CN205564917U - 电动汽车动力电池温度管理控制系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，包括电池组、电池管理系统控制器、增程器、电磁阀、电动泵、散热器、增程器管组和电池冷却管组；所述增程器管组包覆在增程器壳体外部，所述电池冷却管组循环布置在电池组体内，并包覆住箱内所有电池单体的侧面；所述电磁阀、电动泵、散热器、增程器管组和电池冷却管组通过冷却液管路连接成管道回路；所述冷却液管路中充满冷却液；所述电磁阀、电动泵和增程器分别与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器的控制下改变各自的工作状态、从而导通四条回路，以保障动力电池能够在各种环境温度条件下正常工作，提升动力电池的使用效率。

Description

电动汽车动力电池温度管理控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车新能源技术，尤其涉及一种增程式电动汽车动力电池温度管理控制系统。

背景技术

动力电池的性能和老化与温度密切相关，低温条件下，离子扩散和迁移会被抑制，动力电池的工作性能受到影响，甚至在极端温度条件下副反应会占据主导地位，导致动力电池无法在正常状态下工作；同时，电池又是高能量密度的装置，内部含有特定的化学物质，在一定条件下，会由于温度的快速升高而发生热失控，整个电池发生燃烧甚至爆炸；因此，控制电池的工作温度在一定合理的范围内，是电池管理系统研究的一个重要课题。

目前较为常用的对电池的温度控制采用座舱空气作为热量传递媒介，以空气作为热量传递媒介；存在的问题是，一方面，气体的导热效率低，对电池的快速温度调整无法实现，另一方面，无法保证空气源的温度范围，容易造成靠近气源位置的电池单体与远离气源位置的电池单体之间温差较大的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，以保障动力电池能够在各种环境温度条件下正常工作，提升动力电池的使用效率，以克服已有技术所存在的上述不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，包括电池组、电池管理系统控制器、增程器、电磁阀、电动泵、散热器、增程器管组和电池冷却管组；所述增程器管组包覆在增程器壳体外部，所述电池冷却管组循环布置在电池组体内，并包覆住箱内所有电池单体的侧面；所述电磁阀、电动泵、散热器、增程器管组和电池冷却管组通过冷却液管路连接成管道回路；

所述冷却液管路包括管路A段、管路B1段、管路B2段、管路C段、管路D段、管路E段和管路F段，所述电磁阀包括四位电磁阀、三位电磁阀Ⅰ和三位电磁阀Ⅱ，所述电动泵包括电动泵Ⅰ和电动泵Ⅱ；

所述管路A段一端与三位电磁阀Ⅱ的第一连通口接通，另一端与四位电磁阀的第一连通口接通，管路B1段一端与三位电磁阀Ⅱ的第二连通口接通，另一端通过三通与管路B2段连通，管路B2段另一端与四位电磁阀的第二连通口接通，管路C段一端与三通连通，另一端与三位电磁阀Ⅰ的第二连通口接通，管路D段一端与四位电磁阀的第三连通口接通，另一端与三位电磁阀Ⅰ的第三连通口接通，管路E段一端与三位电磁阀Ⅰ的第一连通口接通，另一端与电池冷却管组连通，管路F段一端与电池冷却管组连通，另一端与三位电磁阀Ⅱ的第三连通口接通；

所述管路F段中串接电动泵Ⅰ，所述管路D段中串接散热器和电动泵Ⅱ，所述管路A段中串接增程器管组；

所述冷却液管路中充满冷却液；

所述电池组体内的每一电池单体上设热传感器Ⅰ，所述热传感器Ⅰ与电池管理系统控制器电路连接，用于将电池单体上的温度传递给电池管理系统控制器；

增程器与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器的控制下启动发热或停止发热；

所述电动泵Ⅰ和电动泵Ⅱ与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器控制下起泵或停泵、从而为回路中冷却液的流动提供动力；

所述四位电磁阀、三位电磁阀Ⅰ和三位电磁阀Ⅱ与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器的控制下改变各自的工作状态、从而导通：

第一回路、即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段回路，

或第二回路、即管路A段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段—管路B2段—增程器管组回路，

或第三回路、即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路D段—管路B2段回路，

或第四回路、即管路A段—管路B1段—管路C段—管路D段—增程器管组回路。

其进一步的技术方案是：所述增程器壳体上设热传感器Ⅱ，所述热传感器Ⅱ与电池管理系统控制器电路连接，所述热传感器Ⅱ用于将增程器壳体上的温度传递给电池管理系统控制器。

更进一步：所述电动泵Ⅰ两端并联连通开关阀Ⅰ，所述电动泵Ⅱ两端并联连通开关阀Ⅱ。

由于采用上述技术方案，本实用新型之电动汽车动力电池温度管理控制系统具有以下有益效果：

1．本实用新型之电动汽车动力电池温度管理控制系统采用冷却液作为热量传递媒介，可以提高热量的传递速度，即可降低能耗，节省能源，提升电池温度调整效率，同时可以避免空气媒介传递热量时出现的电池单体温度不一致的问题，以保障动力电池能够在各种环境温度条件下正常工作，提升动力电池的使用效率；

