一種電動汽車的電池熱管理系統的製作方法

2023-06-07 08:45:06

一種電動汽車的電池熱管理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車的電池熱管理系統，充電機和電池之間安裝功率分配單元，在充電前，檢測電池溫度，溫度過低或過高，都要先啟動加熱部件或冷卻部件，此時功率分配單元並不給電池分配電力，待溫度適宜才開始供電。電動汽車行進過程中，能夠利用電動機散出的熱量為電池加熱。本實用新型提供的電池熱管理系統，充電時和行進過程中，可以不使用或減少使用電池的電能，提高了電池電能的利用效率。
【專利說明】—種電動汽車的電池熱管理系統
[0001]【技術領域】
[0002]本實用新型涉及電動汽車領域，尤其是一種電動汽車的電池熱管理系統。
【背景技術】
[0003]21世紀以來，各地汽車保有量飛速增長，對傳統不可再生能源的需求越來越高。隨著汽車工業和電池技術的發展，電動汽車無疑成為解決這種能源緊張的重要發展方向之
ο
[0004]阻礙電動汽車大範圍推廣的重要原因包括，1、電池的性能、電量和節能相關技術；
2、充電及相關技術。電池的性能和溫度有很大的關係，特別是充電時，在寒冷的冬季，無法給電動汽車充電，這就需要一種節能的電池熱管理技術。並且，電池加熱、冷卻，電動汽車內的空調等，都在耗費電池電能，制約電動汽車續駛裡程。現階段，國內大多數廠家採用的都是用空氣來給電池冷卻或加熱。由於空氣的比熱容比較小，加熱或冷卻速度慢。而且如果空氣溼度大，還可能使電池發生短路，造成不可估量的後果。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供了一種電動汽車的電池熱管理系統，目的在於充分利用電動汽車已經形成的能量或充電時的能量，節約電池電能，提高電池電能的使用效率。
[0006]本實用新型提供了一種電動汽車的電池熱管理系統，包括電池箱1、溫度傳感器14、整車控制器13、加熱部件4、液體冷卻箱8、冷卻扇9、電磁換向閥5，電磁截止閥6和液壓泵3、10，溫度傳感器14安裝在電池箱1上，冷卻扇9安裝在液體冷卻箱8的外側，與整車控制器13相連，其中:液體冷卻箱`8外設置有兩個出液口和一個進液口，其中一個出液口與單向閥?的入口相連，單向閥7的出口與電磁截止閥6的一端相連，電磁截止閥6的另一端分別與加熱部件4的進液口和電磁換向閥5的D 口相連，加熱部件4的出口與液壓泵3的一端相連，液壓泵3的另一端與電池箱1的進液口相連，電池箱1的出液口與單向閥2的入口相連，單向閥2的出口與電磁換向閥5的Β 口相連；液體冷卻箱8另一個出液口與液壓泵10的一端相連，液壓泵10的另一端與電動機11的內部冷卻管路的一端相連，電動機11的內部冷卻管路的一端與單向閥12的入口相連，單向閥12的出口與電磁換向閥5的Α 口相連，電磁換向閥5的C 口與液體冷卻箱8的進液口相連；溫度傳感器14、加熱部件4、液壓泵
3、10、電磁換向閥5、電磁截止閥6分別與整車控制器13相連。
[0007]進一步，充電前，若對電池進行冷卻，則電磁換向閥5的B 口與C 口連通、A 口與C口連通，冷卻扇9開啟，電磁截止閥6開啟，液壓泵3開啟，關閉加熱部件4、液壓泵10。
[0008]進一步，充電前，若對電池進行加熱，則電磁換向閥5的B 口與D 口連通、A 口與C口連通，電磁截止閥6、液壓泵10、冷卻扇9關閉，液壓泵3開啟，加熱部件4開啟。
[0009]進一步，電動汽車運行時，若對電池進行加熱，則電磁換向閥5的A 口與D 口連通、B 口與C 口連通，加熱部件4和液壓泵3、10開啟，冷卻扇9、電磁截止閥6關閉。[0010]進一步，電動汽車運行時，若對電池和電動機進行冷卻，則電磁換向閥5的A 口與C 口連通、B 口與C 口連通，液壓泵3、10開啟，冷卻扇9開啟，電磁截止閥6開啟，關閉加熱部件4。
