CN207883877U - 一种电池组的热管理装置 - Google Patents

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陈西山
刘亚闯
常乐
赵心
刘忠政
董龙飞
李美霞
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Abstract

本实用新型涉及电池热管理技术领域,特别是一种电池组的热管理装置。该热管理装置包括控制器、电池组调温液输出端口和调温液输入端口,电池组调温液输出端口和调温液输入端口之间连接有加热回路,加热回路上设置有燃气加热装置,燃气加热装置包括储气罐和燃气加热箱体,加热回路设置于燃气加热箱体内,燃气加热箱体内设置有带电火花器的电控燃气喷嘴,储气罐的气体输出端通过管路连接电控燃气喷嘴,通过电控燃气喷嘴控制燃气加热箱体的温度,实现快速加热处理,在电池组处于极端环境时,能够保证电池组的正常工作,保证电池组工作效率,解决了现有电池组的加热装置在极端环境下无法快速加热导致的加热效果较差的问题。

Description

一种电池组的热管理装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电池热管理技术领域,特别是一种电池组的热管理装置。
背景技术
[0002] 我国已经逐渐成为世界上最大的汽车销售市场,由此带来的能源需求及污染等都 成为制约汽车发展的瓶颈,而电动汽车由于其零排放,能源利用率高等特点,应用前景被广 泛看好。作为一种应用较为广泛的动力电池,锂电池具有能量密度高,成本低等特点,但锂 电池由于自身一些特点,要保证电池性能必须将其温度控制在一个合理的范围。
[0003] 有中国专利公告号为CN205194807U的专利文献公开了一种电动汽车动气电池的 热管理系统和电动汽车,其中,所述热管理系统包括电池,电池上设置有换热管路,换热管 路包括电池冷却液出口和电池冷却液进口,电池冷却液出口与电池冷却液进口通过冷却管 路连接,与冷却管路并联设置有加热管路,冷却管路上设置有散热风扇,加热管路上设置有 半导体加热制冷片,电池内部设置有电池温度传感器,温度传感器连接控制器的输入端,控 制器的输出端连接散热风扇和半导体加热制冷片,水栗设置于电池冷却液进口处的管路 上,控制器用于根据电池温度传感器检测到的温度值控制水栗、半导体加热制冷片和第一 散热风扇的工作。通过利用半导体加热制冷片对动力电池进行加热为电加热的一种方式, 其加热较慢,加热效果较差,当车辆动力电池在极端环境下运行时,不能够及时的对电池进 行加热,无法保证电池组在正常温度下运行,造成电池组的整体性能下降。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种电池组的热管理装置,用以解决现有电池组的加热 装置在极端环境下无法快速加热导致的加热效果较差的问题。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型提供一种电池组的热管理装置,包括以下技术方案:
[0006] 方案一:一种电池组的热管理装置,包括电池组调温液输出端口、调温液输入端口 和燃气加热装置,所述电池组调温液输出端口和调温液输入端口之间连接有加热回路,所 述燃气加热装置包括储气罐和带电火花器的电控燃气喷嘴,所述储气罐的气体输出端通过 管路连接所述电控燃气喷嘴。
[0007] 有益效果是,本方案一通过设置燃气加热装置对设置于其中的加热回路进行加 热,通过电控燃气喷嘴控制燃气加热箱体的温度,实现快速加热处理,在电池组处于极端环 境时,能够保证电池组的正常工作,保证电池组工作效率,解决了现有电池组的加热装置在 极端环境下无法快速加热导致的加热效果较差的问题。
[0008] 方案二:在方案一的基础上,所述燃气加热装置还包括燃气加热箱体,所述加热回 路设置于所述燃气加热箱体内,所述燃气加热箱体内设置有所述电控燃气喷嘴,所述燃气 加热箱体上设置有助燃气体进气口以及出气口。