2．本实用新型之电动汽车动力电池温度管理控制系统采用电脑控制，基本实现全自动生产，提高生产效率，可以节省人力。

附图说明

图 1 为本实用新型的整体结构示意图；

图 2 为本实用新型中涉及到的电磁阀各种工作状态示意图；

图 3 为本实用新型中冷却液在电池组内流动方向示意图；

图 4 为本实用新型的电池组温度均衡过程的实施例；

图 5 为本实用新型的电池组升温加热过程的实施例；

图 6-1 为本实用新型的电池组散热工作过程的实施例；

图 6-2 为本实用新型的电池组散热工作过程的另一种实施例；

图 6-3 为本实用新型的电池组散热工作过程的又另一种实施例；

图 7 为本实用新型的增程器散热工作工程的实施例。

图中：

1—增程器，2—增程器管组， 3—四位电磁阀， 4—散热器，5—电动泵Ⅱ，6—开关阀Ⅱ，7—电池管理系统控制器，8—三位电磁阀Ⅰ，9—三位电磁阀Ⅱ，10—电动泵Ⅰ，11—开关阀Ⅰ，12—电池组，13—电池冷却管组，14-1—热传感器Ⅰ，14-2—热传感器Ⅱ， 15—三通；

A—管路A段，B1—管路B1段，B2—管路B2段，C—管路C段，D—管路D段，E—管路E段，F—管路F段。

具体实施方式

实施例一

如图4所示，一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，包括电池组12、电池管理系统控制器7、增程器1、电磁阀、电动泵、散热器4、增程器管组2和电池冷却管组13；所述增程器管组2包覆在增程器1壳体外部，所述电池冷却管组13循环布置在电池组体内，并包覆住箱内所有电池单体的侧面；所述电磁阀、电动泵、散热器、增程器管组和电池冷却管组通过冷却液管路连接成管道回路；

所述冷却液管路包括管路A段、管路B1段、管路B2段、管路C段、管路D段、管路E段和管路F段，所述电磁阀包括四位电磁阀3、三位电磁阀Ⅰ8和三位电磁阀Ⅱ9，所述电动泵包括电动泵Ⅰ10和电动泵Ⅱ5；

所述管路A段一端与三位电磁阀Ⅱ9的第一连通口接通，另一端与四位电磁阀3的第一连通口接通，管路B1段一端与三位电磁阀Ⅱ9的第二连通口接通，另一端通过三通20与管路B2段连通，管路B2段另一端与四位电磁阀3的第二连通口接通，管路C段一端与三通20连通，另一端与三位电磁阀Ⅰ8的第二连通口接通，管路D段一端与四位电磁阀3的第三连通口接通，另一端与三位电磁阀Ⅰ8的第三连通口接通，管路E段一端与三位电磁阀Ⅰ8的第一连通口接通，另一端与电池冷却管组13连通，管路F段一端与电池冷却管组连通，另一端与三位电磁阀Ⅱ9的第三连通口接通；

所述管路F段中串接电动泵Ⅰ10，所述管路D段中串接散热器4和电动泵Ⅱ5，所述管路A段中串接增程器管组2；

所述冷却液管路中充满冷却液；

所述电池组体内的每一电池单体上设热传感器Ⅰ14-1，所述热传感器Ⅰ与电池管理系统控制器7电路连接，用于将电池单体上的温度传递给电池管理系统控制器；

增程器1与电池管理系统控制器7电路连接，并在电池管理系统控制器的控制下启动发热或停止发热；

所述电动泵Ⅰ10和电动泵Ⅱ5与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器控制下起泵或停泵、从而为回路中冷却液的流动提供动力；

所述四位电磁阀3、三位电磁阀Ⅰ8和三位电磁阀Ⅱ9与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器的控制下改变各自的工作状态、从而导通：

