專利名稱：一種電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)及其熱管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)及其熱管理方法，屬于電動汽車電池包熱管理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，作為動力能源使用的充電電池，在極端低溫和極端高溫的環(huán)境下都無法正常工作，導(dǎo)致以其為能力來源的電動汽車無法正常工作。因此，需要對充電電池的電池包進(jìn)行熱管理，以保證電池包能正常工作。目前，通常通過在電池包內(nèi)填充循環(huán)液，當(dāng)電池包溫 度過低需要加熱時(shí),通過熱循環(huán)液在電池包內(nèi)外的循環(huán)流動給電池包加熱，當(dāng)電池包溫度過高需要降溫時(shí)，通過冷循環(huán)液在電池包內(nèi)外的循環(huán)流動給電池包進(jìn)行降溫。這種液體液循環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且容易漏液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有液體液循環(huán)結(jié)構(gòu)存在的上述不足，提供一種電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)及其熱管理方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)包括電池包，所述電池包包括用于冷卻液循環(huán)流動的冷板，所述系統(tǒng)還包括和所述電池包相連的水箱，和所述水箱相連的水泵，所述水泵連接至三通閥的進(jìn)水口，所述三通閥的兩個(gè)出水口各連接有正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC加熱器和散熱器，所述PTC加熱器和散熱器連接在電池包上，所述電池包內(nèi)設(shè)有用于測量電池溫度的第三溫度傳感器，上述各個(gè)部件之間通過冷卻液管道相連。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，還包括用于測量從所述電池包流出的冷卻液第一溫度傳感器和用于測量流入所述電池包的冷卻液第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器安裝在所述電池包和水箱之間的冷卻液管道內(nèi)，所述第二溫度傳感器安裝在所述電池包和正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC加熱器、散熱器之間的冷卻液管道內(nèi)。進(jìn)一步，所述電池包由多個(gè)電池模組組成，每個(gè)電池模組由多個(gè)單體電池、冷板和導(dǎo)熱絕緣板組成，所述單體電池設(shè)置于所述冷板的正反面，所述單體電池和所述冷板之間設(shè)有所述導(dǎo)熱絕緣層，所述單體電池上設(shè)有用于測量電池溫度的第三溫度傳感器電池模組電池模組。進(jìn)一步，所述單體電池為高壓鎳氫電池或鋰離子電池。進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱絕緣墊由傳熱性硅橡膠制成。進(jìn)一步，所述冷板為鋁板，所述鋁板上開有凹槽，所述凹槽內(nèi)埋入銅管，所述銅管內(nèi)裝有冷卻液。本發(fā)明還提供一種解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種電動汽車電池包的熱管理方法包括以下步驟
步驟10 :測量電池包的溫度；步驟20 :根據(jù)所述測量的電池包的溫度，開啟水泵使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和PTC加熱器的連通或者三通閥和散熱器的連通，從而加熱或者冷卻所述冷卻液，進(jìn)而加熱或冷卻所述電池包。進(jìn)一步，所述步驟10包括利用第三溫度傳感器測量電池包的溫度，當(dāng)所述電池包的溫度小于0°c時(shí)，所述步驟20包括開啟水泵，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和PTC加熱器的連通，使所述冷卻液流經(jīng)所述PTC加熱器進(jìn)行加熱，所述加熱后的冷卻液流入所述電池包進(jìn)而加熱所述電池包。進(jìn)一步，所述步驟10包括利用第三溫度傳感器測量電池包的溫度，當(dāng)所述電池包的溫度大于35°C時(shí)，所述步驟20包括開啟水泵，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和散熱器的連通，使所述冷卻液流經(jīng)所述散熱器進(jìn)行冷卻，所述冷卻后的冷卻液流入所述電池包進(jìn)而冷卻所述電池包。
·
進(jìn)一步，所述步驟20還包括利用連接在所述電池包一端的第一溫度傳感器流出電池包的冷卻液的溫度，以及利用連接在所述電池包另一端的第二溫度傳感器測量流入電池包的冷卻液，控制所述三通閥和PTC加熱器的連通或者所述三通閥和散熱器的連通使所述流入電池包的冷卻液的溫度和流出電池包的冷卻液的溫度的溫度差小于3°c。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)采用液冷對電池包進(jìn)行冷卻，是一種切實(shí)可靠的熱管理結(jié)構(gòu)，其中的冷板帶走電池的熱量，采用導(dǎo)熱絕緣板實(shí)現(xiàn)了冷板和電池之間的絕緣，采用了水泵、散熱器、PTC加熱器等可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)電池包的散熱和冷卻能力。