[0009] 方案三:在方案一或方案二的基础上,该热管理装置还包括控制器,所述控制器的 输出端连接所述电控燃气喷嘴的控制信号输入端。
[0010] 方案四:在方案三的基础上,所述热管理装置还包括与所述加热回路并联设置的 冷却回路,所述冷却回路上设置有冷却装置,所述控制器的输出端连接所述冷却装置。
[0011] 方案五:在方案四的基础上,所述电池组调温液输出端口处设置有用于检测输出 端调温液温度的第一温度传感器,所述电池组调温液输入端口处设置有用于检测输入端调 温液温度的第二温度传感器,所述控制器的输入端连接所述第一温度传感器和所述第二温 度传感器。
[0012] 方案六:在方案五的基础上,所述热管理装置还包括设置于所述电池组中、用于检 测电池组温度的第三温度传感器,所述控制器的输入端连接所述第三温度传感器。
[0013] 方案七:在方案四、方案五或方案六的基础上,电池组调温液输出端口、加热回路 的一端和冷却回路的一端通过第一三通阀连接,电池组调温液输入端口、加热回路的另一 端和冷却回路的另一端通过第二三通阀连接,所述控制器的输出端连接所述第一三通阀和 所述第二三通阀。
[0014] 方案八:在方案七的基础上,所述电池组调温液输出端口处的管路上设置有水栗, 所述控制器的输出端连接所述水栗。
[0015] 方案九:在方案七的基础上,所述冷却装置包括散热风扇,所述控制器的输出端连 接所述散热风扇的控制信号输入端。
[0016] 方案十:在方案九的基础上,所述冷却装置还包括冷却箱体,所述冷却回路设置于 所述冷却箱体中,所述散热风扇设置于所述冷却箱体的任一侧面上,以实现冷却箱体内外 的空气流通。
附图说明
[0017] 图1是一种电池组的热管理装置的燃气加热箱体内部结构示意图;
[0018] 图2是一种电池组的热管理装置的冷却箱体内部结构示意图;
[0019] 图3是一种电池组的热管理装置的冷却箱体表面结构示意图;
[0020] 图4是一种电池组的热管理装置的控制连接示意图;
[0021] 图5是一种电池组的热管理控制方法的流程图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0023] 本实用新型提供一种电池组的热管理装置,如图1所示,包括电池组调温液输出端 口6、电池组调温液输入端口 7、控制器8、水栗5、燃气加热箱体、第一控制阀3和第二控制阀 10和储气罐,电池组调温液输出端口 6与电池组调温液输入端口 7之间设置有加热回路2;燃 气加热箱体上设置有燃气加热进气口 1、燃气加热出气口 11和带电火花器的电控燃气喷嘴 12;加热回路2设置于加热箱体内,电控燃气喷嘴12设置连接储气罐用于给进入加热箱体的 空气加热,通过热传导的方式改变加热回路2中调温液的温度,然后将温度改变后的调温液 通过管道送入电池组,使得电池组工作温度不低于设定的温度阈值。上述燃气加热箱体的 外壳为导热性较差的材料制成,以达到最好的加热和保温效果。
[0024] 如图1、图2、图3所示,该热管理装置还包括水栗5、散热风扇14、第一温度传感器4 和第二温度传感器9,与加热回路2并联设置有冷却回路13;将电池组的温度通过第三温度 传感器进行采集,并发给控制器8;控制器8通过控制第一控制阀3和第二控制阀10进而控制 冷却回路13或加热回路2的导通,也可以单独通过一个控制阀控制加热回路或冷却回路的 导通,将控制器8设置于调温液输入端口的管路上,但不表示调温管路通过控制器8;通过一 个冷却箱体设置冷却回路13,冷却箱体的外壳上设置散热风扇14,其中冷却箱体设置在燃 气加热箱体的上层,控制器通过调节散热风扇14的转速来调节冷却回路13上方空气的流 量,从而通过风冷的渠道来降低调温液的温度达到冷却效果,然后将温度改变后的调温液 通过管道送入电池组的冷却加热回路,使得电池组工作温度不高于另一个设定的温度阈 值。
