一種動力電池熱管理系統及其控制方法技術方案

本發明專利技術提供了一種動力電池熱管理系統能夠有效的保證電池模組處于正常的工作溫度范圍內，提高電池模組的充放電能力及使用壽命。本發明專利技術提供的一種動力電池熱管理系統，包括電池模組、水箱、水泵、電加熱裝置、電機余熱交換裝置、車載空調制冷裝置，控制系統根據獲取的主電池模組溫度值控制所述水泵及換向閥，連通或者改變電池冷卻液回流路徑，實現電池冷卻液與所述電池模組的熱交換。

Power battery thermal management system and control method thereof

The invention provides a power battery thermal management system, which can effectively guarantee the battery module to be in the normal operating temperature range, and improve the charging and discharging capability and service life of the battery module. A battery thermal management system provided by the invention comprises a battery module, water tank, water pump, electric heating device, heat exchange device, motor vehicle air conditioning refrigeration device, control system according to the temperature value of the main battery module gets control of the pump and valve connected, or change the battery coolant return path, to achieve the exchange of battery the cooling liquid and the heat of the battery module.

【技術實現步驟摘要】
一種動力電池熱管理系統及其控制方法
本專利技術涉及電動汽車設計制造
，特別涉及一種動力電池熱管理系統及其控制方法。
技術介紹
電池組是電動汽車唯一的動力源，它的性能好壞直接影響整車的性能，電池組的溫度對電池的性能和壽命有重要的影響，電池使用溫度過高或過低都對其充放電容量有直接影響，會降低其使用壽命。電動汽車電池組是由單體電芯串并聯組成的，某一單體電芯的溫度過高或過低，致使各個單體電芯內阻產熱不同，而長期的生熱不均，進一步加劇電芯之間的溫差，影響電芯的充放電能力，而電池模組的容量與最差單體電芯保持一致，所以單體電芯溫度高低直接影響電池模組性能，進一步影響整車的運行，可見電池模組的內部溫差是不容忽視的。目前國內外的研究主要集中在電池的冷卻系統上，如CN102315498B，當電動汽車處于低溫狀態時同樣影響電芯的正常使用，而CN105206893A雖考慮了電芯的加熱但其使用PTC直接貼合電池模組進行加熱，導致電芯加熱不均同時電池模組的直接貼合也存在一定的電芯散熱問題。
技術實現思路
本專利技術實施例提供了一種動力電池熱管理系統能夠有效的保證電池組處于正常的工作溫度范圍內，提高電池組的充放電能力及使用壽命。本專利技術實施例所提供的一種動力電池熱管理系統，包括包括電池模組、水箱、水泵、電加熱裝置、電機余熱交換裝置、車載空調制冷裝置，所述水箱經所述水泵連接至第一換向閥入口，所述電加熱裝置與所述電機余熱交換裝置并聯連接至所述第一換向閥出口與第二換向閥入口之間，所述第二換向閥與第三換向閥通過管路或者所述車載空調制冷裝置連接，所述電池模組通過所述第三換向閥與所述水箱連接，形成回路；所述電池模組及所述水箱內分別設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制系統通訊連接，所述控制系統控制換向閥及所述電加熱裝置；所述溫度傳感器獲取所述電池模組及電池冷卻液溫度，所述控制系統根據獲取的溫度值控制所述水泵及所述換向閥，連通或者改變所述電池冷卻液回流路徑，實現所述電池冷卻液與所述電池模組的熱交換。其中，所述電池模組內設置有水冷換熱板。其中，所述電加熱裝置采用PTC加熱方式。其中，所述車載空調制冷裝置與所述電池冷卻液熱交換方式采用液/液換熱或氣/液換熱方式。其中，所述電池冷卻液為水或者水與乙二醇的混合液。一種動力電池熱管理系統控制方法，包括：獲取電池模組溫度，并判斷所獲取溫度值是否處于設定的電池正常工作溫度范圍內；若所述溫度值小于所述設定的電池工作溫度范圍的最低值，則開啟加熱循環回路，若所述溫度值大于所述設定的電池工作溫度范圍的最高值，則開啟冷卻循環回路；獲取電池冷卻液進出電池模組的溫度值，并結合所述電池模組溫度及循環回路開啟時間，計算所述電池模組內通路換向時間，所述控制系統控制所述電池冷卻液換向。其中，在加熱循環回路中，進一步包括，獲取電機冷卻液溫度，若所述溫度值大于設定值，則關閉所述電加熱裝置，開啟電機換熱通路。