本實(shí)用新型涉及對于鋰電池環(huán)境溫度控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對電源提出了很高的要求，鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。由于鋰電池存儲(chǔ)量大、輕便耐用，被廣泛的用于在各種電子產(chǎn)品上，而隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，鋰電池也被大量的應(yīng)用在電動(dòng)汽車上，尤其汽車能耗大，并且使用環(huán)境差異較大，對于鋰電池的使用環(huán)境提出了較高的要求，不僅需要在高溫環(huán)境下給予鋰電池合理可靠的降溫，還能在低溫環(huán)境下給予鋰電池加熱，讓其能夠在合適的溫度下進(jìn)行啟動(dòng)，然而目前缺乏這樣一種對于鋰電池環(huán)境調(diào)控的系統(tǒng)，制約了鋰電池在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種能夠合理可靠的對鋰電池使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)控的系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：車輛鋰電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)有內(nèi)部填充有散熱介質(zhì)的電池箱，所述電池箱內(nèi)豎直設(shè)有多個(gè)中空柱狀用于放置電池單體的放置腔，所述放置腔呈行列矩陣結(jié)構(gòu)固定在電池箱底部，所述放置腔之間均具有間隙，所述電池箱頂部設(shè)有封蓋，所述封蓋上下垂有多根注液支管，所述注液支管延伸至每相鄰四個(gè)放置腔中間的間隙內(nèi)，所述電池箱設(shè)有出液管，每根所述注液支管上均設(shè)有支管閥，且注液支管均與注液總管連通，所述出液管通過散熱泵連接汽車散熱器輸入端，所述散熱器輸出端連接注液總管，所述出液管與電池箱連接部位設(shè)有出液閥，每個(gè)所述電池單體內(nèi)均設(shè)有溫度傳感器，所述電池單體外纏繞有用于加熱的電加熱絲。

所述電池箱底面為正方形，所述出液管設(shè)有四根，且分別位于電池箱每一側(cè)底部的同一端。

所述放置腔內(nèi)豎直疊放有多個(gè)電池單體，所述放置腔內(nèi)壁與電池單體之間的間隙通過導(dǎo)熱硅膠填充，相鄰的所述放置腔之間通過豎直設(shè)置的導(dǎo)熱條連接。

所述放置腔通過支撐結(jié)構(gòu)固定在電池箱的底部，所述放置腔底部與電池箱的底部之間具有間隙。

所述電池箱的底部固定有制冷管排，所述制冷管排包括與汽車空調(diào)壓縮機(jī)輸入、輸出端連通的冷凝管道、位于冷凝管道下表面的隔熱層、以及位于冷凝管道上表面與冷凝管道管壁連接且延伸入電池箱內(nèi)的散熱針或散熱片，所述冷凝管道進(jìn)口和出口均設(shè)有閥門。

所述電池箱配有備用補(bǔ)液箱和循環(huán)泵，所述備用補(bǔ)液箱內(nèi)填充有散熱介質(zhì)，所述補(bǔ)液箱固定在封蓋上，所述補(bǔ)液箱底部通過安裝有閥門的補(bǔ)液管與電池箱內(nèi)連通，所述循環(huán)泵輸入端通過管道連接電池箱上部、循環(huán)泵輸出端通過管道連接電池箱下部，所述補(bǔ)液管和循環(huán)泵的管道上均設(shè)有閥門。

車輛鋰電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)有控制器，所述控制器接收電池箱和補(bǔ)液箱內(nèi)的液位傳感器的信號(hào)、以及每個(gè)所述溫度傳感器的信號(hào)，輸出控制信號(hào)至支管閥、散熱泵、出液閥、電加熱絲驅(qū)動(dòng)單元、循環(huán)泵、汽車空調(diào)控制單元、以及補(bǔ)液管和循環(huán)泵管道上的閥門。

本系統(tǒng)使用安全可靠，對于鋰電池使用環(huán)境可控性強(qiáng)，不僅能夠可靠的降溫，還能在低溫環(huán)境下給予鋰電池加熱，保證鋰電池的工況環(huán)境，提高鋰電池的使用安全性、可靠性以及使用壽命。