[0011]與現有技術相比，本實用新型提供的電池熱管理系統，充電機和電池之間安裝功率分配單元，在充電前，檢測電池溫度，溫度過低或過高，都要先啟動加熱部件或冷卻部件，此時功率分配單元並不給電池分配電力，待溫度適宜才開始供電。電動汽車行進過程中，能夠利用電動機散出的熱量為電池加熱。本實用新型提供的電池熱管理系統，充電時和行進過程中，可以不使用或減少使用電池的電能，提高了電池電能的利用效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型所述的電池熱管理系統的結構框圖；
[0013]圖2是本實用新型所述的電池熱管理系統的結構示意圖；
[0014]圖3是本實用新型圖1所述的電池熱管理系統的動力和控制線路示意圖。
[0015]圖中:1、電池箱；2、單向閥；3、液壓泵；4、加熱部件；5、電磁換向閥；6、電磁截止閥；7、單向閥；8、液體冷卻箱；9、冷卻扇；10、液壓泵；11、電動機；12、單向閥；13、整車控制器；14、溫度傳感器；15、充電機；16、功率分配單兀。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型旨在充分利用電動汽車充電時的能量和電動汽車行進時散出的熱量，以減少電能流經電池產生不必要的電化學損耗。在充電之前，電池熱管理系統先檢測電池箱的溫度，如果溫度過低或過高，則啟動電池熱管理系統對電池箱進行加熱或冷卻，等溫度合適時，功率分配單元才對電池開始充電。本電池熱管理系統充分利用電動汽車電動機冷卻液的熱量，將其導入電池加熱系統，對電池箱進行加熱，節約了電池的部分電能。
[0017]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0018]如圖1所示，電動汽車的電池熱管理系統的結構框圖，在充電時，電動汽車的電池熱管理系統與整車控制器，以及與電池箱的連接關係，即充電機15的輸出端接功率分配單兀16的輸入端,功率分配單兀16有兩個輸出端，一個接電池箱1，另一個接電池熱管理系統。
[0019]如圖2所示，電池熱管理系統的結構示意圖，電池熱管理系統主要包括電池箱1、溫度傳感器14、整車控制器13、加熱部件4、液體冷卻箱8、冷卻扇9、電磁換向閥5，電磁截止閥6，用於避免液體回流的單向閥2、7、12，和用於維持電池熱管理系統中液體動力循環的液壓泵3、10，充斥於電池箱和電動機冷卻管路的冷卻液(也是電池熱管理系統中的液體)，以及其相互之間相連的線束和管路。
[0020]其中，液體冷卻箱8外部有三條管路，兩條出液管，一條進液管，一條出液管的出液口與單向閥7的入口相連，單向閥7的出口與電磁截止閥6的一端相連，電磁截止閥6的另一端連接加熱部件4的一端和電磁換向閥5的D 口，加熱部件4的另一端與液壓泵3的一端相連，液壓泵3另一端接電池箱1的進液口，電池箱1的出液口接單向閥2的入口，單向閥2的出口連接電磁換向閥5的B 口。
[0021]液體冷卻箱8的另一出液管的出液口與液壓泵10的一端相連，液壓泵10的另一端與電動機11內部冷卻管路的一端相連，電動機11內部冷卻管路的另一端接單向閥12的入口，單向閥12的出口接電磁換向閥5的A 口，電磁換向閥5的C 口接液體冷卻箱8的進液口。冷卻扇9放在液體冷卻箱8的外側，由整車控制器13控制其向液體冷卻箱8吹風冷卻，溫度傳感器14輸出信號接整車控制器13，液壓泵3、10和電磁換向閥5、電磁截止閥6都受整車控制器13控制。有時需要電動機冷卻循環和電池箱冷卻循環同時運行，為了不使液體回流，特加單向閥2、7、12。本系統中電動機冷卻液和電池箱冷卻液為同一種物質。
[0022]如圖3所示電池熱管理系統的動力和控制線路示意圖，充電時，與電池熱管理系統配合使用的還有充電機15、功率分配單元16，充電機15的輸出端接功率分配單元16的輸入端，功率分配單兀16有兩個輸出端，一個接電池箱I，另一個接電池熱管理系統(包括加熱部件、冷卻扇、液壓泵等)。家用220v電能經充電機15連接到功率分配單元16，電池箱I的正負極接功率分配單元16的正負極，加熱部件4、冷卻扇9、液壓泵3和10都分別接在功率分配單元16的另一正負極上，溫度傳感器14的溫度信號傳給整車控制器13，供整車控制器13判斷是否可由功率分配單元16開始給電池充電。加熱部件4、冷卻扇9、液壓泵3和10的控制線都連至整車控制器。
