一种均温系统及均温控制方法与流程

1.本技术实施例涉及但不限于电池温控领域，尤其涉及一种均温系统及均温控制方法。


背景技术：

2.在新能源汽车中，动力电池必须保证在适宜的温度下才能良好工作，温度升高会影响电芯的很多工作特性参数，如内阻、电压、系统芯片、可用容量、充放电效率和电池寿命。严重时还将导致热失控；温度过低则会影响电池的充放电性能，导致车辆无法启动，用户舒适性差，与此同时，电池模组间的温差也是影响动力电池工作的关键因素，不管在加热或者冷却过程中，电池模组间的温差过大会导致各个电芯在不同的温度下工作，使得电芯的一致性变差，从而严重影响电芯的内阻、充放电性能和循环寿命，对电池包的性能和寿命有着重要影响。
3.目前动力电池主要采用液冷的冷却方式，相对于风冷来说散热效率更高，液冷散热主要是在电池包内电池模组底部安装液冷板，在高温环境下运行时，电池模组产生的热量传递给液冷板，通过液冷板中流动的低温冷却液带走热量来实现给电池模组降温；在低温环境下运行时，则通过液冷板中流动的高温冷却液给液冷板加热，液冷板再将热量传递给电池模组来实现加热电池模组。通过液冷液热这两种措施来实现电池模组在比较适宜的温度下工作。
4.上述方案，采用液冷液热的技术方案，能够有效的保证电池模组的在高温下降温和低温下升温，然而在均温角度并没有采用额外的措施，仅仅依靠液冷板本身的结构特性和金属导热性能来平衡液冷板的整体温差，如冷板内部流量均匀性、液冷板温度高的位置热量会通过液冷板传递到液冷板温度低的位置等，均温效果差，严重影响动力电池的性能和寿命。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供的均温系统及均温控制方法，能够均衡动力电池工作时的环境温度，有效提升动力电池的性能和使用寿命。
6.第一方面，本技术实施例提供一种均温系统，包括箱体、导温板、气流发生模块和感应控制模块，箱体用于安放电池模组；导温板设置于箱体内的电池模组上，用于辅助电池模组和外界进行热量交换；气流发生模块设置于箱体内，用于产生由高温位置流向低温位置的气流；感应控制模块用于获取箱体内的温差信息，并根据温差信息控制气流发生模块的工作状态。
7.本技术实施例提供的均温系统，箱体为电池模组提供一个稳定的工作环境，避免外界环境对电池模组产生影响，同时为均温系统的建立提供基础，导温板的则用于辅助电池模组和外界进行热量交换，具体的，当电池模组温度过高时，导温板将电池模组的热量传导到外界，为电池模组进行降温，以使电池模组恢复到合理的温度，当电池模组的温度过低
时，导温板将外界的热量传导到电池模组上，对电池模组进行加热升温，以使电池模组恢复到合理的温度；但导温板传导热量的过程存在一定的方向性，因此会致使导温板的部分位置温度过高或过低，对相应位置的电池模组加热或散热效果随之下降，导致电池模组工作时的环境均温性变差，因此设置气流发生模块，在箱体内产生高温位置流向低温位置的气流，通过气流的流动将高温位置的热量带到低温位置，使箱体内各处的温度更加一致，提升电池模组工作时的环境均温性，进而提升电池模组中电芯的一致性，优化电芯的内阻、充放电性能并提升其循环寿命，再者，气流发生模块产生的气流也会直接增加高温位置电池模组的散热效率，进一步降低电池模组不同位置的温差；此外，还设置有感应控制模块，感应控制模块的作用之一是获取箱体内的温差信息，即根据箱体内各位置的温度信息，计算出不同位置间的温差，感应控制模块的作用之二便是根据温差信息来控制气流发生模块的工作状态，具体的，当感应控制模块获知某些位置之间温差过高时，便启动气流发生模块，在对应高温位置处产生流向低温位置的气流，直至两位置之间的温差低于一定的数值，由于设置了感应控制模块，可以方便获知温差信息，并通过温差信息实时控制，提高了本技术均温系统的均温效率，与相关技术中无法有效均衡电池模组工作时环境温度的方案相比，本技术的均温系统能够在保证动力电池工作时处于合理环境温度的同时均衡环境温度，有效提升电池模组工作时的环境均温性，进而有效提升动力电池的性能和使用寿命。
