一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特指一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置及控制方法,包括主水箱、電機水泵、副水箱、水位傳感器、電磁閥一、管路加熱器、三通閥、鋰電池組、溫度傳感器、控制器、電磁閥二、散熱箱,電機水泵、溫度傳感器、控制器、水位傳感器、電磁閥一與電磁閥二通過導線連接組成控制系統(tǒng)，主水箱、副水箱、電磁閥一、電磁閥二、散熱箱、三通閥與鋰電池組通過管路連接組成散熱回路，主水箱、副水箱、電磁閥一、管路加熱器、三通閥與鋰電池組通過管路連接組成加熱回路。通過三種不同的循環(huán)方式保證電池工作在穩(wěn)定、高效、安全的溫度范圍內(nèi)，大大減少過多的放熱損耗達到節(jié)能的同時延長電池的使用壽命。
【專利說明】
一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特指一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2016年是我國“十三五”計劃的第一年，在電動汽車方面，科技部已研究制定了電動汽車“十二五”科技發(fā)展專項規(guī)劃，已將動力電池的安全性、一致性、耐久性等特性作為重點突破口，動力電池的技術(shù)性能突破受到許多外界條件的限制，尤其是溫度條件的制約，良好的運行溫度是動力電池安全、高效工作的前提。因此，開發(fā)一種行之有效的電池熱管理系統(tǒng)，設(shè)計一種穩(wěn)定、高效的電池箱體、電池組的散熱和升溫結(jié)構(gòu)形式對于提高電池組整體性能具有重要意義。鋰離子電池以其優(yōu)越的性能廣泛應用于電動汽車中，它的最佳工作溫度范圍在20度至40度之間，然而，工作過程當中鋰離子電池產(chǎn)熱明顯，如果不及時散熱，很容易引起電池內(nèi)部的熱量堆積，當環(huán)境溫度較高時電池組內(nèi)部最高溫度可超過60度，可能導致電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障甚至發(fā)生安全事故，同時較低的環(huán)境溫度對電池內(nèi)阻的影響也不容忽視，尤其是歐姆內(nèi)阻，低溫會增大電池內(nèi)阻，降低輸出功率。現(xiàn)有電動汽車電池冷卻方式單一，各系統(tǒng)缺少相互結(jié)合的熱管理方案，效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上問題，本發(fā)明提供一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置及控制方法，通過獨具特色的循環(huán)方式保證動力電池工作在穩(wěn)定、高效、安全的溫度范圍內(nèi)，從而大大減少過多的放熱損耗達到綠色節(jié)能的同時延長電池的使用壽命。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，包括主水箱、電機水栗、管路、副水箱、水位傳感器、電磁閥一、管路加熱器、三通閥、鋰電池組、溫度傳感器、控制器、電磁閥二、散熱箱，電機水栗、溫度傳感器、控制器、水位傳感器、電磁閥一與電磁閥二通過導線對應連接組成電池熱管理控制系統(tǒng)，主水箱、副水箱、電磁閥一、電磁閥二、散熱箱、三通閥與鋰電池組通過管路對應連接組成電池組散熱回路，主水箱、副水箱、電磁閥一、管路加熱器、三通閥與鋰電池組通過管路對應連接組成電池組加熱回路，電池組散熱回路包括高溫散熱回路與中溫散熱回路。
[0006]進一步而言，所述水位傳感器設(shè)于副水箱內(nèi)，溫度傳感器均布于鋰電池組內(nèi)，水位傳感器與溫度傳感器分別通過導線連接于控制器，控制器通過導線連接于電機水栗、水位傳感器、電磁閥一與電磁閥二。
[0007]進一步而言，所述電磁閥一的一端連接于副水箱的出水口一，另一端通過管路連接于管路加熱器，電磁閥二的一端連接于副水箱的出水口二，另一端通過管路連接于散熱箱。
[0008]進一步而言，所述電機水栗一端通過管路連接于主水箱的出水口，另一端通過管路連接于副水箱的進水口。
[0009]進一步而言，所述三通閥的三個連接口分別通過管路連接管路加熱器、散熱箱與鋰電池組。
[0010]進一步而言，所述散熱箱安裝于電動汽車前柵欄位置上。
[0011]進一步而言，所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置的控制方法，其步驟如下:
[0012]步驟一，汽車啟動之前，電磁閥一與電磁閥二均處于關(guān)閉狀態(tài)，水位傳感器檢測副水箱是否充滿冷卻液，若沒有滿，控制器則發(fā)出指令讓電機水栗工作，向副水箱注入冷卻液直至注滿，此時電機水栗停止工作；
