一种电池包温控系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提出了一种结构简单、成本低、控制方便的电池包温控系统及其控制方法。本发明的电池包温控系统包括电池包壳体、电池管理单元和控制单元，所述电池包壳体设有风道，风道的出风口朝向电池包壳体内部的电池方向；风道的进风口处设有PTC总成和风扇，所述PTC总成、风扇以汽车的充电机或者蓄电池为电源，所述电池管理单元以及PTC总成、风扇的控制开关分别与控制单元相连。本发明的电池包温控系统可以迅速地为电池包加热或者散热，不仅解决了电池包大电流放电过程中热量无法及时散失的问题，还解决了低温下电池充放电效率低的问题，提高了电池包的动力性能及环境适应能力，使纯电动汽车能够冬季在严寒地区使用，具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种电池包温控系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电池包热管理系统的开发，更具体地是涉及一种具有加热和冷却功能的电池包温控系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]低碳经济发展要求新能源汽车实现低消耗、低排放、要求开发出更先进、更环保的技术。高压动力锂电池的运用、电动汽车的开发能使新能源汽车做到“零排放”，从而降低能耗。
[0003]然而高压动力锂电池的内部化学反应不太稳定，在高温或低温状态下，对高压动力锂电池进行不适当的充放电会产生大量的热，若热量来不及散失而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧且发生爆炸。同时，如果电池包的热管理系统无法有效保证电池包内温度场均匀，将会造成电池包中的电芯在不同的温度范围内工作，引起电池包寿命和性能的加速下降。另外，高压动力锂电池在温度过低时不能充电或者充电效率极低，严重影响了其使用推广的范围。
[0004]因此合理的电池包热管理技术必然成为电动汽车电池包开发过程中的关键技术。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种结构简单、成本低、控制方便的电池包温控系统及其控制方法。
[0006]本发明的电池包温控系统包括电池包壳体、电池管理单元和控制单元，所述电池包壳体设有风道，所述风道的出风口朝向电池包壳体内部的电池方向；所述风道的进风口处设有PTC总成和风扇，所述PTC总成、风扇以汽车的充电机或者蓄电池为电源，所述电池管理单元以及PTC总成、风扇的控制开关分别与控制单元相连。
[0007]上述的电池包温控系统的控制方法包括如下步骤:
A:电池管理单元收到充电指令后，检测电池包壳体内的温度，当电池包壳体内的温度等于或者高于预定充电阈值温度时，电池管理单元开始为电池充电，否则首先通知控制单元，然后控制单元控制PTC总成、风扇通电，为电池包壳体加热，当电池包壳体内的温度上升至预定充电阈值温度时，控制单元断开PTC总成、风扇的电源，同时通知电池管理单元开始为电池充电；
B:控制单元实时利用电池管理单元来检测电池包壳体内的温度，当电池包壳体内的温度高于预定最高温度时，控制单元控制风扇通电，为电池包壳体散热，当电池包壳体内的温度下降至预定工作温度时，控制单元断开风扇的电源，停止散热。
[0008]进一步地，为提高风道与电池之间的热传导效率，加快加热或者散热的速度，所述风道朝向电池方向的侧壁设有导热板，所述导热板为双层板结构，其中一层板为针状式翅片结构的通风板，并作为风道的侧壁，另一层板为平板，所述导热板为金属板；通风板与平板之间设有导热硅胶。上述导热板既可以带走电池高倍率充放电生成的热量，又实现了对电池包的密封。
[0009]进一步地，为保证加热效果，所述导热板的平板与电池之间夹设有加热膜，所述加热膜为三层膜复合结构，其中两侧的表面膜为导热绝缘膜，中间膜设有内导电发热体；所述内导电发热体以汽车的充电机或者蓄电池为电源，所述内导电发热体的控制开关与控制单元相连。所述A步骤中，控制单元控制加热膜与PTC总成同步工作，这样加热膜可以辅助PTC总成对电池进行加热。
[0010]进一步地，所述加热膜为聚酰亚胺电热膜，聚酰亚胺电热膜是一种三明治结构的半透明或全透明的金属加热膜，其中，上、下表面是由耐温性好、绝热性能的优聚酰亚胺绝缘薄膜，中间由特殊合金箔制成的电阻性电路，更为关键的是聚酰亚胺电热膜是一种柔性膜，一方面能够保证电池和导热板之间的紧密接触，降低接触热阻，另一方面能够实现电池和导热板之间不会发生漏电现象，确保安全。
[0011]进一步地，所述电池包壳体内壁设有保温隔层，以减少外界温度对电池包壳体内部的影响。
[0012]本发明的电池包温控系统结构简单、紧凑、易于维修，安全性高，通过设置PTC总成、风扇、导热板及加热膜，可以迅速地为电池包加热或者散热，不仅解决了电池包大电流放电过程中热量无法及时散失的问题，还解决了低温下电池充放电效率低的问题，提高了电池包的动力性能及环境适应能力，使纯电动汽车能够冬季在严寒地区使用，具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的电池包温控系统的外部结构图。
