一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，包括電池模組，電池模組通過溫度采集線與電池管理控制器相連，所述電池模組的一側(cè)密封固定有電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩，電池模組的另一側(cè)密封固定有電池出風(fēng)導(dǎo)流罩，所述電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩進(jìn)風(fēng)口處密封固定有散熱板與渦流管；渦流管通過對應(yīng)的電磁閥與依次與打氣泵及發(fā)動機(jī)相連。本實用新型通過整合整車熱管理控制，利用混合動客車上打氣泵輸出的壓縮氣體和發(fā)動機(jī)冷卻水熱量為能量源，通過渦流管和散熱板為電池提供冷熱氣體，解決了對電池模組的溫度控制，保證了電池在嚴(yán)寒和酷暑的環(huán)境中都能夠工作在最佳的溫度范圍。
【專利說明】一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及新能源汽車設(shè)計與制造領(lǐng)域，尤其涉及一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國自然環(huán)境的不斷惡化，霧霾天氣越來越多，現(xiàn)已經(jīng)嚴(yán)重影響到了我們的生存環(huán)境，因此國家對節(jié)能減排的要求與政策力度也在空前的加大，在汽車領(lǐng)域，對節(jié)能減排擁有顯著效果的新能源客車則成為國家重點推廣產(chǎn)品，但是制約新能源客車汽車推廣的一個重要因素是車用動力電池的使用壽命過短，如何延長車用動力電池使用的壽命則成為了能否加快新能源客車汽車產(chǎn)品推廣的一個根本性條件。
[0003]影響車用動力電池使用壽命的重要因素有很多，除了電池自身的特性以外，車用動力電池模組在使用過程中內(nèi)部電芯溫度的控制及其一致性也是最為關(guān)鍵的因素。目前車用動力電池的最佳工作環(huán)境為15°C至35°C，動力電池模組內(nèi)部電芯溫度過高、過低或者溫差過大都會直接影響單體電芯的功率特性、長期影響下去就使得整個電池模組的壽命受到嚴(yán)重衰減。因此在做車用動力電池模組結(jié)構(gòu)設(shè)計時都需要充分的考慮到如何對動力電池模組進(jìn)行熱管理控制。
[0004]目前國內(nèi)主流電池生產(chǎn)商在車用動力電池模組的結(jié)構(gòu)設(shè)計上都是采用電阻絲加熱，或被動保溫防護(hù)；電池散熱采用通風(fēng)冷卻、液態(tài)冷卻、固體冷卻等等一系列降溫措施；因液態(tài)、固態(tài)散熱方式都存在漏電漏水安全隱患并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重難以在汽車上使用。所以市場上的車用動力電池一般都采用通風(fēng)冷卻和被動保溫防護(hù)，但是這種溫度控制方式很受外界環(huán)境溫度的影響，當(dāng)外界空氣溫度本身就過低或者過高，電池模塊的溫度就難以受到控制，而且受到整車結(jié)構(gòu)的限制電池模組內(nèi)部風(fēng)道結(jié)構(gòu)都無法很好的保證單體的加熱與散熱一致性。因此如何解決在整車結(jié)構(gòu)對電池模組有結(jié)構(gòu)限制的情況下，電池模組的高低溫控制和單體溫度一致性問題，成為延長車載電池模組使用壽命提高新能源客車汽車競爭力的關(guān)鍵所在。
實用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型公開了一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，通過電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)對電池模組的溫度精確控制；通過改變溫度控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)確保了電池模組中的電芯在溫度控制時一致性，提高了車載電池可用功率和整體使用壽命。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0007]一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，包括電池模組，電池模組通過溫度采集線與電池管理控制器相連，所述電池模組的一側(cè)密封固定有電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩，電池模組的另一側(cè)密封固定有電池出風(fēng)導(dǎo)流罩，所述電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩進(jìn)風(fēng)口處密封固定有散熱板與渦流管；渦流管通過對應(yīng)的電磁閥依次與打氣泵及發(fā)動機(jī)相連，散熱板的兩端通過對應(yīng)的電磁閥與發(fā)動機(jī)相連。