第一回路、即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段回路，

或第二回路、即管路A段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段—管路B2段—增程器管组回路，

或第三回路、即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路D段—管路B2段回路，

或第四回路、即管路A段—管路B1段—管路C段—管路D段—增程器管组回路。

所述增程器壳体上设热传感器Ⅱ14-2，所述热传感器Ⅱ与电池管理系统控制器电路连接，所述热传感器Ⅱ用于将增程器壳体上的温度传递给电池管理系统控制器。

所述电动泵Ⅰ10两端并联连通开关阀Ⅰ11，所述电动泵Ⅱ5两端并联连通开关阀Ⅱ6。

本实施例中，热传感器Ⅰ14-1检测到电池组工作在正常的工作温度范围内，但每个电池单体温度不均衡，则控制系统导通第一回路：

电动泵Ⅰ10启动，三位电磁阀Ⅱ9工作在状态II（第二连通口与第三连通口接通），三位电磁阀Ⅰ8工作在状态II（第一连通口与第二连通口接通），四位电磁阀3工作在状态II（第一连通口与第二连通口和第三连通口均不通），第一回路、即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段回路导通，此时开关阀Ⅱ6和开关阀Ⅰ11处于断开状态，电动泵Ⅱ5不启动，冷却液在电动泵Ⅰ10的带动下在电池组内循环流动，带走高温电池单体的多余热量，同时提高低温电池单体的温度，使每个电池单体温度达到均衡。

本实施例为执行温度均衡控制程序。

实施例二

如图5所示，一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，其结构与实施例一相同，所不同的是，热传感器Ⅰ14-1检测到电池组温度低于最佳工作温度，控制系统导通第二回路：

增程器1启动，电动泵Ⅰ10启动，三位电磁阀Ⅱ9工作在状态III（第一连通口与第三连通口接通），三位电磁阀Ⅰ8工作在状态II（第一连通口与第二连通口接通），四位电磁阀3工作在状态III（第一连通口与第二连通口接通），第二回路即管路A段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段—管路B2段—增程器管组回路导通，此时开关阀Ⅱ6和开关阀Ⅰ11处于断开状态，电动泵Ⅱ5不启动，冷却液在电动泵Ⅰ10的带动下，在增程器管组和电池冷却管组内循环流动，构成电池组加热回路，使电池组升温，当温度达到最佳工作温度时电动泵Ⅰ10停止工作。

本实施例为执行电池加热控制程序。

实施例三

如图6-1所示，一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，其结构与实施例一相同，所不同的是，热传感器Ⅰ14-1检测到电池组温度高于最佳工作温度，则控制系统导通第三回路：

电动泵Ⅰ10启动，电动泵Ⅱ5启动，三位电磁阀Ⅱ9工作在状态II（第二连通口与第三连通口接通），三位电磁阀Ⅰ8工作在状态III（第一连通口与第三连通口接通），四位电磁阀3工作在状态IV（第三连通口与第二连通口接通），第三回路即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路D段—管路B2段回路导通，此时开关阀Ⅱ6和开关阀Ⅰ11处于断开状态II，冷却液在电动泵Ⅱ5和电动泵Ⅰ10的带动下，在散热器和电池冷却管组内循环流动，构成电池组散热回路，起到电池散热的作用，当温度达到最佳工作温度时，电动泵Ⅱ5和电动泵Ⅰ10停止工作。

本实施例为执行电池散热控制程序。

作为实施例三的一种变换，其结构与本实施例三相同，所不同的是，电动泵Ⅱ5不启动，电动泵Ⅰ10启动，此时开关阀Ⅰ11处于断开状态II，开关阀Ⅱ6处于接通状态Ⅰ，冷却液在电动泵Ⅰ10的带动下，在散热器和电池冷却管组内循环流动，构成电池组散热回路，起到电池散热的作用，当温度达到最佳工作温度时，电动泵Ⅰ10停止工作，参见图6-2。

作为实施例三的又另一种变换，其结构与本实施例三相同，所不同的是，电动泵Ⅱ5启动，电动泵Ⅰ10不启动，此时开关阀Ⅰ11处于接通状态Ⅰ，开关阀Ⅱ6处于断开状态II，冷却液在电动泵Ⅱ5的带动下，在散热器和电池冷却管组内循环流动，构成电池组散热回路，起到电池散热的作用，当温度达到最佳工作温度时，电动泵Ⅱ5停止工作，参见图6-3。

实施例四

如图7所示，一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，其结构与实施例一相同，所不同的是，热传感器Ⅱ14-2检测到増程器温度过高，则控制系统导通第四回路：

电动泵Ⅰ10关闭，电动泵Ⅱ5启动，三位电磁阀Ⅱ9工作在状态I（第一连通口与第二连通口接通），三位电磁阀Ⅰ8工作在状态I（第二连通口与第三连通口接通），四位电磁阀3工作在状态I（第三连通口与第一连通口接通），第四回路、即管路A段—管路B1段—管路C段—管路D段—增程器管组回路导通，此时冷却液在电动泵Ⅱ5的带动下在增程器管组和散热器之间循环流动，构成增程器散热回路，对增程器进行散热。

本实施例为执行增程器散热控制程序。

工作原理：

在低温启动条件下，使用增程器产生的热量对动力电池组进行加热，以保证电池组工作在正常的启动工作环境温度范围内，在电池组正常工作的状态下，通过外部热量循环对电池组进行散热及温度均衡，以防止电池工作在极高或极低以及单体温差过大的温度条件下，提升动力电池的使用寿命。

