CN203826515U - 一种实现动力蓄电池热管理的风道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实现动力蓄电池热管理的风道结构，包括冷暖风调和管道、电池风门和电池风门电机，冷暖风调和管道的前、后开口端分别与空调出风口和动力蓄电池进风口相通，冷暖风调和管道的管壁上开设有使其与乘员舱相通的乘员舱出风口；电池风门与冷暖风调和管道可相对转动地连接，并将冷暖风调和管道的内腔分割为与空调出风口相通的空调风腔和与乘员舱出风口相通的乘员舱风腔，电池风门电机带动电池风门转动，以调节两腔之间的比例。本实用新型只需将汽车空调装置的一个出风口用作动力蓄电池热管理，并增加电池风门和电池风门电机即可利用空调装置和乘员舱的环境温度将动力蓄电池的温度控制在动力蓄电池的工作温度范围内。

Description

一种实现动力蓄电池热管理的风道结构

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种实现动力蓄电池热管理的风道结构。 

背景技术

随着动力蓄电池在电动汽车上的应用，高能量动力蓄电池会出现“热失稳现象”，例如，动力蓄电池在放电时会产生大量热量，这将使得动力蓄电池处在高温恶劣的工作环境中；又例如由于受研发技术限制，动力蓄电池在低温下的工作性能降低，充放电特性较常温下差很多，这在严寒季节将尤为明显。为了尽量使动力蓄电池在理想的温度下工作，以保证动力蓄电池的充放电性能、安全性能以及延长其循环寿命，如何为动力蓄电池散热和加热已成为电动汽车的重要研究课题。 

目前对动力蓄电池的热管理技术方案包括自然风冷、水冷和空调风冷，其中，自然风冷方案最简单，易于实现，但是存在温度控制受环境因素制约的缺陷；水冷方案能够实现对温度的精确控制，但是系统复杂，受现有技术水平限制；空调风冷方案可实现温度控制，凭借现有空调系统设计，具备产业化能力。现有的空调风冷的风道结构各有不同，但基本都是采用相对乘员舱的温度控制进行独立的风道设计，这就使得现有的空调风冷方案具有结构复杂，不便于布局和实施，及不利于控制整车成本的问题。 

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种结合乘员舱的温度控制实现动力蓄电池的温度控制的风道结构。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种实现动力蓄电池热管理的风道结构，包括冷暖风调和管道、电池风门和电池风门电机，所述冷暖风调和管道的前、后开口端分别与空调出风口和动力蓄电池进风口相通，所述冷暖风调和管道的管壁上开设有使所述冷暖风调和管道与乘 员舱相通的乘员舱出风口；所述电池风门与所述冷暖风调和管道可相对转动地连接，并将所述冷暖风调和管道的内腔分割为与所述空调出风口相通的空调风腔和与所述乘员舱出风口相通的乘员舱风腔，所述电池风门电机用于带动所述电池风门转动，以调节所述空调风腔和所述乘员舱风腔之间的比例。 

优选的是，所述空调出风口为空调装置的后吹面出风口。 

优选的是，所述电池风门在所述冷暖风调和管道的前开口端处与所述冷暖风调和管道可相对转动地连接。 

优选的是，所述电池风门为方形电池风门，所述电池风门通过电池风门的顶边与所述冷暖风调和管道可相对转动地连接，所述电池风门的两个侧边与冷暖风调和管道的对应侧的内壁相接触。 

优选的是，所述冷暖风调和管道的后开口端通过连接风道管与所述动力蓄电池进风口相通。 

优选的是，所述乘员舱出风口与所述空调出风口成大于0度至小于或者等于180度夹角布局。 

优选的是，所述乘员舱出风口与所述空调出风口成大于或者等于90度至小于或者等于135度夹角布局。 

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的风道结构只需将汽车空调装置的一个出风口用作实现动力蓄电池热管理，并增加一个电池风门和带动电池风门旋转的电池风门电机即可在不影响汽车空调装置对乘员舱进行温度控制的前提下，利用汽车空调装置和乘员舱的环境温度共同将动力蓄电池的温度控制在动力蓄电池的工作温度范围内，因此，本实用新型的风道结构具有结构简单、所占空间小和便于实施等优点。 