8.在本技术的一种可能的实现方式中，气流发生模块包括多个风机，多个风机设置于箱体内的不同位置。
9.在本技术的一种可能的实现方式中，导温板内具有沿第一方向运动的导热介质，多个风机沿第一方向分设于导温板两侧。
10.在本技术的一种可能的实现方式中，箱体内部设有气流通道。
11.在本技术的一种可能的实现方式中，气流通道沿第一方向延伸，使得风机产生的气流与气流通道的方向一致，保证气流的流速，提升均温效率。
12.在本技术的一种可能的实现方式中，感应控制模块包括多个温度探点，多个温度探点设置于箱体内的不同位置，温度探点用于采集温度数据。
13.在本技术的一种可能的实现方式中，温度探点和风机一一对应相固定，使得温度探点获得的温度数据更加准确。
14.在本技术的一种可能的实现方式中，感应控制模块还包括控制器，温度探点和风机均电联接于控制器，控制器用于根据温度数据计算温差信息，并控制风机的工作状态，即风机的启停，风量的大小等。
15.第二方面，本技术实施例提供一种均温控制方法，包括获取箱体内的温差信息；根据温差信息控制箱体内的气流发生模块，以产生由高温位置流向低温位置的气流。
16.本技术实施例提供的均温控制方法，通过获取箱体内的温差信息，为均温策略的实施提供基础，并根据温差信息控制箱体内的气流发生模块，气流发生模块产生由高温位置流向低温位置的气流，通过气流的流动将高温位置的热量带到低温位置，使箱体内各处的温度更加一致，从而营造出均温性良好的工作环境，此外，气流发生模块产生的气流也会直接增加高温位置的散热效率，进一步降低箱体内不同位置的温差。
17.在本技术的一种可能的实现方式中，根据温差信息控制箱体内的气流发生模块步骤中，当温差信息大于等于预设值时，启动气流发生模块。
18.在本技术的一种可能的实现方式中，预设值范围为3℃～7℃。
19.在本技术的一种可能的实现方式中，在启动气流发生模块步骤后，持续获取温差信息，并在温差信息小于预设值时关闭气流发生模块，在温差较小时关闭气流发生模块可以节约能源。
附图说明
20.图1为本技术实施例提供的均温系统的结构示意图；
21.图2为本技术实施例提供的均温系统的风机分布示意图；
22.图3为本技术实施例提供的均温系统的导温板内部结构示意图；
23.图4为本技术实施例提供的均温控制方法的流程图。
24.附图标记：
25.1-箱体；2-导温板；21-介质通道；3-风机；4-感应控制模块；41-温度探点；42-控制器；5-气流通道；6-流入管道；7-流出管道；8-电池模组。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
27.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.此外，在本技术实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
29.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
30.在本技术实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
31.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
32.本技术实施例提供了一种均温系统及均温控制方法，可用于对环境温度有需求的设备，为该设备提供均温性好的工作环境，例如汽车的动力电池，温度过低则会影响动力电
