一种动力电池集成热管理系统及热管理方法与流程

本发明属于汽车，具体的说是一种动力电池集成热管理系统及热管理方法。

背景技术：

1、新能源汽车已经进入了不可逆的发展快车道，我国新能源汽车产业一直处于增长状态，且不断迈上新台阶。动力电池作为新能源汽车的主要动力源，其性能的好坏直接决定了整车性能的优劣。温度是影响动力电池性能的主要因素之一，温度过低会导致动力电池内部化学物质的活性降低，可用能量大幅缩水，直接影响整车续驶里程；高温环境下，动力电池大倍率充放电工况，易导致动力电池热失控，对动力电池寿命也会产生不利影响。

2、动力电池内部各电芯在工作过程中是否能够得到及时的温度调节并保证冷却和加热量的均匀性，直接影响电芯的充放电性能，因此保证电芯受到适当且均匀的温度调节，对电芯的一致性具有至关重要的作用，从而可延缓动力电池性能及寿命衰减，因此依据电池加热和冷却需求，设计一款集成的热管理系统，并进行智能化的控制十分必要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种动力电池集成热管理系统及热管理方法，能够对电池系统进行智能控制，解决了动力电池加热及冷却不足以及内部温度分布不均匀的问题。

2、本发明技术方案结合附图说明如下：

3、第一方面，本发明提供了一种动力电池集成热管理系统，包括进水管1、顶部液冷板2、底部液冷板3、侧向液冷板4、电芯5、左盖板8、右盖板9、水管10、换向阀、出水管13、电池箱体14和电池管理系统；流体由所述进水管1的进水口进入，经水管10由出水口流出；流体由所述进水管1进入，经水管10从出水管13的出水口流出；所述水管10通过换向阀分别与进水管1、出水管13、顶部液冷板2、底部液冷板3、侧向液冷板4连接；所述底部液冷板3设置在电池箱体14内；所述电芯5的下端固定在底部液冷板3上；所述电芯5的两端与侧向液冷板4固定；所述左盖板8、右盖板9的下端与底部液冷板3固定；所述左盖板8、右盖板9的侧端与侧向液冷板4固定；顶部液冷板2与电芯5固定；所述电池管理系统与换向阀连接。

4、进一步的，所述电芯5上设置有采集电芯5温度的温度传感器；所述温度传感器与电池管理系统连接。

5、进一步的，所述顶部液冷板2包括上层顶部液冷板和下层顶部液冷板；所述上层顶部液冷板和下层顶部液冷板焊接；所述下层顶部液冷板设置有“工”字型的流道，并且绕电芯5的极柱生成；流道的进水口和出水口与水管10连接，并且进水口和出水口呈对角分布；所述下层顶部液冷板的下部通过涂覆的导热结构胶与电芯5的顶面贴合。

6、进一步的，所述底部液冷板3包括上层底部液冷板和下层底部液冷板；所述上层底部液冷板和下层底部液冷板焊接；所述上层底部液冷板的上表面的左、右两端设置有与左盖板8、右盖板9配合的限位卡槽；所述下层底部液冷板设置有“u”型的流道；流道的进水口和出水口与水管10连接，并且进水口和出水口呈对角分布；所述上层底部液冷板的上部通过涂覆的导热结构胶与电芯5的底面贴合。

7、进一步的，所述侧向液冷板4位于电芯5长边所在平面的两侧；所述侧向液冷板4的内部间隔设置有三条水流道；两侧的所述侧向液冷板4通过左盖板8、右盖板9连接；所述侧向液冷板4的侧面通过涂覆的导热结构胶与电芯5的侧面贴合。