圖I為本發(fā)明冷板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明導(dǎo)熱絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電池模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖4所示，電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)包括電池包1，電池包I包括用于冷卻液循環(huán)流動的冷板，該系統(tǒng)還包括和電池I包相連的水箱3，和水箱3相連的水泵4，水泵4連接至三通閥5的進(jìn)水口，三通閥5的兩個(gè)出水口各連接有正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC加熱器6和散熱器7，PTC加熱器6和散熱器7連接至電池包I上，上述各個(gè)部件之間通過冷卻液管道相連。電池包I和水箱3之間的冷卻液管道內(nèi)安裝有用于測量從電池包流出的冷卻液的第一溫度傳感器2，PTC加熱器6和散熱器7與電池包I之間的冷卻液管道內(nèi)安裝有用于測量流入電池包的冷卻液的第二溫度傳感器8上。電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)上連接有用于控制水泵開啟、三通閥連通以及溫度傳感器工作的電池管理系統(tǒng)。為了保證電池包(模組)內(nèi)電池單體的溫度均勻性，控制三通閥和PTC加熱器的連通或者三通閥和散熱器的連通使流入電池包的冷卻液的溫度和流出電池包的冷卻液的溫度的溫度差應(yīng)當(dāng)小于3°C。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鳒y出冷卻液溫度較高比如大于35°C時(shí)，電池管理系統(tǒng)會控制水泵的開啟，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和散熱器的連通，使冷卻液流經(jīng)散熱器進(jìn)行冷卻，PTC加熱器會停止工作，冷卻后的冷卻液通過冷板和導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)流入電池包(電池模組)進(jìn)而冷卻電池包。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鳒y出冷卻液溫度較低時(shí)比如小于0°C時(shí)，電池管理系統(tǒng)會控制水泵的開啟，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和PTC加熱器的連通，使冷卻液流經(jīng)PTC加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的冷卻液通過冷板和導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)流入電池包(電池模組)進(jìn)而加熱電池包。為了保證冷板和電池之間的電絕緣，需要在電池和冷板間加入導(dǎo)熱絕緣墊，起導(dǎo)熱和絕緣的作用，且可以使冷板、導(dǎo)熱絕緣墊、電池三者間緊密接觸，消除冷板與電池裝配時(shí)可能存在的空氣間隙，防止局部散熱不良，在不太多影響導(dǎo)熱性能的基礎(chǔ)上，使電池單體和冷板絕緣，同時(shí)使電池單體表面貼緊冷板，不至于單體局部翹曲影響散熱。電池包I由多個(gè)電池模組組成，如圖3所示，該圖中電池模組由六個(gè)單體電池、一 個(gè)冷板9 (如圖I所示)和兩個(gè)導(dǎo)熱絕緣板(如圖2所示)組成，三個(gè)單體電池設(shè)置于冷板的正面，三個(gè)單體電池設(shè)置于冷板的反面，單體電池和冷板之間設(shè)有導(dǎo)熱絕緣層，單體電池上設(shè)有用于測量電池溫度的第三溫度傳感器電池模組電池模組。單體電池為高壓鎳氫電池或鋰離子電池。導(dǎo)熱絕緣墊由傳熱性硅橡膠制成。冷板為鋁板，鋁板上開有凹槽，凹槽內(nèi)埋入銅管，銅管內(nèi)裝有冷卻液，鋁和銅具有高的導(dǎo)熱率，利用冷板與電池單體的熱交換，以及銅管內(nèi)冷卻液的流動，可帶走電池單體的熱量并將電池單體的熱量傳導(dǎo)到冷板上，通過銅管內(nèi)冷卻液的流動來冷卻或加熱電池。為了防止冷卻液泄露造成電池包的短路，冷卻液要求電絕緣，同時(shí)具備一定的阻燃性能；各連接管路接頭采用快插接頭，防止冷卻液泄露。本發(fā)明電動汽車電池包的熱管理方法包括以下步驟步驟10 :利用第三溫度傳感器測量電池包的溫度；步驟20 :根據(jù)測量的電池包的溫度，開啟水泵將電池包的冷卻液注入水箱內(nèi)，并控制三通閥和PTC加熱器的連通或者三通閥和散熱器的連通，從而加熱或者冷卻冷卻液，進(jìn)而加熱或冷卻電池包。當(dāng)電池包的溫度小于0°C時(shí)，開啟水泵，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和PTC加熱器的連通，使冷卻液流經(jīng)PTC加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的冷卻液通過冷板和導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)流入電池包(電池模組)進(jìn)而加熱電池包。當(dāng)電池包的溫度大于35°C時(shí)，開啟水泵，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和散熱器的連通，使冷卻液流經(jīng)散熱器進(jìn)行冷卻，冷卻后的冷卻液通過冷板和導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)流入電池包(電池模組)進(jìn)而冷卻電池包。