池的充放电性能，导致车辆无法启动，用户舒适性差，与此同时，电池模组间的温差也是影响动力电池工作的关键因素，不管在加热或者冷却过程中，电池模组间的温差过大会导致各个电芯在不同的温度下工作，使得电芯的一致性变差，从而严重影响电芯的内阻、充放电性能和循环寿命，对电池包的性能和寿命有着重要影响，而本技术的均温系统及均温控制方法则会为此种设备提供一个良好的工作环境。
33.参照图1和图2，本技术实施例提供的均温系统，包括箱体1、导温板2、气流发生模块和感应控制模块4，箱体1用于安放电池模组8；导温板2设置于箱体1内的电池模组8上，用于辅助电池模组8和外界进行热量交换；气流发生模块设置于箱体1内，用于产生由高温位置流向低温位置的气流；感应控制模块4用于获取箱体1内的温差信息，并根据温差信息控制气流发生模块的工作状态。
34.具体的，箱体1为电池模组8提供一个稳定的工作环境，导温板2则辅助电池模组8进行升温或散热，在此基础上，感应控制模块4获取箱体1内的温差信息，并根据温差信息控制气流发生模块的工作状态，在箱体1内产生高温位置流向低温位置的气流，通过气流的流动将高温位置的热量带到低温位置，使箱体1内各处的温度更加一致，提升电池模组8工作时的环境均温性，进而提升电池模组8中电芯的一致性，优化电芯的内阻、充放电性能并提升其循环寿命。
35.此外，气流发生模块产生的气流也会直接增加高温位置电池模组8的散热效率，进一步降低电池模组8不同位置的温差。与相关技术中无法有效均衡电池模组8工作时环境温度的方案相比，本技术的均温系统能够在保证动力电池工作时处于合理环境温度的同时均衡环境温度，有效提升电池模组8工作时的环境均温性，进而有效提升动力电池的性能和使用寿命。
36.需要说明的是，用于安放电池模组8的箱体1，在避免外界环境对电池模组8产生影响的同时也为均温系统的建立提供基础，因此，箱体1应具有一定的密封性和隔热能力。
37.示例地，为了提升箱体1的密封性，在本技术的一种实施例中，箱体1采用一体成型的结构，减少使用拼装结构，从而减少可以连接箱体1内外的缝隙；又或者，在箱体1的开口处设置密封件，如密封圈、密封胶条、密封填料等。
38.相应的，为了提升箱体1的隔热能力，在本技术的一种实施例中，箱体1采用多层结构制成，内外层由金属板材制成，内外层之间可以真空设置，或者加入由隔热材料制成的隔热层，例如发泡板、纤维棉、气凝胶等。
39.此外，电池模组8可以通过多种方式安放在箱体1中，例如：卡接、紧固件连接等，示例地，在本技术的一种实施例中，箱体1内设有多个支撑柱，多个支撑柱之间形成放置槽，电池模组8通过卡接于放置槽的方式固定在箱体1内；在本技术的另一种实施例中，电池模组8上设有多个连接孔，箱体1内对应连接孔的位置设有螺纹固定部，电池模组8通过螺栓等紧固件固定在螺纹固定部上。
40.相应的，导温板2也可以通过类似的方式连接在箱体1内，以实现导温板2和电池模组8的相互定位，需要说明的是，为了提升导温板2和电池模组8之间的导热效率，导温板2应紧贴电池模组8设置，或在两者的结合面之间填充导热填料，例如导热硅脂、硅胶垫片、导热石墨等。
41.需要说明的是，导温板2作为辅助电池模组8和外界进行热量交换的物件，可以通
过自身直接实现热传递，此时，导温板2应采用导热系数高的材料制成，例如氧化铝陶瓷、金属铜等。
42.在此基础上，示例地，导温板2包括贴合在电池模组8上的第一端，以及伸出箱体1的第二端，当电池模组8温度过高时，热量由导温板2的第一端传递到第二端，第二端通过风冷等方式散热，实现电池模组8的降温；当电池模组8温度过低时，加热导温板2的第二端，热量由导温板2的第二端传递到第一端，并通过第一端将电池模组8加热，实现电池模组8的升温。
43.此外，也可以通过在导温板2内部设置流动的导热介质的方式加速热传递，参照图3，在本技术的一种实施例中，导温板2内部设置有介质通道21，介质通道21的两端连接到箱体1外部，导热介质从介质通道21的一端流入，另一端流出，导热介质的流动可以快速实现热传递。
