CN206490153U - 一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统；包括与充电插座相连的充电枪，充电插座上分别连接有缆上控制装置和充电机，充电机通过导线与压缩机相连，压缩机的内部设有CAN模块和转速控制器，压缩机通过管路依次与冷凝器、储液干燥过滤器、电磁阀和蒸发器形成封闭回路，蒸发器设在蒸发箱内，蒸发箱内设有若干个风扇，蒸发箱靠近电池包的一侧设有若干个出风口，若干个出风口分别与电池包内设置的若干组电芯模组之间的电芯模组通道相对应，若干组电芯模组之间设有加热片；具有设计合理、结构简单、热交换效率高、动力电池包内散热均衡，能够有效延长电池使用寿命的优点。

Description

一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车动力电池包技术领域，具体涉及一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统。

背景技术

随着化石能源的短缺和日趋严重的大气污染，新能源汽车得到了人们的重视并迎来了巨大的发展机遇，尤其是零排放的纯电动汽车成为各大汽车制造商争先发展的车型。

纯电动汽车依靠高能量密度的三元材料电池作为动力源，该电池电芯具备大电流充放电能力，可保证动力电池电量的快速补给和整车强劲动力的持续输出，但是由于其充放电能力受温度因素影响明显，当电芯周遭温度超出其正常工作温度区间时，电芯内部化学物质活性将会受到一定程度的破坏，对电池使用寿命极为不利。加之目前国内电芯供应商制造工艺水平有限，很难保证电芯具备较高的一致性，如果电池PACK内部缺少热管理系统，那么在充放电过程中产生的热量长时间积累势必会造成局部热失衡，进一步的放大电芯之间差异性，导致模组之间出现较大压差进而影响电池荷电状态(SOC)的估算以及控制系统保护误动作，直接影响车辆整体动力输出。

电芯的温度敏感性直接决定了纯电动汽车的使用中，很容易受到季节和地域限制，进行合理有效的电池热管理不仅可以摆脱使用上的局限性，还能大大的减少电池PACK故障率(压差过大、温差过大等)。当前国内有些PACK厂家更多倾向于工作温度区间更大的国外电芯进行成组来减弱温度的影响，很少在电池结构中考虑增加必要的热管理构件，这对于解决热失衡带来的电芯差异性帮助有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种设计合理、结构简单、热交换效率高、动力电池包内散热均衡，能够有效延长电池使用寿命的一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统。

本实用新型的目的是这样实现的：包括与充电插座相连的充电枪，充电插座上分别连接有缆上控制装置和充电机，充电机通过导线与压缩机相连，压缩机的内部设有CAN模块和转速控制器，压缩机通过管路依次与冷凝器、储液干燥过滤器、电磁阀和蒸发器形成封闭回路，蒸发器设在蒸发箱内，蒸发箱内设有若干个风扇，蒸发箱靠近电池包的一侧设有若干个出风口，若干个出风口分别与电池包内设置的若干组电芯模组之间的电芯模组通道相对应，若干组电芯模组之间设有加热片，加热片与加热继电器的输入端相连，加热继电器的线圈控制端与电池管理系统相连，电池管理系统通过导线与充电机的低压输出12V相连，所述的若干组电芯模组上设有温度传感器。

优选地，所述的蒸发器内设有液态制冷剂。

本实用新型具有设计合理、结构简单、热交换效率高、动力电池包内散热均衡，能够有效延长电池使用寿命的的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的温度区间示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

如图1、2所示，本实用新型为一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统，包括与充电插座3相连的充电枪2，充电插座3上分别连接有缆上控制装置1和充电机4，充电机4通过导线与压缩机5相连，压缩机5的内部设有CAN模块6和转速控制器7，压缩机5通过管路依次与冷凝器8、储液干燥过滤器10、电磁阀9和蒸发器19形成封闭回路，蒸发器19设在蒸发箱17内，蒸发箱17内设有若干个风扇18，蒸发箱17靠近电池包的一侧设有若干个出风口16，若干个出风口16分别与电池包内设置的若干组电芯模组14之间的电芯模组通道相对应，若干组电芯模组14之间设有加热片13，加热片13与加热继电器11的输入端相连，加热继电器11的线圈控制端与电池管理系统12相连，电池管理系统12通过导线与充电机4的低压输出12V相连，所述的若干组电芯模组14上设有温度传感器15。所述的蒸发器19内设有液态制冷剂20。

