[發(fā)明專利]電池組熱管理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710286376.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN107196001B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳松堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江壹舸能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/48
• 分類號(hào): H01M10/48;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/637;H01M10/6556;H01M10/6568
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)車輛的電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及電池組熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽日益成為重要的交通工具，而動(dòng)力電池是純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)的能量載體，為了滿足快速充電和持續(xù)里程的要求，以及爬坡、加速等工況下的車輛動(dòng)能，動(dòng)力電池必須具備高功率輸出和大容量。為了保證動(dòng)力電池的高容量、大功率，通常將大量單體動(dòng)力電池通過串聯(lián)、并聯(lián)的方式組成電池模組使用。

動(dòng)力電池工作電流大，產(chǎn)熱量大，同時(shí)電池組處于一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境中，容易導(dǎo)致電池的溫度上升，這是因?yàn)殇囯姵刂械碾娊赓|(zhì)，電解質(zhì)在鋰電池內(nèi)部起電荷傳導(dǎo)作用。目前鋰電池大部分是易燃、易揮發(fā)的非水溶液組成，這個(gè)組成體系相比水溶液電解質(zhì)組成的電池有更高的比能量和電壓輸出，符合用戶更高的能量需求。因?yàn)榉撬芤弘娊赓|(zhì)本身易燃、易揮發(fā)，浸潤(rùn)在電池內(nèi)部，也形成了電池的燃燒根源。因此鋰電池材料的工作溫度不得高于60℃，但現(xiàn)在夏季室外溫度往往接近40℃，同時(shí)電池本身產(chǎn)熱量大，這將導(dǎo)致電池的工作環(huán)境溫度上升，而如果出現(xiàn)熱失控，情況將十分危險(xiǎn)。為了避免變成“燒烤”，給電池散熱就尤為重要了。

電池組散熱有主動(dòng)和被動(dòng)兩種，兩者之間在效率上有很大的差別。被動(dòng)系統(tǒng)所要求的成本比較低，采取的措施也較簡(jiǎn)單。主動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些，且需要更大的附加功率，但它的熱管理更加有效。

另外，就是電池隔膜的作用，主要是在狹小空間內(nèi)將電池正負(fù)級(jí)板分隔開來(lái)，防止兩極接觸造成短路，卻能保證電解液中的離子在正負(fù)極之間自由通過。因此隔膜就成了保證鋰離子電池安全穩(wěn)定工作的核心材料。

電解液是為了隔絕燃燒來(lái)源，隔膜是為了提高耐熱溫度，而散熱充分則是降低電池溫度，避免積熱過多引發(fā)電池?zé)崾Э亍Ｈ绻f(shuō)電池溫度急劇升高到300℃，即使隔膜不融化收縮，電解液自身、電解液與正負(fù)極也會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，釋放氣體，形成內(nèi)部高壓而爆炸，所以采用適合的散熱方式至關(guān)重要。

參照中國(guó)發(fā)明CN104347908專利公開了一種蓄電池散熱板，該散熱板包括基板和若干排列的散熱單元，所述散熱單元是由2～4片散熱片組成并在底部通過橫梁相連，對(duì)應(yīng)每個(gè)散熱單元底部的橫梁設(shè)有支撐筋。

在現(xiàn)有技術(shù)中，電池組的常用冷卻方式主要是水冷或者空冷，比如空冷時(shí)，若果換熱風(fēng)扇一直持續(xù)工作，則換熱風(fēng)扇本身也會(huì)由于做功散發(fā)熱量，導(dǎo)致電池組的工作環(huán)境溫度上升。而如果只是在電池組升溫至一定溫度后再進(jìn)行降溫，由于空氣與電池組表面的換熱系數(shù)較低，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電池組進(jìn)行有效降溫控制。而水冷降溫的換熱器在一段時(shí)間內(nèi)降溫效果顯著，但是密封性要求高，質(zhì)量相對(duì)較大，維修和保養(yǎng)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。而且長(zhǎng)時(shí)間工作后，由于車輛的整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的工作環(huán)境溫度升高導(dǎo)致水冷效果下降，或者需要在使用一段時(shí)間后，需要將水套中的水進(jìn)行替換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電池組熱管理系統(tǒng)，該熱管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池組的輸出電流及當(dāng)前溫度對(duì)電池組的當(dāng)前環(huán)境溫度進(jìn)行有效監(jiān)控，并及時(shí)調(diào)控散熱裝置對(duì)電池組進(jìn)行散熱，預(yù)防電池組的溫度過高，提高電池組的使用壽命。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

電池組熱管理系統(tǒng)，包括電池組、控制裝置和冷卻系統(tǒng)；所述冷卻系統(tǒng)包括電池箱體和散熱裝置，所述電池組設(shè)在所述電池箱體內(nèi)；

所述電池組上連接有溫度傳感器、電流傳感器；所述散熱裝置包括冷卻劑承載控制箱和冷卻劑循環(huán)管，所述冷卻劑循環(huán)管設(shè)在所述電池組的表面，所述冷卻劑承載控制箱設(shè)在所述電池箱體的外部的一端；所述控制裝置包括顯示屏以及其內(nèi)設(shè)置的溫度顯示模塊、電流顯示模塊和主控系統(tǒng)；

所述溫度傳感器、電流傳感器和冷卻劑承載控制箱均與所述控制裝置連接；

所述溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述電池組當(dāng)前的環(huán)境溫度以及體表溫度并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主控系統(tǒng)，所述電流傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述電池組當(dāng)前的輸出電流并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主控系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)有所述電池組的溫度與輸出電流的標(biāo)準(zhǔn)值范圍，所述主控系統(tǒng)獲取所述檢測(cè)數(shù)據(jù)并分別與標(biāo)準(zhǔn)值范圍進(jìn)行比對(duì)分析，之后將分析結(jié)果分別發(fā)送給所述溫度顯示模塊和電流顯示模塊，并在顯示屏上以曲線圖的形式顯示；同時(shí)，所述主控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)控指令給所述冷卻劑承載箱，所述冷卻劑承載箱接收所述調(diào)控指令，并控制其內(nèi)冷卻劑的輸出、停止以及輸出速率。

進(jìn)一步地，所述電池箱體為正六面體結(jié)構(gòu)，其四周和上表面均為百葉窗結(jié)構(gòu)，其底部設(shè)有固定支架，所述電池箱體的上蓋的一邊與其對(duì)應(yīng)的側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并在轉(zhuǎn)軸上設(shè)有控制電機(jī)。