附圖說明

下面對本實(shí)用新型說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明：

圖1、2為車輛鋰電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

上述圖中的標(biāo)記均為：1、電池箱；2、封蓋；3、放置腔；4、電池單體；5、注液支管；6、注液總管；7、出液管；8、溫度傳感器；9、電加熱絲。

具體實(shí)施方式

車輛鋰電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是鋰電池放置在液體中，通過液體循環(huán)對鋰電池進(jìn)行降溫，并使之保持在一個(gè)恒定的溫度內(nèi)，如圖1所示，系統(tǒng)設(shè)有內(nèi)部填充有散熱介質(zhì)的電池箱1，介質(zhì)為導(dǎo)熱好的油狀介質(zhì)，電池箱1內(nèi)豎直設(shè)有多個(gè)中空柱狀的放置腔3，放置腔3為底面為四邊形的柱狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空且密封，鋰電池單體4逐一累疊放置在放置腔3內(nèi)，放置腔3采用導(dǎo)熱性能好的材質(zhì)制作。

為了提高空間利用率，放置腔3呈行列矩陣結(jié)構(gòu)固定在電池箱1底部，行列矩陣結(jié)構(gòu)是指放置腔3水平設(shè)有多列，每列也設(shè)有多行，行列之間的間距相同，呈圖2所示的布置結(jié)構(gòu)，放置腔3之間均具有間隙，間隙供散熱介質(zhì)流動(dòng)。

為提高熱傳導(dǎo)效果，放置腔3內(nèi)壁與電池單體4之間的間隙通過導(dǎo)熱硅膠填充，從而保證鋰電池單元與放置腔3之間高效熱傳導(dǎo)，相鄰的放置腔3之間通過豎直設(shè)置的導(dǎo)熱條連接，放置腔3通過支撐結(jié)構(gòu)固定在電池箱1的底部，放置腔3底部與電池箱1的底部之間具有間隙。導(dǎo)熱條和支撐結(jié)構(gòu)能夠保證放置腔3結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，相互之間的連接能夠降低車輛加速和制動(dòng)對放置腔3的影響，避免放置腔3形變甚至泄漏，同時(shí)通過支撐結(jié)構(gòu)的支撐，使得散熱介質(zhì)能夠從放置腔3底部流過，提高流動(dòng)和散熱效果，此外，導(dǎo)熱條也能增大放置腔3與散熱介質(zhì)之間的接觸面積，提高換熱效率。

電池箱1頂部設(shè)有封蓋2，封蓋2上下垂有多根注液支管5，注液支管5延伸至每相鄰四個(gè)放置腔3中間的間隙內(nèi)，如圖2所示，即每四方形布置的四個(gè)放置腔3之間的中心間隙內(nèi)均設(shè)有一根注液支管5，由于放置腔3呈行列矩陣結(jié)構(gòu)布置，則封蓋2上的注液支管5也呈行列矩陣結(jié)構(gòu)布置。將注液支管5固定在封蓋2上，既方便安裝，也能對不同區(qū)域的放置腔3的溫度有針對性的降溫，此外，注液支管5豎直設(shè)置，散熱介質(zhì)注入時(shí)是向下流動(dòng)，可以利用液體自身的重力增加注入流速，提高內(nèi)部介質(zhì)流動(dòng)速度，從而提高換熱效率。

每根注液支管5上均設(shè)有支管閥，可以控制每根注液支管5的流量，出液管7與電池箱1連接部位設(shè)有出液閥，出液閥可以控制出液管7的開關(guān)，注液支管5均與注液總管6連通，出液管7通過散熱泵連接汽車散熱器輸入端，散熱器輸出端連接注液總管6，通過散熱器可以對散熱介質(zhì)進(jìn)行降溫。

電池箱1底面為正方形，出液管7設(shè)有四根，且分別位于電池箱1每一側(cè)底部的同一端，同一端是指，每個(gè)出液管7均位于所在側(cè)底端的左側(cè)，或者均位于所在側(cè)底端的右側(cè)，即每根出液管7均不相鄰，這樣的出液管7固定結(jié)構(gòu)配合放置腔3底部與電池箱1底部具有間隙的結(jié)構(gòu)，使得散熱介質(zhì)能夠在電池箱1底部形成旋流，配合向下注入的冷卻后的散熱介質(zhì)，能使電池箱1內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)更加快速，提高散熱效率。

