CN103326084B - 电池组温度控制装置及电池组温度控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种电池组温度控制装置及控制方法，该电池组温度控制装置包括：构成封闭空间的壳体，在壳体上设有可开闭的风门；电池包，设在壳体的内部，在其内部可设置由多个电池构成的电池组，该电池包具备进气口和排气口；一个以上空气循环单元，设置在壳体与电池包之间，促进壳体内的空气的循环；当风门关闭时，壳体内的空气沿着由壳体与电池包之间的空气流通通道、电池包的进气口、电池包内的多个电池之间的流通通道、电池包的排气口形成的内部空气循环通道进行循环流动；当风门开启时，在风门与封闭的壳体之间形成使空气进出的进气部和排气部，并且截断壳体与电池包之间的空气流通通道。根据上述结构，可以实现电池组的保温、散热以及热平衡的控制。

Description

电池组温度控制装置及电池组温度控制方法

技术领域

本发明涉及电池组技术领域，具体地说，涉及一种控制电池组的工作温度的电池组温度控制装置及温度控制方法。

背景技术

近年来，人们越来越关注开发内燃机汽车的替代能源和动力，这促进了电动汽车技术的发展。动力电池是电动汽车发展的关键，动力电池的性能将直接影响电动汽车能否正常、可靠的运行。动力锂离子电池具有能量密度高、自放电率低、循环寿命长以及环境友好等优良性能，故其在电动汽车领域中得到广泛应用。

通常，电动汽车用储能系统采用若干个单体动力锂电池串联或并联，以获得车辆运行所需的电压，这要求单体动力锂电池具有较高的一致性。而在使用过程中，由于动力锂电池自身发热和散热不均的影响，电池组内温度场的分布处于不均匀状态，温度差异将造成动力锂电池的不一致性逐步扩大，如果不加以控制，不仅会影响锂电池的性能和寿命，甚至危及电池组及车辆的运行安全。

另外，由于动力锂电池对温度比较敏感，温度过高或者过低均会使得动力锂电池的性能不稳定，从而影响其安全性能。在现有技术中，通常采用金属材料或聚合物材料制作壳体，将串联或并联后的动力锂电池直接放入到壳体内，电池组和壳体间没有进行保温或隔热措施，当电池组处于低温环境时，电池组的热量散发较快，导致电池组的放电量降低，放电均压下降，放电时间缩短，甚至会缩短电池组的使用寿命，降低动力锂电池的使用性能。而且，在外界环境温度超过电池组能够承受的温度范围时，电池组的性能也将极不稳定。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种电池组温度控制装置及其实施方法，可以降低构成电池组的单个电池之间的温度差异，可以将电池组的温度控制在适合的范围内，避免温度过高或过低对电池组的性能产生影响。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池组温度控制装置，包括：壳体，形成为能够构成封闭空间的箱体结构，在所述壳体上设有可开闭的风门；电池包，设在所述壳体的内部，在其内部可设置由多个电池构成的电池组，所述电池包具备进气口和排气口；一个以上空气循环单元，设置在所述壳体与所述电池包之间，用于促进所述壳体内的空气的循环；当所述风门关闭时，所述壳体的内部构成封闭空间，所述壳体内的空气沿着由所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道、所述电池包的进气口、所述电池包内的多个电池之间的流通通道、所述电池包的排气口形成的内部空气循环通道进行循环流动；当所述风门开启时，在所述风门与所述封闭的壳体之间形成使空气进出的进气部和排气部，并且截断所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道。

此外，优选地，在所述壳体的内壁上设有保温单元。

此外，优选地，所述空气循环单元是设在所述电池包的进气口附近的引风机。

此外，优选地，所述空气循环单元是设在所述电池包的排气口附近的排风机。

此外，优选地，还设有检测所述电池组的温度的温度传感器。

此外，优选地，在所述电池包的侧壁或内部还设有加热装置。

此外，优选地，当所述风门开启时，外部的空气从所述进气部进入到所述壳体内，通过所述电池包的进气口、所述电池包内的多个电池之间的流通通道、所述电池包的排气口之后，从所述排气部排出。

另外，本发明提供的一种电池组温度控制方法，对包括壳体、电池包以及一个以上空气循环单元的电池组温度控制装置进行温度控制，其中，所述壳体形成为能够构成封闭空间的箱体结构，在所述壳体上设有可开闭的风门；所述电池包设在所述壳体的内部，在其内部可设置由多个电池构成的电池组，所述电池包具备进气口和排气口；所述空气循环单元设置在所述壳体与所述电池包之间，用于促进所述壳体内的空气的循环；当所述风门关闭时，所述壳体的内部构成封闭空间，所述壳体内的空气沿着由所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道、所述电池包的进气口、所述电池包内的多个电池之间的流通通道、所述电池包的排气口形成的内部空气循环通道进行循环流动；当所述风门开启时，在所述风门与所述封闭的壳体之间形成使空气进出的进气部和排气部，并且截断所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道。

从上面的描述和实践可知，本发明提供的电池组温度控制装置及其控制方法，可以确保电池组以及电池组单体处于适合的工作温度范围。壳体内设有保温单元可以避免壳体内部热量散发过快；加热装置可以使内部的电池组在处于外界为低温环境时，仍能保证适合的温度；空气循环单元可以使得气体在壳体内形成内循环，以降低单个电池之间的温度差异，同样，空气循环单元可以使气体在壳体与外界环境之间形成外循环，将壳体内多余的热量带入到外部，从而将电池组的温度控制在适合的范围内，避免温度过高或过低对电池组的性能产生影响。

