一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统及控制方法，包括多个模组、温度传感器、导热片、散热风扇、相变材料储能器、电池管理系统、控制线束、温度传导执行机构控制器、温度传导执行机构，由多种导热片、相变材料储能器以及散热风扇组成热管理系统，热管理系统与电池管理系统相连；模组与导热片相连，导热片通过执行机构与相变材料储能器相连；相变材料储能器以及模组与温度传感器相连，温度传感器与电池管理系统相连；散热风扇与电池管理系统相连；电池管理系统根据传感器传来的信息，控制风扇以及温度传导执行机构控制器，用以控制电池包的整体温升；本系统具有灵活度高，散热效果好，适应性强的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统及控制方法
本专利技术涉及一种电动车辆的智能热管理系统，特别涉及一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统。
技术介绍
新能源电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。由于新能源电动汽车以电力为动力，对环境影响小，前景被广泛看好，也符合新型能源战略要求。然而，新能源汽车作为新的研究方向，目前技术上存在诸多需要克服的难题，不仅是结构方面，电子电气与软件系统管理方面都有着许多难题需要解决。除此以外，尤其是在新能源汽车的关键部位——电池，存在着诸多技术难关。因为新能源电动汽车以电力为动力，电池的性能、电池的管理系统直接影响新能源电动汽车的性能。目前新能源汽车使用的电池有铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢蓄电池、镍镉电池与钠硫电池等等，而这些电池的各有个的优点却也存在着多种缺点。新能源电动汽车开时间久了必然导致电池温度的上升，电池温度的上升会导致电池性能降低，从而降低新能源电动汽车的性能。电池管理系统可以及时而准确的将电池的状态反映给技术人员，通过这些信息可以使技术人员准确的做出操作来控制新能源汽车，例如控制电机的转速、车速与是否继续驾驶等等。并且优秀的电池管理系统使汽车可以十分方便地回收下坡时的动能从而达到节能的目的，可以让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本，可以及时的调整多个动力源的工作状态，使整体处于一个协调的状态，延长整车的使用寿命。然而，一个优秀的电池管理系统不仅需要优秀的程序编制，也需要优秀的硬件加以支撑，然而就目前来说这些都是技术上的难关。在未来，电动汽车必然会变成广为使用的交通工具，所以目前努力改善电池的散热设计是极其有意义的，散热的结构布置、材料选择都是需要精心设计的。专利技术专利CN201620079215.1提出了一种动力电池模组，该专利技术专利存在的不足有：1)为了对动力电池模组进行散热，在动力电池的侧面设置至少一个散热管，并且在散热管的散热部连接至少一个散热片，这样的设计结构不够紧凑，会导致动力电池模组的体积较大；2)散热管结构不够牢固，在汽车的正常工作过程中产生的颠簸会使散热管松动从而失效。在公告号为CN104393366B一种基于空气、热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块专利中，其所述特征在于包括翅片、热管、相变材料、三叶草套筒、热管、端盖、多用管道、电极连接片和密封圈；它将相变材料填充在两层套筒之间，也解决了相变材料的与电池直接接触的问题，再通过翅片将热管与相变材料的热量散去，但这种构思也存在不少问题，首先这种布局方式虽然可以隔开相变材料与电池，但会占有非常大的空间，也会增大不少重量；每一个模组上都有两层三叶草形地套筒，加工困难；内置的热管以及外表的翅片会极大的增加单个模组的成本，并且在安装方面可能存在不少问题。在公告号为CN106252787A一种基于相变材料和空气耦合冷却的电池热管理系统专利中，其所述特征在于包括单体电池、相变复合板、散热器和电池箱体；它将单体电池与所述的相变复合板、散热器构成散热单元；所述单体电池左右依次对称贴附一对所述相变复合板和一对所述散热器；但它存在将相变材料复合板与单体电池直接接触的弊端，存在模组设计复杂，占用空间大，相变材料容易泄露的问题；
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，解决现有系统无法有效隔离动力电池与相变材料，无法解决相变材料由于相态变化导致的相变材料泄露；在不改变现有的模组结构以及摆放位置的前提下，实现模组与相变材料之间的热量传递；热量传递实时可控，通过相变材料储能器与风冷散热的耦合，强化热管理效能，提高热管理效率，实现散热、加热的功能集成。本专利技术的技术方案为一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，包括第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)、散热风扇(4)、温度传导执行机构控制器(5)、温度传导执行机构(6)、相变材料储能器(7)、第一导热片(8)、第二导热片(9)、电池管理系统(10)，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)、相变材料储能器(7)、第二导热片(9)安装在电池包底板上；第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)分别与第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)连接；相变材料储能器(7)与第四温度传感器(25)相连；第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)以及第四温度传感器(25)分别通过信号线a(16)、信号线b(26)与电池管理系统(10)相连，并且把采集到的温度信号发送给电池管理系统(10)；散热风扇(4)通过信号线束(15)与电池管理系统(10)相连；温度传导执行机构控制器(5)通过信号线束(20)与电池管理系统相连；热管理系统分别与第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)以及相变材料储能器(7)相连，实现热量双向传递。优选的，所述的热管理系统还包括第一导热片(8)、第二导热片(9)、温度传导执行机构控制器(5)、温度传导执行机构(6)。优选的，所述的基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，所述的热量传导路径是由温度传导执行机构控制器(5)、控制温度传导执行机构(6)，使得第一导热片(8)与第二导热片(9)、相变材料储能器(7)之间接触通道的通断。优选的，所述的基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，第二导热片(9)与相变材料储能器(7)下表面齐平。优选的，所述的基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，所述的相变材料储能器是由外部保温壳体(27)、内部导热片(28)、内部相变材料(29)组成的。