44.具体的，当电池模组8的温度过高时，介质通道21的第一端流入温度较低的导热介质，导热介质流动的过程中逐渐吸收电池模组8的热量，并由介质通道21的第二端将热量带出到外界，实现电池模组8的降温；当电池模组8的温度过低时，介质通道21的第一端流入温度较高的导热介质，导热介质流动过程中逐渐将自身的热量传递到电池模组8，实现电池模组8的升温。
45.其中，导热介质可为水、氟化液、冷却液等。介质通道21的设置有多种形式，参照图3，在本技术的一种实施例中，介质通道21的两端沿第一方向分别设置在导温板2的相对侧，介质通道21在导温板2内部沿第一方向呈s型延伸，也即导温板2内具有沿第一方向运动的导热介质，以实现导热介质对导温板2的全覆盖，在本技术的另一种实施例中，介质通道21的两端也可以设置在导温板2的同一侧。
46.此外，还可以设置多个导温板2，以对应多个电池模组8，具体的，参照图1和图2，多个导温板2相互平行设置，介质通道21的两端分别设置在导温板2的相对侧，且箱体1内对应介质通道21端部的两侧均有设有管道，管道与其相靠近的多个介质通道21端部连接，其中一条管道作为流入管道6，另以一条作为流出管道7，导热介质由流入管道6进入导温板2，由流出管道7流出导温板2。
47.需要说明的是，箱体1外侧还应设置循环调温模块，具体的，循环调温模块可包括循环管道、泵体、加热器、散热器等。循环调温模块的循环管道和介质通道21的两端连通，通过泵体使导热介质在循环管道和介质通道21内循环流动，加热器和散热器则设置在循环管道的沿线，当电池模组8温度过低时，启动加热器，关闭散热器；当电池模组8温度过高时，启动散热器，关闭加热器。
48.需要说明的是，导温板2传导热量的过程存在一定的方向性，会致使导温板2的部分位置温度过高或过低，对相应位置的电池模组8加热或散热效果随之下降，导致电池模组8工作时的环境均温性变差，因此需要设置气流发生模块，用于产生由高温位置流向低温位置的气流。
49.具体的，可由风机3产生气流，参照图1和图2，在本技术的一种实施例中，气流发生模块包括多个风机3，多个风机3设置于箱体1内的不同位置。通过风机3产生的气流将高温位置的热量带到低温位置，使箱体1内各处的温度更加一致，提升电池模组8工作时的环境均温性，进而提升电池模组8中电芯的一致性，优化电芯的内阻、充放电性能并提升其循环
寿命，此外，气流发生模块产生的气流也会直接增加高温位置电池模组8的散热效率，进一步降低电池模组8不同位置的温差。
50.其中，风机3在箱体1内的布局方式有多种，示例地，在本技术的一种实施例中，多个风机3环绕电池模组8一圈设置，且多个风机3的出风方向依次设置，在箱体1内形成循环的气流，从而保持箱体1内部环境的均温性。
51.参照图1和图2，在本技术的另一种实施例中，多个风机3沿第一方向分设于导温板2两侧。也即，多个风机3分成两组，其中一组设置于流入管道6一侧，另一组设置于流出管道7一侧。当电池模组8的温度过低时，介质通道21中的流经高温的导热介质，流入管道6侧的温度较高，导热介质流经介质通道21时放热，流出管道7一侧的温度较低，启动流入管道6一侧对应的风机3，产生朝向流出管道7一侧的气流，平衡导温板2两侧的温差；当电池模组8温度过高时，介质通道21中流经低温的导热介质，流入管道6一侧的温度较低，导热介质流经介质通道21时吸热，流出管道7一侧的温度较高，启动流出管道7一侧对应的风机3，产生朝向流入管道6一侧的气流，平衡导温板2两侧的温差。
52.需要说明的是，风机3可以为定向风机3，也可以为换向风机3，根据风机3在箱体1内的布局选用对应的风机3即可，当设置换向风机3时，导温板2两侧的风机3可以同时启动，只需保证产生气流的方向一致，均由高温位置流向低温位置即可