附图说明

图1为本实用新型的实现动力蓄电池热管理的风道结构的一种实施方式的结构示意图； 

图2为图1所示风道结构的冷暖风调和管道的一种实施方式的结构示意图； 

图3为图1所示风道结构在冷暖风调和管道的电池风门处于关闭乘员舱出风口状态下的结构示意图； 

图4为图1所示风道结构在冷暖风调和管道的电池风门处于空调出风口与乘员舱出风口之间的状态下的结构示意图； 

图5为图1所示冷暖风调和管道的剖视示意图； 

图6为在图1所示风道结构的基础上实现动力蓄电池热管理的一种实施方式的流程图。 

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。 

如图1至图5所示，本实用新型的实现动力蓄电池热管理的风道结构包括冷暖风调和管道3、电池风门31和电池风门电机32，该冷暖风调和管道3的前开口端与空调装置1的空调出风口11相通，该冷暖风调和管道的后开口端与动力蓄电池壳体2的动力蓄电池进风口21相通，在此，该冷暖风调和管道即可为空调装置1的空调出风口11的出风管道，该出风管道通常是与空调出风口11一体成型连接的，该冷暖风调和管道3的管壁上开设有使其与乘员舱相通的乘员舱出风口33，该电池风门31与冷暖风调和管道3可相对转动地连接，并将冷暖风调和管道3的内腔分割为与空调出风口11相通的空调风腔和与乘员舱出风口33相通的乘员舱风腔，在此，应当理解的是，该空调风腔与乘员舱风腔均通向冷暖风调和管道3的后开口端，该电池风门电机32用于带动电池风门31在关闭乘员舱出风口33和关闭空调出风口11的位置之间旋转，以调节空调风腔和乘员舱风腔之间的比例，进而调节乘员舱出风口33(或者称乘员舱)及空调出风口11对于动力蓄电池进风口21的开度(即通风量)，进而调节经动力蓄电池进风口21进入动力蓄电池壳体2内的冷暖风的混合比例，在此，在电池风门31旋转至关闭乘员舱出风口33的位置处时，上述乘员舱风腔的体积为0，空 调风腔的体积及空调风腔对于动力蓄电池进风口21的开度最大，在电池风门31旋转至关闭空调出风口11的位置处时，上述空调风腔的体积为0，乘员舱风腔的体积及乘员舱风腔对于动力蓄电池进风口21的开度最大。 

该乘员舱出风口33与空调出风口11可成大于0度，小于等于180度夹角布局，优选成45度至135度(包括端点值)夹角布局，例如成90度至135度夹角(包括端点值)布局。 

为了使本实用新型的风道结构更加紧凑，上述电池风门31可在冷暖风调和管道3的前开口端处与冷暖风调和管道3可相对转动地连接。 

为了能够以较简单的结构对冷暖风的混合比例进行较为精确地控制，如图1至图5所示，该电池风门31可采用方形电池风门，在该冷暖风调和管道3为横截面亦为方形，电池风门31通过其顶边与冷暖风调和管道3可相对转动地连接，电池风门31的两个侧边在电池风门电机32带动电池风门31于关闭乘员舱出风口33和关闭空调出风口11的位置之间旋转期间始终与冷暖风调和管道3的内壁相接触，以保证经乘员舱出风口33进入冷暖风调和管道3的风和经空调出风口11进入冷暖风调和管道3的风基本只能通过电池风门31的底边与冷暖风调和管道3的内壁之间形成的开口进入动力蓄电池进风口21。这样，由于电池风门31的底边的运动轨迹为一圆弧段，因此可通过乘员舱出风口33和空调出风口11所占的圆弧段的比例控制二者开度的比值。 

出于空调装置1和动力蓄电池壳体2的相对位置的考虑，为了便于设计及制造上述冷暖风调和管道3，该冷暖风调和管道3的后开口端例如可通过弯曲的连接风道管4与动力蓄电池进风口21连通。 

如图6所示，利用本实用新型的风道结构实现动力蓄电池热管理的方法包括如下步骤： 

步骤S1：获取动力蓄电池各检测点的温度，该检测点至少包括如图1和图2所示的位于动力蓄电池进风口21处的进风口检测点T22，在此，可通过接收安装在各检测点的温度传感器采集到的对应检测点的温度信号而获取各检测点的温度，该检测点例如还可包括位于动力蓄电池出风口26的两侧位置的出风口左侧检测点T24、出风口右侧检测点T25及动力蓄 电池出风口26与动力蓄电池进风口21之间的中间检测点T23等。 

步骤S2：在检测到发生任一热管理开启事件时，以热管理模式开启空调装置，该热管理开启事件包括检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围，这可以根据使用需要设计为所有检测点的温度均超出动力蓄电池的工作温度，或者任意一个或者其中几个检测点的温度超出动力蓄电池的动作温度，该动力蓄电池的工作温度范围通常为-10℃至50℃，即在动力蓄电池的温度低于-10℃或者高于50℃时即发生上述热管理开启事件；在此，以热管理模式开启空调装置应当理解为：如果此时空调装置已经开启，则直接进入热管理模式，该热管理模式并不会影响驾驶员已选择的空调模式，但是驾驶员已选择的空调模式会影响进入热管理模式的空调出风口的温度，二者可以分别实现对乘员舱与动力蓄电池的温度控制；如果此时空调装置未开启，则是先开启空调装置，再使空调装置进入热管理模式。 

