一种电动汽车恒温电池箱，其特征在于包括：电池箱体，主要包括带有保温材料、加热膜的主箱体壳、散热风道和固定装置，主箱体壳上开有风扇安装孔和散热门；温度采集板和主控板构成的控制系统，温度采集板主要是通过温度传感器DS18B20采集电池箱内电池表面、进风口以及出风口的温度，主控板主要是根据温度采集板采集到的温度利用模糊控制来控制加热膜或风扇，完成电池箱的散热和加热功能；远程监测部分，积累实车数据，计算平均电流、峰值电流及峰值车速，为风扇选型、加热膜选型及风扇小门的开启、环境温度计算提供实车数据。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，通过对电池组在不同充放电倍率和不同风速下进行FLUENT仿真得到的温度场分布来计算确定电池箱散热、加热以及保温材料的选型；在对电池箱体进行设计时，重点对电池箱壳体、风道、夹具以及风扇门进行了设计，并针对电池组两端温度低等问题提出了解决方案；在研究热管理控制方法时，开发了一套热管理软硬件控制系统，硬件包括温度采集板和温度主控板，软件使用FreecaleCodewarrior进行编程，利用模糊控制来控制加热膜和风扇工作；远程监控系统负责采集实车数据，以便系统选型；利用VB软件制作电池热管理系统的上位机界面，能够实时显示温度曲线和当前温度值，并能进行历史数据查询。【专利说明】
本专利技术涉及到电动汽车恒温电池箱的设计及热管理系统的开发，属于节能与新能源领域。
技术介绍
随着能源危机和环境污染的日益严重，电动汽车的发展越来越引起人们的重视，动力电池是纯电动汽车唯一的动力能源，它的工作性能和寿命受环境温度的影响很大。在高温环境下充放电时，电池内部不可逆反应物生成速度加快，不可逆反应物的增多导致电池可用容量的加速减少，当电池的可用容量衰减到电池额定容量的80%时，电池的寿命终结；电池在低温环境下充放电时，电池的内阻加大，放电电压平台降低，可充放容量减少，电池的充放电效率明显减低，且对电池本身有一定的损害，因此，对电动汽车电池的热特性研究及热管理系统的开发有着重要的意义。目前，温度场的预测、电池热场的计算、散热结构的设计与改进、传热介质等是国内外研究的热点。国外对于电池组热管理系统的研究主要在新型冷却方法上，如新兴的相变材料(PCM)冷却方法。S.A.HallajlPJ.R.Selman通过对全封闭的电池单体之间填充相变材料研究其散热效果；Bartek Kras和Marcin Ciosek利用拍耳贴效应研制开发了主动式电池组热管理系统。国内对于电池组热管理系统的研究主要是恒温电池箱散热通道的流场分析和电池组温度场的仿真分析，改进电池本体结构及恒温电池箱体的设计，以及电池管理系统中热管理模块的研究等。国内学者李茂德研究放电过程中的产热值及电池温度场分布；彭强等利用CFD仿真研究单体电池热效应模型及电池组的串行结构散热，但他并没有考虑对电池组的加热和保温功能，也没有做出具体的电池箱实物；奇瑞公司利用加热套来加热电池，这种方式加热使电池受热均匀，加热速度较快，但是利用这种方式进行加热，在高温环境下给散热带来了麻烦。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电动汽车恒温电池箱，能够实现自加热和保温功能，而且解决了高温环境下加热电池箱的散热问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种电动汽车恒温电池箱，其特征在于包括: 电池箱体，主要包括带有保温材料、加热膜的主箱体壳、散热风道和固定装置，主箱体壳上开有风扇安装孔； 温度采集板和主控板构成的控制系统，温度采集板主要是通过温度传感器DS18B20采集电池箱内电池表面、进风口以及出风口的温度，主控板主要是根据温度采集板采集到的温度利用模糊控制来控制加热膜或风扇，完成电池箱的散热和加热功能。远程监测部分，积累实车数据，计算平均电流、峰值电流及峰值车速，为风扇选型、加热膜选型及风扇小门的开启、环境温度计算提供实车数据。为了满足并行散热风道的设计以及电池组的固定，沿着散热风道在电池箱体底面焊接有角铁；为了防止电池组上下跳动，在电池上部中间的凹沟上安装横梁装置。散热风扇的控制策略要能保证散热的均匀性，即在实车额定功率运行时箱内温差不超过3°C ;能满足实车平均功率和峰值功率需求，即车辆在平均功率下运行箱内温度不高于设定温度5°C，峰值功率下运行箱内温度不高于设定温度10°C。