电池管理系统控制器7使用电池管理系统的主控模块完成本实用新型中所涉及的温度管理和控制功能。系统实时采集电池组温度传感器14-1反馈的电池单体及电池组环境温度信号，判断系统应对环境温度所采取的具体执行措施。若环境温度过低，则启动加热控制程序开始对电池加热，经增程器1加热的冷却液在电池组冷却管组的循环通道中流动，将热量从增程器带到电池组；同时由于冷却液在电池各单体间一直处于循环流动的状态，可避免电池单体间温度不一致的现象产生，若出现温度不一致，也会在后续的热量循环过程中被均衡；若环境温度过高，则启动散热程序对电池组进行散热，此时冷却液在电池组冷却管组循环通道中流动，将热量从电池组带到散热器4，同时可通过冷却液的循环流动过程避免电池单体之间的温度不一致现象产生。

冷却液管路用来提供冷却液在电池组内、增程器、散热器之间循环的液体通道，通过冷却液在同一管路中循环流动保证电池单体之间的温度趋于一致。

电磁阀用于调整冷却液的流动通道。

开关阀用于在电动泵未启动的情况下保持冷却液管路畅通。

电动泵用来为冷却液在循环管路中的流动提供动力，只有电动泵开启，冷却液才能够在循环管路中流动。

Claims (3)

1.一种电动汽车动力电池温度管理控制系统，其特征在于：包括电池组（12）、电池管理系统控制器（7）、增程器（1）、电磁阀、电动泵、散热器（4）、增程器管组（2）和电池冷却管组（13）；所述增程器管组包覆在增程器（1）壳体外部，所述电池冷却管组循环布置在电池组体内，并包覆住箱内所有电池单体的侧面；所述电磁阀、电动泵、散热器、增程器管组和电池冷却管组通过冷却液管路连接成管道回路；

所述冷却液管路包括管路A段、管路B1段、管路B2段、管路C段、管路D段、管路E段和管路F段，所述电磁阀包括四位电磁阀（3）、三位电磁阀Ⅰ（8）和三位电磁阀Ⅱ（9），所述电动泵包括电动泵Ⅰ（10）和电动泵Ⅱ（5）；

所述管路A段一端与三位电磁阀Ⅱ（9）的第一连通口接通，另一端与四位电磁阀（3）的第一连通口接通，

管路B1段一端与三位电磁阀Ⅱ（9）的第二连通口接通，另一端通过三通（15）与管路B2段连通，管路B2段另一端与四位电磁阀（3）的第二连通口接通，

管路C段一端与三通（15）连通，另一端与三位电磁阀Ⅰ（8）的第二连通口接通，

管路D段一端与四位电磁阀（3）的第三连通口接通，另一端与三位电磁阀Ⅰ（8）的第三连通口接通，

管路E段一端与三位电磁阀Ⅰ（8）的第一连通口接通，另一端与电池冷却管组（13）连通，

管路F段一端与电池冷却管组连通，另一端与三位电磁阀Ⅱ（9）的第三连通口接通；

所述管路F段中串接电动泵Ⅰ（10），所述管路D段中串接散热器（4）和电动泵Ⅱ（5），所述管路A段中串接增程器管组（2）；

所述冷却液管路中充满冷却液；

所述电池组体内的每一电池单体上设热传感器Ⅰ（14-1），所述热传感器Ⅰ与电池管理系统控制器（7）电路连接，用于将电池单体上的温度传递给电池管理系统控制器；

增程器（1）与电池管理系统控制器（7）电路连接，并在电池管理系统控制器的控制下启动发热或停止发热；

所述电动泵Ⅰ（10）和电动泵Ⅱ（5）与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器控制下起泵或停泵、从而为回路中冷却液的流动提供动力；

所述四位电磁阀（3）、三位电磁阀Ⅰ（8）和三位电磁阀Ⅱ（9）与电池管理系统控制器电路连接，并在电池管理系统控制器的控制下改变各自的工作状态、从而导通：

第一回路、即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段回路，

或第二回路、即管路A段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路C段—管路B2段—增程器管组回路，

或第三回路、即管路B1段—管路F段—电池冷却管组—管路E段—管路D段—管路B2段回路，

或第四回路、即管路A段—管路B1段—管路C段—管路D段—增程器管组回路。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池温度管理控制系统，其特征在于：所述增程器壳体上设热传感器Ⅱ（14-2），所述热传感器Ⅱ与电池管理系统控制器电路连接，用于将增程器壳体上的温度传递给电池管理系统控制器。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力电池温度管理控制系统，其特征在于：所述电动泵Ⅰ（10）两端并联连通开关阀Ⅰ（11），所述电动泵Ⅱ（5）两端并联连通开关阀Ⅱ（6）。