《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》是奇瑞汽車股份有限公司於2011年6月14日申請的專利，該專利的申請號為2011101584868，公布號為CN102255115A，授權公布日為2011年11月23日，發明人是譚巍。
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》屬於電動汽車電池包熱管理領域。所述系統包括電池包殼，所述電池包殼內部設有“T”型中部擋風板，所述中部擋風板與所述電池包殼的一端連線，將所述電池包殼分隔成兩個空間，所述兩個空間通過所述電池包殼另一端與所述中部擋風板形成的空隙連通，所述電池包殼與所述中部擋風板連線的一端設有散熱系統及加熱系統，所述散熱系統包括進氣系統與出氣系統，所述進氣系統與所述出氣系統分別位於所述中部擋風板的兩側，並且位於所述電池包殼外部，所述加熱系統穿過所述中部擋風板設在所述電池包殼內部，所述熱管理系統還包括電池管理系統。該發明通過空氣給電池包加熱、散熱，結構簡單、不漏液。
2016年12月7日，《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法
- 公布號：CN102255115A
- 授權日：2011年11月23日
- 申請號：2011101584868
- 申請日：2011年6月14日
- 申請人：奇瑞汽車股份有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市蕪湖經濟技術開發區長春路8號
- 發明人：譚巍
- Int.Cl.：H01M10/50(2006.01)I
- 代理機構：北京三高永信智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：劉映東
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2011年6月前，作為動力能源使用的充電電池，在極端低溫（小於-30℃）和極端高溫（大於50℃）的環境下都無法正常工作，導致以其為能量來源的電動汽車無法正常工作。因此，需要對充電電池的電池包進行熱管理，以保證電池包能正常工作。通常通過在電池包內填充循環液，當電池包溫度過低需要加熱時，通過熱循環液在電池包內外的循環流動給電池包加熱，當電池包溫度過高需要降溫時，通過冷循環液在電池包內外的循環流通給電池包進行降溫。
在實現《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》的過程中，該發明的發明人發現2011年6月前技術至少存在以下問題：液體液循環結構複雜並且容易漏液。
發明內容
專利目的
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例的目的是針對上述2011年6月前技術的缺陷，提供一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法，通過空氣作為散熱、加熱介質對電池包進行加熱、散熱管理，所述電動汽車電池包熱管理系統結構簡單並且不會發生漏液。
技術方案
一種電動汽車電池包熱管理系統，包括電池包殼，所述電池包殼內設有多個電池單體，所述多個電池單體均勻排列在所述電池包殼內，所述電池包殼內部設有“T”型中部擋風板，所述中部擋風板與所述電池包殼的一端連線，將所述電池包殼分隔成兩個空間，所述兩個空間通過所述電池包殼另一端與所述中部擋風板形成的空隙連通，所述電池包殼與所述中部擋風板連線的一端設有散熱系統及加熱系統，所述散熱系統包括進氣系統與出氣系統，所述進氣系統與所述出氣系統分別位於所述中部擋風板的兩側，並且位於所述電池包殼外部，所述加熱系統穿過所述中部擋風板設在所述電池包殼內部，所述熱管理系統還包括電池管理系統，用於監測所述電池包狀態並控制所述散熱系統或所述加熱系統開啟或關閉。
具體地，所述加熱系統包括加熱風道、控制所述加熱風道開關的電磁閥、PTC加熱器及加熱風扇，所述加熱風道穿過並設定在所述中部擋風板上，所述電磁閥、所述PTC加熱器及所述加熱風扇依次排列安裝在所述加熱風道內，所述加熱風道打開時與連通的所述兩個空間形成內部循環通道。
