一种液冷电池热管理系统及其控制方法技术方案

本公开提供了一种液冷电池热管理系统及其控制方法，包括控制器、制冷回路和电池温度控制回路，制冷回路包括压缩机、冷凝器和热交换器，热交换器的一端出口B通过管路连接压缩机，压缩机与冷凝器通过管路连接，冷凝器的出口通过管路连接至热交换器的一端进口A；电池温度控制回路包括若干液冷电池箱、传感器和加热器，热交换器的一端出口D通过管路连接至所述加热器，加热器的出口通过管路分成若干支路，每个支路受单独的流量控制阀控制，并连接至对应的液冷电池箱的一端，液冷电池箱的另一端通过管路连接至热交换器的一端进口C；热交换器的出口D和进口C处均设置有温度传感器；控制器接收温度传感器采集的信号，并与压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器电连接。

A Thermal Management System for Liquid-cooled Batteries and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种液冷电池热管理系统及其控制方法
本公开涉及一种液冷电池热管理系统及其控制方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着近几年国内外电动汽车行业的高速发展，电动汽车对动力电池能量密度提升需求越来越高。如何保障高能量密度下电池的热安全性，进一步提高动力电池的环境的适用性，是电动汽车用电池热管理领域研究的重点。根据专利技术人了解，目前，电池热管理多采用风冷或自然冷却方式。随着电池能量密度的提高，电动汽车使用过程中，上述热管理方式无法完全解决复杂的温度环境影响电池性能的问题。且这些热管理方式效率低，效果差，不利于高能量密度电池在电动汽车的推广应用。电池充电温升快，高温导致充电降流，进而充电时间变长，而且长时间高温使用会影响电池的循环寿命。若电池严重过温，甚至会导致电池热失控。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种液冷电池热管理系统及其控制方法，本公开可以对电池温度进行有效控制，提高电池的环境适应性，在一定程度上保证了电池的寿命。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种液冷电池热管理系统，包括控制器、制冷回路和电池温度控制回路，其中：所述制冷回路包括压缩机、冷凝器和热交换器，所述热交换器的一端出口B通过管路连接压缩机，压缩机与冷凝器通过管路连接，冷凝器的出口通过管路连接至热交换器的一端进口A；所述电池温度控制回路包括若干液冷电池箱、传感器和加热器，所述热交换器的一端出口D通过管路连接至所述加热器，加热器的出口通过管路分成若干支路，每个支路受单独的流量控制阀控制，并连接至对应的液冷电池箱的一端，所述液冷电池箱的另一端通过管路连接至所述热交换器的一端进口C；所述热交换器的出口D和进口C处均设置有温度传感器；所述控制器接收温度传感器采集的信号，并与压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器电连接，根据液冷电池箱内电池温度和温度传感器采集的信号对压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器进行控制。上述方案中，控制器能够根据接收到的温度，判断电池制冷(或加热)需求，控制压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器的工作状态，使电池温度能够保持在一较佳范围内；同时，可以通过控制流量控制阀开度，调节不同电池冷却支路的冷却液流量，将各个电池箱温差控制在设定范围以内，确保电池温度场分布的均匀性。作为进一步的限定，每个液冷电池箱配置有一电池加热装置。作为进一步的限定，每个支路连接有若干串联的液冷电池箱。作为进一步的限定，所述电池温度控制回路还包括水箱和水泵，所述水箱连接在所述热交换器的一端进口C前端，所述水泵设置在所述热交换器的一端出口D和加热器的连接管路上。作为更进一步的限定，所述水箱的注水口有网状滤芯，且所述水箱上设置有液冷指示装置，所述液冷指示装置与控制器。水箱内保存有冷却液，冷却液可以是水也可以是其他已有冷却液。作为更进一步的限定，所述水泵与控制器电连接。添加水泵能够实现整个电池温度控制回路内冷却液的快速循环。所述控制器接收的液位信息值低于设置值时，进行液位低报警。当然，液冷指示装置可以选用现有的液位传感器，包括但不限于浮球式液位传感器、静压式液位传感器，这种选择和设置选用现有装置即可。作为进一步的限定，所述热交换器的表面设置有贴隔热保温套。且贴隔热保温套的材质包含但不限于气凝胶、橡塑海绵等材料。作为进一步的限定，所述热交换器的一端进口A前端设置有电子膨胀阀，且电子膨胀阀与所述控制器电连接。作为进一步的限定，所述冷凝器上设置有风扇。作为另一种实施方式，所述热交换器并联有一蒸发器，所述蒸发器连接有蒸发风机。作为另一种实施方式，所述加热器为PTC加热器，也可以是其他辅助加热装置，可以利用余热来进行加热。一种电动汽车，采用上述液冷电池热管理系统。基于上述系统的制冷控制方法，控制器接收各个液冷电池箱发送的电池最高温度和最低温度，当满足第一设定条件时，控制器控制一个或多个流量控制阀全部打开，同时开启水泵通过冷却液循环给各个液冷电池箱散热；若电池温度仍上升，当满足第二设定条件时，控制器控制开启压缩机，同时控制电子膨胀阀的开启，强制为冷却液制冷；同时通过温度传感器检测冷却液的温度，控制器通过调节电子膨胀阀的开度大小，调节冷却液出水口的温度，将电池最高温度控制在设定阈值以内，两个温度传感器处的冷却液温差控制在设定范围以内，直到电池最高温度和最低温度下降至第三设定条件，控制器关闭水泵和所有流量控制阀。