每個(gè)電池單體內(nèi)均設(shè)有溫度傳感器8，通過對每個(gè)電池單體的溫度進(jìn)行檢測，使得監(jiān)控更加可靠，若某一個(gè)電池單體出現(xiàn)溫度異常，則可以進(jìn)行報(bào)警提示，方便更換損壞的電池單體，并且通過均勻分布的溫度傳感器8能夠使得溫度采集更加精準(zhǔn)。電池單體外均勻纏繞有電加熱絲9，由于電加熱絲9與電池單體直接接觸，能夠在低溫環(huán)境下快速的為電池單體加熱，提高啟動(dòng)速度。

由于電池降溫僅依靠散熱介質(zhì)控溫，若出現(xiàn)泄漏，則可能造成電池溫度過高的危險(xiǎn)，因此系統(tǒng)設(shè)有泄漏備用裝置，電池箱1一般不會(huì)出現(xiàn)泄漏，若循環(huán)管路出現(xiàn)泄漏，則可以關(guān)閉循環(huán)系統(tǒng)(關(guān)閉支管閥、散熱泵和出液閥)，利用備用裝置降溫，備用裝置包括是在電池箱1底部固定有制冷管排，制冷管排包括與汽車空調(diào)壓縮機(jī)輸入、輸出端連通的冷凝管道、位于冷凝管道下表面的隔熱層、以及位于冷凝管道上表面與冷凝管道管壁連接且延伸入電池箱1內(nèi)的散熱針或散熱片，冷凝管道進(jìn)口和出口均設(shè)有閥門，通過空調(diào)系統(tǒng)對電池箱1內(nèi)散熱介質(zhì)降溫。

電池箱1配有備用補(bǔ)液箱和循環(huán)泵，備用補(bǔ)液箱內(nèi)填充有散熱介質(zhì)，補(bǔ)液箱固定在封蓋2上，補(bǔ)液箱底部通過安裝有閥門的補(bǔ)液管與電池箱1內(nèi)連通，循環(huán)泵輸入端通過管道連接電池箱1上部、循環(huán)泵輸出端通過管道連接電池箱1下部，所述補(bǔ)液管和循環(huán)泵的管道上均設(shè)有閥門，這樣不僅可以在循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生泄漏后，及時(shí)補(bǔ)充散熱介質(zhì)，并且利用循環(huán)泵，使得電池箱1內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)，提高降溫效果。

為了協(xié)調(diào)各個(gè)部件之間工作，車輛鋰電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)有控制器，控制器接收電池箱1和補(bǔ)液箱內(nèi)液位傳感器的信號(hào)、以及每個(gè)溫度傳感器8的信號(hào)，控制器輸出控制信號(hào)至支管閥、散熱泵、出液閥、電加熱絲9驅(qū)動(dòng)單元、循環(huán)泵、汽車空調(diào)控制單元、以及補(bǔ)液管和循環(huán)泵管道上的閥門。

基于上述車輛鋰電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法：

步驟1、系統(tǒng)上電啟動(dòng)，采集電池箱1內(nèi)液位信息；(車輛啟動(dòng)后，在運(yùn)行工作前的自檢工作)；

若當(dāng)前采集的電池箱1液位值與上一次系統(tǒng)斷電時(shí)存儲(chǔ)的電池箱1液位值差大于等于設(shè)定差值，或者當(dāng)前采集的電池箱1液位值小于等于設(shè)定的安全液位值，兩個(gè)只要滿足其一則報(bào)警并不允許向外電池箱1內(nèi)的電池向外供電，出現(xiàn)上述兩個(gè)狀況，可能發(fā)生電池箱1泄漏，存在極大隱患，報(bào)警后系統(tǒng)關(guān)閉；

若當(dāng)前采集的電池箱1液位值與上一次系統(tǒng)斷電時(shí)存儲(chǔ)的液位值差小于設(shè)定差值，且當(dāng)前采集的電池箱1液位值大于設(shè)定的安全液位值，則執(zhí)行下一步檢測；

