專利名稱：車用電池熱管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車用電池熱管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，由于面臨能源成本的壓力以及政府和消費者對于環(huán)保的日益重視，混合 動力汽車和電動汽車以其能夠大幅減少或消除尾氣排放和降低能耗的優(yōu)點，引起眾多汽車 生產(chǎn)廠家的重視，并紛紛投入巨資研發(fā)和推廣。然而，動力電池技術(shù)卻極大的制約了混合動 力汽車和電動汽車的推廣，成為新能源汽車發(fā)展的瓶頸。 動力電池作為能量存儲器件，在混合動力汽車和電動汽車中起到異常關(guān)鍵作用， 其性能好壞極大的影響整車的性能。動力電池由多個電池單體進行串并聯(lián)后組成，目前的 動力電池單體在極端低溫(小于-30°C )和極端高溫(大于50°C )的環(huán)境下都無法正常工 作，導致以動力電池為能量來源的車輛此時也無法正常工作，使車輛無法達到全天候運行 的要求，和傳統(tǒng)汽車相比其使用有較大局限性。 另外，目前的動力電池由幾十或幾百個電池單體串并聯(lián)組成，如果某一電池因老
化或其他原因造成單體性能下降，就會造成整個動力電池的性能大幅下降，如果某一電池
單體失效，就有可能造成整個動力電池的失效。這樣就給動力電池的維護帶來很大麻煩如
果任一電池單體失效，就必須更換整個電池包，同時由于目前電池本身價格昂貴，這樣就導
致了電池的維護成本居高不下。造成電池單體性能不一致有很多原因，而其中一個重要的
原因就是各電池單體的溫度不均衡，導致溫度過高的電池單體加速老化或失效。 另外，動力電池與其它系統(tǒng)之間的大功率能量交換(包括能量注入電池包或能量
從電池包輸出)，以及電池包部分電路發(fā)生故障(如短路)時，電池包可能因過熱而引起性
能的惡化甚至引起電池包爆炸的嚴重事故，給車輛的運行造成了安全隱患。 上述問題的存在都嚴重制約了混合動力汽車和電動汽車的推廣使用，動力電池目
前已經(jīng)成為新能源汽車發(fā)展的瓶頸，全球各大汽車廠商和科研機構(gòu)也紛紛投入大量資金和
人力到動力電池的研究工作上去，但就目前的電池技術(shù)發(fā)展來看，短時間內(nèi)解決動力電池
單體技術(shù)的問題仍然非常困難。 本實用新型中所說的汽車包括電動汽車和混合動力汽車。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種車用電池熱管理系統(tǒng)，能夠使得電池 系統(tǒng)始終保持在良好的工作環(huán)境中，延長電池系統(tǒng)的壽命，保證電池系統(tǒng)的安全，降低電池 系統(tǒng)的使用成本。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型車用電池熱管理系統(tǒng)的技術(shù)方案是，包括 電池包，所述電池包內(nèi)設(shè)置有相互電連接的電池單元，所述電池單元由 一個或相 互電連接的多個電池單體組成，所述電池包密封封裝，每個電池單元的大部分或全部都被 填充有冷卻液的空隙所包圍，且所有填充有冷卻液的空隙都相互連通，所述填充有冷卻液的空隙中設(shè)置有溫度傳感器，所述電池包上設(shè)置有冷卻液的入口和出口 ； 所述冷卻液的入口和出口分別連接到兩個管路中從而組成兩個循環(huán)，分別是大循
環(huán)和小循環(huán)，所述大循環(huán)是所述電池包冷卻液的入口和出口與主熱交換器組成的循環(huán)管
路，所述小循環(huán)是所述電池包冷卻液的入口和出口與管路中串聯(lián)連接的加熱單元和制冷單
元組成的循環(huán)管路，所述大循環(huán)與小循環(huán)管路交接的位置設(shè)置有閥門，所述大循環(huán)管路與