[0013]步聚二，汽車啟動后，溫度傳感器檢測鋰電池組的溫度，信號傳至控制器判斷是否處于最佳工作溫度范圍20 0C?40 0C，若溫度過低，則打開加熱回路，此時電機水栗持續(xù)工作保證副水箱始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一開啟，電磁閥二關(guān)閉，管路加熱管工作，設(shè)定加熱溫度為50 ± 5°C，冷卻液流經(jīng)管路加熱器后，溫度迅速升高，從而流進鋰電池組對其快速加熱，當溫度上升至最佳范圍內(nèi)且基本保持穩(wěn)定時，電磁閥一關(guān)閉，管路加熱器、電機水栗停止工作；
[0014]步聚三，鋰電池處于充電或放電狀態(tài)時，其單體或平均溫度高于某值時，便開啟中溫散熱回路，電機水栗開始工作保證副水箱始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一開啟，管路加熱器關(guān)閉，冷卻液流進鋰電池通過循環(huán)流動散熱，直至鋰電池組的溫度穩(wěn)定在最佳范圍內(nèi)時，中溫散熱回路關(guān)閉，當鋰電池組溫度持續(xù)升高，中溫散熱回路不能滿足快速降溫需求時，則開啟電池組高溫散熱回路進行散熱；
[0015]步聚四，鋰電池組處于高溫放電或充電狀態(tài)時，當溫度持續(xù)升高，而中溫散熱回路又不能快速將熱量帶走時，開啟電池組高溫散熱回路進行散熱，電機水栗持續(xù)工作，保證副水箱始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一關(guān)閉，電磁閥二開啟，冷卻液先進入散熱箱再進入鋰電池組中。
[0016]本發(fā)明有益效果:
[0017]1.本發(fā)明可有效滿足電池組在不同程度的高溫環(huán)境下進行有效的自我調(diào)節(jié)，始終使電池組工作在最佳溫度范圍內(nèi)，溫度控制精度較高，可以保證整車適用的環(huán)境溫度范圍廣，因此產(chǎn)品覆蓋的市場范圍更加廣闊；
[0018]2.本發(fā)明中電池組高溫散熱回路采用空冷與液冷相結(jié)合的冷卻方式，可以使高溫的電池組快速降溫到適宜的溫度范圍，大大提升了散熱效率以及整車在夏季的使用性能；
[0019]3.本發(fā)明中電池組加熱回路采用管路加熱器對冷卻液進行加熱，可以提高加熱效率，保證整車在較低溫度下的行駛和冷啟動要求，有效提升整車在冬季的使用性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)原理圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明電池組高溫散熱回路原理圖；
[0022]圖3是本發(fā)明電池組中溫散熱回路原理圖；
[0023]圖4是本發(fā)明電池組加熱回路原理圖；
[0024]圖5是本發(fā)明電池熱管理控制系統(tǒng)原理圖。
[0025]1、主水箱;2、電機水栗;3、管路;4、副水箱;5、水位傳感器;6、電磁閥一;7、管路加熱器;8、三通閥；9、鋰電池組；10、溫度傳感器；11、控制器；12、電磁閥二； 13、散熱箱；14、導線；15、出水口一; 16、出水口二。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，包括主水箱1、電機水栗2、管路3、副水箱4、水位傳感器5、電磁閥一 6、管路加熱器7、三通閥8、鋰電池組9、溫度傳感器1、控制器11、電磁閥二 12、散熱箱13，電機水栗2、溫度傳感器1、控制器11、水位傳感器5、電磁閥一6與電磁閥二 12通過導線14對應連接組成電池熱管理控制系統(tǒng)，主水箱1、副水箱4、電磁閥二 12、散熱箱13、三通閥8與鋰電池組9通過管路3對應連接組成電池組散熱回路，主水箱1、副水箱4、電磁閥一 6、管路加熱器7、三通閥8與鋰電池組9通過管路3對應連接組成電池組加熱回路，電池組散熱回路包括高溫散熱回路與中溫散熱回路。
[0028]以上所述構(gòu)成本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)。
[0029]本發(fā)明所述高溫散熱回路采用液冷和空冷相結(jié)合的冷卻方式，通過散熱箱13對冷卻液先進行空冷降溫，從而使高溫的電池組快速降溫到適宜的溫度范圍，有效提升了散熱效率以及夏季的使用性能;本發(fā)明所述加熱回路采用液熱的加熱方式，通過管路加熱器7對管路3內(nèi)的冷卻液快速加熱，可以提高加熱效率，保證整車在較低溫度下的行駛和冷啟動要求，有效提升整車在冬季的使用性能。本發(fā)明所述電池組散熱回路包括高溫散熱回路與中溫散熱回路，其中，中溫散熱回路即管路加熱器7不工作時的加熱回路。