步骤S3：在空调装置进入热管理模式后，获取空调出风口的温度及乘员舱的环境温度，由于空调装置本身即具备该乘员舱温度传感器，可通过接收乘员舱温度传感器采集到的温度信号获取该乘员舱的环境温度，另外，可通过接收安装在空调出风口11处的空调出风口温度传感器T1采集到的温度信号获取该空调出风口的温度。 

步骤S4：检测动力蓄电池进风口的温度与热管理模式的目标温度是否一致，如否则执行步骤S5，如是则退出热管理模式，该目标温度的范围通常为24℃至32℃，例如可以设定目标温度为26度。 

步骤S5：判断动力蓄电池进风口的温度是否高于上述目标温度，如否则执行步骤S61，如是则执行步骤S62。 

步骤S61：使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧(即温度较高的一侧)对于动力蓄电池进风口的开度(即通风面积)较大的位置，之后进入步骤S4。 

步骤S62：使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧(即温度较低的一侧)对于动力蓄电池进风口的开度较大的位置，之后进入步骤S4。 

为了使动力蓄电池的温度可以在本发明的电池热管理方法的作用下均 匀地发生变化，上述步骤S61可进一步包括：如果动力蓄电池进风口的温度低于目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的暖风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置。在此，可以根据动力蓄电池的惯常使用状态估计动力蓄电池进风口的最低温度，以确定与目标温度的最大温度差，这样可以按照最大温度差对应的暖风侧的开度最大的条件预先设定温差范围与开度的对应关系。 

同理，上述步骤S62可进一步包括：如果动力蓄电池进风口的温度高于目标温度越多，则使空调出风口的电池风门旋转至使乘员舱和空调出风口中的冷风侧对于动力蓄电池进风口的开度越大的位置。在此，可以根据动力蓄电池的惯常使用状态估计动力蓄电池进风口的最高温度，以确定与目标温度的最大温度差，这样可以按照最大温度差对应的冷风侧的开度最大的条件预先设定温差范围与开度的对应关系。 

为了可以更加有效地保护动力蓄电池，上述热管理开启事件可包括任一检测点的温度超出动力蓄电池的工作温度范围，及各检测点之间的最大温差超出单体电池间温差的正常范围。该单体电池间温差的正常范围通常为0℃至10℃。 

考虑空调装置及动力蓄电池各自的安装位置，将空调装置的后吹面出风口更改作为上述空调出风口较为方便，也即空调装置原先的后吹面出风口将不再作为乘员舱的风道。对应将空调装置的后吹面出风口更改作为上述空调出风口的方案，上述热管理模式应为吹面模式，在此，还可以为热管理模式设定适当的风量，例如将风量设定为四档。 

以上依据图示所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。 

Claims (7)

1.一种实现动力蓄电池热管理的风道结构，其特征在于，包括冷暖风调和管道、电池风门和电池风门电机，所述冷暖风调和管道的前、后开口端分别与空调出风口和动力蓄电池进风口相通，所述冷暖风调和管道的管壁上开设有使所述冷暖风调和管道与乘员舱相通的乘员舱出风口；所述电池风门与所述冷暖风调和管道可相对转动地连接，并将所述冷暖风调和管道的内腔分割为与所述空调出风口相通的空调风腔和与所述乘员舱出风口相通的乘员舱风腔，所述电池风门电机用于带动所述电池风门转动，以调节所述空调风腔和所述乘员舱风腔之间的比例。

2.根据权利要求1所述的风道结构，其特征在于，所述空调出风口为空调装置的后吹面出风口。

3.根据权利要求1所述的风道结构，其特征在于，所述电池风门在所述冷暖风调和管道的前开口端处与所述冷暖风调和管道可相对转动地连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的风道结构，其特征在于，所述电池风门为方形电池风门，所述电池风门通过电池风门的顶边与所述冷暖风调和管道可相对转动地连接，所述电池风门的两个侧边与冷暖风调和管道的对应侧的内壁相接触。

5.根据权利要求1、2或3所述的风道结构，其特征在于，所述冷暖风调和管道的后开口端通过连接风道管与所述动力蓄电池进风口相通。

6.根据权利要求1、2或3所述的风道结构，其特征在于，所述乘员舱出风口与所述空调出风口成大于0度至小于或者等于180度夹角布局。

7.根据权利要求6所述的风道结构，其特征在于，所述乘员舱出风口与所述空调出风口成大于或者等于90度至小于或者等于135度夹角布局。