CN206742449U - 一种加热冷却一体式动力电池组的温度控制组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种加热冷却一体式动力电池组的温度控制组件，其特征在于，所述温度控制组件包括加热组件、加热风机、冷凝风机、扼流线圈、加热冷却控制继电器、半月牙板加热冷却转换装置、导流板、以及散热金属板、电池管理系统BMS；其中，加热风机用于提供热源并向冷却控制继电器输出稳定的脉冲信号，冷凝风机用于冷却热量；加热风机与冷凝风机相邻放置；加热组件用于产生热量并在加热风机的作用下形成热流。本实用新型的温度控制组件能够有效减小温度控制组件的体积，提高工作效率及安全性，另外利用空气介质传递热量能够降低维护难度，降低成本，促进动力电池的高效利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机电产品，具体地说，涉及一种新能源电动汽车上的车载动力电池组温度控制组件。
背景技术
动力电池的温度会影响电池工作效率，应保证电池工作在适宜的温度范围内。目前，动力电池的低温加热可通过加热膜或加热板来实现。加热膜附在动力电池组的上表面，此种方式加热效率高，但其内部布线复杂，且由于加热膜附在电池上表面，加热膜加热失控时的高温易造成动力电池损毁，安全性较差；加热板安装在动力电池下，其结构简单，但导热效率低，质量和体积较大，也可能发生加热失控现象。动力电池的高温冷却目前可通过空气冷却、液体冷却、相变冷却等方式实现。利用液体、相变材料等介质冷却时热量传递效率高，但结构复杂，需要适当的管路连接和布置，维修复杂。动力电池的温度控制通常分为低温加热和高温冷却两个部分，占用空间相对较大。现如今随着动力电池的应用日益广泛，在结构、成本和安全性等方面的要求越来越高，需要对动力电池温度的控制组件进行设计。
实用新型内容
为了对动力电池温度更好地控制，本实用新型提供了一种加热冷却一体式动力电池组温度控制组件，其由加热风机、冷凝风机、加热组件、扼流线圈(消弧控制电路)、加热冷却控制继电器、半月牙板加热冷却转换装置(导流板)以及散热金属板(导流板)等组成。冷热一体化的温度控制组件能够有效减小温度控制组件的体积，提高工作效率及安全性，另外利用空气介质传递热量能够降低维护难度，降低成本，促进动力电池的高效利用。
本实用新型提供了一种加热冷却一体式动力电池组的温度控制组件。所述温度控制组件包括加热组件、加热风机、冷凝风机、扼流线圈、加热冷却控制继电器、半月牙板加热冷却转换装置、导流板、以及散热金属板、电池管理系统BMS；其中，加热风机用于提供热源并向冷却控制继电器输出稳定的脉冲信号，冷凝风机用于冷却热量；加热风机与冷凝风机相邻放置；加热组件用于产生热量并在加热风机的作用下形成热流；所述加热冷却控制继电器用于接收由加热风机(2)输出稳定的脉冲信号，并通过PCB板控制加热继电器线圈的吸合；所述加热冷却控制继电器常开触点闭合，通过所述扼流线圈形成回路以防止电路接通或切断瞬间高压电对加热组件及内部电路的损坏，加热电路接通，以使加热组件供电启动；所述加热冷却控制继电器用于温度达到设置温度后常闭触点转为常开，主电路断开，加热组件失电，使其箱体内的热量均匀分布，维持一定温度范围内；半月牙板加热冷却转换装置用于在加热过程中打开加热系统空气流通口或者关闭冷却系统空气流通口；所述导流板用于引导热流，并在加热空间内均匀分 布；所述散热金属板用于散热以防止热量集中；所述电池管理系统BMS位于电池箱体内用于控制加热系统的自动运行，电池管理系统BMS由主控(VMU)和从控(BSU)组成。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，所述加热组件采用PTC陶瓷加热组件。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，加热风机采用三洋24V、1.62A、6850转/min大功率的涡轮风机。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，加热风机的启动早于加热组件的启动，以将加热组件发出的热量完全吹开，使其均匀分布于电池箱各个部位，避免了加热组件与加热风机同时工作造成的热量积累，进而使系统温度不会超过80℃，防止防护件过热损坏。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，所述回路采用电感灭弧，当电路接通或断开的瞬间，回路中由于采用扼流线圈而不会产生大电流的跳变，防止粘连。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，加热组件位于电池箱体的外部以使在电控元件失效的情况下也不会造成电池的损坏。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，冷却风机一侧进气道内设置有立式设置的防尘网，以能够有效与流入空气接触，防止过滤网堵塞。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，加 热组件附带有金属板，以避免温度集中对温度控制组件的损害，使得热量更均匀、有效地分布电池组所在空间。