小循環(huán)管路上設(shè)置有驅(qū)動冷卻液流動的泵； 還包括一個控制單元，所述控制單元采集所述溫度傳感器的信號，并且控制所述 制冷單元和加熱單元的工作狀態(tài)，并控制所述閥門以選擇大循環(huán)管路或者是小循環(huán)管路。 本實用新型能夠使得電池始終處于一個合適的溫度環(huán)境中，從而延長了電池系統(tǒng) 的使用壽命，保證了電池系統(tǒng)的安全，降低了電池系統(tǒng)的使用成本。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明 附圖為本實用新型車用電池熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式本實用新型車用電池熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如附圖所示，包括 電池包，所述電池包內(nèi)設(shè)置有相互電連接的電池單元，所述電池單元由 一個或相
互電連接的多個電池單體組成，所述電池包密封封裝，每個電池單元的大部分或全部都被
填充有冷卻液的空隙所包圍，且所有填充有冷卻液的空隙都相互連通，所述填充有冷卻液
的空隙中設(shè)置有溫度傳感器，所述電池包上設(shè)置有冷卻液的入口和出口 ； 所述冷卻液的入口和出口分別連接到兩個管路中從而組成兩個循環(huán)，分別是大循
環(huán)和小循環(huán)，所述大循環(huán)是所述電池包冷卻液的入口和出口與主熱交換器組成的循環(huán)管
路，所述小循環(huán)是所述電池包冷卻液的入口和出口與管路中串聯(lián)連接的加熱單元和制冷單
元組成的循環(huán)管路，所述大循環(huán)與小循環(huán)管路交接的位置設(shè)置有閥門，所述大循環(huán)管路與
小循環(huán)管路上設(shè)置有驅(qū)動冷卻液流動的泵；其中主熱交換器就是現(xiàn)有汽車上的熱交換系
統(tǒng)，其只在汽車啟動之后，由汽車發(fā)動機帶動工作；其中主熱交換器的一般制冷和制熱的功
率較大，制冷可以使用空調(diào)壓縮機系統(tǒng)，制熱可以采用發(fā)動機的冷卻循環(huán)用水加熱或電加熱。 還包括一個控制單元，所述控制單元采集所述溫度傳感器的信號，并且控制所述 制冷單元和加熱單元的工作狀態(tài)，并控制所述閥門以選擇大循環(huán)管路或者是小循環(huán)管路。 所述電池包外層還設(shè)置有絕熱套，從而使得電池包盡量少的受到外界環(huán)境溫度的 影響。 所述車用電池熱管理系統(tǒng)中還設(shè)置有太陽能電池。 所述電池包中的溫度傳感器為一個或多個，且均勻分布在所述電池包中。 所述加熱單元為電加熱單元，例如在在加熱單元采用電熱絲或PTC。 所述制冷單元為采用壓縮機的制冷單元，這是目前最常規(guī)的制冷裝置的結(jié)構(gòu)，廣
泛應用于例如空調(diào)、冰箱等需要進行制冷的場合。 所述制冷單元還可以是采用半導體制冷裝置的制冷單元。這種制冷裝置體積小，并且由于沒有機械運動部件，不會產(chǎn)生機械噪音，已經(jīng)被應用于一些小型冰箱上，在本發(fā)明 的制冷單元中也可以采用。 本實用新型車用電池熱管理系統(tǒng)的工作方法是 當汽車未啟動時，以及在汽車啟動運行初期，主熱交換器循環(huán)回路中的冷卻液還 未經(jīng)過足夠的預熱或預冷，尚不能實現(xiàn)調(diào)節(jié)電池包溫度功能時，所述控制單元對閥門進行 切換，使得所述冷卻液只可能在小循環(huán)管道中循環(huán)，并根據(jù)電池包中溫度傳感器的溫度信 息控制制冷單元、加熱單元以及驅(qū)動冷卻液流動的泵的工作，使得電池包中冷卻液的溫度 保持在使電池單體正常工作且性能良好的溫度水平。 例如，如果當電池包中冷卻液的溫度正處于電池單體正常工作且性能良好的溫度
水平，所述驅(qū)動冷卻液流動的泵、制冷單元和加熱單元都可以停止工作；如果當電池包中冷
卻液的溫度高于電池單體正常工作且性能良好的溫度水平，所述驅(qū)動冷卻液流動的泵驅(qū)動
冷卻液流動，同時制冷單元工作，而加熱單元不工作；如果當電池包中冷卻液的溫度低于電
池單體正常工作且性能良好的溫度水平，所述驅(qū)動冷卻液流動的泵驅(qū)動冷卻液流動，同時
加熱單元工作，而制冷單元不工作。這種工作模式可以最大限度的減少對能源的消耗。 當汽車啟動運行后，主熱交換器循環(huán)回路中的冷卻液已經(jīng)過足夠的預熱或預冷
后，循環(huán)回路已能實現(xiàn)調(diào)節(jié)電池包溫度功能時，所述控制單元對閥門進行切換，使得冷卻液