其具体散热控制策略如下:(1)环境温度低于30°C，箱内温度在30-32°C之间，低速散热。(2)环境温度不超过30°C，箱内温度32-34°C，中速散热。(3)环境温度不超过30°C，箱内温度大于34°C，高速散热。(4)环境温度高于30°C，电池存在较大的温升变化率，高速散热。电池箱实际使用时，当春天环境温度为5°C或者高于5°C时，将电池箱小门打开，当秋天在同样温度下将电池箱小门关闭，以散发冬天电池放电产生的热量，防止夏天出现热失控。通过运用FLUENT软件对带有加热膜的电池组进行温度场仿真，发现运用底部加热膜加热的效率更高。但考虑到电池组在低温下充放电效率极低，故本电池箱采用上下加热膜同时加热的加热方式，但是，需要减小上加热膜的功率，以免上加热膜温升过大，导致加热膜损坏。为了确定控制温度和加热时间，经计算得到如下加热控制策略:(1)冬天环境温度高于0°c时不进行加热；(2)箱内温度在-10°c — (TC时，对电池预加热20min后进行充电，充电时继续加热20min，若电池温升速率大于1°C /min,则说明刚停车，只是电池表面温度较低，停止预加热；(3 )箱内温度在-20—-1O0C时，对电池预加热45min，充电时继续加热15min，若电池温升速率大于1°C /min，加热至电池表面温度10°C，停止加热进行充电；(4)箱内温度低于_20°C时，对电池进行预加热70min，充电时继续加热15min。由于硬质聚氨酯具有绝热、隔音、防震效果好，重量轻，比强度大等优点，故本电池箱选用它作为保温材料。在电池箱的制作过程中，将它夹在电池箱壁之间，压紧即可。由于箱体的结构是两层，中间夹有保温材料，且箱体要承受一定的压力，所以在箱壁中都焊接一定数量的矩形管。另外，矩形管内部有空气存在，管内的间隙较大，空气存在对流换热和热传导，也会从中带走热量，所以在矩形管内部也应填充上聚氨酯发泡。控制系统对于加热时间的控制，要求既能减少能量的损耗又能改善电池组的低温性能，提高能量消耗和能量转化的比值；对风扇的控制，采用高、中、低档，要求既能减少能量的损耗，又能使电池组工作在合适的温度范围内。温度采集板主芯片采用飞思卡尔的16位微处理器MC9S12DG128，该芯片能满足在电池温度管理系统及电压电流采集的需求；考虑到CPU要做电池剩余能量估算等，主控板芯片采用飞思卡尔的16位微处理器MC9S12XEP100，MC9S12XE系列单片机具有32位和16位微处理器的所有功效和优点，被专门用于汽车控制，且具有低功耗、高效代码率、EMC和低成本等优点。温度的采集采用DS18B20温度传感器，它能够在单根信号线上挂接多个温度值，而且直接输出数字信号，省去了信号滤波-放大-转化等环节，可以提高测温精度和响应的时间。用于检测电池箱箱内温度，当箱内温度低于或超过设定值时，PWM会产生一定占空比的波形，经过MC33385放大之后，来控制加热膜和风扇。对加热膜和风扇的控制采用模糊控制，模糊控制利用温差E和温差的变化率ΛΕ作为模糊控制器的输入量，经过模糊推理输出控制量U，实现对PWM信号占空比的模糊控制。在能满足电池箱温度基本恒定的基础上，考虑成本的影响，对加热膜的控制采用固态继电器，对风扇的控制米用普通电磁继电器。控制系统的电源管理芯片选用汽车专用电源管理芯片TLE6361，它输入电压范围广，标准的汽车24V、12V电压都可以作为该电源芯片的输入，可以输出2.6V、3.3V和5V多种工作电压，其中，5V为芯片供电，3.3V为SD本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动汽车恒温电池箱，其特征在于包括：电池箱体，主要包括带有保温材料、加热膜的主箱体壳、散热风道和固定装置，主箱体壳上开有风扇安装孔和散热门；温度采集板和主控板构成的控制系统，温度采集板主要是通过温度传感器DS18B20采集电池箱内电池表面、进风口以及出风口的温度，主控板主要是根据温度采集板采集到的温度利用模糊控制来控制加热膜或风扇，完成电池箱的散热和加热功能；远程监测部分，积累实车数据，计算平均电流、峰值电流及峰值车速，为风扇选型、加热膜选型及风扇小门的开启、环境温度计算提供实车数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李铀，吴伟静，刘宏伟，丁宁，初亮，沈帅，
申请(专利权)人：吉林省高新电动汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。