一种车包一体式电池双热管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及电动客车技术领域，尤其是一种车包一体式电池双热管理系统。


背景技术：

2.根据布置位置的不同，电动客车的动力电池大致可分为顶置电池、后置电池和底置电池，其中顶置电池是指将电池布置于客车顶盖上，现有技术通常将组装完成的电池包整体作为独立的部件，通过安装支架直接装配到客车顶盖。这种布置方式存在集成化度低，占位空间大等问题，无法充分利用顶盖空间，所承载的电池包数量也有限。
3.mtv技术（module to vehicle）是指在客车顶盖设置一个电池仓，并用顶盖作为电池包的箱体，直接将电池模组布置在电池仓内，由此克服现有技术的缺陷，实现电池包与顶盖的高度集成化。现有动力电池的风冷技术主要是通过增加电磁风扇等额外设施，来加快电池包区域的空气流动，从而达到冷却电池的作用。但是采用mtv技术集成后，顶盖的电池仓内空间有限，无法满足电磁风扇等设施的布置要求，并且这种风冷技术的集成度较差，冷却效率也较低，存在较大的改进空间。
4.基于此，我们提供一种车包一体式电池双热管理系统。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种车包一体式电池双热管理系统，其主要目的在于解决现有技术存在的问题。
6.本实用新型采用如下技术方案：
7.一种车包一体式电池双热管理系统，包括相互独立地设置于客车顶盖的空调仓和电池仓，以及设置于客车顶盖的风道，所述风道与乘客舱和所述电池仓相互连通；所述空调仓内设有带冷媒回路的空调组件；所述电池仓内设有带水冷板组的水冷回路，所述水冷回路通过换热板块与所述冷媒回路进行热交换，由此构成电池水冷系统；所述电池仓设有连通于所述风道的进风口，并设有连通于车外的出风口，从而与所述空调组件和风道构成电池风冷系统。
8.进一步，所述进风口处设有第一单向阀，所述出风口处设有第二单向阀，且出风口外部设有一排风风扇。
9.更进一步，还包括设置于所述进风口外部的干燥器；所述风道、干燥器、第一单向阀、第二单向阀和排风风扇构成电池仓换气系统。
10.再进一步，还包括第一湿度传感器和第二湿度传感器，所述第一湿度传感器设置于所述电池仓内的进风口旁侧；所述第二湿度传感器设置于所述电池仓内的出风口旁侧。
11.再进一步，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述电池仓内的进风口旁侧；所述第二温度传感器设置于所述电池仓内的出风口旁侧。
12.再进一步，还包括整车控制模块，所述整车控制模块控制连接于所述第一温度传感器、第二温度传感器、第一湿度传感器、第二湿度传感器和排风风扇。
13.进一步，所述冷媒回路包括相互连接的冷凝器和压缩机；所述水冷回路包括相互连接的所述水冷板组、水泵和ptc加热器，并且水冷回路与冷媒回路通过所述换热板块并联热交换。
14.进一步，所述水冷板组包括若干相互连接的水冷板；所述电池仓内设有若干相互间隔排布的电池模组，各所述电池模组均设有一所述水冷板。
15.进一步，所述空调组件还包括并联于所述冷媒回路的蒸发器。
16.和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于：
17.1、本实用新型采用电池风冷系统与电池水冷系统相结合的方式来实现电池热管理控制，双热管理系统同时工作能够有效提高热管理效率，确保将电池温度以及电池仓内的环境温度与环境湿度控制在较好的范围，从而使得电池处于较佳环境工作，延长电池寿命。
18.2、本实用新型的电池风冷系统工作时，经空调组件制备的冷风或热风通过风道扩散到乘客舱内，并从风道中的进风口进入电池仓内，从而对电池仓进行冷却或加热，并最终从出风口排出至车外，由此对电池仓的环境温度进行有效调节。可见，本实用新型的电池风冷系统结构简单，设计巧妙，克服了现有技术中需要额外增加电磁风扇等设施所存在的缺陷。
19.3、本实用新型的电池风冷系统在对电池仓的环境温度进行有效调节的同时，还能降低电池仓内的环境湿度，防止凝露现象，以免引起绝缘问题。此外，当电池风冷系统不工作时，还可控制电池仓换气系统独立工作，从而调节电池仓内的环境湿度。
附图说明
20.图1为本实用新型中客车顶盖的结构示意图。