[0014]图2是风道处的结构示意图。
[0015]图3是本发明的电池包温控系统的内部结构图。
【具体实施方式】
[0016]下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
[0017]实施例1:
如图1、2、3所示(图中未画出控制单元)，本实施例的电池包温控系统包括电池包壳体
1、电池管理单元2和控制单元，所述电池包壳体1的侧部设有风道3，所述风道3的出风口31朝向电池包壳体1内部的电池方向；所述风道3的进风口处设有PTC总成4和风扇5，所述PTC总成4、风扇5以汽车的充电机或者蓄电池为电源，所述电池管理单元2以及PTC总成4、风扇5的控制开关(可利用继电器充当)分别与控制单元相连。
[0018]所述风道3朝向电池方向的侧壁设有导热板6，所述导热板6为双层板结构，其中一层板为针状式翅片结构的通风板61，并作为风道3的侧壁，另一层板为平板，所述导热板6为铝板；通风板61与平板之间设有导热硅胶。
[0019]所述导热板6的平板与电池之间夹设有加热膜7，所述加热膜7为聚酰亚胺电热膜三层膜复合结构，其中，上、下表面是由耐温性好、绝缘性能的优聚酰亚胺绝缘薄膜，中间由合金箔制成的电阻性电路，该电阻性电路以汽车的充电机或者蓄电池为电源，所述电阻性电路的控制开关(可利用继电器充当)与控制单元相连。
[0020]电池包壳体1内壁设有保温隔层8，以减少外界温度对电池包壳体1内部的影响。
[0021]上述的电池包温控系统的控制方法包括如下步骤:
A:电池管理单元2收到充电指令后，检测电池包壳体1内的温度，当电池包壳体1内的温度等于或者高于预定充电阈值温度0°C时，电池管理单元2开始为电池充电，否则首先通知控制单元，然后控制单元控制PTC总成4、风扇5通电，为电池包壳体1加热，当电池包壳体1内的温度上升至预定充电阈值温度0°C时，控制单元断开PTC总成4、风扇5的电源，同时通知电池管理单元2开始为电池充电；
B:控制单元实时利用电池管理单元2来检测电池包壳体1内的温度，当电池包壳体1内的温度高于预定最高温度40°C时，控制单元控制风扇5通电，为电池包壳体1散热，当电池包壳体1内的温度下降至预定工作温度35°C时，控制单元断开风扇5的电源，停止散热。
[0022]所述A步骤中，控制单元控制加热膜7与PTC总成4同步工作，这样加热膜7可以辅助PTC总成4对电池进行加热。
【权利要求】
1.一种电池包温控系统，其特征在于包括电池包壳体、电池管理单元和控制单元，所述电池包壳体设有风道，所述风道的出风口朝向电池包壳体内部的电池方向；所述风道的进风口处设有PTC总成和风扇，所述PTC总成、风扇以汽车的充电机或者蓄电池为电源，所述电池管理单元以及PTC总成、风扇的控制开关分别与控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的电池包温控系统，其特征在于所述风道朝向电池方向的侧壁设有导热板，所述导热板为双层板结构，其中一层板为针状式翅片结构的通风板，并作为风道的侧壁，另一层板为平板，所述导热板为金属板；通风板与平板之间设有导热硅胶。
3.根据权利要求2所述的电池包温控系统，其特征在于所述导热板的平板与电池之间夹设有加热膜，所述加热膜为三层膜复合结构，其中两侧的表面膜为导热绝缘膜，中间膜设有内导电发热体；所述内导电发热体以汽车的充电机或者蓄电池为电源，所述内导电发热体的控制开关与控制单元相连。
4.根据权利要求3所述的电池包温控系统，其特征在于所述加热膜为聚酰亚胺电热膜。
5.根据权利要求1?4中任一权利要求所述的电池包温控系统，其特征在于所述电池包壳体内壁设有保温隔层。
6.根据权利要求1所述的电池包温控系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤:A:电池管理单元收到充电指令后，检测电池包壳体内的温度，当电池包壳体内的温度等于或者高于预定充电阈值温度时，电池管理单元开始为电池充电，否则首先通知控制单元，然后控制单元控制PTC总成、风扇通电，为电池包壳体加热，当电池包壳体内的温度上升至预定充电阈值温度时，控制单元断开PTC总成、风扇的电源，同时通知电池管理单元开始为电池充电；B:控制单元实时利用电池管理单元来检测电池包壳体内的温度，当电池包壳体内的温度高于预定最高温度时，控制单元控制风扇通电，为电池包壳体散热，当电池包壳体内的温度下降至预定工作温度时，控制单元断开风扇的电源，停止散热。
7.根据权利要求5所述的电池包温控系统的控制方法，其特征在于所述A步骤中，控制单元控制加热膜与PTC总成同步工作。
【文档编号】H01M10/635GK103633395SQ201310539903
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】李勇, 周章根, 阎小军 申请人:奇瑞汽车股份有限公司