[0008]所述散熱板的兩端均與對應(yīng)的電磁閥的第一端相連，每個電磁閥的第二端均通過CAN通信線束與電池管理控制器相連，電磁閥的第三端均通過發(fā)動機(jī)散熱水路通道與發(fā)動機(jī)相連。
[0009]所述電池模組包括多個并行排列的電芯，電芯與電芯之間有留有作為加熱與散熱通風(fēng)道的間隙，電芯的極柱上與溫度采集線的一端相連，溫度采集線的另一端連接電池管理控制器。
[0010]所述渦流管對應(yīng)的電磁閥通過氣路管道與打氣泵相連。
[0011]所述電池出風(fēng)導(dǎo)流罩的出風(fēng)口側(cè)與風(fēng)機(jī)相連，風(fēng)機(jī)通過CAN通信線束與電池管理控制器相連。
[0012]所述散熱板為蜂窩式散熱板。
[0013]所述風(fēng)機(jī)為多檔位離心式風(fēng)機(jī)。
[0014]所述電磁閥為常閉閥門。
[0015]所述電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩的整體結(jié)構(gòu)為梯形結(jié)構(gòu)，在其結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)裝有多個圓弧型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流板，導(dǎo)流板呈不同弧度的彎曲，多個導(dǎo)流板呈不等間距的安裝。
[0016]所述散熱板的前端密封固定有過濾棉。打氣泵通過皮帶與發(fā)動機(jī)連接。
[0017]工作原理如下:發(fā)動機(jī)啟動以后會帶動打氣泵工作給整車儲氣筒打氣，同時發(fā)動機(jī)的水溫會上升。當(dāng)電池溫度高于30°C時，電池管理控制器會通過溫度采集線采集到當(dāng)前電池溫度的信息，同時電池管理控制器會通過CAN通信線束控制發(fā)動機(jī)帶動打氣泵工作，當(dāng)電池管理控制器檢測到氣路氣壓達(dá)到0.6Mpa以上后，會控制氣路上的電磁閥打開，使得氣路上的壓縮氣體進(jìn)入渦流管，渦流管通過對壓縮氣體進(jìn)行冷熱交換形成冷、熱兩股氣流，氣流分別向渦流管兩側(cè)流動，冷氣體直接導(dǎo)入電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩中，熱氣體排出渦流管，與此同時電池管理控制器會控制電池出風(fēng)導(dǎo)流罩出風(fēng)口側(cè)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行主動抽風(fēng)，冷氣體在通過電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩時會被導(dǎo)流罩內(nèi)的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)流保證氣體均勻穿過每個電芯與電芯之間的風(fēng)道，使得電芯散熱達(dá)到一致性，當(dāng)電池溫度下降至25°C以后，電池管理控制器會控制打氣泵、電磁閥、風(fēng)機(jī)的工作。
[0018]當(dāng)電池溫度低于15°C時，電池管理控制器會通過溫度采集線采集到當(dāng)前電池溫度的信息，同時也采集發(fā)動機(jī)散熱水路上的水溫信息，當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫高于65°C時，電池管理控制器會控制發(fā)動機(jī)散熱水路上的電磁閥打開。當(dāng)發(fā)動機(jī)中的冷卻水流過散熱板時，會使散熱板溫度上升，于此同時電池管理控制器啟動風(fēng)機(jī)進(jìn)行主動抽風(fēng)，外界氣體會依次通過過濾棉被凈化、通過散熱板被加熱、進(jìn)入電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩中，熱氣體在通過電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩時會被導(dǎo)流罩內(nèi)的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)流，保證氣體均勻的穿過每個電芯與電芯之間的風(fēng)道，使得電芯加熱達(dá)到一致性，當(dāng)電池溫度上升至20°C以后，電池管理控制器會控制風(fēng)機(jī)和發(fā)動機(jī)散熱水路上的電磁閥關(guān)閉。