8、进一步的，所述左盖板8和右盖板9结构相同；所述左盖板8包括上层左盖板和下层左盖板；所述上层左盖板和下层左盖板焊接；所述右盖板9包括上层右盖板和下层右盖板；所述上层右盖板和下层右盖板焊接；所述下层左盖板沿纵向均匀分布数个通槽与位于左侧的侧向液冷板4固定连接；所述下层右盖板沿纵向均匀分布数个通槽与位于右侧的侧向液冷板4固定连接；所述上层左盖板和上层右盖板沿横向分布有三个长方形的凹槽；所述下层左盖板和下层右盖板分别设置有三个圆孔与凹槽连通；所述凹槽内设置有三条流道；所述左盖板8和右盖板9与底部液冷板3的限位卡槽连接；所述圆孔与水管10连接。

9、进一步的，两个相邻的所述电芯5之间设置有隔热垫7。

10、进一步的，所述换向阀包括三通阀11和四通阀12；所述进水管1与四通阀连接；所述四通阀通过管道与侧向液冷板4的圆孔、三通阀连接；所述三通阀通过管道与侧向液冷板4的圆孔、顶部液冷板2、底部液冷板3连接。

11、第二方面，本发明提供了一种动力电池集成热管理方法，通过一种动力电池集成热管理系统实现，包括以下步骤：

12、步骤一、温度传感器采集电芯5的温度；

13、步骤二、将步骤一采集的电芯5温度值通过控制线束发送给电池管理系统；电池管理系统对温度值进行判断，从而控制换向阀对动力电池进行冷却或加热，具体为：

14、当温度值t≥t1时，动力电池需进行冷却，此时控制四通阀12开启底部液冷板3对动力电池进行冷却；

15、当温度值t≥t2时，此时控制四通阀12同时开启底部液冷板3和侧向液冷板4对动力电池进行冷却；

16、当温度值t≥t3时，此时控制四通阀12同时底部液冷板3、侧向液冷板4和顶部液冷板2对动力电池进行冷却；

17、其中，t3≥t2≥t1；

18、当温度值t≤t0时，动力电池需进行加热，依据不同的温度t，开启不同的加热系统组合，实现对动力电池加热；

19、当t0＜t＜t1时，热管理系统不工作。

20、进一步的，在温度阈值设定时，设置温度滞回值，实现对热管理系统的最优控制。

21、本发明的有益效果为：

22、本发明在动力电池内部设置了集成式热管理系统，实现对电芯温度的全方位调节，尤其是csc集成液冷系统的采用，实现了从电芯上表面对其温度进行调节，使电芯内部问题更快达到均衡；同时，通过智能热管理系统，按需分别或同时开启电芯底面、侧面和顶面的加热/冷却系统，节能的同时高效的完成对电芯的温度调节，有效的保障了动力电池性能的最优化，延缓其性能与寿命的衰减。

技术特征：

1.一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，包括进水管(1)、顶部液冷板(2)、底部液冷板(3)、侧向液冷板(4)、电芯(5)、左盖板(8)、右盖板(9)、水管(10)、换向阀、出水管(13)、电池箱体(14)和电池管理系统；流体由所述进水管(1)的进水口进入，经水管(10)由出水口流出；流体由所述进水管(1)进入，经水管(10)从出水管(13)的出水口流出；所述水管(10)通过换向阀分别与进水管(1)、出水管(13)、顶部液冷板(2)、底部液冷板(3)、侧向液冷板(4)连接；所述底部液冷板(3)设置在电池箱体(14)内；所述电芯(5)的下端固定在底部液冷板(3)上；所述电芯(5)的两端与侧向液冷板(4)固定；所述左盖板(8)、右盖板(9)的下端与底部液冷板(3)固定；所述左盖板(8)、右盖板(9)的侧端与侧向液冷板(4)固定；顶部液冷板(2)与电芯(5)固定；所述电池管理系统与换向阀连接。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，所述电芯(5)上设置有采集电芯(5)温度的温度传感器；所述温度传感器与电池管理系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，所述顶部液冷板(2)包括上层顶部液冷板和下层顶部液冷板；所述上层顶部液冷板和下层顶部液冷板焊接；所述下层顶部液冷板设置有“工”字型的流道，并且绕电芯(5)的极柱生成；流道的进水口和出水口与水管(10)连接，并且进水口和出水口呈对角分布；所述下层顶部液冷板的下部通过涂覆的导热结构胶与电芯(5)的顶面贴合。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，所述底部液冷板(3)包括上层底部液冷板和下层底部液冷板；所述上层底部液冷板和下层底部液冷板焊接；所述上层底部液冷板的上表面的左、右两端设置有与左盖板(8)、右盖板(9)配合的限位卡槽；所述下层底部液冷板设置有“u”型的流道；流道的进水口和出水口与水管(10)连接，并且进水口和出水口呈对角分布；所述上层底部液冷板的上部通过涂覆的导热结构胶与电芯(5)的底面贴合。