綜上所述，回路中包括加熱和冷卻兩種功能，電池單體溫度低于0°C，冷卻液開始循環(huán)，利用PTC加熱器對冷卻液進(jìn)行加熱，然后加熱的冷卻液通過冷板和電池單體的熱傳導(dǎo)對電池進(jìn)行加熱；當(dāng)電池單體溫度高于35°c，冷卻液開始循環(huán)，利用散熱器和風(fēng)扇帶走電池單體傳入冷卻液的熱量。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)，所述電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)包括電池包且整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)充滿冷卻液，其特征在于，所述電池包包括用于冷卻液循環(huán)流動的冷板，所述系統(tǒng)還包括和所述電池包相連的水箱，和所述水箱相連的水泵，所述水泵連接至三通閥的進(jìn)水口，所述三通閥的兩個(gè)出水口各連接有正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC加熱器和散熱器，所述PTC加熱器和散熱器連接在電池包上，所述電池包內(nèi)設(shè)有用于測量電池溫度的第三溫度傳感器，上述各個(gè)部件之間通過冷卻液管道相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于測量從所述電池包流出的冷卻液第一溫度傳感器和用于測量流入所述電池包的冷卻液第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器安裝在所述電池包和水箱之間的冷卻液管道內(nèi)，所述第二溫度傳感器安裝在所述電池包和正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC加熱器、散熱器之間的冷卻液管道內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池包由多個(gè)電池模組組成,每個(gè)電池模組由多個(gè)單體電池、冷板和導(dǎo)熱絕緣板組成,所述單體電池設(shè)置于所述冷板的正反面，所述單體電池和所述冷板之間設(shè)有所述導(dǎo)熱絕緣層，所述單體電池上設(shè)有用于測量電池溫度的第三溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述單體電池為高壓鎳氫電池或鋰離子電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)熱絕緣墊由傳熱性硅橡膠制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述冷板為鋁板，所述鋁板上開有凹槽，所述凹槽內(nèi)埋入銅管，所述銅管內(nèi)裝有冷卻液。
7.一種電動汽車電池包的熱管理方法，其特征在于，所述熱管理方法包括以下步驟 步驟10 :測量電池包的溫度； 步驟20 :根據(jù)所述測量的電池包的溫度，開啟水泵使電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和PTC加熱器的連通或者三通閥和散熱器的連通，從而加熱或者冷卻所述冷卻液，進(jìn)而加熱或冷卻所述電池包。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動汽車電池包的熱管理方法，其特征在于，所述步驟10包括利用第三溫度傳感器測量電池包的溫度，當(dāng)所述電池包的溫度小于0°C時(shí)，所述步驟20包括開啟水泵，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和PTC加熱器的連通，使所述冷卻液流經(jīng)所述PTC加熱器進(jìn)行加熱，所述加熱后的冷卻液流入所述電池包進(jìn)而加熱所述電池包。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動汽車電池包的熱管理方法，其特征在于，所述步驟10包括利用第三溫度傳感器測量電池包的溫度，當(dāng)所述電池包的溫度大于35°C時(shí)，所述步驟20包括開啟水泵，使冷卻液通路內(nèi)的冷卻液開始循環(huán)，并控制三通閥和散熱器的連通，使所述冷卻液流經(jīng)所述散熱器進(jìn)行冷卻，所述冷卻后的冷卻液流入所述電池包進(jìn)而冷卻所述電池包。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動汽車電池包的熱管理方法，其特征在于，所述步驟20還包括連接在所述電池包一端的第一溫度傳感器顯示流出電池包的冷卻液的溫度，以及連接在所述電池包另一端的第二溫度傳感器顯示流入電池包的冷卻液，所述流入電池包的冷卻液的溫度和流出電池包的冷卻液的溫度的溫度差小于3°C 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車電池包的熱管理系統(tǒng)及其熱管理方法。所述熱管理系統(tǒng)包括電池包，電池包包括用于冷卻液循環(huán)流動的冷板，還包括和電池包相連的水泵，水泵連接至三通閥的進(jìn)水口，三通閥的兩個(gè)出水口各連接有PTC加熱器和散熱器，PTC加熱器和散熱器連接在電池包上，上述各個(gè)部件之間通過冷卻液管道相連。本發(fā)明熱管理系統(tǒng)采用液冷對電池包進(jìn)行冷卻，是一種切實(shí)可靠的熱管理結(jié)構(gòu)，其中的冷板帶走電池的熱量，采用導(dǎo)熱絕緣板實(shí)現(xiàn)了冷板和電池之間的絕緣，采用了水泵、散熱器、PTC加熱器等可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)電池包的散熱和冷卻能力。
文檔編號H01M2/10GK102832425SQ20121032535
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者杜鴻震, 閻小軍 申請人:奇瑞汽車股份有限公司