新能源汽车的电池温控装置及其控制方法

文档序号:171591 发布日期:2021-10-29 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 新能源汽车的电池温控装置及其控制方法 (Battery temperature control device of new energy automobile and control method thereof ) 是由 宋伟明 宋佳潞 于 2021-07-23 设计创作,主要内容包括:本发明公开了新能源汽车的电池温控装置及其控制方法,新能源汽车的电池温控装置包括:电池组;多组温控管道,其设置于多个电芯之间的间隙内,所述温控管道包括进液管道和出液管道,所述进液管道穿设在所述出液管道内,所述进液管道和出液管道分别连通所述温控液进口和温控液出口,所述进液管道包括内管和外管,所述内管和外管的曲面侧壁上均开设有多个长方形的出液孔,所述外管两端的曲面侧壁内沿周向设置有两条环形的凹槽,所述凹槽内设置有小齿轮,所述内管两端的曲面侧壁外沿轴向设置有两条环形的凸棱,所述凸棱上设置有齿条。本发明能够实现对新能源汽车的电池包的有效控温,保障新能源汽车在高温或低温环境下均能安全有效地运行。(The invention discloses a battery temperature control device of a new energy automobile and a control method thereof, wherein the battery temperature control device of the new energy automobile comprises: a battery pack; multiunit control by temperature change pipeline, it sets up in the clearance between a plurality of electricity cores, control by temperature change pipeline includes inlet channel and liquid outlet pipe, inlet channel wears to establish in the liquid outlet pipe, inlet channel and liquid outlet pipe communicate respectively temperature control liquid import and control by temperature change liquid export, inlet channel includes inner tube and outer tube, a plurality of rectangular play liquid holes have all been seted up on the curved surface lateral wall of inner tube and outer tube, be provided with two annular recesses along circumference in the curved surface lateral wall at outer tube both ends, be provided with the pinion in the recess, the curved surface lateral wall at inner tube both ends is provided with two annular beads along the axial outward, be provided with the rack on the bead. The temperature control system can realize effective temperature control of the battery pack of the new energy automobile, and ensure that the new energy automobile can safely and effectively run in a high-temperature or low-temperature environment.)

新能源汽车的电池温控装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力电池技术领域。更具体地说,本发明涉及一种新能源汽车的电池温控装置及其控制方法。

背景技术

电池包作为新能源汽车上的储能原件,也是新能源汽车关键部件之一,直接影响新能源汽车的性能,而动力电池对温度变化特别敏感。如果新能源汽车电池组在高温下得不到及时散热,将会导致电池组系统温度过高,温度分布不均,最终会降低电池充放电循环效率及寿命,严重时还会导致热失控,影响电池的安全性和可靠性;在低温下,电池内部电化学反应由于受温度影响会存在充放电效率低,电池包寿命短等问题,也会严重制约新能源汽车的发展。目前新能源汽车电池普遍采用圆柱形单个电池作为电池包的电芯,多个电芯组成一个电池组,多个电池组组成电池包。现有新能源汽车普遍采用风冷技术,虽然成本和技术门槛都较低,但容易造成散热不均,影响电池的一致性,从而降低电池寿命。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种新能源汽车的电池温控装置,能够保障新能源汽车在高温或低温环境下均能安全有效地运行,延长电池的使用寿命。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,根据本发明的一个方面,本发明提供了新能源汽车的电池温控装置,包括:

电池组,其包括多个电芯,所述电池组的两端分别设置有前端温控板和后端温控板,所述前端温控板设置有多个温控液进口,所述后端温控板设置有多个温控液出口;

多组温控管道,其设置于多个电芯之间的间隙内,所述温控管道包括进液管道和出液管道,所述进液管道穿设在所述出液管道内,所述进液管道和出液管道分别连通所述温控液进口和温控液出口,所述进液管道包括内管和外管,所述内管和外管的曲面侧壁上均开设有多个长方形的出液孔,所述外管两端的曲面侧壁内沿周向设置有两条环形的凹槽,所述凹槽内设置有多个连接有电机的小齿轮,所述内管两端的曲面侧壁外沿轴向设置有两条环形的凸棱,所述凸棱上设置有齿条,所述内管同轴套设在所述外管内,使所述内管两端的凸棱上的齿条分别与所述外管两端的凹槽内的小齿轮啮合,所述内管的曲面侧壁外设置有毛刷密封条,所述毛刷密封条包括多个直线密封条和两个环形密封条,所述直线密封条沿轴向设置于出液孔之间,两个环形密封条分别沿周向设置在出液孔两侧;