具體地，所述進氣系統包括第一散熱風管、進氣風扇及第一電磁閥，所述出氣系統包括出氣風扇、第二散熱風管及第二電磁閥，所述進氣風扇設在所述第一散熱風管上，所述出氣風扇設在所述第二散熱風管上，所述第一散熱風管及所述第二散熱風管與所述電池包殼連線，所述第一電磁閥控制所述第一散熱風管與所述電池包殼連通或隔離，所述第二電磁閥控制所述第二散熱風管與所述電池包殼連通或隔離，所述第一散熱風管與所述第二散熱風管均與所述電池包殼連通時，與所述兩個空間形成外部循環通道。
進一步地，所述熱管理系統還包括與所述中部擋風板“T”型部位相對應，設在所述電池單體與所述電池包殼側壁之間的側壁擋風板。
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》採取的另一技術方案是：一種電動汽車電池包熱管理方法，所述方法包括：電池管理系統監測所述電池包狀態；當所述電池包狀態滿足加熱條件時：所述電池管理系統控制加熱系統開啟，進氣系統和出氣系統關閉，給所述電池包加熱；加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，控制所述加熱系統關閉，停止加熱；當所述電池包狀態滿足散熱條件時：所述電池管理系統控制所述進氣系統和所述出氣系統開啟，所述加熱系統關閉，給所述電池包散熱；散熱到電池包狀態不滿足散熱條件時，控制所述進氣系統和所述出氣系統關閉，停止散熱。
所述所述電池管理系統控制加熱系統開啟，進氣系統和出氣系統關閉，給所述電池包加熱，具體為：所述電池管理系統控制電磁閥打開，第一電磁閥及第二電磁閥關閉，接通內部循環通道，關閉外部循環通道，同時打開加熱風扇；2-8分鐘後控制PTC加熱器打開，給所述電池包加熱；所述加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，控制加熱系統關閉，停止加熱，具體為：加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，所述電池管理系統控制所述PTC加熱器及所述電磁閥關閉，所述PTC加熱器關閉2-8分鐘後，關閉所述加熱風扇。
所述所述電池管理系統控制所述進氣系統和所述出氣系統開啟，所述加熱系統關閉，給所述電池包散熱，具體為：所述電池管理系統控制所述第一電磁閥及所述第二電磁閥打開，所述電磁閥關閉，連通所述外部循環通道，關閉所述內部循環通道，同時開啟進氣風扇和出氣風扇，給所述電池包散熱；所述散熱到電池包狀態不滿足散熱條件時，控制所述進氣系統和所述出氣系統關閉，停止散熱，具體為：散熱到電池包狀態不滿足電池包散熱條件時，控制所述第一電磁閥及所述第二電磁閥關閉，關閉所述外部循環通道，停止散熱。
所述電池管理系統監測所述電池包狀態具體為所述電池管理系統監測所述電池包充放電狀態及溫度。
所述加熱條件具體為，所述電池包處於充電狀態並且內部溫度低於0℃；所述電池包散熱條件具體為，所述電池包處於充電或放電狀態且內部溫度高於40℃。
有益效果
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：通過氣體作為散熱、加熱介質對電池包進行加熱、散熱管理，簡化了熱管理系統的結構，操作更簡單易行，同時通過空氣循環流通不會產生漏液的現象。
附圖說明
圖1是《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例1中提供的電動汽車電池包熱管理系統示意圖；
圖2是該發明實施例2中提供的電動汽車電池包熱管理方法的加熱管理方法流程圖；
圖3是該發明實施例2中提供的電動汽車電池包熱管理方法的散熱管理方法流程圖。
其中：1、中部擋風板，2、電池包殼，3、單體電池，4、加熱風道，5、第一電磁閥，6、第一散熱風管，7、進氣風扇，8、加熱風扇，9、PTC加熱器，10、電磁閥，11、第二電磁閥，12、第二散熱管，13、出氣風扇，14、側壁擋風板，15、空隙；a、加熱系統，b1、進氣系統，b2、出氣系統。
技術領域
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》涉及電動汽車電池包熱管理領域，特別涉及一種電動汽車的電池包熱管理系統及用該系統對電池包進行熱管理的方法。
權利要求