[0030]更具體而言，所述水位傳感器5設(shè)于副水箱4內(nèi)，溫度傳感器10均布于鋰電池組9內(nèi)，水位傳感器5與溫度傳感器10分別通過導線14連接于控制器11，控制器11通過導線14連接于電機水栗2、水位傳感器5、電磁閥一6與電磁閥二 12。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過水位傳感器5與溫度傳感器10將水位與溫度信號傳輸至控制器11，再通過控制器(11)再將輸出信號傳送于電機水栗2、水位傳感器5、電磁閥一6與電磁閥二 12。
[0031]更具體而言，所述電磁閥一6的一端連接于副水箱4的出水口一 15，另一端通過管路3連接于管路加熱器7，電磁閥二 12的一端連接于副水箱4的出水口二 16，另一端通過管路3連接于散熱箱13。
[0032]更具體而言，所述電機水栗2—端通過管路3連接于主水箱I的出水口，另一端通過管路3連接于副水箱4的進水口。通過電機水栗2抽出主水箱I內(nèi)的冷卻液，使其整個管路形成循環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0033]更具體而言，所述三通閥8的三個連接口分別通過管路3連接管路加熱器7、散熱箱13與鋰電池組9。
[0034]更具體而言，所述散熱箱13安裝于電動汽車前柵欄位置上。采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，通過空冷方式，利用行駛過程中的高速空氣對流帶走熱量，使冷卻液降溫更快。
[0035]本發(fā)明所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置的控制方法如下:
[0036]步驟一，汽車啟動之前，電磁閥一6與電磁閥二 12均處于關(guān)閉狀態(tài)，水位傳感器5檢測副水箱4是否充滿冷卻液，若沒有滿，控制器11則發(fā)出指令讓電機水栗2工作，向副水箱4注入冷卻液直至注滿，此時電機水栗2停止工作；
[0037]步聚二，汽車啟動后，溫度傳感器10檢測鋰電池組9的溫度，信號傳至控制器11判斷是否處于最佳工作溫度范圍(20°C?40°C)，如果溫度過低，則打開鋰電池組9加熱回路，此時電機水栗2持續(xù)工作保證副水箱4始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一6開啟，電磁閥二 12并閉，管路加熱器7工作，設(shè)定加熱溫度為50 ±5°C，冷卻液流經(jīng)管路加熱器7后，溫度迅速升高，從而流進鋰電池組9對其快速加熱，當溫度上升至最佳范圍內(nèi)且基本保持穩(wěn)定時，電磁閥一6關(guān)閉，管路加熱器7、電機水栗2停止工作，充電時，電機水栗2、電磁閥一6、管路加熱器7直接由外部充電電源供電，以降低電池組負荷，減少能量損耗，提高電能利用率；
[0038]步聚三，鋰電池處于充電或放電狀態(tài)時，其單體或平均溫度高于某值時，便開啟中溫散熱回路，電機水栗2開始工作保證副水箱4始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一6開啟，管路加熱器7關(guān)閉，冷卻液流進鋰電池組9通過循環(huán)流動散熱，直至鋰電池組9的溫度穩(wěn)定在最佳范圍內(nèi)時，中溫散熱回路關(guān)閉，充電時，電機水栗2、電磁閥一6直接由外部充電電源供電，以降低電池組負荷，減少能量損耗，提高電能利用率，當鋰電池組9溫度持續(xù)升高，中溫散熱回路不能滿足快速降溫需求時，則開啟電池組高溫散熱回路進行散熱；
[0039]步聚四，鋰電池組9處于高溫放電或充電狀態(tài)時，當溫度持續(xù)升高，而中溫散熱回路又不能快速將熱量帶走時，開啟電池組高溫散熱回路進行散熱，電機水栗2持續(xù)工作，保證副水箱4始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一6關(guān)閉，電磁閥二 12開啟，冷卻液進入散熱箱13，充電時，電機水栗2、電磁閥二 12直接由外部充電電源供電，以降鋰電池組9的負荷，減少能量損耗，提尚電能利用率。
