商用车动力电池热管理系统的制作方法

本发明涉及一种电池热管理系统，特别是涉及一种商用车动力电池热管理系统。

背景技术：

随着全球能源危机与环境问题日益加剧，传统汽车工业正面临着前所未有的严峻的挑战；世界主要汽车生产国纷纷加快部署，将发展电动汽车作为国家战略，加快推进技术研发和产业化，同时大力发展和推广应用汽车节能技术；动力电池组在汽车运行过程中产生大量的热，如果热量未及时散出将导致电池组温度上升；过高、过低的温度不仅降低锂电池的使用效率和循环系统寿命，还有可能导致电池永久性失效，甚至出现爆炸火灾的危险；因此动力电池组充放电时的温度必须予以控制在一定范围内。

目前电池冷却方式主要有风冷、液冷以及相变材料冷却；风冷和液冷需要风扇及水泵额外的耗能部件，不仅增加电池能量消耗，还降低了系统的可靠性，这对续驶里程本来就短的电动车而言是非常不利的；而相变材料利用其相变潜热来吸收电池在充放电过程中产生的热量，不仅没有能量寄生损失，同时由于相变过程的等温性，还保持电池单体间温度的均匀性；电池加热方式主要是ptc或加热膜加热，也增加了电池能量消耗；由于电动汽车动力电池组体积大、电池单体数量多、排布复杂，其温度呈现整体分布差异较大。

虽然利用相变材料进行冷却具有许多优点，但是单独使用相变材料作为电池的热管理系统，在极端恶劣工况下完全融化时有冷却失效的可能；而液冷可以迅速实现电池温降，通过将相变材料和液冷相结合，当电池产热较低时，相变材料通过自身相变吸热对电池进行单独冷却，不开启液冷，此时为被动冷却，从而降低能耗；当电池产热较高时，相变材料通过自身相变无法将热量全部吸收并释放出去时，开启液冷。

常规的电池液冷系统包括乙二醇水溶液循环系统和制冷剂循环系统，所述乙二醇水溶液循环系统包括补偿水箱、动力电池、水冷板、水泵，所述制冷剂循环系统包括膨胀阀、冷凝器、压缩机，两者通过空调热交换器进行热量传递；通过空调的工作和水泵的带动，将电池的热量传给制冷剂带走；电池加热方式主要是ptc或加热膜加热，一般布置在动力电池内部；整套系统消耗电量较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种商用车动力电池热管理系统，进行主动冷却解决热量分布不均匀和电量消耗较大的问题。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种商用车动力电池热管理系统，其特征在于，其包括散热系统、加热系统、乙二醇水溶液循环系统和制冷剂循环系统，所述乙二醇水溶液循环系统包括补偿水箱、动力电池、第一水泵，所述制冷剂循环系统包括膨胀阀、冷凝器、压缩机；散热系统与一个整车电机的冷却循环系统并联连接且包括三通电磁阀、散热器，通过三通电磁阀进行开关切换；由于整车电机的冷却循环系统包括智能冷却管理系统、新能源电机、第三水泵，故而散热系统在智能冷却管理系统外部并联一个电池散热器，借用智能冷却管理系统的吸风式电子风扇进行吹风冷却；加热系统包括换热器与空调热交换器，补偿水箱与动力电池、第一水泵相连，第一水泵与换热器相连，换热器与空调热交换器相连，动力电池、空调热交换器、智能冷却管理系统、散热器都与三通电池阀相连，空调热交换器、膨胀阀、冷凝器、压缩机相连形成回路，智能冷却管理系统、新能源电机、第三水泵相连形成回路。

优选地，所述换热器与一个独立水暖系统连接，独立水暖系统包括整车散热器、第二水泵、独立水暖加热器，第二水泵与独立水暖加热器相连，第二水、独立水暖加热器都与整车散热器并联，独立水暖加热器、一个电池阀都和换热器相连。