只可能在大循環(huán)管道中循環(huán)，并根據(jù)電池包中溫度傳感器的溫度信息控制所述主熱交換器
及驅(qū)動冷卻液流動的泵的工作，使得電池包中冷卻液的溫度保持在使電池單體正常工作且
性能良好的溫度水平。 汽車未啟動時，以及在電池包中冷卻液的溫度過低情況下的汽車剛剛啟動時，汽 車發(fā)動機的溫度尚未升高到足夠高。如果電池包中冷卻液的溫度過低，而此時汽車發(fā)動機 的溫度不足以提高電池包中冷卻液的溫度，此時不能切換至大循環(huán)。除了上述情況之外，如 果電池包中冷卻液的溫度過低，主熱交換器循環(huán)回路中的冷卻液足以提高電池包中冷卻液 的溫度，此時可以由大循環(huán)對電池包中冷卻液進行溫度調(diào)節(jié)。 當汽車未啟動時，以及在汽車啟動運行初期，主熱交換器循環(huán)回路中的冷卻液還 未經(jīng)過足夠的預熱或預冷，尚不能實現(xiàn)調(diào)節(jié)電池包溫度功能時，所述控制單元、制冷單元、 加熱單元和驅(qū)動冷卻液流動的泵由所述電池包供電。 所述控制單元還控制所述太陽能電池對所述電池單體進行充電。
當汽車未啟動時，以及在汽車啟動運行初期，主熱交換器循環(huán)回路中的冷卻液還
未經(jīng)過足夠的預熱或預冷，尚不能實現(xiàn)調(diào)節(jié)電池包溫度功能時，所述控制單元、制冷單元、
加熱單元和驅(qū)動冷卻液流動的泵由所述太陽能電池供電。 有時會因為陰天或者晚上，導致太陽光線不足，當汽車未啟動時，以及在汽車啟動 運行初期，主熱交換器循環(huán)回路中的冷卻液還未經(jīng)過足夠的預熱或預冷，尚不能實現(xiàn)調(diào)節(jié) 電池包溫度功能時，如果太陽能電池的電能不足以對所述控制單元、制冷單元、加熱單元和 驅(qū)動冷卻液流動的泵進行供電，所述控制單元控制由所述電池包對所述控制單元、制冷單
元、加熱單元和驅(qū)動冷卻液流動的泵進行供電。 在本實用新型中，制冷單元和加熱單元的功率都比較小，主要是實現(xiàn)停機狀態(tài)下， 即汽車未啟動時，以及在汽車啟動運行初期，主熱交換器循環(huán)回路中的冷卻液還未經(jīng)過足 夠的預熱或預冷，尚不能實現(xiàn)調(diào)節(jié)電池包溫度功能時的情況下電池的保溫功能。而主熱交換器的功率比較大，主要是實現(xiàn)汽車正常運行時的電池冷卻與加熱功能。
電池包中的電池單元彼此間都保持一定距離，其外殼之間沒有直接接觸，電池單
元浸入冷卻液中，這樣不但能使電池單元和冷卻液有較大的熱接觸面積，保證電池單元和
冷卻液能快速地交換熱量，使所有電池單元的溫度保持一致，從而提高電池的性能和使用
壽命；而且在某一個電池單元發(fā)生過熱時避免其產(chǎn)生的熱量直接傳遞到其他電池單元從而
引起連鎖反應，使過熱局限在該電池單元，大大提高了電池包的安全系數(shù)。
電池單元放置在電池包內(nèi)，電池單元和電池包的空隙里充滿了冷卻液并布置一個
或多個溫度傳感器以便測量電池溫度，電池包密封好，防止冷卻液泄漏造成安全隱患。電池
包上留上一個冷卻液入口和冷卻液出口，以便實現(xiàn)冷卻液的循環(huán)流動。電池包外覆蓋一層
絕熱套，該絕熱套可以減少電池與外界的熱量交換，實現(xiàn)電池保溫功能，使電池在極端低溫
或高溫情況下只需較少能量便能維持在適宜的溫度。 在車輛行駛過程中，電池一般都會產(chǎn)生大量的熱量，這時候電子控制單元根據(jù)外 界溫度和電池的溫度、冷卻液溫度等條件來判斷是否啟動大循環(huán)。 在車輛停止工作后，控制單元仍然繼續(xù)工作，一方面可以根據(jù)環(huán)境溫度和電池溫 度等條件來判斷是否啟動小循環(huán)，當環(huán)境溫度過高時啟動制冷單元，環(huán)境溫度過低時啟動 加熱單元，這樣動力電池就可以長時間的保持在良好的狀況下，當車輛需要再次啟動時，駕 駛員便能夠迅速啟動車輛而無需等待電池慢慢恢復到適合的工作溫度；另一方面在太陽能 電池發(fā)電的情況下可以對動力電池進行充電。 