[0040]以上為本發(fā)明較佳的實施方式，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，包括主水箱(I)、電機水栗(2)、管路(3)、副水箱(4)、水位傳感器(5)、電磁閥一 (6)、管路加熱器(7)、三通閥(8)、鋰電池組(9)、溫度傳感器(10)、控制器(11)、電磁閥二(12)、散熱箱(13)，其特征在于:所述電機水栗(2)、溫度傳感器(10)、控制器(11)、水位傳感器(5)、電磁閥一 (6)與電磁閥二(12)通過導線(14)對應連接組成電池熱管理控制系統(tǒng)，所述主水箱(I)、副水箱(4)、電磁閥一(6)、電磁閥二(I2)、散熱箱(13)、三通閥(8)與鋰電池組(9)通過管路(3)對應連接組成電池組散熱回路，所述主水箱(I)、副水箱(4)、電磁閥一 (6)、管路加熱器(7)、三通閥(8)與鋰電池組(9)通過管路(3)對應連接組成電池組加熱回路，所述電池組散熱回路包括高溫散熱回路與中溫散熱回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，其特征在于:所述水位傳感器(5)設(shè)于副水箱(4)內(nèi)，所述溫度傳感器(10)均布于鋰電池組(9)內(nèi)，所述水位傳感器(5)與溫度傳感器(10)分別通過導線(14)連接于控制器(11)，所述控制器(11)通過導線(14)連接于電機水栗(2)、水位傳感器(5)、電磁閥一 (6)與電磁閥二(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，其特征在于:所述電磁閥一(6)的一端連接于副水箱(4)的出水口一(15)，另一端通過管路(3)連接于管路加熱器(7)，所述電磁閥二(12)的一端連接于副水箱(4)的出水口二(16)，另一端通過管路(3)連接于散熱箱(13)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，其特征在于:所述電機水栗(2)—端通過管路(3)連接于主水箱(I)的出水口，另一端通過管路(3)連接于副水箱(4)的進水口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，其特征在于:所述三通閥(8)的三個連接口分別通過管路(3)連接管路加熱器(7)、散熱箱(13)與鋰電池組(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置，其特征在于:所述散熱箱(13)安裝于電動汽車前柵欄位置上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電動汽車電池熱管理系統(tǒng)的循環(huán)裝置的控制方法，其步驟如下: 步驟一，汽車啟動之前，電磁閥一 (6)與電磁閥二(12)均處于關(guān)閉狀態(tài)，水位傳感器(5)檢測副水箱(4)是否充滿冷卻液，若沒有滿，控制器(11)則發(fā)出指令讓電機水栗(2)工作，向副水箱(4)注入冷卻液直至注滿，此時電機水栗(2)停止工作； 步聚二，汽車啟動后，溫度傳感器(10)檢測鋰電池組(9)的溫度，信號傳至控制器(11)判斷是否處于最佳工作溫度范圍20°C?40°C，若溫度過低，則打開鋰電池組(9)加熱回路，此時電機水栗(2)持續(xù)工作保證副水箱(4)始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一(6)開啟，電磁閥二(I2)關(guān)閉，管路加熱器(7)工作，設(shè)定加熱溫度為50±5°C，冷卻液流經(jīng)管路加熱器(7)后，溫度迅速升高，從而流進鋰電池組(9)對其快速加熱，當溫度上升至最佳范圍內(nèi)且基本保持穩(wěn)定時，電磁閥一(6)關(guān)閉，管路加熱器(7)、電機水栗(2)停止工作； 步聚三，鋰電池處于充電或放電狀態(tài)時，其單體或平均溫度高于某值時，便開啟電池組中溫散熱回路，電機水栗(2)開始工作保證副水箱(4)始終處于滿冷卻狀態(tài)，電磁閥一 (6)開啟，管路加熱器(7)關(guān)閉，冷卻液流進鋰電池(9)通過循環(huán)流動散熱，直至鋰電池組(9)的溫度穩(wěn)定在最佳范圍內(nèi)時，中溫散熱回路關(guān)閉，當鋰電池組(9)溫度持續(xù)升高，中溫散熱回路不能滿足快速降溫需求時，則開啟電池組高溫散熱回路進行散熱； 步聚四，鋰電池組(9)處于高溫放電或充電狀態(tài)時，當溫度持續(xù)升高，而中溫散熱回路又不能快速將熱量帶走時，開啟電池組高溫散熱回路進行散熱，電機水栗(2)持續(xù)工作，保證副水箱(4)始終處于滿冷卻液狀態(tài)，電磁閥一 (6)關(guān)閉，電磁閥二( 12)開啟，冷卻液進入散熱箱(13)再進入鋰電池組(9)中。
【文檔編號】H01M10/615GK106025428SQ201610361890
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】劉志恩, 嚴鵬, 鄭安棋, 路程, 肖廣聰, 田野, 陳雨青, 曾雄, 何穎
【申請人】武漢理工大學