一种电池模组装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电池模组装置，包括电池模组、液冷板、风冷系统、温度传感器、电芯和控制系统；所述电池模组内部均布若干电芯，所述电池模组底部设有液冷板，所述电池模组内部与风冷系统连接；所述温度传感器用于测量电芯的温度；所述控制系统根据温度传感器检测的温度值，选择性控制液冷板和风冷系统动作。所述电池模组内均若干电芯套筒，所述电芯套筒内安装电芯；所述电池模组内部与电芯套筒之间为冷却空腔；所述冷却空腔与风冷系统连接；所述电芯套筒壁面设有若干与冷却空腔连通的阀口。本发明专利技术可以保证动力电池包在工作时始终工作在最佳温度范围内，降低电池性能衰减速度并消除相关的潜在安全风险，使电池系统达到最佳的性能和寿命。

A Battery Module Assembly Device and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种电池模组装置及其控制方法
本专利技术涉及动力电池热管理系统的
，特别涉及一种电池模组装置及其控制方法。
技术介绍
近年来，过热、燃烧、爆炸等安全问题一直是动力电池研究的重点，热量的产生与迅速集聚必然引起电池内部温度升高，尤其在高温环境下使用或者在大电流充放电时，可能会引发电池内部发生剧烈的化学反应，产生大量的热，如果热量来不及散出而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧甚至爆炸，无论传统的铅酸电池，还是性能先进的Ni-MH、Li-ion动力电池，温度对电池整体性能都有非常显著的影响。温度过高或者过低都不利于动力电池的性能发挥，为延长动力电池寿命，提升其电化学性能以及能量效率，必须设计合理的电池热量管理系统，在高温条件下对电池进行散热、低温条件下对电池进行加热或者保温，以提升电动汽车整车性能。一般情况下，采用普通结构的风冷散热系统即可满足冷却散热要求，但在复杂工况下，尤其在高放电倍率(如插电式混合动力应用)、高充电倍率(如快充应用场合)、较高的运行环境温度(南方夏季酷热天气)时，依靠普通结构的风冷散热系统显然很难满足散热需求，而且电池之间的温度不均匀性也非常突出，因此需要效率更高的风冷散热结构才能达到电池包的散热要求。中国专利公开了一种锂电池风冷散热系统，其不足之处在于所设计的风冷结构过于复杂，且无法根据单个电芯的实时温度变化进行有效针对性散热、模组整体温度均匀性较低。中国专利公开了一种动力电池包风冷系统，其不足之处在于所设计的风冷系统仅仅考虑到对电芯底部进行散热，导致电芯顶部与底部之间的温差过大，且无法根据电池包的温度变化进行强化散热，散热效果较差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种电池模组装置及其控制方法，用于纯电动汽车动力电池系统中，以保证动力电池包在工作时始终工作在最佳温度范围内，提高电池模组热均匀性，降低电池性能衰减速度并消除相关的潜在安全风险，使电池系统达到最佳的性能和寿命。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种电池模组装置，包括电池模组、液冷板、风冷系统、温度传感器、电芯和控制系统；所述电池模组内部均布若干电芯，所述电池模组底部设有液冷板，所述电池模组内部与风冷系统连接；所述温度传感器用于测量电芯的温度；所述控制系统根据温度传感器检测的温度值，选择性控制液冷板和风冷系统动作。进一步，所述电池模组内均若干电芯套筒，所述电芯套筒内安装电芯；所述电池模组内部与电芯套筒之间为冷却空腔；所述冷却空腔与风冷系统连接；所述电芯套筒壁面设有若干与冷却空腔连通的阀口。进一步，所述电芯套筒轴向和径向均布阀口；任一所述阀口附近安装温度传感器。进一步，所述电池模组上安装安全阀。进一步，所述控制系统包括感知单元、切换监督单元、PWM调制驱动单元和模式切换单元；所述感知单元读取温度传感器检测的温度信号，并输出离散温度电信号；在离散事件下的输出变量有限集中，所述切换监督单元根据所述离散温度电信号选择执行模式；所述PWM调制驱动单元根据选择的所述执行模式，产生PWM驱动控制信号；所述模式切换单元根据所述PWM驱动控制信号，选择性控制液冷板、风冷系统和制动系统工作。一种电池模组装置的控制方法，包括如下步骤：所述温度传感器测量电芯的温度，并将温度值传输给感知单元；所述感知单元将温度值的平均值，产生离散温度电信号dp；在离散事件下的输出变量有限集Y中，所述切换监督单元根据离散温度电信号dp选择执行模式；所述PWM调制驱动单元根据选择的所述执行模式，产生PWM驱动控制信号；所述模式切换单元根据所述PWM驱动控制信号，选择性控制液冷板、风冷系统和制动系统工作。进一步，所述切换监督单元根据离散温度电信号dp选择执行模式，具体下面公式进行分析处理为：其中：dp0为安全温度阈值；dp1为模式二阈值；dp2为模式三阈值；dp3为模式四阈值；dp为离散温度电信号；Q1为模式一；Q2为模式二；Q3为模式三；Q4为模式四；Y为输出变量的有限集。