21.图2为本实用新型的整体结构框图。
22.图3为本实用新型的控制流程示意图。
23.图中：1、电池仓；10、电池模组；11、第一单向阀；12、第二单向阀；13、排风风扇；14、干燥器；15、水冷回路；151、水冷板；152、水泵；153、ptc加热器；154、换热板块；16、第一湿度传感器；17、第二湿度传感器；18、第一温度传感器；19、第二温度传感器；2、空调仓；21、冷媒回路；211、冷凝器；212、压缩机；22、蒸发器；3、风道；4、整车控制模块。
具体实施方式
24.下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。为了全面理解本实用新型，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本实用新型。
25.参照图1和图2，本实用新型公开了一种车包一体式电池双热管理系统，包括相互独立地设置于客车顶盖的空调仓2和电池仓1，以及设置于客车顶盖的风道3，风道3与乘客舱和空调仓2相互连通；空调仓2内设有带冷媒回路21的空调组件；电池仓1设有连通于风道3的进风口，并设有连通于车外的出风口，从而与空调组件和风道3构成电池风冷系统。电池风冷系统工作时，经空调组件制备的冷风或热风通过风道扩散到乘客舱内，并从进风口进入电池仓1内，从而对电池仓1进行冷却或加热，并最终从出风口排出至车外。
26.参照图1和图2，进风口处和出风口处分别设有第一单向阀11和第二单向阀12，并
且出风口外部设有一排风风扇13。排风风扇13工作时，电池仓1内形成负压，使得风道3中的气体可从进风口进入电池仓1内，并从出风口排出至车外。第一单向阀11的设置可以防止电池仓1内的气体排入风道3中，第二单向阀12的设置则可以防止车外的气体排入电池仓1内，从而确保电池风冷系统的单向流动。可见，空调组件、风道3、第一单向阀11、第二单向阀12和排风风扇13构成了更加完善可靠的电池风冷系统。
27.参照图1和图2，电池仓1内设有带水冷板组的水冷回路15，水冷回路15通过换热板块154与冷媒回路21进行热交换，由此构成电池水冷系统。电池水冷系统工作时，冷媒回路21将冷媒介质进行冷却或加热，并通过换热板块154与水冷回路15中高温或低温的冷却液进行热交换，从而对冷却液进行冷却或加热。
28.参照图1和图2，具体地，冷媒回路21包括相互连接的冷凝器211和压缩机212；水冷回路15包括相互连接的水冷板组、水泵152和ptc加热器153，并且水冷回路15与冷媒回路21通过换热板块154并联热交换。水冷板组包括若干相互连接的水冷板151；电池仓1内设有若干相互间隔排布的电池模组10，各电池模组10均设有一水冷板151，由此可确保电池水冷系统可对每个水冷板151进行均匀的冷却。此外，空调组件还包括并联于冷媒回路21的蒸发器22，蒸发器22、冷凝器211和压缩机212等部件的工作原理属于现有技术，在此不进行赘述。
29.参照图1和图2，电池双热管理系统还包括设置于进风口外部的干燥器14；风道3、干燥器14、第一单向阀11、第二单向阀12和排风风扇13构成电池仓换气系统。将电池仓1集成设置于顶盖后，电池仓1内容易出现凝露现象，从而引起绝缘问题，这是因为：一方面，集成后的电池仓1空间大大增加，仓内的气体也较多，因此在内外温差较大时，电池仓1内容易出现凝露现象；另一方面，集成后各个电池模组10的水冷板151全部设置于电池仓1内，因此会加大仓内外的温差程度，从而更容易出现凝露。基于此，在风道的进风口位置设置干燥器14可对风道3中的气体进行干燥处理，从而往电池仓1内注入干燥气体，并使得湿润的气体及时从出风口排出。电池风冷系统工作时，来自于空调仓2中经空调组件加热或冷却的气体进入风道3中，并经干燥器14干燥后进入到电池仓1内，由此在热管理的同时实现对电池仓1的换气处理。电池风冷系统关闭时，电池仓换气系统单独运转，乘客舱内的气体进入风道3中，并经干燥器干燥后进入到电池仓1内，由此实现电池仓1的换气处理。