其中,所述温控管道分为第一温控管道、第二温控管道、第三温控管道,所述第一温控管道、第二温控管道、第三温控管道分别位于所述电池组的内部、边部、以及角部,所述第一温控管道的出液管道截面为四角星形结构,第二温控管道的出液管道截面为二分之一的四角星形结构,第三温控管道的出液管道截面为四分之一的四角星形结构。

优选的是,所述第一温控管道、第二温控管道、第三温控管道内进液管道的直径不同。

优选的是,所述第一温控管道内进液管道的直径大于第二温控管道内进液管道的直径,所述第二温控管道内进液管道的直径大于第三温控管道内进液管道的直径。

优选的是,还包括控制器和多个电磁阀、多个温度传感器,所述电磁阀设置在所述温控液进口处,所述温度传感器分别位于所述电池组的内部、边部和角部,所述控制器电信号连接所述电磁阀、温度传感器、以及电机。

优选的是,所述第一温控管道、第二温控管道、第三温控管道的出液管道的侧壁均为弧形结构,所述弧形结构的弧度与所述电芯的外侧壁弧度相配合。

优选的是,每条凹槽内的小齿轮有三个,其两两等间隔设置在所述凹槽内。

优选的是,所述外管上的多个出液孔尺寸一致,且两两等间隔排列。

优选的是,所述内管上的多个出液孔与所述外管上的多个出液孔尺寸一致,且每两个出液孔之间的宽度与所述出液孔的宽度一致。

本发明还提供了一种新能源汽车的电池温控装置的控制方法,包括以下步骤:

步骤一、控制器设置电池组的过热温度值和过冷温度值,所述控制器通过温度传感器监测电池组各部位温度;

步骤二、当控制器监测到电池组某一部位温度高于过热温度值时,控制器控制处于该部位的温控液进口处电磁阀开启,温控液进入温控管道的进液管道内,温控液经进液管道由出液孔流至出液管道,再由温控液出口流出,带走电池组的热量,此过程中控制器控制开启电机使内管相对于外管做轴向旋转运动,并根据当前温度与过热温度值的温差调整内管与外管的相对位置,从而调节出液孔的大小,进而控制热交换速率,实现对电池组快速降温的目的;

当控制器监测到电池组某一部位温度低于过冷温度值时,控制器控制处于该部位的温控液进口处电磁阀开启,温控液进入温控管道的进液管道内,温控液经进液管道由出液孔流至出液管道,再由温控液出口流出,对电池组进行加热保温,此过程中控制器控制开启电机使内管相对于外管做轴向旋转运动,并根据当前温度与过冷温度值的温差调整内管与外管的相对位置,从而调节出液孔的大小,进而控制热交换速率,实现对电池组快速升温的目的。

本发明至少包括以下有益效果:本发明将温控管道分为第一温控管道、第二温控管道、第三温控管道,三种温控管道分别位于电池组的内部、边部和角部,针对电池组不同部位的产热情况进行不同的温控,节能环保;所述温控管道设置进液管道和出液管道,所述进液管道又包括同轴套设的内管和外管,通过内管的轴向旋转,实现对进液孔的调整,从而调节进液管道的出液情况,调整热交换率,节能高效。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一种技术方案的结构示意图;

图2为本发明的一种技术方案中温控管道的结构示意图;

图3为本发明的一种技术方案中外管的结构示意图;

图4为本发明的一种技术方案中内管的结构示意图;

图5为本发明的一种技术方案中齿条的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1~5所示,本申请实施例提供了新能源汽车的电池温控装置,包括:

电池组,其包括多个电芯100,所述电池组的两端分别设置有前端温控板和后端温控板,所述前端温控板设置有多个温控液进口,所述后端温控板设置有多个温控液出口;