[0025] 如图4所示,控制器8的输出端连接水栗5、散热风扇14、电控燃气喷嘴12、第一控制 阀3和第二控制阀10,控制器8的输入端连接第一温度传感器4、第二温度传感器9和第三温 度传感器。
[0026] 本实用新型提供一种电池组的热管理装置方法,如图5所示,包括以下步骤:
[0027] 1)获取电池组温度。
[0028] 通过第三温度传感器获取电池组的温度,控制器接收并判定电池组温度是否大于 第一设定温度阈值TO和判定电池组温度是否小于第二设定温度阈值T1。
[0029] 2)控制电控燃气喷嘴加热燃气加热箱的空气,对加热回路进行加热。
[0030] 若小于第一设定温度阈值T0,则控制器控制电控燃气喷嘴和电火花器点火,加热 燃气加热箱箱体内的空气,并控制第一控制阀/或第二控制阀使加热回路导通,使得调温液 从调温液输出端流入加热回路或使得调温液从加热回路流出至调温液入口,从而对进入加 热回路的调温液进行加热。
[0031] 3)控制散热风扇开启,对冷却回路进行降温。
[0032] 若大于第二设定温度阈值Tl,则控制器控制散热风扇开启,并控制第一控制阀和/ 或第二控制阀使冷却回路导通,使得调温液从调温液输出端流入冷却回路或使得调温液从 冷却回路流出至调温液入口,从而对进入冷却回路的调温液进行降温。
[0033] 当控制对冷却回路进行降温时,即上述冷却控制过程,包括以下步骤:
[0034] (1)获取电池组调温液输出端的调温液温度和调温液输入端的调温液温度,并计 算得到输出端调温液温度与输入端调温液温度的误差值。
[0035] (2)根据获得的误差值绝对值相应调节冷却装置的输出功率,当误差值绝对值处 于设定的第二数值范围时,误差值绝对值与冷却装置的输出功率正相关。
[0036] 冷却控制过程中,第二数值范围的两个数值端点分别是第三设定值和第四设定 值,第三设定值小于第四设定值,当误差值绝对值小于或者等于第三设定值时,冷却装置的 输出功率设定为第三功率阈值,当误差值绝对值大于或者等于第四设定值时,冷却装置的 输出功率设定为第四功率阈值,第三功率阈值小于第四功率阈值。
[0037] 具体过程,例如,以误差值为两个温度值之间的差值,获取第一温度传感器的温度 值tl和第二温度传感器的温度值t2,并计算得到电池组调温液输出端和输入端的调温液温 差t= |tl_t2|;根据调节系数公式如下:
Figure CN207883877UD00061
[0039] 其中,t’为第四设定值,At’为第三设定值,得到对应的调节系数ri,调节水栗转速 P、散热风扇转速S,调节目标为:
Figure CN207883877UD00062
[0040]
[0041]
[0042] 其中,对应的冷却装置,即散热风扇的第三功率阈值为no Smm,第四功率阈值为 Smax,本实用新型将Pmax、Smax设定为水栗流速、散热风扇转速最大值。
[0043] 当控制对加热回路进行加热时,即上述冷却控制过程,包括以下步骤:
[0044] (1)获取电池组调温液输出端的调温液温度和调温液输入端的调温液温度,并计 算得到输出端调温液温度与输入端调温液温度的误差值。
[0045] (2)根据获得的误差值绝对值相应调节加热装置的输出功率,当误差值绝对值处 于设定的第一数值范围时,误差值绝对值与加热装置的输出功率正相关。
[0046] 加热控制过程中,第一数值范围的两个数值端点分别是第一设定值和第二设定 值,第一设定值小于第二设定值,当误差值绝对值小于或者等于第一设定值时,加热装置的 输出功率设定为第一功率阈值,当误差值绝对值大于或者等于第二设定值时,加热装置的 输出功率设定为第二功率阈值,第一功率阈值小于第二功率阈值,其中第一设定值与第三 设定值可以相同也可以不同,第二设定值与第四设定值可以相同也可以不同,第一功率阈 值、第二功率阈值、第三功率阈值和第四功率阈值的设置于装置本身的工作功率相关。