30.参照图1和图2，电池双管理系统还包括第一湿度传感器16和第二湿度传感器17，第一湿度传感器16设置于电池仓内的进风口旁侧；第二湿度传感器17设置于电池仓内的出风口旁侧。本实施例中第一湿度传感器16和第二湿度传感器17用于同时检测电池仓内的环境湿度，在判断仓内环境湿度时，同时获取第一湿度传感器16和第二湿度传感器17的湿度值，并取两者的最大值作为电池仓内的环境湿度y，由此确保电池仓内各个区域的空气湿度符合安全要求。此外，位于进风口旁侧的第一湿度传感器16还可用于检测干燥器14的干燥性能是否正常，从而防止因干燥器故障而导致电池仓1的换气效果异常。优选地，本实施中干燥器14包括容器以及装设于容器中的干燥剂，当检测到干燥性能异常时，可通过更换干燥剂来快速处理异常，由此提高工作效率。
31.参照图1和图2，电池双热管理系统还包括第一温度传感器18和第二温度传感器19，第一温度传感器18设置于电池仓内的进风口旁侧；第二温度传感器19设置于电池仓内的出风口旁侧。本实施例中第一温度传感器18和第二温度传感器19用于同时检测电池仓内的环境温度，在判断仓内环境温度时，同时获取第一温度传感器18和第二温度传感器19的
温度值，并取两者的平均值作为电池仓内的环境温度t，从而确保所获取电池仓内的环境温度更加准确可靠。
32.参照图1和图2，电池双热管理系统还包括整车控制模块4，整车控制模块4控制连接于第一温度传感器16、第二温度传感器17、第一湿度传感器18和第二湿度传感器19，从而及时获取电池仓内的环境湿度y和环境温度t。整车控制模块4控制连接于控制连接于排风风扇13，由此控制电池风冷系统或电池仓排气系统的开启或关闭。此外，整车控制模块还与电池bms系统相互连接，从而获取每个电池模组10的温度，并取各电池模组10的平均温度作为电池温度t0。
33.参照图1至图3，为了更清楚地介绍上述电池双热管理系统，以下对本实施例的具体控制方法进行详细介绍，其包括如下控制步骤：
34.（1）获取电池温度t0和电池仓内的环境温度t；
35.（2）通过判断电池温度t0是否大于预设温度t1，以及环境温度t是否大于预设温度t3，由此决定是否开启电池水冷系统和电池风冷系统的冷却模式；
36.（2.1）首先判断电池温度t0是否大于预设温度t1，若是则开启电池水冷系统的冷却模式，从而对电池模组进行冷却；然后判断环境温度t是否大于预设温度t3，并且空调组件是否已开启制冷模式，若均是则开启电池风冷系统的冷却模式，从而对电池仓内的环境进行冷却；
37.（2.2）当环境温度t不大于预设温度t3时，关闭电池风冷系统的冷却模式；当电池温度t0不大于预设温度t1时，关闭电池水冷系统的冷却模式；
38.（3）通过判断电池温度t0是否小于预设温度t2，以及环境温度t是否小于预设温度t4，由此决定是否开启电池水冷系统和电池风冷系统的加热模式；
39.（3.1）首先判断电池温度t0是否小于预设温度t2，若是则开启电池水冷系统的加热模式，从而对电池模组进行加热；然后判断环境温度t是否小于预设温度t4，并且空调组件是否已开启制热模式，若均是则开启电池风冷系统的加热模式，从而对电池仓内的环境进行加热；
40.（3.2）当环境温度t不小于预设温度t4时，关闭电池风冷系统的加热模式；当电池温度t0不小于预设温度t2时，关闭电池水冷系统的加热模式。
41.参照图1至图3，在步骤（2）和（3）中，当电池风冷系统未开启时，若电池仓内的环境湿度y大于设定湿度y1，则开启电池仓换气系统单独为电池仓换气。当电池仓换气系统连续工作时间超过预设时间z1时，若第一湿度传感器的湿度值y0超过预设湿度值y2，则通过整车仪表提醒干燥器异常，并关闭电池仓换气系统，否则等到环境湿度y不大于设定湿度y1时，再关闭电池仓换气系统。
42.参照图1至图3，在步骤（2.2）和（3.2）中，实时监测环境湿度y，等到环境湿度y不大于设定湿度y1时，再判断是否关闭电池风冷系统。
43.参照图1至图3，在步骤（2.2）和（3.2）中，当电池风冷系统连续工作时间超过预设时间z1时，若第一湿度传感器的湿度值y0超过预设湿度值y2，则通过整车仪表提醒干燥器异常，并判断是否关闭电池风冷系统，否则等到环境湿度y不大于设定湿度y1时，再判断是否关闭电池风冷系统。
44.综上可知，当整车动力电池因较大倍率充放电导致温度较高或较低的时候，可控
制电池水冷系统与电池风冷系统共同开启冷却或加热模式，从而提高热管理效果。当整车在低速或其他动力电池小倍率充放电状态下，可控制电池风冷系统、电池水冷系统或者电池仓换电系统单独工作，从而满足电池热管理需求。
45.参照图3，以下说明上述电池双热管理系统的具体工作流程：
