本實(shí)用新型涉及一種純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)，屬于電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球性能源短缺以及環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重，發(fā)展純電動(dòng)汽車成為目前解決這一問題的有效途徑。而動(dòng)力電池作為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的核心部件，一直是眾多研發(fā)、生產(chǎn)單位爭(zhēng)相投入的熱點(diǎn)。其中動(dòng)力電池的熱管理成為關(guān)鍵技術(shù)之一。

現(xiàn)在工程應(yīng)用的電池?zé)峁芾矸椒ㄖ饕锌諝饫鋮s、液體冷卻。液體冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，易短路，冷卻介質(zhì)容易泄露，所以使用較少。以空氣為介質(zhì)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行熱管理，就是讓空氣橫掠電池組，以帶走或帶來熱量，達(dá)到散熱或加熱的目的。風(fēng)冷式散熱系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小，冷卻介質(zhì)泄露不會(huì)污染環(huán)境，產(chǎn)生有害氣體時(shí)能有效通風(fēng)，成本較低等優(yōu)點(diǎn)成為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池散熱的首選方案。

現(xiàn)在使用的空氣冷卻方案大多比較簡(jiǎn)單，有些把電池暴露于空氣中自然冷卻，無法滿足動(dòng)力電池?zé)峁芾淼男枨蟆２糠謩?dòng)力電池的冷卻方案采用不變的強(qiáng)制冷卻，不能根據(jù)電池的溫度變化進(jìn)行相應(yīng)的冷卻，增加了電池電量的額外消耗，節(jié)能效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)，其特征在于，包括連接動(dòng)力電池組箱的空氣分配管路、溫度傳感器和電池管理系統(tǒng)一體機(jī)；

空氣分配管路一端依次連接加熱器、空氣泵、儲(chǔ)氣罐、二位三通電磁換向閥E、冷卻器、二位三通電磁換向閥F和二位二通電磁換向閥，其中二位三通電磁換向閥E還通過管路連接二位三通電磁換向閥F；空氣分配管路另一端依次連接二位三通電磁換向閥A和二位二通電磁換向閥；

溫度傳感器設(shè)置在動(dòng)力電池組箱內(nèi)并與電池管理系統(tǒng)一體機(jī)電連接，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)還分別與二位三通電磁換向閥A、加熱器、空氣泵、二位三通電磁換向閥E、冷卻器、二位三通電磁換向閥F及二位二通電磁換向閥電連接。

優(yōu)選的，所述二位二通電磁換向閥還連接空氣過濾器A。

優(yōu)選的，所述二位三通電磁換向閥E還連接空氣過濾器B。

優(yōu)選的，所述空氣熱管理系統(tǒng)還包括二位三通電磁換向閥C、二位三通電磁換向閥D和二位三通電磁換向閥B；空氣分配管路一端通過連接二位三通電磁換向閥C、二位三通電磁換向閥D后再連接加熱器，空氣分配管路另一端通過連接二位三通電磁換向閥B后再連接二位三通電磁換向閥A，所述二位三通電磁換向閥C還通過管路連接二位三通電磁換向閥A，二位三通電磁換向閥D還通過管路連接二位三通電磁換向閥B；二位三通電磁換向閥C、二位三通電磁換向閥D和二位三通電磁換向閥B還分別與電池管理系統(tǒng)一體機(jī)電連接。

優(yōu)選的，所述動(dòng)力電池組箱的上下兩側(cè)各設(shè)置有三個(gè)接口，空氣分配管路通過接口與動(dòng)力電池組箱連通。此設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，空氣分配管路是將空氣通過三個(gè)分散布置的入口輸入到動(dòng)力電池組箱內(nèi)，然后通過三個(gè)分散布置的出口將經(jīng)過熱傳導(dǎo)的空氣輸出，防止散(加)熱集中，有利于分散散(加)熱及均衡散(加)熱，還可以降低動(dòng)力電池組箱體的設(shè)計(jì)加工成本。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1、本實(shí)用新型動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)，具有多種溫度調(diào)節(jié)模式，可以針對(duì)不同的電池工況進(jìn)行相應(yīng)地模式選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池的合理化、精細(xì)化管理。

2、本實(shí)用新型動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)，采用相對(duì)閉式風(fēng)冷模式，相比傳統(tǒng)的開放式冷卻模式，溫度調(diào)節(jié)更精確，空氣質(zhì)量更高。

3、本實(shí)用新型動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)，采用閉式加熱模式，能夠?qū)崿F(xiàn)熱空氣的循環(huán)利用，節(jié)約能源，提高加熱效率。