[0023]功率分配單元16可保證充電時所有能量取自充電機，而非電池。且充電機的功率可變，以適應充電時的各種工作模式。
[0024]場景一:充電時，電池溫度過高，需要冷卻的情景
[0025]充電前，由電池箱I上安裝的溫度傳感器14，溫度傳感器14將電池箱I的溫度信號發送給整車控制器13，整車控制器13將收到的溫度信號與整車控制器13中電池箱溫度的預設值(如25°C)進行比對，若電池箱溫度高於預設值，則開啟電池熱管理系統，對電池進行冷卻。待溫度適宜後，才由功率分配單元16給電池分配電力開始充電，功率分配單元16是否給電池分配電力由整車控制器控制。充電時電動機11並不工作，此時，電磁換向閥5處於常態(AC通，BC通)，整車控制器13控制加熱部件4和液壓泵10不工作，電磁截止閥6開啟，冷卻扇9工作，這樣流經電池的液體就得到了很好的冷卻。液壓通路為:液體冷卻箱8中經冷卻扇9冷卻後的液體由單向閥7流至電磁截止閥6，再經處於關閉狀態的加熱部件4，通過液壓泵3流入電池箱I，電池箱出液口連單向閥2，經電磁換向閥5的BC 口進液體冷卻箱8。在這一過程中，加熱部件4和液壓泵10的動力源都來自充電機15，而非電池，減少電能流經電池產生不必要的電化學損耗，提高了電池的使用壽命。為防止兩邊壓力不一致導致液體回流，特在此循環中加單向閥2、12。
[0026]場景二:充電時，電池溫度過低，需要加熱的情景
[0027]充電前，由電池箱I上安裝的溫度傳感器14，溫度傳感器14將電池箱I的溫度信號發送給整車控制器13，整車控制器13將收到的溫度信號與整車控制器13中電池箱溫度的預設值(如25°C)進行比對，若電池箱溫度低於預設值，則開啟電池熱管理系統，對電池進行加熱。待溫度適宜後，才由功率分配單元16給電池分配電力開始充電，功率分配單元16是否給電池分配電力由整車控制器控制。充電時，電動機11不工作，為了使加熱效率更高，整車控制器13控制電磁換向閥5的BD 口通、AC 口通，並且開啟液壓泵3和加熱部件4。此時的液壓通路為:電池箱I的出液口連單向閥2，經電磁換向閥5的BD 口流入已經開啟的加熱部件4，再經液壓泵3進入電池箱I。這樣一來，加熱後的液體就不經過液體冷卻箱(這一過程中電磁截止閥6關閉，冷卻扇9關閉，液壓泵10關閉)，提高了加熱效率，節約了電能。這個過程中所有的電能均來自外部充電機，而非電池，減少電能流經電池產生不必要的電化學損耗，提高了電池的使用壽命。
[0028]場景三:電動汽車運行時，電池需要加熱的情景
[0029]在電動汽車運行過程中，由電池箱1上安裝的溫度傳感器14，溫度傳感器14將電池箱1的溫度信號發送給整車控制器13，整車控制器13將收到的溫度信號與整車控制器13中電池箱溫度的預設值(如25°C)進行比對，若電池箱溫度低於預設值，則開啟電池熱管理系統，對電池進行加熱。整車控制器13控制加熱部件4和液壓泵3、10開啟，冷卻扇9和電磁截止閥6關閉，控制電磁換向閥5的AD 口通、BC 口通。液壓通路為:電動機冷卻液經單向閥12，然後由電磁換向閥的AD 口到加熱部件4，再經液壓泵3進電池箱1，電池箱出液口連單向閥2，經電磁換向閥5的BC 口進液體冷卻箱8，再經液壓泵10進入電動機。此過程中將電動機冷卻液的導入電池箱1，就將電動機冷卻液的熱量利用了起來，減少了電池的電能損耗，此時由於冷卻扇9關閉，所以液體冷卻箱8並沒有工作，而電磁截止閥6的關閉也是為了平衡流路壓力。還有一點，雖說電動機不需要加熱，但這裡電池冷卻液的溫度不高，也很適宜電動機工作。
[0030]場景四:電動汽車運行時，電池和電動機都需要冷卻的情景