[0047] 具体过程,例如,与上述冷却过程相同,At’为第一设定值,t’为第二设定值,第一 功率阈值为TIoDmax,第二功率阈值为Dmax。
[0048] 同样获取第二温度传感器的温度值tl和第三温度传感器的温度值t2,并计算得到 电池组调温液输出端和输入端的调温液温差t= I 根据调节系数公式如下:
[0049]
Figure CN207883877UD00063
[0050] 得到对应的调节系数ri,调节水栗转速P、燃气加热箱体温度D,调节目标为:
Figure CN207883877UD00064
[0051]
[0052]
[0053] 上式中,Pmax、Dmax为水栗转速、燃气加热箱体温度的最大值。
[0054] 以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式,但本实用新型不局限于所描述的实 施方式。在本实用新型给出的思路下,采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述 实施例中的技术手段进行变换、替换、修改,并且起到的作用与本实用新型中的相应技术手 段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同,这样形成的技术方案是对上述实施例进行 微调形成的,这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种电池组的热管理装置,其特征在于,包括电池组调温液输出端口、调温液输入端 口和燃气加热装置,所述电池组调温液输出端口和调温液输入端口之间连接有加热回路, 所述燃气加热装置包括储气罐和带电火花器的电控燃气喷嘴,所述储气罐的气体输出端通 过管路连接所述电控燃气喷嘴。
2. 根据权利要求1所述的电池组的热管理装置,其特征在于,所述燃气加热装置还包括 燃气加热箱体,所述加热回路设置于所述燃气加热箱体内,所述燃气加热箱体内设置有所 述电控燃气喷嘴,所述燃气加热箱体上设置有助燃气体进气口以及出气口。
3. 根据权利要求1或2所述的电池组的热管理装置,其特征在于,该热管理装置还包括 控制器,所述控制器的输出端连接所述电控燃气喷嘴的控制信号输入端。
4. 根据权利要求3所述的电池组的热管理装置,其特征在于,所述热管理装置还包括与 所述加热回路并联设置的冷却回路,所述冷却回路上设置有冷却装置,所述控制器的输出 端连接所述冷却装置。
5. 根据权利要求4所述的电池组的热管理装置,其特征在于,所述电池组调温液输出端 口处设置有用于检测输出端调温液温度的第一温度传感器,所述电池组调温液输入端口处 设置有用于检测输入端调温液温度的第二温度传感器,所述控制器的输入端连接所述第一 温度传感器和所述第二温度传感器。
6. 根据权利要求5所述的电池组的热管理装置,其特征在于,所述热管理装置还包括设 置于所述电池组中、用于检测电池组温度的第三温度传感器,所述控制器的输入端连接所 述第三温度传感器。
7. 根据权利要求4、5或6所述的电池组的热管理装置,其特征在于,电池组调温液输出 端口、加热回路的一端和冷却回路的一端通过第一三通阀连接,电池组调温液输入端口、加 热回路的另一端和冷却回路的另一端通过第二三通阀连接,所述控制器的输出端连接所述 第一三通阀和所述第二三通阀。
8. 根据权利要求7所述的电池组的热管理装置,其特征在于,所述电池组调温液输出端 口处的管路上设置有水栗,所述控制器的输出端连接所述水栗。
9. 根据权利要求7所述的电池组的热管理装置,其特征在于,所述冷却装置包括散热风 扇,所述控制器的输出端连接所述散热风扇的控制信号输入端。
10. 根据权利要求9所述的电池组的热管理装置,其特征在于,所述冷却装置还包括冷 却箱体,所述冷却回路设置于所述冷却箱体中,所述散热风扇设置于所述冷却箱体的任一 侧面上,以实现冷却箱体内外的空气流通。
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