动力电池热管理方法和装置与流程

1.本发明涉及动力电池热管理技术领域，尤其涉及动力电池热管理方法和装置。


背景技术：

2.由于电动汽车动力电池低温衰减、工作散热问题和汽车空调加热供暖、制冷除湿除雾等问题。影响电动汽车的续航，特别是在冬季中，由于动力电池加热和空调供暖功能需要同时启动，导致电动车续航严重缩减。
3.目前电动汽车的动力电池热管理系统和汽车空调系统相互独立，电动汽车无法像燃油车一样利用发动机余热供暖，存在能源浪费等问题。目前电动汽车动力电池普遍采用ptc电加热保温 冷却液散热。空调普遍采用ptc电加热或电动热泵。但ptc电加热效率过低；而电热泵基于逆卡诺循环，重量大，严寒时结霜影响制热等问题，导致电动车能耗大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供动力电池热管理方法和装置，以热管作为动力电池的主要散热方式，液冷管作为动力电池的辅助散热方式，能够有效降低电池液冷散热压力，及在热泵对车厢内部供暖时，通过热管将车厢内部的热量部分传递至动力电池，降低冬季时需要对动力电池进行加热的能耗，从而能够有效降低热负荷能耗，有效提升动力电池的续航。
5.为了实现上述目的，本发明公开了一种动力电池热管理方法，适用于电动汽车，所述电动汽车设有可选择地将动力电池的热量导向车厢内部或车厢外部的热管，所述动力电池热管理方法包括如下步骤：
6.s1、采集动力电池的第一温度和车厢内部的第二温度；
7.s2、若动力电池的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，通过热管转移动力电池的发热量，且在动力电池的发热量超过热管的导热量时，通过液冷管对动力电池进行辅助散热；
8.s3、若动力电池的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部的第二温度小于预设车内温度区间的最小值时，通过热泵对车厢内部供暖，并通过热管将车厢内部的热量部分传递至动力电池。
9.与现有技术相比，本发明的电动汽车设置有可选择地将动力电池的热量导向车厢内部或车厢外部的热管，若动力电池的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，通过热管转移动力电池的发热量，且在动力电池的发热量超过热管的导热量时，通过液冷管对动力电池进行辅助散热，若动力电池的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部的第二温度小于预设车内温度区间的最小值时，通过热泵对车厢内部供暖，并通过热管将车厢内部的热量部分传递至动力电池，一方面，以热管作为动力电池的主要散热方式，液冷管作为动力电池的辅助散热方式，能够有效降低电池液冷散热压力；另一方面，在热泵对车厢内部供暖时，通过热管将车厢内部的热量部分传递至动力电池，降低冬季时需要对动力电池进行加热的能耗，从而能够有效降低热负荷能耗，有效提升动力电池的续航。
10.较佳地，所述步骤s1进一步包括：
11.还采集前挡风玻璃的霜雾状态。
12.较佳地，所述步骤s2中，若动力电池的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，通过热管转移动力电池的发热量，进一步包括：
13.当前挡风玻璃处于霜雾状态时，将热管转移动力电池的部分发热量导向前挡风玻璃，以解除前挡风玻璃的霜雾状态；
14.当前挡风玻璃未处于霜雾状态时，且车厢内部的第二温度大于预设车内温度区间的最大值时，将热管转移动力电池的发热量导向外部环境。
15.较佳地，所述步骤s3进一步包括：
16.当车厢内部的第二温度升高达到预设车内温度区间内时，通过液冷管对动力电池进行辅助降温。
17.较佳地，所述动力电池热管理方法还包括如下步骤：
18.当电动汽车需要冷车启动时，若动力电池的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部具有供暖需求，则通过热泵对车厢内部供暖，并通过ptc加热装置对动力电池进行加热。
19.较佳地，所述步骤s3进一步包括：
20.在热管的导热率低于动力电池的冷负荷时，启动ptc加热装置对动力电池进行辅助加热。
21.较佳地，所述热管为一呈封闭结构的真空铜管，所述铜管内填充有惰性液体，所述真空铜管内部为毛细结构。
22.具体地，所述热管依次分为蒸发吸热段、绝热段和冷凝放热段，所述冷凝放热段沿周向凸伸形成散热肋片。