多组温控管道,其设置于多个电芯100之间的间隙内,所述温控管道包括进液管道200和出液管道201,所述进液管道200穿设在所述出液管道201内,所述进液管道200和出液管道201分别连通所述温控液进口和温控液出口,所述进液管道200包括内管210和外管211,所述内管210和外管211的曲面侧壁上均开设有多个长方形的出液孔212,所述外管211两端的曲面侧壁内沿周向设置有两条环形的凹槽213,所述凹槽213内设置有多个连接有电机的小齿轮214,所述内管210两端的曲面侧壁外沿轴向设置有两条环形的凸棱215,所述凸棱215上设置有齿条216,所述内管210同轴套设在所述外管211内,使所述内管210两端的凸棱215上的齿条216分别与所述外管211两端的凹槽213内的小齿轮214啮合,所述内管210的曲面侧壁外设置有毛刷密封条217,所述毛刷密封条217包括多个直线密封条和两个环形密封条,所述直线密封条沿轴向设置于出液孔212之间,两个环形密封条分别沿周向设置在出液孔212两侧;

其中,所述温控管道分为第一温控管道202、第二温控管道203、第三温控管道204,所述第一温控管道202、第二温控管道203、第三温控管道204分别位于所述电池组的内部、边部、以及角部,所述第一温控管道202的出液管道201截面为四角星形结构,第二温控管道203的出液管道201截面为二分之一的四角星形结构,第三温控管道204的出液管道201截面为四分之一的四角星形结构。

本技术方案中,电池包的电芯100采用圆柱形单个电池,多个电芯100组成一个电池组,多个电池组组成电池包,每个电池组内通入多个温控管道,多个温控管道分为位于电池组内部的第一温控管道202、位于电池组边部的第二温控管道203、以及位于电池组角部的第三温控管道204,三种温控管道均包括进液管道200和出液管道201,进液管道200位于出液管道201的内部,所述电池组两端分别安装有前端温控板和后端温控板,前端温控板上开设有温控液进口,后端温控板上开设有温控液出口,所述进液管道200连通温控液进口,所述出液管道201连通温控液出口,三种温控管道的形状各不相同,第一温控管道202为四角星形,其四个边均为弧形,第二温控管道203为二分之一四角星形,其有两个弧形边,第三温控管道204为四分之一四角星形,其有一个弧形边。所述温控管道包括同轴设置的内管210和外管211,所述内管210的外壁两端设置两圈凸棱215,所述外管211的内壁两端设置两圈凹槽213,所述凸棱215的顶面设置有齿条216,所述凹槽213的内部设置多个小齿轮214,两个凸棱215分别卡嵌入两个凹槽213内,所述小齿轮214与齿条216啮合,小齿轮214转动带动内管210沿轴向旋转,内管210和外管211的侧壁均开设多个出液孔212,温控液体经内管210由出液孔212流通至出液管道201,使温控液由进液管道200的轴线附近流通至出液管道201,内管210的外壁上还设置有围绕在多个出液孔212外周和中间的毛刷密封条217。使用时,温控液经前端温控板进入进液管道200,再通过调整内管210与外管211的旋转角度,改变出液孔212的宽度,温控液由出液孔212流至出液管道201,再流出至后端温控板,从而完成对电芯100的温度控制。三种温控管道的形状各不相同,以贴合电芯100的外侧壁,增大热交换接触面积,提高热交换效率;所述进液管道200位于出液管道201内,进液管道200侧壁开设长条形的出液孔212,使进液管道200内温控液沿轴线方向流通至出液管道201,防止温控管道两端的温度不同,避免散热不均;所述进液管道200又包括同轴套设的内管210和外管211,内管210可由小齿轮214带动其旋转,从而调整出液孔212的宽度,进而调节进液管道200的进液量,调整换热效率,实现节能高效的温控效果。

在另一些技术方案中,如图1~2所示,所述第一温控管道202、第二温控管道203、第三温控管道204内进液管道200的直径不同。本技术方案中,三种进液管道200的直径各不相同,满足电池组各部位的实际热量情况,节省空间,节能环保。

在另一些技术方案中,如图1~2所示,所述第一温控管道202内进液管道200的直径大于第二温控管道203内进液管道200的直径,所述第二温控管道203内进液管道200的直径大于第三温控管道204内进液管道200的直径。本技术方案中,针对电池组各部位的实际热量情况,设定所述第一温控管道202、第二温控管道203、第三温控管道204内进液管道200的直径依次减小,达到节能的目的。

在另一些技术方案中,还包括控制器和多个电磁阀、多个温度传感器,所述电磁阀设置在所述温控液进口处,所述温度传感器分别位于所述电池组的内部、边部和角部,所述控制器电信号连接所述电磁阀、温度传感器、以及电机。本技术方案中,所述温度传感器用于监测电池组不同部位的温度变化,所述电磁阀用于控制各个温控管道的流通,所述控制器用于接收温度传感器监测的温度信息,并控制所述电磁阀和电机工作,进而控制温控液体的流通路径和进液管道200的进液量。

