混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置，包括控制器、廢氣熱量回收裝置、第一熱交換器、第二熱交換器、熱電裝置、溫度傳感器、電荷狀態(tài)指示器，所述廢氣熱量回收裝置包括廢氣熱交換器、第一分流閥，熱能傳遞回路上設(shè)有第二分流閥/用于連通第一熱交換器、第二熱交換器、廢氣交換器；第一熱交換器通過傳熱管與包裹在電池外部的電池蓋板連接，第二熱交換器與熱電裝置連接，熱電裝置與電池連接?？刂破鞲鶕?jù)溫度傳感器和電荷狀態(tài)指示器實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的溫度和電荷狀態(tài)，通過對第一分流閥和第二分流閥的控制對電池的加熱和/或充電，使電池溫度和電荷狀態(tài)處于理想狀態(tài)，提升混合動(dòng)力汽車整車性能。
【專利說明】混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源汽車領(lǐng)域，尤其是一種混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力汽車一般由一個(gè)內(nèi)燃機(jī)結(jié)合一個(gè)或多個(gè)電池和電機(jī)來形成混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)消耗燃料，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能和熱能，動(dòng)能用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，熱能往往以廢氣等形式耗散至周圍環(huán)境。電池負(fù)責(zé)向電機(jī)供電，將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能驅(qū)動(dòng)車輛行駛。電池的性能會受到溫度的影響，當(dāng)電池的周圍環(huán)境溫度或者電池溫度低于預(yù)定溫度值，如-8°C，電池的性能會顯著下降，從而影響混動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的性能，如:能量回收、起/停功能。當(dāng)車輛處于純電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，蓄電池溫度以及電荷狀態(tài)的降低還會對整車動(dòng)力性造成影響。為了提升電池性能，一些插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)可以讓車輛接入外接充電裝置充電，同時(shí)利用電阻型加熱器加熱電池，然而在許多地方如車站、機(jī)場或者商業(yè)停車場，往往沒有外接充電裝置，而且目前絕大部分的混合動(dòng)力系統(tǒng)不具備外界充電功能。此外，還有一些駕駛員會通過讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速空轉(zhuǎn)來讓車輛其他部件升溫，但對于電池尤其是鋰電池而言，其溫度往往不會隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行而增加。因此如果能夠利用車輛本身的熱能來確保電池溫度和電荷狀態(tài)始終處于理想狀態(tài)，將對混合動(dòng)力汽車整車性能的提高具有十分重要的意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本實(shí)用新型提供了一種混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置，利用車輛排放出的廢氣中的熱能給電池加熱和/或者充電，使電池溫度和電荷狀態(tài)一直處于理想狀態(tài)，保證電池的高性能，提升混合動(dòng)力汽車整車性能。
[0004]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0005]混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置，包括廢氣熱量回收裝置、熱能傳遞回路、第一熱交換器、第二熱交換器、熱電裝置、電池蓋板、溫度傳感器、電荷狀態(tài)指示器、控制器，所述廢氣熱量回收裝置包括設(shè)置在廢氣管上并與排氣管相通的分支氣管、設(shè)置在分支氣管上的廢氣熱交換器、設(shè)置在廢氣管與分支氣管之間的第一分流閥，所述熱能傳遞回路包括與廢氣交換器的出口相連的第一管路、與廢氣交換器的進(jìn)口相連的第二管路，所述第一管路分別與第一熱交換器、第二熱交換器的入口相連，所述第二管路分別與第一熱交換器、第二熱交換器的出口相連，所述第一管路上設(shè)置有循環(huán)泵和第二分流閥，第二分流閥設(shè)置在第一管路的分支處；所述第一熱交換器通過傳熱管與電池蓋板連接，所述電池蓋板包裹在電池外部，所述第二熱交換器通過導(dǎo)熱材料與熱電裝置連接，熱電裝置通過導(dǎo)線與電池連接；溫度傳感器、電荷狀態(tài)指示器安裝在電池上、并分別與控制器連接，所述控制器還與第一分流閥、第二分流閥連接。
[0006]優(yōu)選地，所述電池蓋板由導(dǎo)熱材料制成。
[0007]本實(shí)用新型在車輛排氣系統(tǒng)上增設(shè)廢氣熱量回收裝置，將廢氣中的熱能通過熱能傳遞回路轉(zhuǎn)移至第一熱交換器和第二熱交換器，第一熱交換器可以利用熱能給電池加熱，第二熱交換器可以和熱電裝置配合利用熱能給電池充電，從而實(shí)現(xiàn)利用車輛排放出的廢氣中的熱能給電池加熱和/或充電。