[0019]本實用新型的有益效果:
[0020]1、以往的電池模組無法對電芯進(jìn)行快速的散熱和安全可靠的加熱，本實用新型通過整合整車熱管理控制，利用混合動客車上打氣泵輸出的壓縮氣體和發(fā)動機(jī)冷卻水熱量為能量源，通過渦流管和散熱板為電池提供冷熱氣體，解決了對電池模組的溫度控制，保證了電池在嚴(yán)寒和酷暑的環(huán)境中都能夠工作在最佳的溫度范圍。[0021]2、電池加熱和制冷時，通過控制電磁閥開啟角度控制水路和氣路的流量，同時控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)對電池模組溫度的精確控制。
[0022]3、沒有采用其他單獨能源進(jìn)行加熱制冷，而是通過利用混合動客車上發(fā)動機(jī)工作時本身產(chǎn)生的廢棄熱量和發(fā)動機(jī)帶動打氣泵工作時產(chǎn)生的多余壓縮氣體為能量源，節(jié)約了能量，提高了能源的利用率。
[0023]4、通過仿真分析，設(shè)計了電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩和電池出風(fēng)導(dǎo)流罩，保證了電池在加熱和散熱時的一致性，提高了電池的使用壽命。
[0024]5、電池模組的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了簡單緊湊化設(shè)計，適合于車輛批量化應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2本實用新型電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中，1、發(fā)動機(jī)；2、發(fā)動機(jī)散熱水路管道；3、打氣泵；4、氣路管道；5、電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩；6、電磁閥；7、渦流管；8、散熱板；9、過濾棉；10、電池模組；11、電池出風(fēng)導(dǎo)流罩；12、溫度采集線；13、電池管理控制器；14、CAN通信線束；15、風(fēng)機(jī)；16、導(dǎo)流板。
【具體實施方式】:
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0029]如圖1-2所示，新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)與裝置，包括以下4個部分:電池模組10、電池管理系統(tǒng)、電池加熱冷卻裝置、能量提供系統(tǒng)；
[0030]電池管理系統(tǒng)包括溫度采集線12、CAN通信線束14、電池管理控制器13、電磁閥6 ；電池加熱冷卻裝置包括多孔散熱板8、渦流管7、電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5、電池出風(fēng)導(dǎo)流罩11、風(fēng)機(jī)15 ;能量提供系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)散熱水路管道2及氣路管道4。
[0031]所述電池模組10中電芯進(jìn)行并行排列固定，電芯與電芯間有一定的間隙作為加熱與散熱的通風(fēng)道，電池溫度采集線12的一端固定于電芯極柱之上，電池溫度采集線12的另一端連接電池管理控制器13 ;電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5密封固定于并行排列的電芯的一側(cè)，電池出風(fēng)導(dǎo)流罩11密封固定于并行排列的電芯的另一側(cè)；散熱板8與渦流管7密封固定于電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5進(jìn)風(fēng)口處，散熱板8和渦流管7分別有接口，接口處分別連接一個電磁閥6，電磁閥6的另一端分別連接發(fā)動機(jī)散熱水路管道2和打氣泵3引出的氣路管道4，電磁閥6通過CAN通信線束14由電池管理控制器13控制，打氣泵3通過皮帶與發(fā)動機(jī)I連接，上述風(fēng)機(jī)15密封固定于電池出風(fēng)導(dǎo)流罩11,同樣受電池管理控制器13控制,所述電池過濾棉9密封固定于散熱板8前端。
[0032]上述裝置工作原理如下；
