一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了属于电气设计技术领域的一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统。该动力电池热管理系统利用车载天然气供能，使用燃气加热器加热防冻液，加热后的防冻液除了用于乘客舱除霜暖风外，还将通入换热器用于加热空气，热空气通过鼓风机通入电池箱为电池加热和保温；整套系统由动力电池热管理系统控制器控制，具有不耗用动力电池电能、加热功率大、安全性好、控制灵活等优点，既能够用于停车充电时的动力电池加热和保温，又能够用于行车时的动力电池加热和保温；为在北方寒冷地区推广和应用电动商用车提供了一种切实可行的解决途径。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电动车动力电池保护
，尤其是涉及一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统。
技术介绍
当环境温度低于0℃时，电动商用车动力电池的充电性能和放电性能将会受到严重影响，从而影响电动商用车在冬季的使用。为了解决动力电池的低温使用问题，电动商用车往往采用电加热、空调热泵或PTC加热、电机冷却液余热利用等方法来加热电池箱，但这些方法存在以下不足：1)为了节约电能，电加热功率不能太大，在-10℃以下环境使用时，加热及保温效果不佳，尤其对西北、内蒙及东北地区电动商用车的使用而言，加热及保温效果不理想；2)电池箱的保温是个难题，为了确保有限电加热量的有效利用，需要在电池箱外围增加保温材料，这会增加电池箱的体积和重量，缩小电池的布置空间；3)空调热泵或PTC加热能力受外部环境温度影响较大，在-10℃以下环境使用时，空调热泵效果有限，无论热泵循环或PTC加热的电能消耗都较大，这将显著影响电动商用车的电动续驶里程；4)在低温环境下的驱动电机冷却液温度不高，其余热的可利用能量有限，而在冬天停车后再启动时，驱动电机本身基本没有多少余热可用。为了满足北方寒冷地区冬季电动商用车的运行需要，本技术提出了一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统，能够确保电动商用车在-30℃到-10℃环境下依然能够正常运行，并且燃气加热器的工况经优化后产生的废气和有害物排放量较小，又不消耗动力电池的电能，具有加热快、技术成熟、容易实施、成本低、尺寸紧凑等优点。
技术实现思路
为了解决目前电动商用车的动力电池在低温环境下充电困难、放电性能差的不足，本技术提出了一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统，其特征在于，车载天然气瓶1通过加气管28与加气口27连接，车载天然气瓶1还通过供气管2与燃气加热器3连接；燃气加热器3的出液口通过换热器进液管4与换热器7的进液口连接，燃气加热器3的回液管通过换热器回液管25与换热器7的出液口连接，换热器进液管4上安装有防冻液温度传感器6，换热器回液管25上还串接一个二位二通电磁阀5；换热通风总成8的出风歧管17通过1号电池箱进风管9和2号电池箱进风管10分别与1号电池箱12和2号电池箱13的进风口连接，换热通风总成8的回风歧管18通过1号电池箱回风管14和2号电池箱回风管16分别与1号电池箱和2号电池箱的出风口连接，1号电池箱12中安装1号电池箱温度传感器11，2号电池箱13中安装2号电池箱温度传感器15；进风空滤器24接在换热通风总成8的进风管22上，进风管22上安装有进风口控制风门23，排风口控制风门20处设置排风口19，鼓风机21位于进风管22与回风歧管18之间；动力电池热管理系统控制器26与整个动力电池热管理系统进行CAN通讯。本技术的有益效果在于，提出一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统，使用燃气加热器加热防冻液，加热后的防冻液除了用于乘客舱除霜暖风外，还将通入换热器用于加热空气，热空气通过鼓风机通入电池箱为电池加热和保温，能够确保电动商用车在-30℃到-10℃环境下能够正常运行，为在北方寒冷地区推广和应用电动商用车提供了一种切实可行的解决途径。附图说明图1为动力电池热管理系统示意图。图2为动力电池热管理系统在内循环模式下的工作原理示意图。图3为动力电池热管理系统在外循环模式下的工作原理示意图。图中标号：1-车载天然气瓶、2-供气管、3-燃气加热器、4-换热器进液管、5-二位二通电磁阀、6-防冻液温度传感器、7-换热器、8-换热通风总成、9-1号电池箱进风管、10-2号电池箱进风管、11-1号电池箱温度传感器、12-1号电池箱、13-2号电池箱、14-1号电池箱回风管、15-2号电池箱温度传感器、16-2号电池箱回风管、17-出风歧管、18-回风歧管、19-排风口、20-排风口控制风门、21-鼓风机、22-进风管、23-进风口控制风门、24-进风空滤器、25-换热器回液管、26-动力电池热管理系统控制器、27-加气口、28-加气管。