[0008]通過安裝在電池上的溫度傳感器和電荷狀態(tài)指示器實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的溫度和電荷狀態(tài)，控制器根據(jù)電池的溫度和電荷狀態(tài)、以及根據(jù)電池的具體參數(shù)確定的最低溫度預(yù)定值、最高溫度預(yù)定值和電荷狀態(tài)預(yù)定值，通過對第一分流閥和第二分流閥的控制，來控制所述混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置的運(yùn)行，確定是否給電池加熱或者充電。
[0009]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0010]( I)完全利用車輛排放出的廢氣中的熱能給電池加熱和/或充電，充分利用能源。
[0011](2)確保電池溫度和電荷狀態(tài)始終處于理想狀態(tài)，保證電池處于高性能狀態(tài)，從而提升混合動(dòng)力汽車整車性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型所述混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型所述混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電工作的流程圖。
[0014]圖3為所述混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置僅為電池加熱的局部狀態(tài)圖。
[0015]圖4為所述混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置僅為電池充電的局部狀態(tài)圖。
[0016]圖5為所述混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置同時(shí)為電池加熱、充電的局部狀態(tài)圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明如下:
[0018]110-廢氣熱量回收裝置，112-廢氣管，114-第一分流閥，116-排氣管，117-分支氣管，118-廢氣熱交換器，120-熱能傳遞回路，121-第一管路，122-第二管路，124-循環(huán)泵，126-第二分流閥，130-第一熱交換器，140-第二熱交換器，145-熱電裝置，150-導(dǎo)線，160-電池蓋板，170-電池，180-溫度傳感器，190-電荷狀態(tài)指示器，200-傳熱管，210-控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置，包括廢氣熱量回收裝置110、熱能傳遞回路120、第一熱交換器130、第二熱交換器140、熱電裝置145、電池蓋板160、溫度傳感器180、電荷狀態(tài)指示器190、控制器210。所述廢氣熱量回收裝置110包括設(shè)置在廢氣管112上并與排氣管116相通的分支氣管117，設(shè)置在分支氣管117上的廢氣熱交換器118，設(shè)置廢氣管112與分支氣管117之間的第一分流閥114。第一分流閥114用于控制廢氣的走向，當(dāng)?shù)谝环至鏖y114導(dǎo)通廢氣管112與排氣管116時(shí)，廢氣直接排出；當(dāng)?shù)谝环至鏖y114導(dǎo)通廢氣管112與分支氣管117時(shí)，廢氣流經(jīng)廢氣熱交換器118，廢氣熱交換器118將廢氣中的熱能轉(zhuǎn)移至熱能傳遞回路120中的傳熱流體中的傳熱流體吸收。用于加熱電池170和/或?yàn)殡姵?70充電。所述熱能傳遞回路120中有傳熱流體，包括與廢氣交換器的出口相連的第一管路121，與廢氣交換器的進(jìn)口相連的第二管路122。所述第一管路121分別與第一熱交換器130、第二熱交換器140的入口相連，所述第二管路122分別與第一熱交換器130、第二熱交換器140的出口相連，所述第一管路121上設(shè)置有循環(huán)泵124和第二分流閥126。第二分流閥126設(shè)置在第一管路121的分支處，用于控制傳熱流體為第一熱交換器130和/或第二熱交換器140供熱。所述第一熱交換器130通過傳熱管200與電池蓋板160連接，所述電池蓋板160為導(dǎo)熱材料制成的，包裹在電池170外部，所述第二熱交換器140通過導(dǎo)熱材料與熱電裝置145連接，熱電裝置145通過導(dǎo)線150與電池170連接。當(dāng)?shù)诙至鏖y126僅導(dǎo)通第一管路121與第一熱交換器130時(shí)，傳熱流體中的熱能僅用于加熱電池蓋板160，為電池170加熱；當(dāng)?shù)诙至鏖y126僅導(dǎo)通第一管路121與第二熱交換器140時(shí)，第二熱交換器140將流經(jīng)的傳熱流體中的熱能轉(zhuǎn)移至熱電裝置145，熱電裝置145吸收熱能利用溫差產(chǎn)生電能，電能以電流的形式通過導(dǎo)線150輸入電池170，對電池170充電；當(dāng)?shù)诙至鏖y126同時(shí)導(dǎo)通第一熱交換器130和第二熱交換器140時(shí)，傳熱流體中的熱能同時(shí)用于電池170加熱、充電。溫度傳感器180、電荷狀態(tài)指示器190安裝在電池170上，并且分別與控制器210連接。溫度傳感器180用于監(jiān)測電池170的溫度，電荷狀態(tài)指示器190用于確定電池170的電荷狀態(tài)。溫度傳感器180、電荷狀態(tài)指示器190分別用于實(shí)時(shí)監(jiān)測電池170的溫度、電池170電荷狀態(tài)，并將監(jiān)測結(jié)果傳遞給控制器210。所述控制器210還與第一分流閥114、第二分流閥126連接?？刂破?10根據(jù)溫度傳感器180、電荷狀態(tài)指示器190實(shí)時(shí)監(jiān)測的電池170的溫度、電池170的電荷狀態(tài)，通過對第一分流閥114、第二分流閥126的控制實(shí)現(xiàn)對整個(gè)混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置工作的控制。