4、本實(shí)用新型采用智能化控制的空氣熱管理系統(tǒng)，能夠根據(jù)電池箱內(nèi)的溫度變化實(shí)現(xiàn)多種模式的自動(dòng)切換和控制，具有調(diào)節(jié)精準(zhǔn)、轉(zhuǎn)換快速等優(yōu)勢(shì)。

5、本實(shí)用新型選取合適的空氣電磁換向閥，保證在此系統(tǒng)中的不同模式下，盡量少的部件通電動(dòng)作，使得系統(tǒng)電量消耗最低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)各部件的連接關(guān)系示意圖；

圖2為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)在儲(chǔ)氣循環(huán)模式下的工作狀態(tài)圖；

圖3為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)在常溫冷卻模式Ⅰ下的工作狀態(tài)圖；

圖4為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)在常溫冷卻模式Ⅱ下的工作狀態(tài)圖；

圖5為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)在低溫冷卻模式Ⅰ下的工作狀態(tài)圖；

圖6為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)在低溫冷卻模式Ⅱ下的工作狀態(tài)圖；

圖7為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)在加熱模式Ⅰ下的工作狀態(tài)圖；

圖8為本實(shí)用新型空氣熱管理系統(tǒng)在加熱模式Ⅱ下的工作狀態(tài)圖；

其中：1、空氣過濾器A；2、二位三通電磁換向閥A；3、二位三通電磁換向閥B；4、電池管理系統(tǒng)一體機(jī)；5、溫度傳感器；6、動(dòng)力電池組箱；7、空氣分配管路；8、二位三通電磁換向閥C；9、二位三通電磁換向閥D；10、加熱器；11、空氣泵；12、儲(chǔ)氣罐；13、空氣過濾器B；14、二位三通電磁換向閥E；15、冷卻器；16、二位三通電磁換向閥F；17、二位二通電磁換向閥。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但不限于此。

實(shí)施例1：

一種純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)，包括連接動(dòng)力電池組箱6的空氣分配管路7、溫度傳感器5和電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4；

空氣分配管路7一端依次連接加熱器10、空氣泵11、儲(chǔ)氣罐12、二位三通電磁換向閥E14、冷卻器15、二位三通電磁換向閥F16和二位二通電磁換向閥17，其中二位三通電磁換向閥E14還通過管路連接二位三通電磁換向閥F16；空氣分配管路7另一端連接二位三通電磁換向閥A2和二位二通電磁換向閥17；

溫度傳感器5設(shè)置在動(dòng)力電池組箱6內(nèi)并與電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4電連接，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4還分別與二位三通電磁換向閥A2、加熱器10、空氣泵11、二位三通電磁換向閥E14、冷卻器15、二位三通電磁換向閥F16及二位二通電磁換向閥17電連接。

本實(shí)施例中，空氣泵型號(hào)為氣海FQY4816，二位三通電磁換向閥選用型號(hào)PC23-1/2T的直動(dòng)式電磁閥，二位二通電磁換向閥選用型號(hào)PC22-1/2T的直動(dòng)電磁閥，空氣過濾器的型號(hào)為LF-1/8-D-5M-MINI-A，溫度傳感器選用型號(hào)SA1-TH-44004-40-T的熱敏電阻傳感器，儲(chǔ)氣罐、冷卻器、加熱器根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行定制，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)選用浙江高泰昊能科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為QT-BCU-48T16C的電池管理系統(tǒng)一體機(jī)。

在動(dòng)力電池組箱6內(nèi)上下側(cè)各設(shè)置四個(gè)溫度傳感器，中間位置處設(shè)置一個(gè)溫度傳感器。此設(shè)計(jì)能夠全面、準(zhǔn)確地采集電池組箱內(nèi)各個(gè)位置處的溫度，為后續(xù)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)電池組箱內(nèi)的溫度提供依據(jù)，避免出現(xiàn)電池組箱內(nèi)溫差過大的現(xiàn)象。

動(dòng)力電池組箱6的上下兩側(cè)各設(shè)置有三個(gè)接口，空氣分配管路7通過接口與動(dòng)力電池組箱6連通。此設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，空氣分配管路是將空氣通過三個(gè)分散布置的入口輸入到動(dòng)力電池組箱內(nèi)，然后通過三個(gè)分散布置的出口將經(jīng)過熱傳導(dǎo)的空氣輸出，防止散(加)熱集中，有利于分散散(加)熱及均衡散(加)熱，還可以降低動(dòng)力電池組箱體的設(shè)計(jì)加工成本。

另外，二位二通電磁換向閥17還連接空氣過濾器A1，二位三通電磁換向換向閥E14還連接空氣過濾器B13。增加的空氣過濾器，能夠保證進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)空氣的純凈度，避免雜質(zhì)影響動(dòng)力電池的使用效果和使用壽命。