[0033]發(fā)動機(jī)I啟動以后會帶動打氣泵3工作給整車儲氣筒打氣，同時發(fā)動機(jī)I的水溫會上升。當(dāng)電池溫度高于30°C時，電池管理控制器13會通過溫度采集線12采集到當(dāng)前電池溫度的信息，同時電池管理控制器13會通過CAN通信線束14控制發(fā)動機(jī)I帶動打氣泵3工作，當(dāng)電池管理控制器13檢測到氣路氣壓達(dá)到0.6Mpa以上后，會控制氣路上的電磁閥6打開，使得氣路上的壓縮氣體進(jìn)入渦流管7，渦流管7通過對壓縮氣體進(jìn)行冷熱交換形成冷、熱兩股氣流，氣流分別向渦流管7兩側(cè)流動，冷氣體直接導(dǎo)入電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5中，熱氣體排出渦流管7。與此同時電池管理控制器13會控制電池出風(fēng)導(dǎo)流罩11出風(fēng)口側(cè)的風(fēng)機(jī)15進(jìn)行主動抽風(fēng)，冷氣體在通過電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5時會被導(dǎo)流罩內(nèi)的導(dǎo)流板16進(jìn)行導(dǎo)流保證氣體均勻穿過每個電芯與電芯之間的風(fēng)道，使得電芯散熱達(dá)到一致性，當(dāng)電池溫度下降至25°C以后，電池管理控制器13會控制打氣泵3、電磁閥6、風(fēng)機(jī)15的工作。
[0034]當(dāng)電池溫度低于15°C時，電池管理控制器13會通過溫度采集線12采集到當(dāng)前電池溫度的信息，同時也采集發(fā)動機(jī)散熱水路2上的水溫信息，當(dāng)發(fā)動機(jī)I溫高于65°C時，電池管理控制器13會控制發(fā)動機(jī)散熱水路2上的電磁閥6打開。當(dāng)發(fā)動機(jī)中的冷卻水流過散熱板8時,會使散熱板8溫度上升,于此同時電池管理控制器13啟動風(fēng)機(jī)15進(jìn)行主動抽風(fēng)，外界氣體會依次通過過濾棉9被凈化、通過散熱板8被加熱、進(jìn)入電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5中，熱氣體在通過電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5時會被導(dǎo)流罩內(nèi)的導(dǎo)流板16進(jìn)行導(dǎo)流，保證氣體均勻的穿過每個電芯與電芯之間的風(fēng)道，使得電芯加熱達(dá)到一致性，當(dāng)電池溫度上升至20°C以后，電池管理控制器13會控制風(fēng)機(jī)15和發(fā)動機(jī)散熱水路2上的電磁閥6關(guān)閉。
[0035]上述裝置降溫使用方式其特征在于采用了整車氣路為能源，以渦流管7為制冷結(jié)構(gòu)，當(dāng)整車氣路氣壓一般會穩(wěn)定在0.8Mpa，在該氣壓下渦流管7可以產(chǎn)生零下30°C的冷氣體，供給電池降溫。
[0036]上述裝置加熱使用方式其特征在于采用了發(fā)動機(jī)冷卻水為能量源，以散熱板8為制熱結(jié)構(gòu)，發(fā)動機(jī)冷卻水溫度一般會穩(wěn)定在85°C,外界氣體通過散熱板最高可被升溫至60多度，供給電池升溫。
[0037]上述裝置溫度控制方式在于采用的散熱板8為蜂窩式散熱板，以增大散熱速率，其材質(zhì)不局限于任何熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的材質(zhì)。
[0038]上述裝置溫度控制方式在于采用的風(fēng)機(jī)15多檔位離心式風(fēng)機(jī)，以抽熱風(fēng)或冷風(fēng)的方式為電池模組10進(jìn)行加熱或散熱。
[0039]上述裝置溫度控制在于采用的電磁閥6為常閉閥門，閥門開啟大小可控。
[0040]上述裝置電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5在于整體結(jié)構(gòu)為梯形結(jié)構(gòu)，在其結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)裝有多個圓弧型的結(jié)構(gòu)導(dǎo)流板16，導(dǎo)流板16呈不同弧度的彎曲，多個導(dǎo)流板16呈不等間距的安裝，當(dāng)氣流通過電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩5時受到導(dǎo)流板16的引導(dǎo)改變了其流動的方向，從而確保了氣體均勻地穿過每一個電芯與電芯之間縫隙。