基于上述系统的加热控制方法，控制器实时接收电池发送的电池最高温度和最低温度，当电池处于放电模式，当满足第四设定条件时，控制器控制开启电池加热装置，当满足第五设定条件时，控制器控制关闭电池加热装置；当电池处于外接充电模式，当满足第六设定条件时，控制器控制开启电池加热装置；当满足第七设定条件时，控制器控制关闭电池加热装置。其中，第一设定条件至第七设定条件均是根据电池最高温度和最低温度具体设定的阈值范围，可以根据具体电池的型号、种类、容量、个数、连接负荷等等情况具体设置。与现有技术相比，本公开的有益效果为：对电池温度进行优化热管理，提高电池热管理系统的效率，有效降低能耗，将电池温度控制在较佳温度范围，温差控制在设定范围以内，确保电池温度场分布的均匀性。在一定程度上提高了电池的环境适应性，可以促进电池在电动汽车上的市场化应用。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为实施例一的电池箱直接加热的液冷电池热管理架构图；图2为实施例二的是独立PTC加热的液冷电池热管理架构图；图3为实施例三的是利用整车余热的辅助加热架构图；图4为实施例四的电池制冷回路与整车空调集成架构图；图5是制冷控制逻辑图；图6是加热控制逻辑图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。具体实施方式描述用到的“1”，“2”，“A”、“B”、“C”、D”、“前”，“后”“上”、“下”、“左”、右”、“前”、“后”等序号、字母、指示方向或位置关系的词语，仅是为了本专利技术的简化描述，而并非用来对本专利技术加以限制。如图1所示，实施例一，一种液冷电池热管理系统，其包括控制器、压缩机、冷凝器、风扇、电子膨胀阀、热交换器、传感器、水泵、水箱、流量控制阀、制冷剂管路、冷却液管路以及带液冷功能的电池箱和电池加热装置。所述的压缩机，冷凝器，电子膨胀阀，热交换器A接口和B接口通过制冷剂管路连接成制冷回路；所述的热交换器C接口和D接口、传感器1、水泵、流量控制阀、液冷电池箱、传感器2通过冷却液管路连接成电池温度控制回路。所述流量控制阀设置在每个电池液冷支路上，控制器可通过控制阀的开度值，调节冷却液的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液冷电池热管理系统，其特征是：包括控制器、制冷回路和电池温度控制回路，其中：所述制冷回路包括压缩机、冷凝器和热交换器，所述热交换器的一端出口B通过管路连接压缩机，压缩机与冷凝器通过管路连接，冷凝器的出口通过管路连接至热交换器的一端进口A；所述电池温度控制回路包括若干液冷电池箱、传感器和加热器，所述热交换器的一端出口D通过管路连接至所述加热器，加热器的出口通过管路分成若干支路，每个支路受单独的流量控制阀控制，并连接至对应的液冷电池箱的一端，所述液冷电池箱的另一端通过管路连接至所述热交换器的一端进口C；所述热交换器的出口D和进口C处均设置有温度传感器；所述控制器接收温度传感器采集的信号，并与压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器电连接，根据液冷电池箱内电池温度和温度传感器采集的信号对压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种液冷电池热管理系统，其特征是：包括控制器、制冷回路和电池温度控制回路，其中：所述制冷回路包括压缩机、冷凝器和热交换器，所述热交换器的一端出口B通过管路连接压缩机，压缩机与冷凝器通过管路连接，冷凝器的出口通过管路连接至热交换器的一端进口A；所述电池温度控制回路包括若干液冷电池箱、传感器和加热器，所述热交换器的一端出口D通过管路连接至所述加热器，加热器的出口通过管路分成若干支路，每个支路受单独的流量控制阀控制，并连接至对应的液冷电池箱的一端，所述液冷电池箱的另一端通过管路连接至所述热交换器的一端进口C；所述热交换器的出口D和进口C处均设置有温度传感器；所述控制器接收温度传感器采集的信号，并与压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器电连接，根据液冷电池箱内电池温度和温度传感器采集的信号对压缩机、冷凝器、流量控制阀和加热器进行控制。2.如权利要求1所述的一种液冷电池热管理系统，其特征是：每个液冷电池箱配置有一电池加热装置。3.如权利要求1所述的一种液冷电池热管理系统，其特征是：每个支路连接有若干串联的液冷电池箱。4.如权利要求1所述的一种液冷电池热管理系统，其特征是：所述电池温度控制回路还包括水箱和水泵，所述水箱连接在所述热交换器的一端进口C前端，所述水泵设置在所述热交换器的一端出口D和加热器的连接管路上；或，所述水箱的注水口有网状滤芯，且所述水箱上设置有液冷指示装置，所述液冷指示装置与控制器；或，所述水泵与控制器电连接。5.如权利要求1所述的一种液冷电池热管理系统，其特征是：所述热交换器的表面设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：囤金军，范志先，董开雷，吕平平，于如兴，刘涛，
申请(专利权)人：中通客车控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37