CN206180060U - 一种锂电池的温度控制装置 - Google Patents

Abstract

一种锂电池的温度控制装置，包括：动力电池组(1)，其特征在于：所述锂电池的温度控制装置还包括动力循环系统（2）、电池管理系统（3）、温度测量系统（4）、温度控制系统（5）、加热电路（6）和充电控制系统（7）；采用本实用新型一种锂电池温度控制装置，可以智能地把电池温度控制在理想工作范围内，结构简单且安全性高，可大幅提高电池组的稳定性和可靠性，有效降低电池的使用成本和延长其使用寿命。

Description

一种锂电池的温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电池箱温度控制装置，特别涉及一种在各种极端工况下能使电池组可靠工作的温度控制装置。

背景技术

电池是电动车主要的储能元件，其工作性能与温度密切相关，锂电池在能量密度、功率密度等方面相对其他类型的电池而言性能更为卓越，故在电动汽车上的使用最广泛。但锂电池在-20℃下容量仅为常温时容量的30%，且易在负极析出枝晶并刺破隔膜造成电池的短路；高温时电池内部不可逆物质生成加快，造成续驶里程的缩短，特别是在冬季时我国的北方地区以及夏季时我国的南方地区，电池工作时的温度明显偏离理想的温度范围，这间接造成了电池寿命的显著缩短和使用成本的上升。

中国专利CN202111198U公开了一种电池箱加热方法，通过在电池箱增加加热膜的方式，快速地升高电池工作的环境温度,但该专利无法在电池高温时降温，无法保证电池处于最佳的温度范围，现有电池箱通常采用冷却风扇进行温度控制，结构简单但效果有限，尤其是高温时通过空气流动的方法对电池组冷却效果差，会造成电池使用寿命的缩短。

中国专利CN103612570A公开了一种纯电动汽车整车热管理控制系统及控制方法，能够实现电池组在高温和低温工况下的有效控制，但是专利较为复杂，对于有限的汽车空间布置困难，同时，复杂的结构也造成了系统的成本偏高。

总之，现有的电池温度控制装置都存在一些不足，例如难以兼顾电池的高温和低温、电池温度的不均衡、温控结构复杂及成本偏高，鉴于温度对电池的性能影响较大，有必要在电池温度控制方面深入进行创新。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种能够在低温和高温时电池都能可靠工作的一种温度控制装置。

一种锂电池的温度控制装置，包括：动力电池组，其特征在于：所述锂电池的温度控制装置，还包括动力循环系统、电池管理系统、温度测量系统、温度控制系统、加热电路和充电控制系统。

作为进一步优化，上述动力电池组分别与动力循环系统、电池管理系统、温度测量系统和充电控制系统相连。

为了更好的实现上述目的，上述动力电池组的上表面、下表面和侧面分布有温度传感器。

为了使动力电池组更好地进行散热和加热，上述动力循环系统包括：泵、液缸和液压管路，所述液压管路呈曲折状均匀嵌在动力电池箱表面的凹槽中，动力电池组和液压管路不直接接触，保持了动力电池组的绝缘性。

为了提高电池组的安全性，上述液压管路由弹性材料构成，即使电池箱遭受碰撞导致其变形较大，但液压管路具有良好的弹性故不会泄漏。

上述温度测量系统通过温度传感器测出动力电池组的实时温度，将测量结果传送至温度控制系统，温度控制系统将温度测量结果与电池的安全温度门限值进行比较，决定是否启动控制动力循环系统和加热电路。若需要降温，单独启动动力循环系统，泵将液体输送到液压管路对电池组进行冷却；若需要加热，启动加热电路和动力循环系统，加热电路加热动力循环系统中的液体后，泵再将液体输送到液压管路实现对电池组加热；电池管理系统实时测量电池组内各单体电池的工作状态，将测量结果传送至充电管理系统，在电池组进行充电时，充电控制系统针对电池状态启动不同的充电模式。

所述动力电池组、动力循环系统、电池管理系统、温度测量系统、温度控制系统、加热电路和充电控制系统均为市售产品。

有益效果：采用本实用新型一种锂电池温度控制装置，可以智能地把电池温度控制在理想工作范围内，结构简单且安全性高，可大幅提高电池组的稳定性和可靠性，有效降低电池的使用成本和延长其使用寿命。

附图说明

图1为实用新型的原理示意图。

图2为动力循环系统和加热电路配合的温度控制图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型进行具体描述，但以下实施例只用于对本实用新型进行进一步的说明，不能理解为对其保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种锂电池的温度控制装置，包括：动力电池组1、动力循环系统2、电池管理系统3、温度测量系统4、温度控制系统5、加热电路6和充电控制系统7。

本发明通过如下的技术方案实现：

动力电池组1与动力循环系统2、电池管理系统3、温度测量系统4及充电控制系统7相连接，其中温度测量系统4通过布置在电池组上表面、下表面及侧面的传感器测量出当前电池的温度，然后将数值传送到温度控制系统5和电池管理系统3。

动力电池组1工作时不断地放出热如反应热、焦耳热、极化热及自放电热等，造成了动力电池组1的温度变化；而环境温度的突变也可能偏离电池理想的温度范围，当温度测量系统4测量出动力电池组1的平均温度偏离理想温度范围一定数值时，将数据传送至温度控制系统5，温度控制系统5控制动力循环系统2或加热电路6启动，将动力电池组1的平均温度迅速控制在理想的工作范围内。

