CN217347555U - 电池热管理系统及作业机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热管理领域，提供一种电池热管理系统及作业机械，其中，电池热管理系统，包括：散热回路和冷却回路，第一温度传感器用于检测电池温度；第二温度传感器用于检测外部环境温度；控制器基于第一温度传感器和第二温度传感器的数值，控制散热回路和冷却回路择一开启。用以解决现有技术中冷却装置频繁启闭，整车耗电量大的缺陷，本实用新型提供的电池热管理系统，通过第一温度传感器和第二温度传感器获取的环境温度和电池温度来实现控制器对散热回路和冷却回路的启闭控制，在外部环境温度较低时，可以通过散热回路实现外部环境与电池的热交换，从而对电池降温，延长冷却回路的使用寿命，同时也降低能耗。

Description

电池热管理系统及作业机械

技术领域

本实用新型涉及热管理技术领域，尤其涉及一种电池热管理系统及作业机械。

背景技术

目前作业机械主流的动力电池包冷却方式为液冷方式，即电池工作时，温度自然上升直至到达设定温度后开启冷却装置，将温度降至设定温度，形成了“升温-冷却-再升温”的温度控制现状，不利于电池寿命及性能。

现有的动力电池热管理方案是当动力电池温度未达到冷却开启设定温度之前，冷却装置不工作，此过程中动力电池温度逐渐上升；当动力电池温度达到冷却开启设定温度时，启动空调系统快速冷却。冷却装置工作时频繁启闭，整车耗电量大，需频繁充电。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池热管理系统及作业机械，用以解决现有技术中冷却装置工作时频繁启闭，整车耗电量大的缺陷，实现散热回路利用外部环境对电池进行散热，减少冷却回路的频繁启停，降低能耗。

本实用新型提供一种电池热管理系统，包括：

散热回路，所述散热回路包括循环水，所述循环水用于吸收外部环境的冷量与电池换热；

冷却回路，所述冷却回路包括制冷剂，所述循环水吸收所述制冷剂的冷量与所述电池换热；

第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述电池上，用于检测所述电池温度；

第二温度传感器，用于检测外部环境温度；

控制器，所述控制器基于所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的数值，控制所述散热回路和所述冷却回路择一开启。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，所述散热回路包括形成循环回路的散热器、水泵和换热器，所述换热器用于与所述电池热交换。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，所述第二温度传感器设置在所述散热器上，用于检测所述散热器所处的外部环境温度。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，所述冷却回路包括压缩机和冷凝器，所述压缩机、所述冷凝器与所述换热器形成循环回路。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，还包括加热器，所述加热器用于对所述电池进行加热。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，还包括控制阀，所述控制阀设置在所述换热器和所述散热器之间，所述加热器一端与所述控制阀连接，所述加热器另一端与所述水泵连接，形成对电池加热的循环回路。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，所述控制器包括数据接收模块、数据比较模块和数据发送模块，所述数据接收模块与所述数据比较模块电信号连接，所述数据比较模块与所述数据发送模块电信号连接；

其中，所述数据接收模块用于接收所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的数据，所述数据比较模块用于比较所述第一温度传感器采集的数据与第一预设值组，以及所述第二温度传感器采集的数据与第二预设值组，所述数据发送模块用于将所述数据比较模块的数据数据比较结果发送给所述散热回路和所述冷却回路，控制所述散热回路和所述冷却回路的开关。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，所述散热回路包括第一风扇，所述第一风扇置于所述散热器上，用于对所述散热器降温。

根据本实用新型提供的电池热管理系统，所述冷却回路包括第二风扇，所述第二风扇置于所述冷凝器上，用于对所述冷凝器散热。

本实用新型提供了一种作业机械，包括：上述的电池热管理系统。

本实用新型提供的电池热管理系统，通过第一温度传感器和第二温度传感器获取的环境温度和电池温度来实现控制器对散热回路和冷却回路的启闭控制，在外部环境温度较低时，可以通过散热回路实现外部环境与电池的热交换，从而对电池降温，有效避免了冷却回路的冷启动和频繁启闭，延长冷却回路的使用寿命，同时也降低能耗。