本实用新型在BMS与充电机4、压缩机5之间的通信协议各自某帧报文预留字节中选取两位定义充电机的三种工作模式，规定00一充电、01-加热、10-冷却的对应关系，根据电芯实验数据以及实车参数设定可充电温度低温一级TL1、二级TL2，可充电温度高温一级TH1、二级TH2，其中TL1-TH1为电池充电最适温度区间，根据不同的区间温度，BMS外发不同工作模式对应执行后续动作，进而维持电池PACK温度处于TL1-TH1之间。当电芯各模组之间出现较大温差但均在合理范围之内，可由BMS控制内部风扇工作进行热循环，减小模组温差。

本实用新型的工作原理为：当充电枪2与供电插座连接成功后，交流市电通过充电枪2中的插头进入缆上控制装置1，其依据GBT 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》产生指定占空比的PWM波，充电枪2与充电插座3连接完成后，充电机4通过CP检测线采集到该占空比后对比电池管理系统12的需求，进行响应输出两者最小对应的电流幅值，上述为充电模式下的流程，此时电池包温度处于TL1-TH1区间。

当电池管理系统12通过温度传感器15检测到电芯模组14之间最高温度大于TH2时，其向充电机4和压缩机5发送冷却开启报文，并限定最大的工作电流、电压。压缩机5内部集成的CAN模块6接收到开启命令，并配合转速控制器7逐步抬升转速，减小冲击电流以及启动声噪。在压缩机5的驱动下，高温高压气态制冷剂经过冷凝器8变为高温高压液态，然后进入储液干燥过滤器10，此时，电磁阀9受控打开，高压液态制冷剂进入蒸发器19后蒸发吸热制造出冷风，并由固定于蒸发箱17中的风扇18将冷风通过出风口16吹至各模组之间，最后从蒸发箱17出来的低温低压气态制冷剂从新进入压缩机5开始下一个循环过程。经过不断的冷风循环，电池模组温度最高点降低至TH1时，电池管理系统12发送充电报文，充电机再次进入充电模式。

当电池管理系统12通过温度传感器15检测到电芯模组14之间最低温度小于TL2时，其向充电机4发送加热开启报文，并限定工作电流和电压幅值。管理系统12拉低加热继电器11的线圈，充电机4通过加热继电器11触点向加热片13输出指定大小的电压电流，保证加热片13处于安全功率附近。经过一定时间的热量积累和风扇18的气体循环，使整个电池包温度最低点大于TL1并保证温差控制在设定的幅值之内，电池管理系统12发送充电报文，充电机再次进入充电模式。

本实用新型通过适时的加热或者冷却，使整个充电过程中电池包处于最适充电温度区间TL1-TH1区间，极大的延长电芯寿命，降低电芯模组故障率，减少后续的维护成本。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“内部”等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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“设”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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实用新型中的具体含义。上文的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统，其特征在于：包括与充电插座(3)相连的充电枪(2)，充电插座(3)上分别连接有缆上控制装置(1)和充电机(4)，充电机(4)通过导线与压缩机(5)相连，压缩机(5)的内部设有CAN模块(6)和转速控制器(7)，压缩机(5)通过管路依次与冷凝器(8)、储液干燥过滤器(10)、电磁阀(9)和蒸发器(19)形成封闭回路，蒸发器(19)设在蒸发箱(17)内，蒸发箱(17)内设有若干个风扇(18)，蒸发箱(17)靠近电池包的一侧设有若干个出风口(16)，若干个出风口(16)分别与电池包内设置的若干组电芯模组(14)之间的电芯模组通道相对应，若干组电芯模组(14)之间设有加热片(13)，加热片(13)与加热继电器(11)的输入端相连，加热继电器(11)的线圈控制端与电池管理系统(12)相连，电池管理系统(12)通过导线与充电机(4)的低压输出12V相连，所述的若干组电芯模组(14)上设有温度传感器(15)。

2.根据权利要求1所述的一种基于车载充电机的动力电池热平衡管理系统，其特征在于：所述的蒸发器(19)内设有液态制冷剂(20)。