太陽能電池可安裝于車輛前風窗、后風窗、車頂或其它易于安裝、布置及維護保養(yǎng) 或易于接受陽光的部位，它在光線充足的情況下便能發(fā)電，經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器提高電壓后向動 力電池補充電能，避免車輛長時間停放后動力電池的電能消耗過多造成電池不能保持在正 常工作溫度以及電池的SOC大幅下降，造成車輛不能正常工作，同時太陽能電池在車輛行 駛過程中發(fā)電，所以它也能提高車輛的續(xù)駛里程，降低能量的消耗。 制冷單元和加熱單元工作時，當太陽能電池所發(fā)的電能夠滿足制冷單元或加熱單 元的需要時，制冷單元和加熱單元便消耗太陽能電池產(chǎn)生的電能；如不足，制冷單元和加熱 單元便消耗動力電池儲蓄的電能。 綜上所述，本實用新型能夠使得電池始終處于一個合適的溫度環(huán)境中，從而延長 了電池系統(tǒng)的使用壽命，保證了電池系統(tǒng)的安全，降低了電池系統(tǒng)的使用成本。
權(quán)利要求一種車用電池熱管理系統(tǒng)，其特征在于，包括電池包，所述電池包內(nèi)設(shè)置有相互電連接的電池單元，所述電池單元由一個或相互電連接的多個電池單體組成，所述電池包密封封裝，每個電池單元的大部分或全部都被填充有冷卻液的空隙所包圍，且所有填充有冷卻液的空隙都相互連通，所述填充有冷卻液的空隙中設(shè)置有溫度傳感器，所述電池包上設(shè)置有冷卻液的入口和出口；所述冷卻液的入口和出口分別連接到兩個管路中從而組成兩個循環(huán)，分別是大循環(huán)和小循環(huán)，所述大循環(huán)是所述電池包冷卻液的入口和出口與主熱交換器組成的循環(huán)管路，所述小循環(huán)是所述電池包冷卻液的入口和出口與管路中串聯(lián)連接的加熱單元和制冷單元組成的循環(huán)管路，所述大循環(huán)與小循環(huán)管路交接的位置設(shè)置有閥門，所述大循環(huán)管路與小循環(huán)管路上設(shè)置有驅(qū)動冷卻液流動的泵；還包括一個控制單元，所述控制單元采集所述溫度傳感器的信號，并且控制所述制冷單元和加熱單元的工作狀態(tài)，并控制所述閥門以選擇大循環(huán)管路或者是小循環(huán)管路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池包外層還設(shè)置 有絕熱套。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述車用電池熱管理系 統(tǒng)中還設(shè)置有太陽能電池。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池包中的溫度傳 感器為一個或多個，且均勻分布在所述電池包中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱單元為電加熱 單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷單元為采用壓 縮機的制冷單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷單元為采用半 導體制冷裝置的制冷單元。
專利摘要本實用新型公開了一種車用電池熱管理系統(tǒng)，包括由電池單元組成的電池包，且電池單元之間填充有冷卻液；冷卻液的入口和出口分別連接到兩個管路中從而組成大循環(huán)和小循環(huán)，大循環(huán)連接主熱交換器，小循環(huán)串聯(lián)加熱單元和制冷單元，大循環(huán)與小循環(huán)管路交接的位置設(shè)置有閥門，大循環(huán)管路與小循環(huán)管路上設(shè)置有驅(qū)動冷卻液流動的泵；另外還包括一個控制單元，采集電池包中溫度傳感器的信號，并且控制其他部件。本實用新型能夠使得電池始終處于一個合適的溫度環(huán)境中，從而延長了電池系統(tǒng)的使用壽命，保證了電池系統(tǒng)的安全，降低了電池系統(tǒng)的使用成本。
文檔編號G05D23/20GK201528026SQ200920071788
公開日2010年7月14日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者盧萬成, 陳賢章, 陳長飛 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司