进一步，在本实用新型提供的作业机械中，由于具备如上所述的电池热管理系统，因此同样具备如上所述的各种优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的电池热管理系统结构示意图。

附图标记：

100：换热器；101：控制阀；102：散热器；103：补水箱；104：水泵；105：第一风扇；106：第二温度传感器；200：压缩机；201：冷凝器；202：第二风扇；300：加热器；301：电池；302：第一温度传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1，对本实用新型的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本实用新型的示意性实施方式，并不对本实用新型构成限定。

如图1所示，本实用新型提供了一种电池热管理系统，包括：散热回路、冷却回路、第一温度传感器302、第二温度传感器106和控制器，散热回路用于对电池301进行水冷散热，也就是说，散热回路包括循环水，循环水用于吸收外部环境的冷量与电池301换热用于对电池进行水冷散热；冷却回路包括制冷剂，循环水吸收制冷剂的冷量与电池301换热用于对电池进行冷却剂散热；换言之，散热回路通过循环水将外部环境的冷量传递给电池301，对电池301进行散热；冷却回路用于对电池301进行冷却剂散热，也就是说，冷却回路通过主动生成冷量传递给电池301，对电池301进行散热。第一温度传感器302设置在电池301上，用于检测电池301温度；第二温度传感器106用于检测外部环境温度；控制器基于第一温度传感器302和第二温度传感器106的数值，控制散热回路和冷却回路择一开启。

具体地，第一温度传感器302检测电池301温度，在电池301温度达到需要散热的温度时，且第二温度传感器106检测到的室外温度较低，此时，控制器控制散热回路将外界环境的冷量传递给电池301，对电池301进行散热，能耗低。在电池301温度达到需要散热的温度时，且室外温度较高，此时，控制器控制冷却回路开启，将冷却回路产生的冷量传递给电池301，对电池301进行冷却散热。实现在外部环境温度较低时，不需要冷启动冷却回路，避免冷却回路中的元器件的损伤，同时通过外部环境的冷量对电池301进行降温，能耗低。

具体地，在本实用新型的一个实施例中，散热回路包括形成循环回路的散热器102、水泵104和换热器100，换热器100用于与电池301热交换。水泵104将散热回路中的循环水进行循环驱动，散热器102置于室外，循环水经过散热器102时，散热器102将循环水中的热量带走，使循环水冷却降温，循环水循环至换热器100后，将外界环境的冷量传递给电池301，将电池301的热量带走，从而实现了外部环境的冷量对电池301进行散热降温的效果。其中，水泵104可以为电子水泵。

换言之，水泵104的出水口与换热器100的第一进水口连接，换热器100的第一出水口与散热器102的进水口连接，散热器102的出水口与水泵104的进水口连接。在外部环境温度较高时，需要冷却回路开启主动散热，此时关闭散热器102的散热功能，散热器102只作为循环水的循环通道。

进一步地，在本实用新型的另一个实施例中，冷却回路包括压缩机200和冷凝器201，压缩机200、冷凝器201与换热器100形成循环回路。压缩机200产生高温高压制冷剂，冷凝器201对高温高压制冷剂进行降温，低温制冷剂进入换热器100后，将电池301温度带走，从而对电池301降温，升温的制冷剂再回到压缩机200中，进行循环制冷。

换言之，压缩机200的出口与冷凝器201的进口连接，冷凝器201的出口与换热器100的第二进水口连接，换热器100的第二出水口与压缩机200的进口连接。散热回路和制冷回路通过换热器100连接，实现交替对电池301的降温。

例如，在本实用新型的一个可选实施例中，散热回路包括第一风扇105，第一风扇105置于散热器102上，用于对散热器102降温。其中，散热器102连接有补水箱103，对散热器102补充循环水。