其中，在冷卻循環回路中，所述電池冷卻液流經停止工作的所述電加熱裝置及所述第二換向閥，通過所述車載空調制冷裝置冷卻所述電池冷卻液。其中，判斷所述電池模組的溫度處于所述設定的工作溫度范圍內，則控制所述水泵及所述換向閥，關閉循環回路。其中，所述設定值為所述電池正常工作范圍端值的算術平均值。本專利技術提供的一種動力電池熱管理系統，充分利用電加熱裝置、電機余熱及車載空調制冷裝置對電池冷卻液進行加熱或冷卻，有效利用汽車能源，并且采用換向熱均衡，保證了電池模組整體處于正常的工作溫度范圍內。附圖說明圖1所示為本專利技術實施例提供的一種動力電池熱管理系統的連接結構示意圖。圖2所示為本專利技術實施例提供的一種動力電池熱管理系統控制方法流程示意圖。圖3所示為本專利技術實施例提供的一種動力電池熱管理系統具體控制流程示意圖。具體實施方式下面將結合附圖，對本專利技術實施例的實施方式進行清楚、完整地描述。圖1所示為本專利技術提供的一種動力電池熱管理系統的連接結構示意圖。如圖1所示，該動力電池熱管理系統包括：電池模組、水箱、水泵、電加熱裝置、電機余熱交換裝置及車載空調制冷裝置。水箱經水泵連接至第一換向閥入口，電加熱裝置與電機余熱交換裝置并聯連接至第一換向閥出口與第二換向閥入口之間，通過管路與車載空調制冷裝置并聯連接至第二換向閥出口與第三換向閥入口之間，電池模組通過第三換向閥與水箱連接，形成回路。其中，電池模組內設置有水冷換熱板，實現電池模組與電池冷卻液的熱交換。電池模組及水箱內分別設置有溫度傳感器，溫度傳感器與控制系統通訊連接，控制系統控制水泵、換向閥及電加熱裝置，水泵驅動電池冷卻液，由電池冷卻液與電池模組進行熱交換?？刂葡到y通過控制換向閥的打開和關閉實現電池制冷及加熱回路的打開和關閉。其中，電加熱裝置采用PTC加熱方式，滿足快速準確的加熱要求。車載空調制冷裝置與流經管路熱交換方式采用液/液換熱或氣/液換熱方式。電池冷卻液可以是水，也可以是水與乙二醇的混合液，保證一定比熱容的同時，降低了對管路的腐蝕性。當電池模組溫度低于設定的正常工作溫度范圍最低值時，控制系統控制水泵及電加熱裝置開啟，電池冷卻液流經電加熱裝置通過第二換向閥經管路、第三換向閥進入電池模組，與電池模組進行熱交換。當汽車運行過程中，監測電機冷卻液溫度達到一定值，控制系統控制第一換向閥將電池冷卻液流通路徑切換至電機余熱交換裝置，利用電機冷卻液熱量加熱電池冷卻液，被加熱的電池冷卻液與電池模組進行熱交換，保證電池模組工作在正常溫度范圍內。當電池模組溫度高于設定的正常工作溫度范圍最高值時，控制系統控制水泵及換向閥，電池冷卻液流經不工作的電加熱裝置、第二換向閥及車載空調制冷裝置，進入電池模組，與電池模組進行熱交換。根據電池模組溫度、熱交換時間及電池冷卻液進出口溫度，控制系統通過控制第三換向閥改變電池冷卻液進出電池模組流向，實現電池模組熱交換的均衡，保證電池模組整體溫度的一致性。電池模組溫度達到設定值時，控制系統停止水泵、關閉交換閥，停止回路循環。圖2所示為本專利技術提供的一種動力電池熱管理系統控制方法流程示意圖。如圖2所示，該方法包括：步驟一：獲取電池模組溫度，并判斷所獲取溫度值是否處于設定的電池正常工作溫度范圍內?？刂葡到y通過電池模組內的溫度傳感器實時獲取電池模組的溫度值，并判斷該溫度值是否處于設定的電池正常工作溫度范圍（T1~T2）內。其中，電池正常工作溫度范圍T1~T2為實驗測試值，預先設定于控制系統內。步驟二：若溫度值小于設定的工作溫度范圍最低值，則開啟加熱循環回路，若溫度值大于設定的工作溫度范圍最高值，則開啟冷卻循環回路。監測到電池模組溫度低于設定的工作溫度范圍最低值T1時，同時檢測電機冷卻液溫度低于T1與T2的算術平均值即（T1+T2）/2時，控制系統開啟水泵、換向閥及電加熱裝置，水泵驅動電池冷卻液，電池冷卻液流經電加熱裝置后升溫，通過第二換向閥、管路及第三換向閥進入電池模組內，與電池模組實現熱交換。當控制系統監測到電機冷卻液溫度高于T1與T2的算術平均值即（T1+T2）/2時，控制第一換向閥將電池冷卻液通路切換至電機余熱交換裝置，利用電機冷卻液熱量來加熱電池冷卻液，被加熱的電池冷卻液進入電池模組，與電池模組實現熱交換。電加熱裝置通路及電機余熱交換裝置通路只選擇其中一路接通，降低能耗的同時利用率也達到了最大。而當監測到電池本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種動力電池熱管理系統，其特征在于，包括電池模組、水箱、水泵、電加熱裝置、電機余熱交換裝置、車載空調制冷裝置，所述水箱經所述水泵連接至第一換向閥入口，所述電加熱裝置與所述電機余熱交換裝置并聯連接至所述第一換向閥出口與第二換向閥入口之間，所述第二換向閥與第三換向閥通過管路或者所述車載空調制冷裝置連接，所述電池模組通過所述第三換向閥與所述水箱連接，形成回路；所述電池模組及所述水箱內分別設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制系統通訊連接，所述控制系統控制換向閥及所述電加熱裝置；所述溫度傳感器獲取所述電池模組及電池冷卻液溫度，所述控制系統根據獲取的溫度值控制所述水泵及所述換向閥，連通或者改變所述電池冷卻液回流路徑，實現所述電池冷卻液與所述電池模組的熱交換。