53.为了便于气流发生模块产生的气流在箱体1内部流动，参照图1和图2，箱体1内部设有气流通道5，示例地，在本技术的一种实施例中，气流通道5为设置于箱体1内壁上的槽型结构；在本技术的另一种实施例中，电池模组8和箱体1内壁保持一定间距，电池模组8的周侧形成环形的气流通道5。
54.参照图1和图2，在本技术的一种实施例中，多个电池模组8间隔分布，彼此之间留出气流通道5，每个电池模组8都对应多个气流通道5，均温效率更高。当设置多个导温板2时，风机3可以设置于气流通道5的两端，所需的风机3数量更少，成本也更低，参照图1，在本技术的另一种实施例中，每个导温板2的两侧均对应一个风机3，均温效率更高。
55.其中，气流通道5可以是环形设置，也可以参照图1和图2，气流通道5沿第一方向延伸，使得风机3产生的气流与气流通道5的方向一致。
56.为了提升本技术的均温系统的均温效率，感应控制模块4用于获取箱体1内的温差信息，并根据温差信息控制气流发生模块的工作状态。具体的，当感应控制模块4获知某些位置之间温差过高时，便启动气流发生模块，在高温位置处产生流向低温位置的气流，直至两位置之间的温差低于一定的数值，由于设置了感应控制模块4，可以方便获知温差信息，并通过温差信息实时控制，提高了本技术均温系统的均温效率。
57.此外，感应控制模块4还可以控制循环调温模块，具体的，当电池模组8温度过低时，启动循环调温模块中的加热器，使导热介质升温；当电池模组8温度过低时，启动循环调温模块中的散热器，使导热介质降温，以更有效的对电池模组8进行升温或降温。
58.其中，感应控制模块4包括多个温度探点41，多个温度探点41设置于箱体1内的不同位置，温度探点41用于实时采集温度数据，能在不打开电池包上盖的情况下定位散热较差的模组位置，为从策略上实现均温功能提供支撑。
59.优选的，温度探点41为温度传感器，温度探点41可依据实际情况布置在箱体1内的不同位置，优选的，温度探点41和风机3一一对应相固定，即每个风机3上都对应固定一个温
度探点41。
60.此外，感应控制模块4还包括控制器42，温度探点41和风机3均电联接于控制器42，控制器42用于根据温度数据计算温差信息，并控制风机3的工作状态，相应的，循环调温模块的加热器和散热器也都电联接于控制器42，控制器42根据温度数据控制加热器和散热器的工作状态，需要说明的是，工作状态包括但不限于启停，效率高低等。
61.在此基础上，本技术实施例提供的均温控制方法，参照图4，本技术的控制方法包括：
62.s1：获取箱体1内的温差信息；
63.s2：根据温差信息控制箱体1内的气流发生模块，以产生由高温位置流向低温位置的气流。
64.本技术的控制方法可用于本技术的均温系统，本技术的控制方法通过获取箱体1内的温差信息，为均温策略的实施提供基础，并根据温差信息控制箱体1内的气流发生模块，气流发生模块产生气流以提升箱体1内环境的均温性。
65.此外，根据温差信息控制箱体1内的气流发生模块步骤中，当温差信息大于等于预设值时，启动气流发生模块，产生由高温位置流向低温位置的气流，通过气流的流动将高温位置的热量带到低温位置，使箱体1内各处的温度更加一致，从而营造出均温性良好的工作环境，此外，气流发生模块产生的气流也会直接增加高温位置的散热效率，进一步降低箱体1内不同位置的温差。
66.其中，预设值范围为3℃～7℃，优选的预设值可为3℃、5℃、7℃。
67.为了节约能源，参照图4，在启动气流发生模块步骤后，还需：
68.s3：持续获取温差信息，并在温差信息小于预设值时关闭气流发生模块。在温差过大时启动气流发生模块，温差较小时关闭气流发生模块以节约能源，需要说明的时，关闭气流发生模块对应的预设值应小于开启气流发生模块的预设值，两者间存在一定差值，避免气流发生模块的频繁启停。
69.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。