23.具体地，所述蒸发吸热段的四周分布有所述动力电池和液冷管，且所述动力电池和液冷管分别通过导热硅胶接触所述蒸发吸热段。
24.相应地，本发明还公开了一种动力电池热管理装置，适用于电动汽车，所述电动汽车设有可选择地将动力电池的热量导向车厢内部或车厢外部的热管，所述动力电池热管理装置包括：
25.采集单元，被配置为用于采集动力电池的第一温度和车厢内部的第二温度；
26.第一处理单元，被配置为用于若动力电池的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，通过热管转移动力电池的发热量，且在动力电池的发热量超过热管的导热量时，通过液冷管对动力电池进行辅助散热；
27.第二处理单元，被配置为用于若动力电池的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部的第二温度小于预设车内温度区间的最小值时，通过热泵对车厢内部供暖，并通过热管将车厢内部的热量部分传递至动力电池。
附图说明
28.图1是本发明的动力电池热管理方法的流程框图；
29.图2是本发明的热管、动力电池和液冷管的结构示意图；
30.图3是本发明的动力电池热管理装置的结构框图。
具体实施方式
31.为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
32.请参阅图1和图2所示，本实施例的动力电池热管理方法，适用于电动汽车，所述电动汽车设有可选择地将动力电池100的热量导向车厢内部或车厢外部的热管200，所述电动汽车设有热泵、液冷管300和ptc加热装置，所述热泵可用于对车厢内部供暖，所述液冷管300可用于对动力电池100进行散热，所述ptc加热装置可用于对动力电池100进行加热。
33.所述动力电池热管理方法包括如下步骤：
34.s1、采集动力电池100的第一温度和车厢内部的第二温度。
35.这里的第一温度具体为动力电池100内部或表面的实时温度，第二温度具体为车厢内部的实时温度。
36.s2、若动力电池100的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，通过热管200转移动力电池100的发热量，且在动力电池100的发热量超过热管200的导热量时，通过液冷管300对动力电池100进行辅助散热。
37.可以理解的是，电动汽车行驶时，随着用电时长和用电功率的增大，动力电池100的第一温度会越来越高，当动力电池100的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，本实施例以热管200作为动力电池100的主要散热方式，且在动力电池100的发热量超过热管200的导热量时，启用液冷管300对动力电池100进行辅助散热，避免传统电动汽车中，在动力电池100的实时温度高于预设值时，直接启用液冷管300对动力电池100进行散热，有效降低液冷管300的散热压力及降低液冷管300的能耗。
38.s3、若动力电池100的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部的第二温度小于预设车内温度区间的最小值时，通过热泵对车厢内部供暖，并通过热管200将车厢内部的热量部分传递至动力电池100。
39.可以理解的是，冬天用车时，车厢内部的第二温度较低，需要通过热泵对车厢内部供暖，以提升乘坐在车厢内部的人员的舒适度。而由于冬天用车过程中，动力电池100的发热量低于环境温度，导致动力电池100不能工作在一个较佳的温度环境下，此时，本实施例通过热管200将车厢内部的热量部分传递至动力电池100，以保证动力电池100能工作在一个较佳的温度环境下，且动力电池100的加热过程直接利用车厢内部的热泵预热，无需额外采用加热装置对动力电池100加热，有效降低加热能耗。
40.较佳地，所述步骤s1进一步包括：
41.还采集前挡风玻璃的霜雾状态。
42.较佳地，所述步骤s2中，若动力电池100的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，通过热管200转移动力电池100的发热量，进一步包括：
43.当前挡风玻璃处于霜雾状态时，将热管200转移动力电池100的部分发热量导向前挡风玻璃，以解除前挡风玻璃的霜雾状态；
44.当前挡风玻璃未处于霜雾状态时，将热管200转移动力电池100的发热量导向外部环境。
