一种电池热管理系统及电动车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电池热管理技术领域，特别涉及一种电池热管理系统及电动车辆。


背景技术：

2.电动汽车的动力电池组在充电和放电过程中会使其温度升高，在冬天长时间放置在室外环境中时会使其温度降低。而电池只有在一定的温度下才能发挥其最大的充放电性能。因此电池组需要热管理系统来对其冷却或加热，以控制其温度在合适的范围内。例如一些商用电动卡车、电动大巴车等会配有单独的电池热管理系统。
3.现在商用电动汽车使用的电池热管理系统一般采用冷却液进行冷却或加热。现在常用的方法均不能达到节能省电的目的，因此在考虑电池热管理的控制性能的同时，也要考虑电池热管理的节能性。


技术实现要素：

4.本实用新型公开了一种电池热管理系统及电动车辆，用于在保证电池热管理控制性能的同时减少能量的浪费。
5.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.第一方面，本实用新型提供一种电池热管理系统，包括：电池组换热器、散热器、加热器以及控制阀组；
7.所述电池组换热器、所述散热器以及所述加热器依次通过管路连接成换热介质的循环回路；所述电池组换热器的出口与所述散热器的入口之间的管路上设有控制阀组，所述控制阀组通过旁支管与所述加热器的入口连通；所述控制阀组具有第一工作状态和第二工作状态，当所述控制阀组处于所述第一工作状态时，所述控制阀组与所述散热器之间的管路导通，所述旁支管路断开，当所述控制阀组处于所述第二工作状态时，所述旁支管路导通，所述控制阀组与所述散热器之间的管路断开。
8.上述电池热管理系统中，当电池组需要冷却时，控制阀组处于第一工作状态，换热介质的循环回路为电池组换热器-散热器-加热器-电池组换热器，且此时加热器不工作，通过换热介质使用散热器直接在空气中散热，该方法简单节能；当电池组需要加热时，控制阀组处于第二工作状态，换热介质的循环回路为电池组换热器-加热器-电池组换热器，且此时加热器工作，由于换热介质通过旁支管路直接进入加热器，不经散热器，从而不会向空气散热，避免能量的浪费。因此，上述电池热管理系统既能满足电池散热的需求，又能在一定程度上避免能量的浪费。
9.可选地，所述控制阀组具有第一流通口、第二流通口和第三流通口，所述第一流通口与所述电池组换热器的出口连通，所述第二流通口与所述散热器的入口连通，所述第三流通口通过所述旁支管路与所述加热器的入口连通。
10.可选地，所述控制阀组为三通阀。
11.可选地，所述电池热管理系统还包括压缩制冷换热器以及用于为所述压缩制冷换热器提供冷源的制冷剂循环回路，所述压缩制冷换热器位于所述旁支管路与所述加热器之间的管路上。
12.可选地，所述制冷剂循环回路包括依次通过管路连接的压缩机、冷凝器以及膨胀阀。
13.可选地，所述电池热管理系统还包括至少一个冷却风机，所述冷却风机用于为所述散热器和/或所述冷凝器降温。
14.可选地，所述压缩制冷换热器为板式换热器。
15.可选地，所述电池组换热器与所述控制阀组之间还设有水泵和膨胀水箱。
16.可选地，所述电池组换热器的出口与所述控制阀组之间的管路上设有进水温度传感器，所述加热器的出口与所述电池组换热器的入口之间的管路上设有出水温度传感器。
17.第二方面，本实用新型还提供一种电动车辆，包括如第一方面中任一项所述的电池热管理系统。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的一种电池热管理系统的原理图；
19.图2为本实用新型实施例提供的一种电池热管理系统的判断流程图；
20.图3为本实用新型实施例提供的一种电池热管理系统处于加热模式下的判断流程图；
21.图4为本实用新型实施例提供的一种电池热管理系统处于冷却模式下的判断流程图；
22.图5为本实用新型实施例提供的一种电池热管理系统的结构示意图。
23.图标：100-电池组换热器；110-进水温度传感器；120-出水温度传感器；200-散热器；300-加热器；400-控制阀组；500-旁支管路；600-压缩制冷换热器；610-压缩机；620-冷凝器；630-膨胀阀；700-冷却风机；800-水泵；900-膨胀水箱；a-第一流通口；b-第二流通口；c-第三流通口。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.第一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种电池热管理系统，包括：电池组换热器100、散热器200、加热器300以及控制阀组400；电池组换热器100、散热器200以及加热器300依次通过管路连接成换热介质的循环回路；电池组换热器100的出口与散热器200的入口之间的管路上设有控制阀组400，控制阀组400通过旁支管路500与加热器300的入口连通；控制阀组400具有第一工作状态和第二工作状态，当控制阀组400处于第一工作状态时，控制阀组400与散热器200之间的管路导通，旁支管路500断开，当控制阀组400处于第二工作状态时，旁支管路500导通，控制阀组400与散热器200之间的管路断开。