[0031]電動汽車運行時，電池箱1和電動機11需要冷卻時，電磁換向閥5的A 口與C 口連通、B 口與C 口連通，同時開啟維持其動力循環的液壓泵3、10，使液體進入冷卻箱8，開啟電磁截止閥6,並開啟冷卻扇9,使其冷卻。液壓通路為:對於電池來說，電池箱1的出液口連單向閥2，經電磁換向閥5的BC 口進入液體冷卻箱8，液體冷卻箱8的出液口經單向閥7和電磁截止閥6連至處於關閉狀態的加熱部件4，再經液壓泵3流回電池箱1 ;對於電動機來說，電動機1的出液口連單向閥12，經電磁換向閥5的AC 口進液體冷卻箱8，再經液壓泵10流回電動機1。
[0032]本實用新型提供的電池熱管理系統，充電機和電池之間安裝功率分配單元，在充電前，檢測電池溫度，溫度過低或過高，都要先啟動加熱部件或冷卻部件，此時功率分配單元並不給電池分配電力，待溫度適宜才開始供電。電動汽車行進過程中，能夠利用電動機散出的熱量為電池加熱。本實用新型提供的電池熱管理系統，充電時和行進過程中，可以不使用或減少使用電池的電能，提高了電池電能的利用效率。
[0033]上述各種場景僅是本實用新型較佳的實施方式，並非對本實用新型作任何形式上的限制，本實用新型的保護範圍並不局限於此。任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭示的技術範圍內，作出各種的變形、補充或替換都屬於本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種電動汽車的電池熱管理系統，包括電池箱(I)、溫度傳感器(14)、整車控制器(13),加熱部件(4)、液體冷卻箱(8)、冷卻扇(9)、電磁換向閥(5)，電磁截止閥(6)和液壓泵(3,10),溫度傳感器(14)安裝在電池箱(I)內部，冷卻扇(9)安裝在液體冷卻箱(8)的外側，與整車控制器(13)相連，其特徵在於:液體冷卻箱(8)外設置有兩個出液口和一個進液口，其中一個出液口與單向閥(7)的入口相連，單向閥(7)的出口與電磁截止閥(6)的一端相連，電磁截止閥(6)的另一端分別與加熱部件(4)的進液口和電磁換向閥(5)的D 口相連，加熱部件(4)的出口與液壓泵(3)的一端相連，液壓泵(3)的另一端與電池箱(I)的進液口相連，電池箱(I)的出液口與單向閥(2)的入口相連，單向閥(2)的出口與電磁換向閥(5)的B 口相連；液體冷卻箱(8)另一個出液口與液壓泵(10)的一端相連，液壓泵(10)的另一端與電動機(11)的內部冷卻管路的一端相連，電動機(11)的內部冷卻管路的另一端與單向閥(12)的入口相連，單向閥(12)的出口與電磁換向閥(5)的A 口相連，電磁換向閥(5)的C 口與液體冷卻箱(8)的進液口相連；溫度傳感器(14)、加熱部件(4)、液壓泵(3、10)、電磁換向閥(5)、電磁截止閥(6)分別與整車控制器(13)相連。
2.根據權利要求1所述的電池熱管理系統，其特徵在於:充電前，若對電池進行冷卻，則電磁換向閥(5)的B 口與C 口連通、A 口與C 口連通，冷卻扇(9)開啟，電磁截止閥(6)開啟，液壓泵(3)開啟，關閉加熱部件(4)、液壓泵(10)。
3.根據權利要求1所述的電池熱管理系統，其特徵在於:充電前，若對電池進行加熱，則電磁換向閥(5)的B 口與D 口連通、A 口與C 口連通，電磁截止閥(6)、液壓泵(10)、冷卻扇(9)關閉，液壓泵(3)開啟，加熱部件(4)開啟。
4.根據權利要求1所述的電池熱管理系統，其特徵在於:電動汽車運行時，若對電池進行加熱，則電磁換向閥(5)的A 口與D 口連通、B 口與C 口連通，加熱部件(4)和液壓泵(3、10)開啟，冷卻扇(9)、電磁截止閥(6)關閉。
5.根據權利要求1所述的電池熱管理系統，其特徵在於:電動汽車運行時，若對電池和電動機進行冷卻，則電磁換向閥(5)的A 口與C 口連通、B 口與C 口連通，液壓泵(3、10)開啟，冷卻扇(9)開啟，電磁截止閥(6)開啟，關閉加熱部件(4)。
【文檔編號】H01M10/625GK203503758SQ201320645530
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】鄒忠月, 陳輝, 曹秉剛, 李復活, 郝永輝, 王丹, 郭豔婕 申請人:三門峽速達交通節能科技股份有限公司