45.较佳地，所述步骤s3进一步包括：
46.当车厢内部的第二温度升高达到预设车内温度区间内时，通过液冷管300对动力
电池100进行辅助降温。
47.可以理解的是，当车厢内部的第二温度升高达到预设车内温度区间内时，车厢内部会启动冷气降温，同时热管200会将车厢内部的冷气部分冷量转移至动力电池100，此时还可以启动液冷管300对动力电池100进行辅助降温，确保动力电池100正常工作。
48.较佳地，所述动力电池热管理方法还包括如下步骤：
49.当电动汽车需要冷车启动时，若动力电池100的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部具有供暖需求，则通过热泵对车厢内部供暖，并通过ptc加热装置对动力电池100进行加热。通过ptc加热装置对动力电池100进行加热，以在冷车启动时，迅速提升动力电池100的第一温度，确保动力电池100能够正迅速进入较佳的温度环境，此过程的ptc加热装置的作用时间较短，不会对整体续航产生较大影响。
50.较佳地，所述步骤s3进一步包括：
51.在热管200的导热率低于动力电池100的冷负荷时，启动ptc加热装置对动力电池100进行辅助加热。
52.较佳地，所述热管200为一呈封闭结构的真空铜管，其具有温度均匀性，所述铜管内填充有惰性液体，所述真空铜管内部为毛细结构。这里的惰性液体为工质氟化物或水等液体，具有较高的导热值。
53.具体地，所述热管200依次分为蒸发吸热段210、绝热段220和冷凝放热段230，所述冷凝放热段230沿周向凸伸形成散热肋片240，以增加热管200与空气之间的对流换热。
54.具体地，所述蒸发吸热段210的四周分布有所述动力电池100和液冷管300，且所述动力电池100和液冷管300分别通过导热硅胶400接触所述蒸发吸热段210。液冷管300的冷却液采用浸没式冷却技术，采用氟化液等电芯冷却液，能起到导热、绝缘、稳定和不燃等优良作用，实现电芯间的温度均匀，提高动力电池100寿命。这里的导热胶优选为tif导热胶能增强热管200与动力电池100的导热效能。
55.当动力电池100发热时，热管200的加热端达到相变温度，这一端的工质就会蒸发带走热量，蒸汽工质通过热管200的中心通道流向热管200的冷凝放热段230凝结，在冷凝放热段230放热，通过肋片加热周围空气。热管200的惰性液体在毛细力和重力的作用下，流回蒸发吸热段210，实现不停循环。
56.请参阅图1-图3所示，本发明还公开了一种动力电池热管理装置，适用于电动汽车，所述电动汽车设有可选择地将动力电池100的热量导向车厢内部或车厢外部的热管200，所述动力电池热管理装置包括：
57.采集单元10，被配置为用于采集动力电池100的第一温度和车厢内部的第二温度；
58.第一处理单元20，被配置为用于若动力电池100的第一温度大于预设电池温度区间的最大值时，通过热管200转移动力电池100的发热量，且在动力电池100的发热量超过热管200的导热量时，通过液冷管300对动力电池100进行辅助散热；
59.第二处理单元30，被配置为用于若动力电池100的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部的第二温度小于预设车内温度区间的最小值时，通过热泵对车厢内部供暖，并通过热管200将车厢内部的热量部分传递至动力电池100。
60.结合图1-图3，本发明的电动汽车设置有可选择地将动力电池100的热量导向车厢内部或车厢外部的热管200，若动力电池100的第一温度大于预设电池温度区间的最大值
时，通过热管200转移动力电池100的发热量，且在动力电池100的发热量超过热管200的导热量时，通过液冷管300对动力电池100进行辅助散热，若动力电池100的第一温度小于预设电池温度区间的最小值，且车厢内部的第二温度小于预设车内温度区间的最小值时，通过热泵对车厢内部供暖，并通过热管200将车厢内部的热量部分传递至动力电池100，一方面，以热管200作为动力电池100的主要散热方式，液冷管300作为动力电池100的辅助散热方式，能够有效降低电池液冷散热压力；另一方面，在热泵对车厢内部供暖时，通过热管200将车厢内部的热量部分传递至动力电池100，降低冬季时需要对动力电池100进行加热的能耗，从而能够有效降低热负荷能耗，有效提升动力电池100的续航。
61.以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。