[0041]上述系統(tǒng)溫度控制其特征體現(xiàn)于通過電池管理控制器13通過溫度采集線12和CAN通信線束14以采集到電芯、水路、氣路的溫度和壓力，通過控制風(fēng)機(jī)15的抽風(fēng)量，電磁閥6的開度來實現(xiàn)電池模組10的溫度控制，當(dāng)電池溫度高于30°C且高于35°C;或電池溫度低于15°C且高于10°C時，電池管理控制器13控制風(fēng)機(jī)15低速旋轉(zhuǎn)，電磁閥6小角度開啟；當(dāng)電池溫度高于35°C ;或電池溫度低于15°C時，電池管理控制器13控制風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，電磁閥6大角度開啟；電池管理控制器13通過控制風(fēng)機(jī)15轉(zhuǎn)速和電磁閥6的開度，來調(diào)節(jié)電池模組10的通風(fēng)量和進(jìn)入渦流管7的氣量或進(jìn)入散熱板8的水量，調(diào)節(jié)氣體的速度和溫度，從而達(dá)到為電池模組10精確、快速升溫和降溫的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，包括電池模組，電池模組通過溫度采集線與電池管理控制器相連，所述電池模組的一側(cè)密封固定有電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩，電池模組的另一側(cè)密封固定有電池出風(fēng)導(dǎo)流罩，所述電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩進(jìn)風(fēng)口處密封固定有散熱板與渦流管；散熱板的兩端通過對應(yīng)的電磁閥與發(fā)動機(jī)相連，渦流管通過對應(yīng)的電磁閥依次與打氣泵及發(fā)動機(jī)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述散熱板的兩端均與對應(yīng)的電磁閥的第一端相連，電磁閥的第二端均通過CAN通信線束與電池管理控制器相連，電磁閥的第三端均通過發(fā)動機(jī)散熱水路通道與發(fā)動機(jī)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述電池模組包括多個并行排列的電芯，電芯與電芯之間有留有作為加熱與散熱通風(fēng)道的間隙，電芯的極柱上與溫度采集線的一端相連，溫度采集線的另一端連接電池管理控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述渦流管對應(yīng)的電磁閥通過氣路管道與打氣泵相連。
5.如權(quán)利要求1所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述電池出風(fēng)導(dǎo)流罩的出風(fēng)口側(cè)與風(fēng)機(jī)相連，風(fēng)機(jī)通過CAN通信線束與電池管理控制器相連。
6.如權(quán)利要求1所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述散熱板為蜂窩式散熱板。
7.如權(quán)利要求5所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述風(fēng)機(jī)為多檔位離心式風(fēng)機(jī)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述電磁閥為常閉閥門。
9.如權(quán)利要求1所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述電池進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流罩的整體結(jié)構(gòu)為梯形結(jié)構(gòu)，在其結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)裝有多個圓弧型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流板，導(dǎo)流板呈不同弧度的彎曲，多個導(dǎo)流板呈不等間距的安裝。
10.如權(quán)利要求1所述的一種新能源客車車用動力電池模組溫度控制系統(tǒng)，其特征是，所述散熱板的前端密封固定有過濾棉，打氣泵通過皮帶與發(fā)動機(jī)連接。
【文檔編號】H01M10/625GK203746996SQ201420103930
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】王欽普, 薛守飛, 范志先, 王波, 劉清波, 劉濤, 孫國偉, 趙佳 申請人:中通客車控股股份有限公司