作为本实用新型所述的温度控制组件的进一步说明，优选地，从控(BSU)由位于电池箱体内布置于电芯上的温度传感器采集电池组的温度信息，通过CAN总线传递给主控，主控(VMU)接受信息后进行逻辑判断；当电池箱体内的温度低于某一温度后，通过主控(BSU)中CPU的处理，输出加热信号，风机运转，半月牙板打开加热系统空气流通口，关闭冷却系统空气流通口；当电池箱体内的温度高于某一温度时，从控检系统测到温度信号后反馈到主控系统中，主控中CPU的处理信号，输出冷却脉冲信号，此时加热风机停止工作，冷凝风机开始运行；所述加热冷却控制继电器触点将自动断开，半月牙板将关闭加热系统空气流通口，同时打开冷却系统空气流通口，通过空气流通孔将箱内的气体排出，外界气体从流通孔进入，利用大功率的风机实现外界与电池箱内部的循环，进而实现冷却效果，降低箱内温度，当达到规定温度值后，冷却信号停止输出，冷凝风机停止运转。
本实用新型的加热冷却一体式动力电池组的温度控制组件优点在于：由于加热和冷却风扇安置在相邻结构内，利用冷却或加热风扇工作时的吸力，半月牙板切换冷热空气进气口，加热冷却装置形成一体化结构，减小热管理组件体积，提高温度交换效率；加热组件两端连接的是高压电，扼流线圈可防止电路接通或切断瞬间高压电对加热组件及内部电路的损坏，提高温度控制组件工作的可靠性；加热风机的启动早于加热组件，加热组件附有金属板，这能够避免温度集中对温度控制组件的损害，使得热量更均匀、有效地分布电池组所在空间。
附图说明
图1为加热组件结构图；
图2为继电器控制电路图；
图3为消弧控制电路板PCB图；
图4为半月牙板结构图；
图5为加热冷却一体式动力电池热管理组件结构图(CAD)。
具体实施方式
为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。
(1)低温加热
加热系统是在箱体内的BMS(电池管理系统)控制下自动运行的，BMS由主控(VMU)和从控(BSU)两部分共同组成。从控由温度传感器(位于电池箱体内布置于电芯上)采集电池组的温度信息，通过CAN总线传递给主控，主控接受信息后进行逻辑判断，当箱体内的温度低于某一温度后，通过主控中CPU的处理，输出加热信号，风机运转，半月牙板4打开加热系统空气流通口21，关闭冷却系统空气流通口31。
请参看图1-5，图1为加热组件结构图；图2为继电器控制电路图；图3为消弧控制电路板PCB图；图4为半月牙板结构图；图5为加热冷却一体式动力电池热管理组件结构图(CAD)。在如图1-5所示，温度低于设置温度时，加热风机2开始工作，输出稳定的PWM波，加热控制继电器接收到脉冲信号后，通过PCB板处理控制的高压继电器线圈的吸合，继电器常开触点闭合，通过扼流线圈形成回路，加热电路接通，加热组件1供电开始工作。加热组件1采用PTC陶瓷加热组件，它由镀锌外压板、不锈钢波纹状弹簧片、单层铝散热件、PTC发热片镀镍铜电极端子等组成，具有结合力强，导热、散热性能优良，加热效率高，安全可靠，成本低，使用电压范围广等特性。加热风机2采用三洋24V、1.62A、6850转/min大功率的涡轮风机。加热过程中，半月牙板4将打开加热系统空气流通口21，关闭冷却系统空气流通口31。加热组件1产生的热量在加热风机2的作用下形成热流，经导流板引导，在加热空间内均匀分布，散热金属网5进一步防止热量集中。当温度达到设置温度后，继电器常闭触点转为常开，主电路断开，加热组件1失电，此过程风机始终运行，使其箱体内的热量均匀分布，维持一定温度范围内。
加热风机2早于加热组件1工作可将加热组件1发出的热量完全吹开，使其均匀分布于电池箱各个部位，避免了加热组件1与加热风机2同时工作造成的热量积累，进而使系统温度不会超过80℃，防止防护件过热损坏；另外，回路中采用电感灭弧，由于扼流线圈的存在，电路接通或断开的瞬间，回路中不会产生大电流的跳变，防止粘连；在加热组件1和加热用风扇的作用下形成的热流，在导流板的引导下热流均匀分布，散热网的存在进一步减少了热量集中，提高了加热效 率。此外，加热组件1位于电池箱体的外部，即使在电控元件失效的情况下也不会造成电池的损坏。
(2)高温冷却
请参看图1-5，图1为加热组件结构图；图2为继电器控制电路图；图3为消弧控制电路板PCB图；图4为半月牙板结构图；图5为加热冷却一体式动力电池热管理组件结构图(CAD)。在如图1-5所示，箱体内的温度高于某一温度时，从控检系统测到温度信号后反馈到主控系统中，主控中CPU的处理信号，输出冷却信号，此时加热风机2停止工作，冷凝风机3开始运行。冷凝风机3同样采用三洋24V、1.62A、6850转/min大功率的涡轮风机。继电器触点将自动断开，半月牙板4将关闭加热系统空气流通口21，打开冷却系统空气流通口31，通过空气流通孔将箱内的气体排出，外界气体从流通孔进入，利用大功率的风机实现外界与电池箱内部的循环，进而实现冷却效果，降低箱内温度，当达到规定温度值后，冷却信号停止输出，冷凝风机3停止运转。
加热、冷却两个过程完全是由电池箱内BMS系统控制，可自动有效地解决冬季箱体温度过低不能充电和夏季温度过高报警等问题。
(3)防护等级