[0021]具體的，本實(shí)用新型所述混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置的控制方法為:
[0022]首先，溫度傳感器180和電荷狀態(tài)指示器190實(shí)時(shí)監(jiān)測電池170的溫度和電荷狀態(tài)，并將電池170的實(shí)時(shí)溫度和電荷狀態(tài)信號傳輸?shù)娇刂破?10。
[0023]然后，控制器210根據(jù)電池170的實(shí)時(shí)溫度、電荷狀態(tài)信號分別與電池170的最高溫度預(yù)設(shè)值、電荷狀態(tài)預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)電池170的實(shí)時(shí)溫度低于最高溫度預(yù)定值或者電荷狀態(tài)低于電荷狀態(tài)預(yù)定值時(shí)，控制器210控制第一分流閥114將廢氣分流至分支氣管117，廢氣熱交換器118將廢氣中的熱量轉(zhuǎn)移至傳熱流體中；否則，控制器210控制第一分流閥114將廢氣直接導(dǎo)入排氣管116排至車外。
[0024]最后，控制器210進(jìn)一步判斷電池170的實(shí)時(shí)溫度是否低于電池170的最低溫度預(yù)定值，若是，控制器210控制第二分流閥126僅導(dǎo)通第一管路121與第一熱交換器130，如圖3所示，傳熱流體中的熱能僅用于加熱電池蓋板160，為電池170加熱，使電池170升溫，溫度保持正常；若不是，則控制器210進(jìn)一步判斷電池170的實(shí)時(shí)溫度是否介于電池170的最低溫度預(yù)定值與最高溫度預(yù)定值之間。當(dāng)電池170的實(shí)時(shí)溫度不介于電池170的最低溫度預(yù)定值與最高溫度預(yù)定值之間時(shí)，控制器210控制第二分流閥126僅導(dǎo)通第一管路121與第二熱交換器140，如圖5所示，第二熱交換器140將流經(jīng)的傳熱流體中的熱能轉(zhuǎn)移至熱電裝置145，熱電裝置145吸收熱能利用溫差產(chǎn)生電能，電能以電流的形式通過導(dǎo)線150輸入電池170，對電池170充電，使電荷狀態(tài)保持正常；當(dāng)電池170的實(shí)時(shí)溫度介于電池170的最低溫度預(yù)定值與最高溫度預(yù)定值之間時(shí)，則控制器210進(jìn)一步判斷電池170的實(shí)時(shí)電池170電荷狀態(tài)是否大于電荷狀態(tài)預(yù)設(shè)值。若電池170的實(shí)時(shí)電池170電荷狀態(tài)大于電荷狀態(tài)預(yù)設(shè)值，控制器210控制第二分流閥126僅導(dǎo)通第一管路121與第一熱交換器130，如圖3所示，傳熱流體中的熱能僅用于加熱電池蓋板160，為電池170加熱；若電池170的實(shí)時(shí)電池電荷狀態(tài)不大于電荷狀態(tài)預(yù)設(shè)值，控制器210控制第二分流閥126同時(shí)導(dǎo)通第一管路121與第一熱交換器130、第二熱交換器140，如圖5所示，傳熱流體中的熱能同時(shí)用于電池170加熱、充電，使電池170的溫度和電荷狀態(tài)最終達(dá)到正常水平。
[0025]本實(shí)用新型利用混合動(dòng)力車輛廢氣中的熱能來確保電池170的溫度和電荷狀態(tài)始終處于理想狀態(tài)，保證電池170的高性能，從而提升了混合動(dòng)力汽車整車性能。
[0026]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施方式，但實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置，其特征在于，包括廢氣熱量回收裝置(110)、熱能傳遞回路(120)、第一熱交換器(130)、第二熱交換器(140)、熱電裝置(145)、電池蓋板(160)、溫度傳感器(180)、電荷狀態(tài)指示器(190)、控制器(210)，所述廢氣熱量回收裝置(110)包括設(shè)置在廢氣管(112)上并與排氣管(116)相通的分支氣管(117)、設(shè)置在分支氣管(117 )上的廢氣熱交換器(118)、設(shè)置在廢氣管(112)與分支氣管(117 )之間的第一分流閥(114)，所述熱能傳遞回路(120)包括與廢氣交換器的出口相連的第一管路(121)、與廢氣交換器的進(jìn)口相連的第二管路(122)，所述第一管路(121)分別與第一熱交換器(130)、第二熱交換器(140)的入口相連，所述第二管路(122)分別與第一熱交換器(130)、第二熱交換器(140)的出口相連，所述第一管路(121)上設(shè)置有循環(huán)泵(124)和第二分流閥(126)，第二分流閥(126)設(shè)置在第一管路(121)的分支處；所述第一熱交換器(130)通過傳熱管(200)與電池蓋板(160)連接，所述電池蓋板(160)包裹在電池(170)外部，所述第二熱交換器(140)通過導(dǎo)熱材料與熱電裝置(145)連接，熱電裝置(145)通過導(dǎo)線(150)與電池(170)連接；溫度傳感器(180)、電荷狀態(tài)指示器(190)安裝在電池(170)上、并分別與控制器(210)連接，所述控制器(210)還與第一分流閥(114)、第二分流閥(126)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車電池加熱和充電裝置，其特征在于，所述電池蓋板(160)由導(dǎo)熱材料制成。
【文檔編號】H01M10/48GK203674344SQ201320854363
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】陳龍, 任皓, 袁朝春, 竇輝, 劉逸群, 吳飛 申請人:江蘇大學(xué)