一种电池温度均衡管理系统及其管理方法与流程

本发明涉及电池温度管理系统，具体涉及新能源汽车用动力电池的温度均衡管理系统。

背景技术：

随着环境问题的日益突出，新能源汽车的发展也是越来越快，车用动力电池的发展前景越来越广阔，同时急需电池热管理系统的快速发展，车用动力电池单体温度不均匀容易导致电池整体寿命的快速衰减，因而，不仅要控制电池在合理温度范围内工作，同时要保持电池包内部各个电池单体温度的一致性，使其处于最佳温度范围并且具有高工作效率，同时提高电池的可靠性及延长其寿命，现有的电池温度管理系统多是对动力电池进行温度监控并维持其在一个最佳的范围内，然而由于电池的散热或者加热很难做到均匀，因而，单体电池的温度自然会出现差异，设置是单体电池的各个部分的温度值也会有不一致，从而，影响了电池整体的充放电寿命及充放电能力，不利于新能源汽车的发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述新能源汽车动力电池温度不均匀的问题，提出一种电池温度均衡管理系统，所述管理系统包括BMS、水箱、水泵、温度监控设备，所述电池包括多个电池单体，所述电池单体呈矩阵形式排列，所述电池单体周围设置水路，所述水路与所述水泵、水箱连通，所述温度监控设备设置于所述电池处，用以监控所述电池温度，所述温度监控设备与所述BMS连接，将所述电池的温度值传送给所述BMS，由所述BMS根据所述电池的温度值控制所述管理系统的运行，通过对电池单体各个面进行温度监控，并实时调整相应流量来保证各电池单体以及单体电池各个面的温度的一致性。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种电池温度均衡管理系统，所述管理系统包括BMS、水箱、水泵、温度监控设备，所述电池包括多个电池单体，所述电池单体呈矩阵形式排列，所述电池单体周围设置水路，所述水路与所述水泵、水箱连通，所述温度监控设备设置于所述电池处，用以监控所述电池温度，所述温度监控设备与所述BMS连接，将所述电池的温度值传送给所述BMS，由所述BMS根据所述电池的温度值控制所述管理系统的运行。

所述电池单体四面均设置水路，所述水路与所述电池单体接触，用以改善所述电池单体的单面温度。

所述温度监控设备为热电偶，所述电池单体四面均设置所述温度监控设备。

所述管理系统还包括多个阀门，所述阀门设置于所述水路上，用以控制各支路的流量。

所述管理系统还包括散热器，所述散热器用以散去所述电池产生的热量。

所述管理系统还包括加热器，所述加热器用以加热所述水路中的冷却液。

一种电池温度均衡管理方法，所述管理方法是基于上述任意一条所述的电池温度均衡管理系统，所述电池温度较高需要冷却时，当某一电池单体温度值高于其他电池单体温度时，该电池单体四周相应的水路增加流量，否则减少流量；当某一电池单体某一面温度值高于该单体电池其他面温度时，该电池单体该面相应的水路增加流量，否则减少流量。

所述电池温度较低需要加热时，当某一电池单体温度值高于其他电池单体温度时，该电池单体四周相应的水路减少流量，否则增加流量；当某一电池单体某一面温度值高于该单体电池其他面温度时，该电池单体该面相应的水路减少流量，否则增加流量，当所述电池温度值大于预设温度值t0时，所述管理系统整体减少流量或者停止加热。

本发明的有益效果为：

1.使用本发明电池温度均衡管理系统，在电池单体四面设置温度监控设备，实时调整流量以保证各电池单体以及电池单体各面的温度的一致性；

2.使用本发明电池温度均衡管理系统，利用多个阀门的开度控制来调整流量，简单有效的实现了各电池单体的温度调整；

3.使用本发明电池温度均衡管理系统，通过设置散热器与加热器，既能对电池进行散热，同时也能在温度低时对电池进行加热。

附图说明

图1为本发明电池温度均衡管理系统结构示意图；

图2为本发明电池温度均衡管理系统阀门的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种电池温度均衡管理系统，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

作为新能源汽车的核心部件之一的动力电池，由于其工作环境要求较高，特别是温度要求，温度过低会导致动力电池充放电能力降低，并且寿命衰减也较快，而温度过高也会加速寿命衰减，甚至可能造成安全事故，因此，动力电池需要在一个最佳的工作温度范围内，目前很多车用动力电池也做到了将其工作温度控制在一个较为合理的范围内，然而，由于动力电池都是由多个单体组成，单体之间由于位置不同，其散热效率不同，也就造成其温度会出现差异，单体电池的工作温度不同也会影响其充放电能力，同时温度不均衡的动力电池系统会导致整体性能的降低，并且加速其寿命的衰减，为了解决该问题，本发明提出了一种电池温度均衡管理系统及其管理方法，具体结合附图说明该管理系统及管理方法：