步驟2、采集電池箱1內(nèi)溫度信息；當(dāng)前溫度值可以是每個(gè)溫度傳感器8溫度的平均值；

若當(dāng)前溫度低于啟動(dòng)溫度，則通過加熱裝置提升電池箱1內(nèi)溫度至啟動(dòng)溫度后關(guān)閉加熱裝置，并執(zhí)行下一步；若當(dāng)前溫度高于啟動(dòng)溫度，則執(zhí)行下一步檢測；

步驟3、采集補(bǔ)液箱內(nèi)液位信息；

若當(dāng)前補(bǔ)液箱內(nèi)液位小于等于設(shè)定值(這說明之前使用過補(bǔ)液，汽車散熱器的循環(huán)系統(tǒng)可能存在泄漏)，則執(zhí)行步驟7，并持續(xù)報(bào)警，若當(dāng)前補(bǔ)液箱內(nèi)液位大于設(shè)定值，則執(zhí)行下一步；

步驟4、系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集電池箱1內(nèi)溫度和液位信息；此為工況狀態(tài)下的常態(tài)化監(jiān)測，當(dāng)前溫度值可以是每個(gè)溫度傳感器8溫度的平均值；

若當(dāng)前溫度高于設(shè)定的溫度上限，則開啟支管閥、散熱泵和出液閥；若當(dāng)前溫度低于設(shè)定的溫度下限，則關(guān)閉支管閥、散熱泵和出液閥；所述溫度上限大于溫度下限，避免散熱泵頻繁開啟；

若當(dāng)前電池箱1液位值小于設(shè)定的安全液位值，則持續(xù)報(bào)警并執(zhí)行步驟6；

步驟5、人工關(guān)閉系統(tǒng)(駕駛員斷電)，記錄當(dāng)前電池箱1內(nèi)液位值，并關(guān)閉支管閥、散熱泵和出液閥，或保持支管閥、散熱泵和出液閥的關(guān)閉狀態(tài)，結(jié)束(不再向下執(zhí)行)；

步驟6、關(guān)閉支管閥、散熱泵和出液閥，開啟補(bǔ)液管上閥門至當(dāng)前電池箱1液位值大于設(shè)定的安全液位值；

步驟7、系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集電池箱1內(nèi)液位信息和溫度信息；當(dāng)前溫度值可以是每個(gè)溫度傳感器8溫度的平均值

若當(dāng)前電池箱1液位值小于設(shè)定的安全液位值，則說明電池箱1存在泄漏，則持續(xù)報(bào)警并在延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，停止電池箱1向外供電，延時(shí)時(shí)間是讓駕駛員將車輛?？吭诎踩恢?，結(jié)束(不再向下執(zhí)行)；

若當(dāng)前溫度高于設(shè)定的溫度上限，則開啟汽車空調(diào)、冷凝管道進(jìn)口和出口的閥門，并開啟循環(huán)泵和循環(huán)泵管道上的閥門；

步驟8、人工關(guān)閉系統(tǒng)(駕駛員斷電)，記錄當(dāng)前電池箱1內(nèi)液位值，并關(guān)閉汽車空調(diào)、冷凝管道進(jìn)口和出口的閥門，以及循環(huán)泵和循環(huán)泵管道上的閥門，結(jié)束。

針對步驟4，為了進(jìn)一步提高降溫效果，步驟4方法中，開啟支管閥、散熱泵和出液閥后，每個(gè)注液支管周圍的四個(gè)放置腔內(nèi)所有電池單體的溫度傳感器作為一個(gè)溫度探測組，每個(gè)溫度探測組所采集溫度的平均值與所有溫度傳感器的平均值比較，若溫度探測組所采集的溫度等于平均值，則與該溫度探測組所對應(yīng)的注液支管的支管閥開度為50％，若溫度探測組所采集的溫度高于平均值，則與該溫度探測組所對應(yīng)的注液支管的支管閥開度大于50％，且差值越大開度越大，若溫度探測組所采集的溫度低于平均值，則與該溫度探測組所對應(yīng)的注液支管的支管閥開度小于50％，且差值越大開度越小，能夠合理分配冷卻后的散熱介質(zhì)的流動(dòng)分布，使散熱智能化。

上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。