1.一種電動汽車電池包熱管理系統，包括電池包殼，所述電池包殼內設有多個電池單體，所述多個電池單體均勻排列在所述電池包殼內，其特徵在於，所述電池包殼內部設有“T”型中部擋風板，所述中部擋風板與所述電池包殼的一端連線，將所述電池包殼分隔成兩個空間，所述兩個空間通過所述電池包殼另一端與所述中部擋風板形成的空隙連通，所述電池包殼與所述中部擋風板連線的一端設有散熱系統及加熱系統，所述散熱系統包括進氣系統與出氣系統，所述進氣系統與所述出氣系統分別位於所述中部擋風板的兩側，並且位於所述電池包殼外部，所述加熱系統穿過所述中部擋風板設在所述電池包殼內部，所述熱管理系統還包括電池管理系統，用於監測所述電池包狀態並控制所述散熱系統或所述加熱系統開啟或關閉。
2.根據權利要求1所述的電動汽車電池包熱管理系統，其特徵在於，所述加熱系統包括加熱風道、控制所述加熱風道開關的電磁閥、PTC加熱器及加熱風扇，所述加熱風道穿過並設定在所述中部擋風板上，所述電磁閥、所述PTC加熱器及所述加熱風扇依次排列安裝在所述加熱風道內，所述加熱風道打開時與連通的所述兩個空間形成內部循環通道。
3.根據權利要求1所述的電動汽車電池包熱管理系統，其特徵在於，所述進氣系統包括第一散熱風管、進氣風扇及第一電磁閥，所述出氣系統包括出氣風扇、第二散熱風管及第二電磁閥，所述進氣風扇設在所述第一散熱風管上，所述出氣風扇設在所述第二散熱風管上，所述第一散熱風管及所述第二散熱風管與所述電池包殼連線，所述第一電磁閥控制所述第一散熱風管與所述電池包殼連通或隔離，所述第二電磁閥控制所述第二散熱風管與所述電池包殼連通或隔離，所述第一散熱風管與所述第二散熱風管均與所述電池包殼連通時，與所述兩個空間形成外部循環通道。
4.根據權利要求1所述的電動汽車電池包熱管理系統，其特徵在於，所述熱管理系統還包括與所述中部擋風板“T”型部位相對應，設在所述電池單體與所述電池包殼側壁之間的側壁擋風板。
5.一種電動汽車電池包熱管理方法，其特徵在於，所述方法包括：電池管理系統監測所述電池包狀態；當所述電池包狀態滿足加熱條件時：所述電池管理系統控制加熱系統開啟，進氣系統和出氣系統關閉，給所述電池包加熱；加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，控制所述加熱系統關閉，停止加熱；當所述電池包狀態滿足散熱條件時：所述電池管理系統控制所述進氣系統和所述出氣系統開啟，所述加熱系統關閉，給所述電池包散熱；散熱到電池包狀態不滿足散熱條件時，控制所述進氣系統和所述出氣系統關閉，停止散熱。
6.根據權利要求5所述的電動汽車電池包熱管理方法，其特徵在於，所述所述電池管理系統控制加熱系統開啟，進氣系統和出氣系統關閉，給所述電池包加熱，具體為：所述電池管理系統控制電磁閥打開，第一電磁閥及第二電磁閥關閉，接通內部循環通道，關閉外部循環通道，同時打開加熱風扇；2-8分鐘後控制PTC加熱器打開，給所述電池包加熱；所述加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，控制加熱系統關閉，停止加熱，具體為：加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，所述電池管理系統控制所述PTC加熱器及所述電磁閥關閉，所述PTC加熱器關閉2-8分鐘後，關閉所述加熱風扇。
7.根據權利要求5所述的電動汽車電池包熱管理方法，其特徵在於，所述所述電池管理系統控制所述進氣系統和所述出氣系統開啟，所述加熱系統關閉，給所述電池包散熱，具體為：所述電池管理系統控制所述第一電磁閥及所述第二電磁閥打開，所述電磁閥關閉，連通所述外部循環通道，關閉所述內部循環通道，同時開啟進氣風扇和出氣風扇，給所述電池包散熱；所述散熱到電池包狀態不滿足散熱條件時，控制所述進氣系統和所述出氣系統關閉，停止散熱，具體為：散熱到電池包狀態不滿足電池包散熱條件時，控制所述第一電磁閥及所述第二電磁閥關閉，關閉所述外部循環通道，停止散熱。
8.根據權利要求5所述的電動汽車電池包熱管理方法，其特徵在於，所述電池管理系統監測所述電池包狀態具體為所述電池管理系統監測所述電池包充放電狀態及溫度。
9.根據權利要求8所述的電動汽車電池包熱管理方法，其特徵在於，所述加熱條件具體為，所述電池包處於充電狀態並且內部溫度低於0℃；所述電池包散熱條件具體為，所述電池包處於充電或放電狀態且內部溫度高於40℃。
實施方式
實施例1