动力循环系统2由泵21、液缸22和液压管路23组成，与加热电路6、动力电池组1、温度控制系统5相连，动力循环系统2的功率主要受温度控制系统5的控制。

动力循环系统2的液压管路23呈曲折状嵌在电池箱的表面，有利于动力电池组1温度的均匀变化，动力电池组1和液压管路23不直接接触，所以动力电池组1的绝缘性能够得到保证，考虑到冬季时液体结冰会造成液体回路的堵塞，故需要将液体全部引入液缸22内，当动力电池组1需要加热时，为了提高加热的效率只需要对一部分液体加热；当动力电池组1需要散热时，为了提高制冷效果需要全部的液流参与散热。

电池管理系统3与电池组1、温度测量系统4和充电控制系统7相连，电池管理系统3监测单体电池的电压、电流、温度、阻值等状态信息，然后将有关信息显示出来。

温度测量系统4与温度控制系统5、动力电池组1、电池管理系统3相连，是温度控制系统5决策的重要依据，同时，温度测量系统4也是电池管理系统3判断单体电池状态的重要依据。

温度传感器分布在电池组的上表面、下表面和侧面，温度测量系统4通过温度传感器实时测量出电池组1内各单体电池的温度，然后计算出电池的平均温度值并送到温度控制系统5，温度控制系统5将温度值与电池的理想温度范围进行比较，以决定是否启动加热电路6，动力循环系统2的输出功率受温度控制系统5的控制，如果当前电池的平均温度与电池理想的温度范围差异极大，动力循环系统2的功率接近最大；当前的电池平均温度接近电池理想的温度范围时，动力循环系统2的功率接近最小，当电池的温度在理想的温度范围内时，动力循环系统2处于休眠状态。

温度控制系统5与动力循环系统2、温度测量系统4、加热电路6相连，温度控制系统5根据温度测量系统4传送的数据来比较电池的环境温度与理想温度的偏差，调整加热电路6、动力循环系统2的工作功率，使动力电池组1尽快恢复到理想的工作温度，为避免加热电路6和动力循环系统2的频繁波动，可以设置一定的偏差门限值来控制上述系统的启动。

加热电路6与动力循环系统2、温度控制系统5和充电控制系统7相连。温度控制系统5决定加热电路6是否启动，同时加热电路6的状态也决定电池的充电模式选择，当动力电池组1的温度远低于电池的理想温度时，动力电池组1只能以“涓流”的模式充电；随着电池温度的上升，电池的充电电流逐步变大，上述系统之间的制约关系将有助于延长电池的使用寿命。

当连接充电机进行充电时，温度测量系统4测量当前动力电池组1的工作温度，当电池组温度较低时，加热电路6启动，将液体加热到一定的温度后在电池组的周围进行持续的热交换，使整个电池组的温度快速且均匀上升；当电池组温度较高时，动力循环系统2控制液体在电池组周围快速流动进行散热。

充电管理系统7与电池组1、加热电路6和电池管理系统3相连，充电管理系统7受到电池管理系统3的控制，在动力电池组1开始充电的时候，电池管理系统3监测电池组的工作状态，当电池组电量耗尽时或即将充满时，需要采取“涓流”的方式；当电池的当前温度适合充电时可选取大电流的连续或间隔的方式进行充电，以便缩短充电时间。

充电机的工作模式主要受充电管理系统7的控制，当电池的电量接近最大容量或者电池组的某一节电池发生损坏时，电池管理系统3将控制充电控制系统7，改变充电机的工作状态，以避免充电事故的发生或电池寿命的缩短。

在动力电池组1充电时需考虑当前电池组的温度，当电池组的温度低于电池组理想的工作温度时，启动加热电路6和动力循环系统2对电池组进行加热，且充电采用“涓流”模式，随着电池组平均温度的升高其充电模式由“涓流”变为标准电流充电；如果电池组在充电过程中其温度超过电池的理想温度时，则动力循环系统2在加热电路6不启动的情况下单独启动，通过液流的循环流动降低电池组的温度。

Claims (4)

1.一种锂电池的温度控制装置，包括：动力电池组(1)，其特征在于：所述锂电池的温度控制装置还包括动力循环系统（2）、电池管理系统（3）、温度测量系统（4）、温度控制系统（5）、加热电路（6）和充电控制系统（7）；动力电池组（1）分别与动力循环系统（2）、电池管理系统（3）、温度测量系统（4）和充电控制系统（7）相连；动力循环系统（2）与加热电路（6）、动力电池组（1）、温度控制系统（5）相连，电池管理系统（3）与动力电池组（1）、温度测量系统（4）和充电控制系统（7）相连，温度测量系统（4）与温度控制系统（5）、动力电池组（1）、电池管理系统（3）相连，温度控制系统（5）与动力循环系统（2）、温度测量系统（4）和加热电路（6）相连，加热电路（6）与动力循环系统（2）、温度控制系统（5）和充电控制系统（7）相连，充电控制系统（7）与动力电池组（1）、加热电路（6）和电池管理系统（3）相连。

2.如权利要求1所述的一种锂电池的温度控制装置，其特征在于：上述动力电池组（1）的上表面、下表面和侧面分布有温度传感器。

3.如权利要求1或2 所述的一种锂电池的温度控制装置，其特征在于：上述动力循环系统（2）包括：泵（21）、液缸（22）和液压管路（23），所述液压管路（23）呈曲折状均匀嵌在动力电池箱表面的凹槽中。

4.如权利要求3所述的一种锂电池的温度控制装置，其特征在于：上述液压管路（23）由弹性材料构成。