46.步骤s1：开始，整车上电自检，整车控制模块获取电池温度t0、电池仓的环境温度t和环境湿度y。
47.步骤s2：整车控制模块判断电池温度t0是否大于预设温度t1，若是则执行步骤s3，否则执行步骤s13。
48.步骤s3：开启电池水冷系统的制冷模式，从而对电池仓内的电池模组进行冷却，并执行步骤s4。
49.步骤s4：整车控制模块判断电池仓内的环境温度t是否大于t3，并且空调组件是否开启制冷模式，若均是则执行步骤s5，否则执行步骤s24。
50.步骤s5：整车控制模块控制排风风扇工作，从而开启电池风冷系统的冷却模式，同时整车控制模块记录排风风扇的工作时间，并执行步骤s6。
51.步骤s6：排风风扇的工作时间超过设定时间z1后，整车控制模块判断第一湿度传感器的湿度值y0是否不大于预设湿度y2，若是则执行步骤s8，否则执行步骤s7。
52.步骤s7：通过整车仪表提醒干燥剂功能失效，提醒用户进行更换，并执行步骤s9。
53.步骤s8：整车控制功能判断电池仓内的环境湿度y是否不大于y1，若是则执行步骤s9，否则判断是否超时，若超时则进行超时处理，否则重复执行本步骤。
54.步骤s9：整车控制模块判断电池仓的环境温度t是否不大于t3，若是则执行步骤s10，否则重复执行本步骤。
55.步骤s10：整车控制模块关闭排风风扇，从而关闭电池风冷系统的冷却模式，并执行步骤s11。
56.步骤s11：整车控制模块判断电池温度t0是否不大于预设温度t1，若是则执行步骤s12，否则重复执行本步骤。
57.步骤s12：关闭电池水冷系统的冷却模式，并控制流程结束。
58.步骤s13：整车控制模块判断电池温度t0是否小于预设温度t2，若是则执行步骤s14，否则执行步骤s24。
59.步骤s14：开启电池水冷系统的加热模式，从而对电池仓内的电池模组进行加热，并执行步骤15。
60.步骤s15：整车控制模块判断电池仓内的环境温度t是否小于t4，且空调组件是否开启制热模式，若均是则执行步骤s16，否则执行步骤s24。
61.步骤s16：整车控制模块控制排风风扇开启，从而开启电池风冷系统的加热模式，同时整车控制模块记录排风风扇的工作时间，并执行步骤s17。
62.步骤s17：排风风扇的工作时间超过设定时间z1后，整车控制模块判断第一湿度传感器的湿度值y0是否不大于预设湿度y2，若是则执行步骤s19，否则执行步骤s18。
63.步骤s18：通过整车仪表提醒干燥剂功能失效，提醒用户进行更换，并执行步骤s20。
64.步骤s19：整车控制模块判断电池仓内的环境湿度y是否不大于y1，若是则执行步
骤s20，否则判断是否超时，若超时则进行超时处理，否则重复执行本步骤。
65.步骤s20：整车控制模块判断电池仓的环境温度t是否不小于t4，若是则执行步骤s21，否则重复执行本步骤。
66.步骤s21：整车控制模块关闭排风风扇，从而关闭电池风冷系统的加热模式，并执行步骤s22。
67.步骤s22：整车控制模块判断电池温度t0是否不小于预设温度t2，若是则执行步骤s23，否则重复执行本步骤。
68.步骤s23：关闭电池水冷系统的加热模式，并控制流程结束。
69.步骤s24：整车控制模块判断电池仓内的环境湿度y是否大于预设湿度值y1，若是则执行步骤s25，否则步骤s30。
70.步骤s25：整车控制模块控制排风风扇工作，从而开启电池仓换气系统，同时整车控制模块记录排风风扇的工作时间，并执行步骤s26。
71.步骤s26：排风风扇的工作时间超过设定时间z1后，整车控制模块判断第一湿度传感器的湿度值y0是否不大于预设湿度y2，若是则执行步骤s28，否则执行步骤s27。
72.步骤s27：通过整车仪表提醒干燥剂功能失效，提醒用户进行更换，并执行步骤s30。
73.步骤s28：整车控制功能判断电池仓内的环境湿度y是否不大于y1，若是则执行步骤s29，否则判断是否超时，若超时则进行超时处理，否则重复执行本步骤。
74.步骤s29：整车控制模块关闭排风风扇，从而关闭电池仓换气系统，并执行步骤s30。
75.步骤s30：判断之前是否开启电池水冷系统的冷却模式，若是则执行步骤s11，否则执行步骤s31。
76.步骤s31：判断之前是否开启电池水冷系统的加热模式，若是则执行步骤s22，否则控制流程结束。
77.上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。