參見圖1，《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例提供了一種電動汽車電池包熱管理系統，包括電池包殼2、電池單體3、加熱系統、散熱系統及BMS（Battery Management System，電池管理系統）（圖中未示出）。多個電池單體3均勻排列在電池包殼2內，電池包殼2內部設有“T”型中部擋風板1，如圖1所示，中部擋風板1中平行於電池單體3設定的長板的長度略短於電池包殼2的長邊的長度，中部擋風板1的長板的一端與電池包殼2的右端連線，短板靠近電池包殼2的左端設定，中部擋風板1的長板將電池包殼2分隔成兩個空間，所述兩個空間通過電池包殼2左端與中部擋風板1的短邊之間形成的空隙15連通，中部擋風板1的作用是將電池包殼2內的空間分成兩個氣體通道，使電池包殼2內的氣體循環流動。電池包殼2與中部擋風板1連線的一端即右端，設有散熱系統及加熱系統a，所述散熱系統包括進氣系統b1與出氣系統b2，進氣系統b1與出氣系統b2分別位於中部擋風板1的兩側，並且位於電池包殼2外部，如圖1所示，加熱系統a穿過中部擋風板1設在電池包殼2內部。BMS用於監測所述電池包狀態並控制所述散熱系統或加熱系統a開啟或關閉。
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例提供的電動汽車電池包熱管理系統加熱時，加熱系統a開啟，熱風通過加熱系統，在中部擋風板1的阻隔下按圖中箭頭指示在電池包內殼2內部進行氣體循環，將加熱系統a產生的熱量傳遞給所述電池包，為所述電池包進行加熱；散熱時，所述散熱系統開啟，電池包殼2外冷風通過進氣系統b1進入，在中部擋風板1的阻隔下，按照圖中箭頭指示在電池包殼2內部流過後從出氣系統b2流出所述電池包形成內外氣體循環，通過氣體循環帶走所述電池包內電梯電池3的熱量，實現為所述電池包散熱。
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例提供的電動汽車電池包熱管理系統通過氣體作為散熱、加熱介質對電池包進行加熱、散熱管理，簡化了熱管理系統的結構，操作更簡單易行，同時通過空氣循環流通不會產生漏液的現象。
具體地，參見圖1，加熱系統a包括加熱風道4、控制加熱風道4開關的電磁閥10、PTC加熱器9及加熱風扇8。加熱風道4穿過並設定在中部擋風板1上，電磁閥10、PTC加熱器9及加熱風扇8依次排列安裝在加熱風道4內，加熱風道4打開時與連通的所述兩個空間形成內部循環通道。
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例提供的電動汽車電池包熱管理系統中電磁閥10接整車線束，加熱時BMS通過與電磁閥10對應的MOS（Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體）管控制蓄電池給電磁閥10供電，電磁閥10打開，加熱風道4接通，停止加熱時通過MOS管控制蓄電池不給電磁閥10供電，電磁閥10斷開，加熱風道4關閉。PTC加熱器9取充電機高壓，BMS通過啟動和關閉PTC繼電器控制PTC加熱器9開啟或關閉。加熱風扇8接整車線束，取充電機12伏低壓。
具體地，進氣系統b1包括第一散熱風管6、進氣風扇7及第一電磁閥5，出氣系統b2包括出氣風扇13、第二散熱風管12及第二電磁閥11。進氣風扇7設在第一散熱風管6上，出氣風扇13設在第二散熱風管12上，第一散熱風管6及第二散熱風管12與電池包殼2連線，第一電磁閥5控制第一散熱風管6與電池包殼2連通或隔離，第二電磁閥11控制第二散熱風管12與電池包殼2連通或隔離，第一散熱風管6與第二散熱風管12均與電池包殼2連通時，與所述兩個空間形成外部循環通道。第一電磁閥5及第二電磁閥11的開啟關閉方式與電磁閥10相同。
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例提供的加熱系統及散熱系統結構簡單、控制方便，該發明提供的電動汽車電池包熱管理系統也可以採用其他加熱系統或散熱系統。
進一步地，參見圖1，所述熱管理系統還包括與中部擋風板1“T”型部位相對應，設在電池單體3與電池包殼2側壁之間的側壁擋風板14。
通過加設側壁擋風板14，可以使氣流全部從單體電池之間流過，提高了換熱效率。
實施例2