具体实施方式本技术提出一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统，下面结合附图和具体实施例对本技术作详细说明。图1所示为动力电池热管理系统示意图，所述动力电池热管理系统主要由车载天然气瓶、燃气加热器、换热通风总成、动力电池热管理系统控制器组成。车载天然气瓶可以是压缩天然气(CNG)瓶，也可以是液化天然气(LNG)瓶，通过车上设置的加气口补充燃料。燃气加热器通过燃烧天然气加热防冻液，废气直接排出车外，通过水泵将加热后的防冻液输送至换热通风总成后再循环回到燃气加热器，在换热器回液管上串接一个二位二通电磁阀，由动力电池热管理系统控制器根据动力电池的温度控制二位二通电磁阀的通断来控制换热量，通过二位二通电磁阀来切断换热通风总成中换热器的防冻液循环，从而实现动力电池热管理和乘客舱除霜暖风功能的解耦。换热通风总成中主要包括换热器、鼓风机、进风口控制风门、排风口控制风门、出风歧管和回风歧管、进风管和排风口、进气滤清器，用来实现空气与热防冻液之间的热量交换，并通过鼓风机实现热空气在电池箱和换热通风总成之间的循环流动。进风口控制风门和出风口控制风门分别由两个风门调节电机控制，通过进风口控制风门和出风口控制风门的不同位置组合可以分别实现空气的内外循环。液流管道包括换热器进液管和换热器回液管。1号电池箱的空气循环通过1号电池箱进风管和1号电池箱回风管来实现，2号电池箱的空气循环通过2号电池箱进风管和2号电池箱回风管来实现。动力电池热管理系统各部件的具体连接关系为车载天然气瓶1通过加气管28与加气口27连接，车载天然气瓶1还通过供气管2与燃气加热器3连接；燃气加热器3的出液口通过换热器进液管4与换热器7的进液口连接，燃气加热器3的回液管通过换热器回液管25与换热器7的出液口连接，换热器回液管25上还串接一个二位二通电磁阀5；换热通风总成8的出风歧管17通过1号电池箱进风管9和2号电池箱进风管10分别与1号电池箱12和2号电池箱13的进风口连接，换热通风总成8的回风歧管18通过1号电池箱回风管14和2号电池箱回风管16分别与1号电池箱和2号电池箱的出风口连接；进风空滤器24接在换热通风总成8的进风管22上，排风口控制风门20处设置排风口19；动力电池热管理系统控制器26负责对整个动力电池热管理系统进行监测和控制。动力电池热管理系统控制器26的监测信号有防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统，其特征在于，车载天然气瓶(1)通过加气管(28)与加气口(27)连接，车载天然气瓶(1)还通过供气管(2)与燃气加热器(3)连接；燃气加热器(3)的出液口通过换热器进液管(4)与换热器(7)的进液口连接，燃气加热器(3)的回液管通过换热器回液管(25)与换热器(7)的出液口连接，换热器进液管(4)上安装有防冻液温度传感器(6)，换热器回液管(25)上还串接一个二位二通电磁阀(5)；换热通风总成(8)的出风歧管(17)通过1号电池箱进风管(9)和2号电池箱进风管(10)分别与1号电池箱(12)和2号电池箱(13)的进风口连接，换热通风总成(8)的回风歧管(18)通过1号电池箱回风管(14)和2号电池箱回风管(16)分别与1号电池箱和2号电池箱的出风口连接，1号电池箱(12)中安装1号电池箱温度传感器(11)，2号电池箱(13)中安装2号电池箱温度传感器(15)；进风空滤器(24)接在换热通风总成(8)的进风管(22)上，进风管(22)上安装有进风口控制风门(23)，排风口控制风门(20)处设置排风口(19)，鼓风机(21)位于进风管(22)与回风歧管(18)之间；动力电池热管理系统控制器(26)与整个动力电池热管理系统进行CAN通讯。...

【技术特征摘要】
1.一种基于车载天然气供能的动力电池热管理系统，其特征在于，车载天
然气瓶(1)通过加气管(28)与加气口(27)连接，车载天然气瓶(1)还通
过供气管(2)与燃气加热器(3)连接；燃气加热器(3)的出液口通过换热器
进液管(4)与换热器(7)的进液口连接，燃气加热器(3)的回液管通过换热
器回液管(25)与换热器(7)的出液口连接，换热器进液管(4)上安装有防
冻液温度传感器(6)，换热器回液管(25)上还串接一个二位二通电磁阀(5)；
换热通风总成(8)的出风歧管(17)通过1号电池箱进风管(9)和2号电池
箱进风管(10)分别与1号电池箱(12)和2号电...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇斌，陈全世，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11