26.上述电池热管理系统中，当电池组需要冷却时，控制阀组400处于第一工作状态，换热介质的循环回路为电池组换热器100-散热器200-加热器300-电池组换热器100，且此时加热器300不工作，通过换热介质使用散热器200直接在空气中散热，该方法简单节能；当电池组需要加热时，控制阀组400处于第二工作状态，换热介质的循环回路为电池组换热器100-加热器300-电池组换热器100，且此时加热器300工作，由于换热介质通过旁支管路500直接进入加热器300，不经散热器200，从而不会向空气散热，避免能量的浪费。因此，上述电池热管理系统既能满足电池散热的需求，又能在一定程度上避免能量的浪费。
27.一种可能实现的方式中，加热器300为ptc(positive temperature coefficient，正温度系数)加热器。采用ptc陶瓷发热元件与铝管组成。该类型ptc发热体有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。
28.可选地，控制阀组400具有第一流通口a、第二流通口b和第三流通口c，第一流通口a与电池组换热器100的出口连通，第二流通口b与散热器200的入口连通，第三流通口c通过旁支管路500与加热器300的入口连通。
29.需要说明的是，控制阀组400的第一流通口a、第二流通口b、第三流通口c导通，三者之间均互相导通；当控制阀组400处于第一工作状态时，第一流通口a与电池组换热器100的出口导通，第二流通口b与散热器200的入口导通，第三流通口c与旁支管路500之间断开；当控制阀组400处于第二工作状态时，第一流通口a与电池组换热器100的出口导通，第三流通口c与旁支管路500之间导通，第二流通口b与散热器200的入口断开。
30.可选地，控制阀组400为三通阀。
31.可选地，电池热管理系统还包括压缩制冷换热器600以及用于为压缩制冷换热器600提供冷源的制冷剂循环回路，压缩制冷换热器600位于旁支管路500与加热器300之间的管路上。
32.一种可能实现的方式中，上述电池热管理系统还可以使用压缩式制冷循环，压缩制冷换热器600可以为水-冷媒换热器，冷媒即制冷剂通过制冷剂循环回路提供。该模式下，控制阀组400处于第二工作状态，即换热介质如水不经过散热器200，防止冷凝器620吹出的热风再此加热散热器200，造成系统回热，影响系统性能。该模式可以满足电池高散热量的需求，控制稳定。
33.可选地，制冷剂循环回路包括依次通过管路连接的压缩机610、冷凝器620以及膨胀阀630。制冷剂在压缩机610、冷凝器620、膨胀阀630以及压缩制冷换热器600之间循环。
34.可选地，电池热管理系统还包括至少一个冷却风机700，冷却风机700用于为散热器200和/或冷凝器620降温。
35.一种可能实现的方式中，冷却风机700、散热器200、冷凝器620依次并排设置，从而使得冷却风机700可同时给散热器200和冷凝器620降温冷却，并且整体结构紧凑。
36.可选地，压缩制冷换热器600为板式换热器。
37.可选地，电池组换热器100与控制阀组400之间还设有水泵800和膨胀水箱900。
38.一种可能实现的方式中，水泵800位于电池组换热器100与控制阀组400之间，膨胀水箱900位于电池组换热器100与水泵800之间。
39.可选地，电池组换热器100的出口与控制阀组400之间的管路上设有进水温度传感器110，加热器300的出口与电池组换热器100的入口之间的管路上设有出水温度传感器
120。进水温度传感器110用于实时检测电池热管理系统的进水温度tin，出水温度传感器120用于实时检测电池热管理系统的出水温度tout。
40.一种可能实现的方式中，参照图2-图4并结合图1，系统预设有电池内部温度的第一阈值tb1和第二阈值tb2，且tb1＜tb2，系统间隔时间t1检测电池内部温度tb；
41.1、当tb＜tb1时，系统启动加热运行模式：
42.水泵开启，冷却风机关闭，压缩机关闭，三通阀a、c端连接，b端与其他端即散热器入口端断开，ptc加热器开启。这样可以防止循环水在散热器中散热，造成能量浪费。
43.2、当tb＞tb2时，系统启动冷却运行模式：
44.水泵开启，冷却风机开启，三通阀初始状态下a、b端连通，c与其他端即旁支管路端断开，ptc加热器关闭。
45.系统预设有电池热管理系统的进水温度阈值t1和出水温度阈值t2，且t1＞t2，系统每间隔时间t2检测热管理系统的进水温度tin、和出水温度tout、冷凝器出风温度tcw。
46.当tin＞t1或tout＞t2时，压缩机启动，否则压缩机不启动。
47.当压缩机启动时，若tcw＞tin+δtin时，三通阀a、c端连通，b端与其他端即散热器入口端断开。这样可以防止冷凝器吹出的热风再此加热散热器，造成系统回热，影响系统性能。其中δtin为温度计算补偿值，其可以为负值。
48.可选的，上述冷凝器出风温度tcw也可替换为散热器出风温度、冷凝器中部温度、冷凝器出口温度、压缩机排气温度、车外环境温度等，达到以上相同的控制手段。
49.一种可能实现的方式中，参照图5，电池热管理系统放置在一个箱体a之内。压缩制冷换热器600为板式换热器，膨胀阀630为热力膨胀阀，冷凝器620、散热器200、冷却风机700并排放置。通过冷却风机700对散热器200和冷凝器620同时散热冷却。
50.第二方面，基于同样的发明构思，本实用新型实施例还提供一种电动车辆，包括如第一方面实施例中任一种电池热管理系统。
51.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。