优选地，所述动力电池采用电池模组且包括复合相变材料层、高导热材料层、水冷板、电池单体，电池单体与电池单体之间为高导热材料层，电池单体两侧为复合相变材料层；热量通过高导热材料层传导至复合相变材料层，同时冷却液过水冷板由外部冷却系统进入管道带走热量。

优选地，所述散热器与智能冷却管理系统共用至少一个电子风扇。

本发明的积极进步效果在于：液冷和相变材料相结合能够很好地将电池包的温升控制在设定目标，且温度均匀性较好；相变材料起到一个削减能量消耗的作用；新型动力电池热管理系统相比于原系统改动较小，更加节能，电池温差可以更加均匀。

附图说明

图1为商用车动力电池热管理系统的结构示意图。

图2为液冷和相变材料相结合散热结构的正视图。

图3为液冷和相变材料相结合散热结构的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明商用车动力电池热管理系统包括散热系统、加热系统、乙二醇水溶液循环系统和制冷剂循环系统，所述乙二醇水溶液循环系统包括补偿水箱1、动力电池2、第一水泵3，所述制冷剂循环系统包括膨胀阀7、冷凝器8、压缩机9；散热系统与一个整车电机的冷却循环系统并联连接且包括三通电磁阀5、散热器22，通过三通电磁阀5进行开关切换；由于整车电机的冷却循环系统包括智能冷却管理系统(ats)10、新能源电机11、第三水泵12，故而散热系统在智能冷却管理系统外部并联一个电池散热器，借用智能冷却管理系统的吸风式电子风扇进行吹风冷却；加热系统包括换热器4与空调热交换器6，补偿水箱1与动力电池2、第一水泵3相连，第一水泵3与换热器4相连，换热器4与空调热交换器6相连，动力电池2、空调热交换器6、智能冷却管理系统10、散热器22都与三通电池阀5相连，空调热交换器6、膨胀阀7、冷凝器8、压缩机9相连形成回路，智能冷却管理系统10、新能源电机11、第三水泵12相连形成回路。

散热器22与智能冷却管理系统10共用至少一个电子风扇，这样节约资源。

车用空调在环境温度20℃以下，制冷效果会下降；针对这一特点，可以通过三通电磁阀进行开关切换设定冷却回路；在环境温度20℃以下，优先打开整车电机的冷却循环，使用散热系统散热冷却电池；在环境温度20℃以上，优先使用制冷剂循环系统；后期可以进行跑车试验，调整温度界限值进一步降低电池冷却所需的电耗。

针对冬天暖风不足的情况，传统商用车暖风会安装一套独立水暖系统，即换热器4与一个独立水暖系统连接，独立水暖系统包括整车散热器14、第二水泵15、独立水暖加热器16，第二水泵15与独立水暖加热器16相连，第二水泵15、独立水暖加热器16都与整车散热器14并联，独立水暖加热器16、一个电池阀13都和换热器4相连。增加的加热系统借用独立水暖系统，通过独立水暖的热水在换热器处加热电池乙二醇循环系统；当电池温度上升到能靠充放电的情况下，通过电磁阀13切换关闭加热系统；因为电池每次加热都是在每天第一次启动的时候，电池工作后温度马上上升之后不需要加热了，所以电池加热过程与整车热车过程重叠，不会增加多余的时间。

如图2至图3所示，为了减小电池温度的不均匀性，对动力电池电池模组进行改制。动力电池采用电池模组且包括复合相变材料层17、高导热材料层18、水冷板19、电池单体20，电池单体20与电池单体20之间为高导热材料层18，电池单体两侧为复合相变材料层17；热量通过高导热材料层18传导至复合相变材料层17，同时冷却液过水冷板19由外部冷却系统进入管道带走热量，从而实现主被动相结合的冷却方式。

液冷和相变材料相结合能够很好地将电池包的温升控制在设定目标，且温度均匀性较好；相变材料起到一个削减能量消耗的作用；新型动力电池热管理系统相比于原系统改动较小，更加节能，电池温差可以更加均匀。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。