5.根据权利要求1所述的一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，所述侧向液冷板(4)位于电芯(5)长边所在平面的两侧；所述侧向液冷板(4)的内部间隔设置有三条水流道；两侧的所述侧向液冷板(4)通过左盖板(8)、右盖板(9)连接；所述侧向液冷板(4)的侧面通过涂覆的导热结构胶与电芯(5)的侧面贴合。

6.根据权利要求4所述的一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，所述左盖板(8)和右盖板(9)结构相同；所述左盖板(8)包括上层左盖板和下层左盖板；所述上层左盖板和下层左盖板焊接；所述右盖板(9)包括上层右盖板和下层右盖板；所述上层右盖板和下层右盖板焊接；所述下层左盖板沿纵向均匀分布数个通槽与位于左侧的侧向液冷板(4)固定连接；所述下层右盖板沿纵向均匀分布数个通槽与位于右侧的侧向液冷板(4)固定连接；所述上层左盖板和上层右盖板沿横向分布有三个长方形的凹槽；所述下层左盖板和下层右盖板分别设置有三个圆孔与凹槽连通；所述凹槽内设置有三条流道；所述左盖板(8)和右盖板(9)与底部液冷板(3)的限位卡槽连接；所述圆孔与水管(10)连接。

7.根据权利要求1所述的一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，两个相邻的所述电芯(5)之间设置有隔热垫(7)。

8.根据权利要求6所述的一种动力电池集成热管理系统，其特征在于，所述换向阀包括三通阀(11)和四通阀(12)；所述进水管(1)与四通阀(12)连接；所述四通阀(12)通过管道与侧向液冷板(4)的圆孔、三通阀(11)连接；所述三通阀(11)通过管道与侧向液冷板(4)的圆孔、顶部液冷板(2)、底部液冷板(3)连接。

9.一种动力电池集成热管理方法，通过一种动力电池集成热管理系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种动力电池集成热管理方法，其特征在于，在温度阈值设定时，设置温度滞回值，实现对热管理系统的最优控制。

技术总结
本发明是一种动力电池集成热管理系统及热管理方法。包括进水管、顶部液冷板、底部液冷板、侧向液冷板、电芯、左、右盖板、水管、换向阀、出水管、电池箱体和电池管理系统；流体由进水管的进水口进入，经水管由出水口流出；流体由进水管进入，经水管从出水管的出水口流出；水管通过换向阀分别与进水管、出水管、顶部液冷板、底部液冷板、侧向液冷板连接；电芯的下端固定在底部液冷板上；电芯的两端与侧向液冷板固定；左盖板、右盖板的下端与底部液冷板固定；左、右盖板的侧端与侧向液冷板固定；顶部液冷板与电芯固定；电池管理系统与换向阀连接。本发明能够对电池系统进行智能控制，解决了动力电池加热及冷却不足以及内部温度分布不均匀的问题。

技术研发人员：王冬冬,冯子桐,徐明,栗顺,董胜印,姜大威,张鹏,姜名勇
受保护的技术使用者：一汽奔腾轿车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16