工作原理：本實(shí)施例技術(shù)方案，由溫度傳感器采集電池組箱內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給電池管理系統(tǒng)一體機(jī)，由電池管理系統(tǒng)一體機(jī)進(jìn)行判斷，當(dāng)達(dá)到某一閾值范圍時(shí)通過啟動(dòng)事先植入電池管理系統(tǒng)一體機(jī)內(nèi)的相應(yīng)程序，來開啟該程序下對(duì)應(yīng)的機(jī)械電子元件，實(shí)現(xiàn)不同工作模式的運(yùn)行，以此達(dá)到調(diào)節(jié)電池組箱內(nèi)溫度的目的，保障動(dòng)力電池的正常運(yùn)作。

實(shí)施例2：

一種純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所述，其不同之處在于：空氣熱管理系統(tǒng)還包括二位三通電磁換向閥B3、二位三通電磁換向閥C8和二位三通電磁換向閥D9，空氣分配管路7一端通過連接二位三通電磁換向閥C8、二位三通電磁換向閥D9后再連接加熱器10；空氣分配管路7另一端通過連接二位三通電磁換向閥B3后再連接二位三通電磁換向閥A2，所述二位三通電磁換向閥C7還通過管路連接二位三通電磁換向閥A2，二位三通電磁換向閥D9還通過管路連接二位三通電磁換向閥B3；二位三通電磁換向閥C8、二位三通電磁換向閥D9和二位三通電磁換向閥B3還分別與電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4電連接。

本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)同一模式下，空氣流動(dòng)從下至上或從上至下兩種方向?qū)?dòng)力電池進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，其目的是使動(dòng)力電池組的內(nèi)部不同位置的溫差更小，更好的均衡散熱。

實(shí)施例3：

一種純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池空氣熱管理系統(tǒng)的工作方法，利用實(shí)施例2所述的空氣熱管理系統(tǒng)，具體工作過程包括以下步驟，

A儲(chǔ)氣循環(huán)模式：(如圖2所示)

當(dāng)純電動(dòng)汽車開始啟動(dòng)時(shí)，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4啟動(dòng)儲(chǔ)氣循環(huán)模式，此時(shí)二位三通電磁換向閥A2通電動(dòng)作，空氣泵11啟動(dòng)，進(jìn)行空氣循環(huán)；

在此模式下，整個(gè)系統(tǒng)中電池工作釋放的有毒氣體被排出，同時(shí)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)是否通暢，防止由于長時(shí)間未更換空氣濾芯或內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障造成的系統(tǒng)阻塞，并使儲(chǔ)氣罐內(nèi)存有足夠的空氣，為系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)做好準(zhǔn)備。

B常溫冷卻模式：

純電動(dòng)汽車在普通工況下，動(dòng)力電池發(fā)熱較低，使用常溫空氣進(jìn)行冷卻可以達(dá)到溫度要求。常溫冷卻模式分為Ⅰ、Ⅱ兩種，常溫冷卻模式Ⅰ使得熱空氣從動(dòng)力電池組的下部進(jìn)入，然后從動(dòng)力電池組的上部排出；常溫冷卻模式Ⅱ使得熱空氣從動(dòng)力電池組的上部進(jìn)入，從動(dòng)力電池組的下部排出，從而實(shí)現(xiàn)交替式常溫冷卻。

當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到動(dòng)力電池組箱內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4先啟動(dòng)常溫冷卻模式Ⅰ(如圖3所示)，此時(shí)二位三通電磁換向閥E14通電動(dòng)作，空氣泵11啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)外部空氣進(jìn)入系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力電池組從下到上進(jìn)行常溫冷卻；

當(dāng)常溫冷卻模式Ⅰ運(yùn)行一段時(shí)間后(可通過編程設(shè)定運(yùn)行時(shí)間)，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4再啟動(dòng)常溫冷卻模式Ⅱ(如圖4所示)，此時(shí)二位三通電磁換向閥B3、二位三通電磁換向閥C8、二位三通電磁換向閥D9、二位三通電磁換向閥E14通電動(dòng)作，空氣泵11啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)外部空氣進(jìn)入系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力電池組從上到下進(jìn)行常溫冷卻；

該模式下，采用常溫冷卻模式Ⅰ和常溫冷卻模式Ⅱ交替進(jìn)行，最終使動(dòng)力電池的溫度維持在合理范圍內(nèi)，防止動(dòng)力電池溫度過熱以及動(dòng)力電池箱內(nèi)進(jìn)出口處的溫差過大影響動(dòng)力電池的使用效果和使用壽命。