另外，在本实用新型的另一个可选实施例中，冷却回路包括第二风扇202，第二风扇202置于冷凝器201上，用于对冷凝器201散热。

继续参考图1，进一步地，在本实用新型的其他实施例中，电池热管理系统还包括加热器300，加热器300用于对电池301进行加热。

在第二温度传感器106检测的温度较低时，也就是说，外部环境处于极寒条件下，电池301未达到工作温度。此时，需要开启加热器300，对电池301进行预热，在加热器300对电池301加热时，第一温度传感器302检测到电池301温度达到电池301工作温度，控制器控制加热器300关闭，并且开启散热器102。

具体地，在本实用新型的一些实施例中，电池热管理系统还包括控制阀101，控制阀101设置在换热器100和散热器102之间，加热器300一端与控制阀101连接，加热器300另一端与水泵104连接，形成对电池301加热的循环回路。

换句话说，控制阀101为三通阀，包括第一阀口、第二阀口和第三阀口，第一阀口与换热器100的第一出水口连接，第二阀口与散热器102的进口连接，第三阀口与加热器300的进口连接。加热器300的出口与水泵104的进水口连接。在加热循环回路中，循环水在换热器100、加热器300、水泵104中循环，加热器300开启后，对循环水加热，高温的循环水在换热器100中对电池301进行加热。在不需要加热，且需要开启散热循环时，控制阀101的第三阀口关闭，第二阀口开启；在需要加热时，控制阀101的第二阀口关闭，第三阀口开启。

在需要开启冷却回路时，例如，关闭散热器102，控制阀101的第三阀口关闭，第二阀口开启，循环水经过作为通道的散热器102进行循环；或者，为了避免外界温度过高，影响循环水温度，关闭加热器300，控制阀101的第二阀口关闭，第三阀口开启，循环水经过作为通道的加热器300进行循环。

此外，在本实用新型的其他可选实施例中，第二温度传感器106设置在散热器102上，用于检测散热器102所处的外部环境温度。或者，第二温度传感器106也可以设置在作业机械的外部车体上，用于检测外部环境温度。

具体地，针对本实用新型的控制器而言，在本实用新型的一些可选实施例中，控制器包括数据接收模块、数据比较模块和数据发送模块，数据接收模块与数据比较模块电信号连接，数据比较模块与数据发送模块电信号连接。

其中，数据接收模块用于接收第一温度传感器302和第二温度传感器106的数据，也就是说，数据接收模块与第一温度传感器302和第二温度传感器106电信号连接。数据比较模块用于比较第一温度传感器302采集的数据与第一预设值组，以及比较第二温度传感器106采集的数据与第二预设值组。数据发送模块用于将数据比较模块的数据比较结果发送给散热回路和冷却回路，控制散热回路和冷却回路的开关。

例如，第一预设值组包括预热关闭温度值和冷却开启温度值，其中，冷却开启温度值大于预热关闭温度值，预热关闭温度值即为加热器300将电池301温度加热到工作温度，可以关闭加热器300的温度；冷却开启温度即为在电池301不断工作的过程中，电池301的温度不断升高，外部环境的温度已无法对电池301进行有效降温，因此，需要开启冷却回路的温度。

第二预设值组包括第一环境温度值和第二环境温度值，其中，第一环境温度值低于第二环境温度值，例如第一环境温度值低于10度，第二环境温度值高于10度。

针对本实用新型的控制过程具体来说，在电池301开启前，第一温度传感器302采集电池301的当前温度，将第一温度传感器302获取的温度与预热关闭温度值进行比较，如果低于预热关闭温度值，即处于低温环境下，开启加热器300，控制阀101的第二阀口关闭，第三阀口开启。加热至第一温度传感器302获取的温度大于等于预热关闭温度值时，关闭加热器300。此时，第二温度传感器106获取外部环境温度，将第二温度传感器106采集的温度与第一环境温度、第二环境温度进行比较，在第二温度传感器106采集的温度小于第一环境温度时，关闭加热器300的同时开启散热回路，即控制阀101的第二阀口打开，第三阀口关闭，散热器102开启，对电池301进行散热。

