[发明专利]一种车用电池热管理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力汽车和电动汽车的动力电池，具体是动力电池的热量控制领域，是一种车用电池管理系统。

背景技术

混合动力汽车和电动汽车以其能够大幅减少或消除尾气排放和降低能耗的优点成为未来重点发展的交通工具。动力电池是混合动力汽车和电动汽车驱动的能量载体，其性能好坏极大地影响整车的性能。动力电池通常是由大量单体电池通过并联、串联的方式组成，目前的动力电池单体在极端低温（小于-30℃）和极端高温（大于50℃）的环境下都无法正常工作，导致以动力电池为能源的车辆也无法正常行驶。另外，动力电池在快速充电、放电过程中各个单体都会产生大量的热量，产生的热量会不断累积、叠加，使得动力电池温度急剧升高，并且由于每个单体电池所处的位置不同，散热条件有很大差异，造成单体电池间的严重温度不均匀性。而大多数动力电池对运行温度条件有着非常苛刻的要求，在高温条件下，极有可能造成动力电池的热失控，出现冒烟、起火和爆炸等安全事故。同时，长期的温度不均匀会极大降低动力电池组的使用寿命。

电池热管理系统是对电池模块的温度进行控制和调节的系统，可以极大地弥补动力电池自身的缺陷，扩大电池的适用温度范围，提高电池的使用寿命和安全性。现有的电池热管理系统都采用单独的一种冷却方式对电池进行散热，其存在的缺陷是：当温度并不是很高的时候，单独使用液体冷却会浪费很大一部分能源；当温度较高时，单独的一种冷却方式又不能快速进行散热。当冷却系统发生故障时，就无法对电池进行散热，从而影响动力电池的性能。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种具有两个冷却系统的车用电池热管理系统及方法，以使电池组在最佳温度范围内工作，并且能在一个冷却系统发生故障时，另一个冷却系统仍能为电池组散热，使得电池组始终保持在良好的工作环境中，延长电池组的寿命，保证电池组的安全。

为了实现上述目的，本发明提供的一种车用电池热管理系统采用的技术方案是：包括水箱和液体循环泵，水箱的输出端通过管道串接液体循环泵，车用电池、液体循环泵以及水箱均设在电池箱内，水箱内的上方固定设有制冷器；车用电池由多个单体电池组成，在单体电池之间缠绕扁形铝管，扁形铝管一端连接液体循环泵、另一端连接水箱的输入端，在扁形铝管和每个单体电池的最大表面之间镶嵌硅胶加热片，在车用电池上设温度传感器，在电池箱的一侧壁上设有进风口，进风口正对着车用电池；在电池箱外部且正对着进风口处装有风扇；电池控制单元通过控制线连接温度传感器、通过控制开关S1连接风扇、通过控制开关S2连接液体循环泵、通过控制开关S3连接制冷器、通过控制开关S4连接硅胶加热片。

本发明提供的一种车用电池热管理系统的热管理方法采用的技术方案是：温度传感器自动采集单体电池的温度，采集的温度信号传送到电池控制单元，电池控制单元判断单体电池的运行温度是否在最佳运行温度18℃～30℃范围内，如果在此范围内，温度传感器继续采集单体电池温度信号；如果温度低于18℃，电池控制单元控制控制开关S4开启，硅胶加热片对单体电池加热，直到单体电池温度达到最佳运行温度范围时断开控制开关S4；如果温度高于30℃但低于50℃，电池控制单元控制控制开关S1闭合，风扇工作，直到单体电池温度达到最佳运行温度范围时断开控制开关S1；如果温度高于50℃，电池控制单元控制控制开关S1、控制开关S2和控制开关S3均闭合，制冷器通过水箱对循环液制冷，冷却的循环液由液体循环泵泵入扁形铝管中循环，风扇通过风冷带走热量，制冷器、液体循环泵和风扇持续工作直到单体电池温度达到最佳运行温度范围时，同时断开控制开关S1、S2、S3。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、本发明采用两个冷却系统，在高温时，两个冷却系统同时工作，加快了散热效果，降低散热时间；当其中某一个冷却系统遇到故障时，另外一个冷却系统还能工作，对电池进行散热，保证车用电池热管理系统的可靠性。

2、本发明采用磁制冷技术对水箱内的冷却液进行冷却，磁制冷技术不要压缩机、噪声小，小型、量轻 ，节省了电池的布置空间，降低了制造成本。

3、本发明加热单元采用硅胶加热片，硅胶加热片工作温度宽、寿命长，质地柔软可以使电热元件和被加热物体良好接触，充分加热电池组，同时易于布置。

4、车用电池热管理系统采用玻璃钢做电池箱体，具有质量轻，强度高，耐腐蚀，隔热防火的良好性能，保证了电池工作环境安全。

5、车用电池热管理系统采用扁形铝管缠绕在电池上，增大了与电池的接触面积，提高了散热效果。