块对液冷系统外循环的循环液体进行制冷，开启风冷模块对半导体热管理模块进行风冷，电池模组的电芯经电池水冷板进行散热，此阶段为三级制冷。
2.根据权利要求1所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述池包的高效热管理方法还包括步骤S6、当监测电池模组的电芯的温度高于第四温度阈值，电动摩托车电池包停止充放电工作，并发出警告。
3.根据权利要求1所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述低温阈值、第一温度阈值、第二温度阈值、第三温度阈值和第四温度阈值均为预设值，第四温度阈值>第三温度阈值>第二温度阈值>第一温度阈值>低温阈值。
4.根据权利要求1所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述三通阀具有第一进水口、第二进水口和出水口，所述电池水冷板的出水口分别与所述三通阀的第一进水口、水箱散热器模块的进水口连接，所述水箱散热器模块的出水口与所述三通阀的第二进水口连接，所述三通阀的出水口与所述水泵的进水口连接，所述水泵的出水口与所述半导体热管理模块的进水口连接，所述半导体热管理模块的出水口与所述电池水冷板的进水口连接。
5.根据权利要求1所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述半导体热管理模块包括电动摩托车电池包壳体、散热管组件和半导体制冷模块，所述散热管组件、半导体制冷模块和电池模组分别安装在所述电动摩托车电池包壳体之内，所述散热管组件布置在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上，所述散热管组件与所述半导体制冷模块连接。
6.根据权利要求5所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述半导体制冷模块包括导热板、半导体制冷片和换热单元，所述散热管组件与所述半导体制冷模块的导热板连接，所述半导体制冷片具有B面和A面，所述导热板与所述半导体制冷片的B面贴合连接，所述半导体制冷片的A面与所述换热单元贴合连接，所述换热单元的内部具有液体流道，所述换热单元的液体流道接入所述液冷系统。
7.根据权利要求6所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述散热管组件包括散热管，所述散热管具有扁平部分和圆柱部分，所述散热管的扁平部分嵌入在所述电动摩托车电池包壳体的内壁，所述散热管的圆柱部分嵌入在所述导热板之内。
8.根据权利要求7所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述散热管组件有两根或两根以上的散热管，所述散热管呈分叉状分布在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上。
9.根据权利要求7所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述电动摩托车电池包壳体包括左壳和右壳，所述左壳和右壳抱合连接形成容纳所述电池模组的密封腔体，所述电动摩托车电池包壳体的迎风面及其两侧设置有散热齿，所述散热管的扁平部分嵌入在所述电动摩托车电池包壳体的两侧的内壁，所述导热板的底面紧贴在所述电动摩托车电池包壳体的内壁上。
10.根据权利要求9所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述风冷模块安装在电动摩托车电池包壳体的外壁上，所述风冷模块对应安装在所述导热板所在的位置。
11.根据权利要求9所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述电动摩托车电池包壳体的迎风面具有一凸起部分，所述导热板的底面紧贴在所述电动摩托车电池包壳体的凸起部分的内壁上，所述风冷模块安装在所述电动摩托车电池包壳体的凸起部分的外壁上。
12.根据权利要求5所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述半导体制冷模块有两个或者两个以上，一个所述半导体制冷模块对应有一个散热管组件，所述半导体制冷模块采用串联的方式接入所述液冷系统。
13.根据权利要求5所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述水箱散热器模块安装在所述电动摩托车电池包壳体的外部，所述水箱散热器模块具有储水和散热的箱体。
14.根据权利要求1所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述电池模组包括模组上支架和电芯，所述模组上支架安装在所述电芯的上半部分，所述电池水冷板安装在所述电芯的下半部分，所述模组上支架与所述电池水冷板共同形成所述电芯的安装空间。
15.根据权利要求14所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述电池水冷板与所述电芯之间的间隙填充有导热胶。
16.根据权利要求14所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述电池水冷板的底面布置有弯曲的水冷通道，所述水冷通道接入所述液冷系统。
17.根据权利要求14所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述电池模组有两个或两个以上并采用层叠的方式进行堆叠。
18.根据权利要求1所述的电动摩托车电池包的高效热管理方法，其特征在于：所述水箱散热器模块有两个或两个以上并采用串联的方式接入所述液冷系统。
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