对于防尘，进气道内的空气是利用负压原理进入进气道，此种负压进气方式与普通吸气进气方式的区别在于负压进气可利用负压差，有效减少流入的空气所夹带的大颗粒物质，在一定程度上保证进气的清洁程度。气体进入气道后会经过防尘网，立式设置的防尘网能够有效与流入空气接触，防止过滤网堵塞。防水等级可选择达到IP45或者 IP67两种等级。当防护等级要求达到IP67时，经圆管引导至高处的防水条处，可达到IP67的防护等级。
综上所述，本实用新型提供了一种加热冷却一体式动力电池组的温度控制组件，其中加热和冷却风扇安置在相邻结构内，利用冷却或加热风扇工作时的吸力，半月牙板切换冷热空气进气口，加热冷却装置形成一体化结构，减小热管理组件体积，提高温度交换效率；加热组件两端连接的是高压电，扼流线圈可防止电路接通或切断瞬间高压电对加热组件及内部电路的损坏，提高温度控制组件工作的可靠性；加热风机的启动早于加热组件，加热组件附有金属板，这能够避免温度集中对温度控制组件的损害，使得热量更均匀、有效地分布电池组所在空间。
需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种加热冷却一体式动力电池组的温度控制组件，其特征在于，所述温度控制组件包括加热组件(1)、加热风机(2)、冷凝风机(3)、扼流线圈、加热冷却控制继电器、半月牙板加热冷却转换装置(4)、导流板、以及散热金属板(5)、电池管理系统BMS；其中，加热风机(2)用于提供热源并向冷却控制继电器输出稳定的脉冲信号，冷凝风机(3)用于冷却热量；加热风机(2)与冷凝风机(3)相邻放置；加热组件(1)用于产生热量并在加热风机(2)的作用下形成热流；
所述加热冷却控制继电器用于接收由加热风机(2)输出稳定的脉冲信号，并通过PCB板控制加热继电器线圈的吸合；所述加热冷却控制继电器常开触点闭合，通过所述扼流线圈形成回路以防止电路接通或切断瞬间高压电对加热组件及内部电路的损坏，加热电路接通，以使加热组件供电启动；所述加热冷却控制继电器用于温度达到设置温度后常闭触点转为常开，主电路断开，加热组件失电，使其箱体内的热量均匀分布，维持一定温度范围内；
半月牙板加热冷却转换装置(4)用于在加热过程中打开加热系统空气流通口(21)或者关闭冷却系统空气流通口(31)；
所述导流板用于引导热流，并在加热空间内均匀分布；
所述散热金属板(5)用于散热以防止热量集中；
所述电池管理系统BMS位于电池箱体内用于控制加热系统的自动运行，电池管理系统BMS由主控(VMU)和从控(BSU)组成。
2.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，所述加热组件(1)采用PTC陶瓷加热组件。
3.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，加热风机(2)采用三洋24V、1.62A、6850转/min大功率的涡轮风机。
4.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，加热风机(2)的启动早于加热组件(1)的启动，以将加热组件(1)发出的热量完全吹开，使其均匀分布于电池箱各个部位，避免了加热组件(1)与加热风机(2)同时工作造成的热量积累，进而使系统温度不会超过80℃，防止防护件过热损坏。
5.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，所述回路采用电感灭弧，当电路接通或断开的瞬间，回路中由于采用扼流线圈而不会产生大电流的跳变，防止粘连。
6.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，加热组件(1)位于电池箱体的外部以使在电控元件失效的情况下也不会造成电池的损坏。
7.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，冷却风机一侧进气道内设置有立式设置的防尘网，以能够有效与流入空气接触，防止过滤网堵塞。
8.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，加热组件(1)附带有金属板，以避免温度集中对温度控制组件的损害，使得热量更均匀、有效地分布电池组所在空间。
9.如权利要求1所述的温度控制组件，其特征在于，从控(BSU)由位于电池箱体内布置于电芯上的温度传感器采集电池组的温度信息，通过CAN总线传递给主控，主控(VMU)接受信息后进行逻辑判断；当电池箱体内的温度低于某一温度后，通过主控(BSU)中CPU的处理，输出加热信号，风机运转，半月牙板打开加热系统空气流通口，关闭冷却系统空气流通口；当电池箱体内的温度高于某一温度时，从控检系统测到温度信号后反馈到主控系统中，主控中CPU的处理信号，输出冷却脉冲信号，此时加热风机停止工作，冷凝风机开始运行；所述加热冷却控制继电器触点将自动断开，半月牙板将关闭加热系统空气流通口，同时打开冷却系统空气流通口，通过空气流通孔将箱内的气体排出，外界气体从流通孔进入，利用大功率的风机实现外界与电池箱内部的循环，进而实现冷却效果，降低箱内温度，当达到规定温度值后，冷却信号停止输出，冷凝风机停止运转。
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