图1为本发明电池温度均衡管理系统的结构示意图，所述电池包括多个电池单体1，所述电池单体1呈矩阵形式排列，所述管理系统包括BMS、水箱2、水泵3、温度监控设备，所述电池单体1周围设置水路，所述水路与所述水泵3、水箱2连通，所述温度监控设备设置于所述电池单体1处，用以监控所述电池单体1的温度，所述温度监控设备与所述BMS连接，将所述电池单体1的温度值传送给所述BMS，由所述BMS根据所述电池单体1的温度值控制所述管理系统的运行，即所述BMS根据所述温度监控设备传送的温度值控制所述水泵3的运转速度以控制整体水路的流量。

所述温度监控设备为热电偶，所述电池单体1四面11、12、13、14均设置所述温度监控设备，用以实时监控所述电池单体1四面11、12、13、14的温度值，并传送至所述BMS处。

所述电池单体1四面11、12、13、14均设置水路，所述水路与所述电池单体1接触，用以改善所述电池单体1四面11、12、13、14的单面温度。

所述管理系统还包括多个阀门，所述阀门设置于所述水路上，用以控制各支路的流量，根据支路的数量设置所述阀门，即每个支路设置一个所述阀门，用以控制该支路的流量，为了说明所述阀门的设置方式，图1中只给出了两个支路口处的阀门布置结构，如图第二个路口(按从左至右、从上至下的排序方式)的阀门21、22、23、第三个路口的阀门31、32、33以及第六个路口的阀门61、62、63、64，下面以第二路口的三通阀门为例具体说明所述阀门的结构示意图。

图2为本发明电池温度均衡管理系统阀门的结构示意图，所述三通阀门包括三个相同的阀门21、22、23，分别设置于支路上，以阀门21为例说明本发明所述的阀门的具体结构，所述阀门21包括滑块211、空腔结构212，所述滑块211设置于所述水路上，通过移动位置来改变所述水路的流通宽度，从而改变其流量，所述滑块211设置于所述空腔结构212内，所述空腔结构212连通一高压水路，所述高压水路与所述水箱2连通，并且通过高压水泵实现所述水箱2内冷却液流入所述空腔结构212以推动所述滑块211的移动，并且所述空腔结构212内设置弹簧结构213，用以实现所述滑块211的回位，通过所述高压冷却液的压力与所述弹簧结构213的弹力配合实现所述滑块211的来回移动，以控制所述水路的开度，所述滑块211靠近所述弹簧结构213一侧设置密封结构214，防止高压水路冷却液与散热水路的冷却液的相互渗透，保证了控制的精度。

所述管理系统还包括散热器4，所述散热器4用以散去所述电池产生的热量，并且所述管理系统还包括加热器5，所述加热器5用以加热所述水路中的冷却液，所述BMS根据所述电池的散热或加热的需求，控制所述散热器4与所述加热器5的开启或关断。

利用上述电池均衡管理系统，本发明还提出一种电池温度均衡管理方法，所述管理方法是基于上述任意一条所述的电池温度均衡管理系统，所述电池温度较高需要冷却时，由所述BMS控制所述水泵3的开启以带动冷却液的流动，并且根据需求开启所述散热器4，当某一电池单体温度值高于其他电池单体温度时，该电池单体四周相应的水路增加流量，否则减少流量，对该电池单体进行加强冷却，能够最大限度的避免热失控，同时提供电池单体之间温度的一致性，提供整体电池的性能及使用寿命；当某一电池单体某一面温度值高于该单体电池其他面温度时，该电池单体该面相应的水路增加流量，否则减少流量，例如图1中的电池单体a的温度过高，则阀门22和23开度增大，同时31、32和62、63增大开度，若电池单体a的左面温度比其他三个面高，则相应增加阀门22和62的开度。

所述电池单体1温度较低需要加热时，由所述BMS控制所述水泵3的开启以带动冷却液的流动，并且根据需求开启所述加热器5，例如图1中的电池单体a的温度较高，则相应减小周围管道内冷却液流量，将所述阀门22、23、31、32、62、63减小，若电池单体a温度较低，则进行与上述相反的操作，对电池单体a加强加热，当所述电池温度值大于预设温度值t0时，所述管理系统整体减少流量或者停止加热；当某一电池单体温度值高于其他电池单体温度时，该电池单体四周相应的水路减少流量，否则增加流量；当某一电池单体某一面温度值高于该单体电池其他面温度时，该电池单体该面相应的水路减少流量，否则增加流量，例如图1中的电池单体a的左面温度比其他三个面低，则相应增加阀门22和62的开度。

通过上述电池温度均衡管理系统及管理方法，能够实时监控所述电池的每个单体温度以及电池单体每个面的温度，及时响应对其散热或加热，以保证所述电池的工作温度范围在最优范围内，并且可以单独控制支路流量实现电池单体的单面温度，保证了电池系统的温度一致性，有效提高了电池的性能及使用寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。