基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统控制方法，包括以下步骤：1)动力电池开始工作时，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)开始进行充放电，与之连接的第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)对第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)的温度数据进行实时采集，并且通过信号线a(16)将采集到的温度数据发送给电池管理系统(10)；2)动力电池继续工作，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)的温度持续上升，此时散热风扇(4)不参与散热工作，温度传导执行机构(6)处于收缩状态，即第一导热片(8)与第二导热片(9)、相变材料储能器(7)之间接触通道的断开，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)的温度可以较快的上升，达到最佳工作温度区间；3)电池管理系统(10)根据接收到的第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)传来的温度数据，计算判断是否需要热管理系统的介入，当判断需要热管理系统介入时，电池管理系统(10)通过信号线束(20)发送信号给温度传导执行机构控制器(5)，温度传导执行机构控制器(5)控制温度传导执行机构(6)释放第一导热片(8)，使得第一导热片(8)与第二导热片(9)、相变材料储能器(7)之间接触通道接通，热量传输通道接通，热量从第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)传导到相变材料储能器(7)上；4)电池管理系统(10)根据接收到的第一温度传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，包括第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)、散热风扇(4)、温度传导执行机构控制器(5)、温度传导执行机构(6)、相变材料储能器(7)、第一导热片(8)、第二导热片(9)、电池管理系统(10)；第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)并排放置，且第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)底部设置第二导热片(9)，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)、相变材料储能器(7)、第二导热片(9)放置在电池包底板上；第一模组(1)与第一温度传感器(12)、第二模组(2)与第二温度传感器(13)、第三模组(3)与第三温度传感器(14)分别连接；相变材料储能器(7)与第四温度传感器(25)相连；第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)以及第四温度传感器(25)分别通过信号线与电池管理系统(10)相连，并且把采集到的温度信号发送给电池管理系统(10)；散热风扇(4)通过信号线与电池管理系统(10)相连；温度传导执行机构控制器(5)通过信号线与电池管理系统(10)相连；第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)以及相变材料储能器(7)相连，实现热量的双向传递；所述的热管理系统包括第一导热片(8)、第二导热片(9)、温度传导执行机构控制器(5)、温度传导执行机构(6)；所述的热量传导路径是由温度传导执行机构控制器(5)、控制温度传导执行机构(6)，使得第一导热片(8)与第二导热片(9)、相变材料储能器(7)之间接触通道的通断。...

【技术特征摘要】
1.一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，包括第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)、散热风扇(4)、温度传导执行机构控制器(5)、温度传导执行机构(6)、相变材料储能器(7)、第一导热片(8)、第二导热片(9)、电池管理系统(10)；第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)并排放置，且第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)底部设置第二导热片(9)，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)、相变材料储能器(7)、第二导热片(9)放置在电池包底板上；第一模组(1)与第一温度传感器(12)、第二模组(2)与第二温度传感器(13)、第三模组(3)与第三温度传感器(14)分别连接；相变材料储能器(7)与第四温度传感器(25)相连；第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)以及第四温度传感器(25)分别通过信号线与电池管理系统(10)相连，并且把采集到的温度信号发送给电池管理系统(10)；散热风扇(4)通过信号线与电池管理系统(10)相连；温度传导执行机构控制器(5)通过信号线与电池管理系统(10)相连；第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)以及相变材料储能器(7)相连，实现热量的双向传递；所述的热管理系统包括第一导热片(8)、第二导热片(9)、温度传导执行机构控制器(5)、温度传导执行机构(6)；所述的热量传导路径是由温度传导执行机构控制器(5)、控制温度传导执行机构(6)，使得第一导热片(8)与第二导热片(9)、相变材料储能器(7)之间接触通道的通断。2.根据权利要求1所述的一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)均为电池组。3.根据权利要求1所述的一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，温度传导执行机构控制器(5)为PLC控制器。4.根据权利要求1所述的一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，温度传导执行机构(6)包括齿轮齿条结构。5.根据权利要求1所述的一种基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，所述的相变材料储能器(7)是由外部保温壳体(27)、内部导热片(28)、内部相变材料(29)组成的。6.根据权利要求1所述的基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统，其特征在于，第二导热片(9)与相变材料储能器(7)下表面齐平。7.基于相变储能器与空气耦合的动力电池包管理系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)动力电池开始工作时，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)开始进行充放电，与之连接的第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)对第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)的温度数据进行实时采集，并且通过信号线a(16)将采集到的温度数据发送给电池管理系统(10)；2)动力电池继续工作，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)的温度持续上升，此时散热风扇(4)不参与散热工作，温度传导执行机构(6)处于收缩状态，即第一导热片(8)与第二导热片(9)、相变材料储能器(7)之间接触通道的断开，第一模组(1)、第二模组(2)、第三模组(3)的温度可以较快的上升，达到最佳工作温度区间；3)电池管理系统(10)根据接收到的第一温度传感器(12)、第二温度传感器(13)、第三温度传感器(14)传来的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓明，唐伟，胡东海，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32