同時參見圖1-圖3，《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例利用實施例1提供的熱管理系統，提供了一種電動汽車電池包熱管理方法，所述方法包括：
101：BMS監測所述電池包狀態；
102：當所述電池包狀態滿足加熱條件時：BMS控制加熱系統開啟，進氣系統和出氣系統關閉，給所述電池包加熱；此時，加熱系統加熱，電池包內部氣體按照圖1中箭頭所示方向流動，給各單體電池加熱。
103：加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，控制加熱系統a關閉，停止加熱；
102’：當所述電池包狀態滿足散熱條件時：BMS控制進氣系統b1和出氣系統b2開啟，加熱系統a關閉，給所述電池包散熱；此時外部空氣通過進氣系統進入電池包內，在電池包內按照箭頭所示方向流動，外部空氣溫度低，在流經電池單體時帶走了電池單體的熱量，給單體電池散熱。
103’：散熱到電池包狀態不滿足散熱條件時，控制進氣系統b1和出氣系統b2關閉，停止散熱。
《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例提供的電動汽車電池包熱管理方法，通過氣體作為散熱、加熱介質對電池包進行加熱、散熱管理，不需要複雜的熱管理系統，操作更簡單易行，同時通過空氣循環流通不會產生漏液的現象。
步驟102中所述BMS控制加熱系統開啟，進氣系統和出氣系統關閉，給所述電池包加熱，具體為：BMS控制電磁閥10打開，第一電磁閥5及第二電磁閥11關閉，接通內部循環通道，關閉外部循環通道，同時打開加熱風扇8；2-8分鐘後控制PTC加熱器9打開，給所述電池包加熱；先打開電磁閥10和加熱風扇8，再打開PTC加熱器9的目的是在加熱前使所述電池包內的空氣先流動起來。
步驟103所述的加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，控制加熱系統關閉，停止加熱，具體為：加熱到所述電池包狀態不滿足加熱條件時，BMS控制PTC加熱器9及電磁閥10關閉，PTC加熱器9關閉2-8分鐘後，關閉加熱風扇8。先關閉電磁閥10和PTC加熱器9，再關閉加熱風扇8的目的是使電池包內熱量分布均勻。
步驟102’中所述BMS控制進氣系統b1和出氣系統b2開啟，加熱系統a關閉，給所述電池包散熱，具體為：BMS控制第一電磁閥5及第二電磁閥11打開，電磁閥10關閉，連通所述外部循環通道，關閉所述內部循環通道，同時開啟進氣風扇7和出氣風扇13，給所述電池包散熱；
步驟103’所述的散熱到電池包狀態不滿足散熱條件時，控制進氣系統b1和出氣系統b2關閉，停止散熱，具體為：散熱到電池包狀態不滿足電池包散熱條件時，控制第一電磁閥5及第二電磁閥11關閉，關閉所述外部循環通道，停止散熱。
在該實施例中BMS通過與各電磁閥對應的MOS管控制蓄電池給各電磁閥供電，電磁閥打開，通過MOS管控制蓄電池不給電磁閥供電，電磁閥斷開。PTC加熱器取充電機高壓，BMS通過啟動和關閉PTC繼電器控制PTC加熱器開啟或關閉。加熱風扇接整車線束，取充電機12伏低壓。
步驟101所述的BMS監測所述電池包狀態具體為：BMS監測所述電池包充放電狀態及溫度。
為了保證電池包不處於極端溫度下工作，《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》實施例中加熱及散熱條件如下：
步驟102中所述加熱條件具體為：所述電池包處於充電狀態並且內部溫度低於0℃。當所述電池包內部溫度高於0℃或不處於充電狀態時，不滿足所述加熱條件。
步驟102’中所述電池包散熱條件具體為：所述電池包處於充電或放電狀態且內部溫度高於40℃。當所述電池包內部溫度低於40℃時，不滿足所述散熱條件。
該領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程式來指令相關的硬體完成，所述的程式可以存儲於一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是唯讀存儲器，磁碟或光碟等。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種電動汽車電池包熱管理系統及其熱管理方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