在另一些技术方案中,如图1~2所示,所述第一温控管道202、第二温控管道203、第三温控管道204的出液管道201的侧壁均为弧形结构,所述弧形结构的弧度与所述电芯100的外侧壁弧度相配合。本技术方案中,三种温控管道的侧壁贴合电芯100的侧壁,有效保障了温控管道与电芯100之间的热交换。

在另一些技术方案中,每条凹槽213内的小齿轮214有三个,其两两等间隔设置在所述凹槽213内。本技术方案中,三个小齿轮214均布在所述凹槽213内,保障了内管210的顺利旋转。

在另一些技术方案中,如图3所示,所述外管211上的多个出液孔212尺寸一致,且两两等间隔排列。本技术方案中,多个出液孔212平均排列在所述外管211的弧形侧壁上,保证了出水的均匀性。

在另一些技术方案中,如图4所示,所述内管210上的多个出液孔212与所述外管211上的多个出液孔212尺寸一致,且每两个出液孔212之间的宽度与所述出液孔212的宽度一致。本技术方案中,多个出液孔212平均排列在所述内管210的弧形侧壁上,内管210和外管211上的出液孔212数量和尺寸均一致,且每两个出液孔212之间的宽度与出液孔212的尺寸一致,内管210相对于所述外管211轴向旋转,使出液孔212由全封闭向全打开的状态变化,从而控制出液管道201的出水量,进而控制热交换速率。

本发明还提供了一种新能源汽车的电池温控装置的控制方法,包括以下步骤:

步骤一、控制器设置电池组的过热温度值和过冷温度值,所述控制器通过温度传感器监测电池组各部位温度;

步骤二、当控制器监测到电池组某一部位温度高于过热温度值时,控制器控制处于该部位的温控液进口处电磁阀开启,温控液进入温控管道的进液管道200内,温控液经进液管道200由出液孔212流至出液管道201,再由温控液出口流出,带走电池组的热量,此过程中控制器控制开启电机使内管210相对于外管211做轴向旋转运动,并根据当前温度与过热温度值的温差调整内管210与外管211的相对位置,从而调节出液孔212的大小,进而控制热交换速率,实现对电池组快速降温的目的;

当控制器监测到电池组某一部位温度低于过冷温度值时,控制器控制处于该部位的温控液进口处电磁阀开启,温控液进入温控管道的进液管道200内,温控液经进液管道200由出液孔212流至出液管道201,再由温控液出口流出,对电池组进行加热保温,此过程中控制器控制开启电机使内管210相对于外管211做轴向旋转运动,并根据当前温度与过冷温度值的温差调整内管210与外管211的相对位置,从而调节出液孔212的大小,进而控制热交换速率,实现对电池组快速升温的目的。

本技术方案中,预设置过热温度值和过冷温度值,温度传感器监测电池组各部位的温度,当控制器监测到电池组某一部位的温度高于过热温度值时,打开温度高处的温控管道的电磁阀,开启电机旋转内管210,并根据升温速率调整出液孔212的宽度,向温控管道内通入冷却液体,对电池组进行降温散热;当控制器监测到电池组某一部位的温度低于过冷温度值时,打开温度低处的温控管道的电磁阀,开启电机旋转内管210,并根据降温速率调整出液孔212的宽度,向温控管道内通入加热液体,对电池组进行加热保温,以保障新能源汽车在高温或低温环境下均能安全有效地运行。

本技术方案还可以包括以下技术细节,以更好地实现技术效果:根据升/降温速率调整出液孔212的重叠宽度d,所述出液孔212的固有宽度标记为d0,所述升/降温速率标记为VT,其中,d按照如下公式进行调整:

本技术方案中,预设升/降温速率的最大值为6℃/min,当升/降温速率大于等于6℃/min时,内管210和外管211侧壁的出液孔212全部重叠,使出液孔212的宽度最大化,加快进液管道200和出液管道201的热交换速率,进而加快温控速率;当升/降温速率小于6℃/min时,内管210和外管211侧壁的出液孔212部分重叠,调节出液孔212的宽度,进而调整进液管道200和出液管道201的热交换速率,从而控制温控速率,实现对电池组的节能且高效的控温。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明新能源汽车的电池温控装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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