也就是说，在低温环境下，尤其极寒地区压缩机200开启自我保护功能，无法启动压缩机200，冷却回路不能对工作中的电池301进行散热，导致电池301系统热失控，车辆无法正常运行。此时，通过开启散热回路，利用外部环境的冷量对电池301进行降温。

在第二温度传感器106采集的温度与第一环境温度、第二环境温度进行比较时，第二温度传感器106采集的温度大于第二环境温度时，即此时为非低温环境，压缩机200可以正常工作，关闭加热器300的同时开启冷却回路，即控制阀101保持第二阀口关闭，第三阀口开启，实现循环水的流动，开启压缩机200和冷凝器201开始主动冷却。

此外，在散热回路对电池301散热的过程中，由于电池301工作过程温度不断的升高，以至于散热回路无法满足电池301的散热需求，在第一温度传感器302采集的温度大于等于冷却开启温度值后，控制阀101的第二阀口关闭，第三阀口开启，散热器102关闭，冷却回路开启，通过制冷剂对循环水进行降温，从而实现对电池301的降温。

本实用新型还提供了一种作业机械，包括：上述实施例的电池热管理系统。其中，作业机械可以为诸如起重机、挖掘机、桩机等工程机械，或者为诸如登高车、消防车、搅拌车、纯电动宽体车等工程车辆。

本实用新型提供的电池热管理系统，通过第一温度传感器302和第二温度传感器106获取的环境温度和电池301温度来实现控制器对散热回路和冷却回路的启闭控制，在外部环境温度较低时，可以通过散热回路实现外部环境与电池301的热交换，从而对电池301降温，有效避免了冷却回路的冷启动和频繁启闭，延长冷却回路的使用寿命，同时也降低能耗。

进一步，在本实用新型提供的作业机械中，由于具备如上所述的电池热管理系统，因此同样具备如上所述的各种优势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括：

散热回路，所述散热回路包括循环水，所述循环水用于吸收外部环境的冷量与电池换热；

冷却回路，所述冷却回路包括制冷剂，所述循环水吸收所述制冷剂的冷量与所述电池换热；

第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述电池上，用于检测所述电池温度；

第二温度传感器，用于检测外部环境温度；

控制器，所述控制器基于所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的数值，控制所述散热回路和所述冷却回路择一开启。

2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述散热回路包括形成循环回路的散热器、水泵和换热器，所述换热器用于与所述电池热交换。

3.根据权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第二温度传感器设置在所述散热器上，用于检测所述散热器所处的外部环境温度。

4.根据权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于，所述冷却回路包括压缩机和冷凝器，所述压缩机、所述冷凝器与所述换热器形成循环回路。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括加热器，所述加热器用于对所述电池进行加热。

6.根据权利要求5所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括控制阀，所述控制阀设置在所述换热器和所述散热器之间，所述加热器一端与所述控制阀连接，所述加热器另一端与所述水泵连接，形成对电池加热的循环回路。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，所述控制器包括数据接收模块、数据比较模块和数据发送模块，所述数据接收模块与所述数据比较模块电信号连接，所述数据比较模块与所述数据发送模块电信号连接；

其中，所述数据接收模块用于接收所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的数据，所述数据比较模块用于比较所述第一温度传感器采集的数据与第一预设值组，以及所述第二温度传感器采集的数据与第二预设值组，所述数据发送模块用于将所述数据比较模块的数据比较结果发送给所述散热回路和所述冷却回路，控制所述散热回路和所述冷却回路的开关。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，所述散热回路包括第一风扇，所述第一风扇置于所述散热器上，用于对所述散热器降温。

9.根据权利要求4所述的电池热管理系统，其特征在于，所述冷却回路包括第二风扇，所述第二风扇置于所述冷凝器上，用于对所述冷凝器散热。

10.一种作业机械，其特征在于，包括：权利要求1至9中任一项所述的电池热管理系统。

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