C低溫冷卻模式：

純電動(dòng)汽車在重載荷工況下，動(dòng)力電池的輸出功率變大，自身發(fā)熱嚴(yán)重，常溫空氣冷卻已經(jīng)不能滿足散熱的要求，這時(shí)候需要采用低溫冷卻模式。低溫冷卻模式分為Ⅰ、Ⅱ兩種，低溫冷卻模式Ⅰ使得熱空氣從動(dòng)力電池組的下部進(jìn)入，從動(dòng)力電池組的上部排出；低溫冷卻模式Ⅱ使得熱空氣從動(dòng)力電池組的上部進(jìn)入，從動(dòng)力電池組的下部排出，從而實(shí)現(xiàn)交替式低溫冷卻。

當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到動(dòng)力電池組箱內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4先啟動(dòng)低溫冷卻模式Ⅰ(如圖5所示)，此時(shí)二位三通電磁換向閥A2通電動(dòng)作，空氣泵11和冷卻器15啟動(dòng)，外部常溫空氣經(jīng)過冷卻器15冷卻成為低溫空氣，低溫空氣經(jīng)由空氣泵11對(duì)動(dòng)力電池組從下到上進(jìn)行低溫冷卻；

當(dāng)?shù)蜏乩鋮s模式Ⅰ運(yùn)行一段時(shí)間后(可通過編程設(shè)定運(yùn)行時(shí)間)，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4再啟動(dòng)低溫冷卻模式Ⅱ(如圖6所示)，此時(shí)二位三通電磁換向閥A2、二位三通電磁換向閥B3、二位三通電磁換向閥C8、二位三通電磁換向閥D9通電動(dòng)作，空氣泵11和冷卻器15啟動(dòng)，外部常溫空氣經(jīng)過冷卻器15冷卻成為低溫空氣，低溫空氣經(jīng)由空氣泵11對(duì)動(dòng)力電池組從上到下進(jìn)行低溫冷卻；

該模式下，采用低溫冷卻模式Ⅰ和低溫冷卻模式Ⅱ交替進(jìn)行，最終使動(dòng)力電池的溫度維持在合理范圍內(nèi)，防止動(dòng)力電池溫度過熱以及動(dòng)力電池箱內(nèi)進(jìn)出口處的溫差過大影響動(dòng)力電池的使用效果和使用壽命。

D加熱模式：

在我國北方，冬天的溫度能夠達(dá)到零下二三十?dāng)z氏度，這使得動(dòng)力電池不能正常工作，純電動(dòng)汽車的推廣受到限制。所以動(dòng)力電池需要加熱使其工作在合理溫度范圍內(nèi)，使動(dòng)力電池能在寒冷地域正常工作。

本實(shí)用新型的加熱模式屬于內(nèi)循環(huán)加熱，能夠更好的對(duì)內(nèi)部空氣進(jìn)行加熱，并使得熱空氣循環(huán)使用，提高加熱速度，減少電池在這方面的能耗。加熱模式分為Ⅰ、Ⅱ兩種，加熱模式Ⅰ使得熱空氣從動(dòng)力電池組的下部進(jìn)入，從動(dòng)力電池組的上部排出；加熱模式Ⅱ使得熱空氣從動(dòng)力電池組的上部進(jìn)入，從動(dòng)力電池組的下部排出，從而實(shí)現(xiàn)交替式加熱。

當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到動(dòng)力電池組箱內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4先啟動(dòng)加熱模式Ⅰ(如圖7所示)，此時(shí)二位三通電磁換向閥F16和二位二通電磁換向閥17通電動(dòng)作，形成封閉內(nèi)循環(huán)空氣回路，空氣泵11和加熱器10啟動(dòng)，內(nèi)部空氣開始循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)開始對(duì)空氣進(jìn)行加熱，對(duì)動(dòng)力電池組從下到上進(jìn)行加熱；

當(dāng)加熱模式Ⅰ運(yùn)行一段時(shí)間后(可通過編程設(shè)定運(yùn)行時(shí)間)，電池管理系統(tǒng)一體機(jī)4再啟動(dòng)加熱模式Ⅱ(如圖8所示)，此時(shí)二位三通電磁換向閥B3、二位三通電磁換向閥C8、二位三通電磁換向閥D9、二位三通電磁換向閥F16、二位二通電磁換向閥17通電動(dòng)作，空氣泵11和加熱器10啟動(dòng)，內(nèi)部空氣開始循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)開始對(duì)空氣進(jìn)行加熱，對(duì)動(dòng)力電池組從上到下進(jìn)行加熱。

該模式下，采用加熱模式Ⅰ和加熱模式Ⅱ交替進(jìn)行，最終使動(dòng)力電池的溫度維持在合理范圍內(nèi)，防止動(dòng)力電池溫度過冷以及動(dòng)力電池箱內(nèi)進(jìn)出口處的溫差過大影響動(dòng)力電池的使用效果和使用壽命。