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术所述的电池模组装置及其控制方法，可以根据电芯的温度实时变化来进行冷却系统调整，灵活性高，可以实现对电芯的精准散热，提高电芯的散热效率以及电芯之间的温度均匀性。2.本专利技术所述的电池模组装置及其控制方法，采用蜂窝煤状的电池模组结构，将电芯置于其中，能够极大的提升散热效率，缩短动力电池所需的散热时间。3.本专利技术所述的电池模组装置及其控制方法，实现了电动汽车多散热工况下的控制，在各个工况引入适当的控制算法，能够在各工况下实现最佳散热，提高了电动汽车的安全性。附图说明图1为本专利技术所述的电池模组装置结构图。图2为本专利技术所述的电池模组剖视图。图3为本专利技术所述的电池模组装置的控制方法的控制原理图。其中：1-控制系统；2-电芯；3-电池模组；4-安全阀；5-进风口；6-出风口；7-阀口；8-温度传感器；9液冷板；10-制动控制模块。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术所述的电池模组装置及其控制方法，用于纯电动汽车的动力电池包系统，能保证纯电动汽车的动力电池热管理系统在工作时处于最佳温度范围。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1和图2所示，本专利技术所述的电池模组装置，包括电池模组3、液冷板9、风冷系统、温度传感器8、电芯2和控制系统1；所述电池模组3内部均布若干电芯2，所述电池模组3底部设有液冷板9，所述电池模组3内部与风冷系统连接；所述温度传感器8用于测量电芯2的温度；所述控制系统1根据温度传感器8检测的温度值，选择性控制液冷板9和风冷系统动作。所述电池模组3内均若干电芯套筒，所述电芯套筒内安装电芯2；所述电池模组3内部与电芯套筒之间为冷却空腔；所述冷却空腔与风冷系统连接；所述电芯套筒壁面设有若干与冷却空腔连通的阀口7。所述电池模组3内部结构类似于蜂窝煤状。所述电芯套筒轴向和径向均布阀口7；任一所述阀口7附近安装温度传感器8。图中可以看出，在电芯套筒壁面上开有上、中、下三层环状排列的阀口7，每个阀口7附近安装温度传感器8。所述电池模组3上安装安全阀4，用于防止电池模组3内部气压过大。所述控制系统1包括感知单元、切换监督单元、PWM调制驱动单元和模式切换单元；所述感知单元读取温度传感器8检测的温度信号，并输出离散温度电信号；在离散事件下的输出变量有限集中，所述切换监督单元根据所述离散温度电信号选择执行模式；所述PWM调制驱动单元根据选择的所述执行模式，产生PWM驱动控制信号；所述模式切换单元根据所述PWM驱动控制信号，选择性控制液冷板9、风冷系统和制动系统工作执行无冷却模式、风冷散热模式、混合散热模式和紧急制动模式的切换。如图3所示，本专利技术所述的电池模组装置的控制方法，包括如下步骤：所述温度传感器8测量电芯2的温度，并将温度值传输给感知单元；所述感知单元将温度值的平均值，产生离散温度电信号dp；在离散事件下的输出变量有限集Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池模组装置，其特征在于，包括电池模组(3)、液冷板(9)、风冷系统、温度传感器(8)、电芯(2)和控制系统(1)；所述电池模组(3)内部均布若干电芯(2)，所述电池模组(3)底部设有液冷板(9)，所述电池模组(3)内部与风冷系统连接；所述温度传感器(8)用于测量电芯(2)的温度；所述控制系统(1)根据温度传感器(8)检测的温度值，选择性控制液冷板(9)和风冷系统动作。

【技术特征摘要】
1.一种电池模组装置，其特征在于，包括电池模组(3)、液冷板(9)、风冷系统、温度传感器(8)、电芯(2)和控制系统(1)；所述电池模组(3)内部均布若干电芯(2)，所述电池模组(3)底部设有液冷板(9)，所述电池模组(3)内部与风冷系统连接；所述温度传感器(8)用于测量电芯(2)的温度；所述控制系统(1)根据温度传感器(8)检测的温度值，选择性控制液冷板(9)和风冷系统动作。2.根据权利要求1所述的电池模组装置，其特征在于，所述电池模组(3)内均若干电芯套筒，所述电芯套筒内安装电芯(2)；所述电池模组(3)内部与电芯套筒之间为冷却空腔；所述冷却空腔与风冷系统连接；所述电芯套筒壁面设有若干与冷却空腔连通的阀口(7)。3.根据权利要求1所述的电池模组装置，其特征在于，所述电芯套筒轴向和径向均布阀口(7)；任一所述阀口(7)附近安装温度传感器(8)。4.根据权利要求1所述的电池模组装置，其特征在于，所述电池模组(3)上安装安全阀(4)。5.根据权利要求1所述的电池模组装置，其特征在于，所述控制系统(1)包括感知单元、切换监督单元、PWM调制驱动单元和模式切换单元；所述感知单元读取温度传感器(8)检测的温度信号，并输出离散...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓明，袁秋奇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32