【技術特征摘要】
1.一種動力電池熱管理系統，其特征在于，包括電池模組、水箱、水泵、電加熱裝置、電機余熱交換裝置、車載空調制冷裝置，所述水箱經所述水泵連接至第一換向閥入口，所述電加熱裝置與所述電機余熱交換裝置并聯連接至所述第一換向閥出口與第二換向閥入口之間，所述第二換向閥與第三換向閥通過管路或者所述車載空調制冷裝置連接，所述電池模組通過所述第三換向閥與所述水箱連接，形成回路；所述電池模組及所述水箱內分別設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制系統通訊連接，所述控制系統控制換向閥及所述電加熱裝置；所述溫度傳感器獲取所述電池模組及電池冷卻液溫度，所述控制系統根據獲取的溫度值控制所述水泵及所述換向閥，連通或者改變所述電池冷卻液回流路徑，實現所述電池冷卻液與所述電池模組的熱交換。2.根據權利要求1所述的動力電池熱管理系統，其特征在于，所述電池模組內設置有水冷換熱板。3.根據權利要求1所述的動力電池熱管理系統，其特征在于，所述電加熱裝置采用PTC加熱方式。4.根據權利要求1所述的動力電池熱管理系統，其特征在于，所述車載空調制冷裝置與所述電池冷卻液熱交換方式采用液/液換熱或氣/液換熱方式。5.根據權利要求1所述的動力電池熱管理系統，其特征在于，所述電池冷卻液為水或者水與乙二醇的混合液。6.一種動力電池熱管理系統控制方法，其特征在于，包括：獲取電池模組溫度，并...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳杰，湯龍江，劉宇，
申請(專利權)人：上海鼎研智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31