附图说明

图1是表示本发明涉及的电池组温度控制装置的风门关闭时状态的结构示意图。

图2是表示所述电池组温度控制装置的风门开启时状态的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的电池组温度控制装置的实施方式。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，相同的附图标记表示相同或相似的部分。

图1是表示本发明涉及的电池组温度控制装置的风门关闭时状态的结构示意图。如图1所示，该电池组温度控制装置包括封闭的壳体100、设于所述壳体内的电池包200、设置在所述电池包内且由多个电池构成的电池组11以及空气循环单元410、420。

其中，所述壳体100是可构成封闭空间的箱体结构，在所述壳体上设有可开闭的风门110，当风门110关闭时，壳体100的内部构成封闭空间。另外，在壳体100的内壁上还可以设有保温单元130，可以降低壳体100的内部热量向外界传递的速度。优选地，保温单元130由具有高绝热性能及阻燃性能的保温材料等制成。例如，采用聚氨酯发泡塑料在壳体100内侧制作保温内衬。

所述电池包200设在所述外壳100的内部，用于装载由多个电池构成的电池组11。该电池包200与壳体100之间的空间构成空气流通通道，可以使空气在内部流通。电池包200内的多个电池之间的空间也形成空气的流通通道，使得空气可以在电池之间流通。此外，在电池包200上设有进气口221和排气口222，用于连通壳体100的内部与电池包200内部。

另外，所述空气循环单元410、420设置在所述壳体100与所述电池包200之间的空气流通通道内，用于促进空气在壳体100内循环流动。优选该空气循环单元上设置在所述电池包200的进气口221和/或排气口222附近，这样更有利于空气的循环流动。设置在所述电池包200的进气口221附近的空气循环单元，例如可以是引风机；设置在所述电池包200的排气口222附近的空气循环单元，例如可以是排风机。毋庸置疑，在空气流通通道内的不同位置可以设置多个该空气循环单元，不限定于进气口和/或排气口附近。

由此，当设于壳体100上的风门110关闭时，在壳体100的内部形成由所述壳体100与所述电池包200之间的空气流通通道、所述电池包200的进气口221、所述电池包200内的多个电池之间的流通通道、所述电池包200的排气口222形成的内部空气循环通道10，壳体100内的空气沿着该内部空气循环通道10循环流动。

此外，在电池包200的侧壁或内部还可以设置加热装置210。加热装置210可以设置在电池包200的内侧壁或外侧壁上，也可以设置在电池包200与电池组11之间。当该电池组温度控制装置处于低温环境时，加热装置210工作，其产生的热量可以提供给电池组11，补偿电池组11的热量消耗，以确保电池组11在较低的环境温度下，仍可以保持正常的工作温度。优选地，加热装置210为电热膜。

另外，在该电池组温度控制装置内还设有检测电池组11的各电池的温度的温度传感器300。该温度传感器300可以由温度控制单元500控制其动作，分别检测各电池的温度，例如采用热敏电阻或单总线数字温度传感器等。

下面，说明本发明涉及的电池组温度控制装置的温度控制动作。

首先，电池组开始工作时，温度控制装置开启风门110，由此在风门110与壳体100之间形成进气部122和排气部121，同时，截断在壳体100与电池包200之间形成的空气流通通道。此时，设在所述内部空气循环通道10内的空气循环单元410、420工作，使得外部空气从所述进气部122进入到壳体100内部，并且充满包括电池包200在内的壳体100的内部空间。

然后，温度控制装置关闭风门110。

此时，在壳体100的内部形成由所述壳体100与所述电池包200之间的空气流通通道、进气口221、所述电池包200内的多个电池之间的流通通道、排气口222形成的内部空气循环通道10，由于所述空气循环单元410、420仍然工作，使得壳体100内的空气沿着所述内部空气循环通道10循环流动。由此，电池组11工作一段时间后而导致自身温度上升，也会通过如此的空气的内部循环流动，保证电池组11的温度在一定时间内依然保持在规定的阈值以下，同时，电池组11内的各电池间的温差也可以得到控制。

当温度传感器300检测到电池组11的整体温度或者某一电池的局部温度超过预先设定的阈值时，通过如上所述的内部空气循环流动无法保证电池组的温度处于阈值以下，因此，该电池组温度控制装置开启壳体100上的风门110。由于所述风门110开启时会截断所述壳体100与所述电池包200之间的空气流通通道，因此空气沿所述内部空气循环通道10的内部循环流动中止，变换为沿着如图2所示的外部空气流通通道20循环，在此，外部空气流通通道20由进气部122、空气循环单元410、420、进气口221、各电池之间的流通通道、排气口222以及排气部121构成，其中的空气循环单元410处于工作状态。这样，外部的较低温度空气会进入到壳体内部以及电池组200内部，降低各电池的工作温度，从而保证电池组的工作温度处于阈值以下。

当温度传感器300检测出的电池组的温度低于规定温度时，该电池组温度控制装置再次关闭风门100，使壳体内的空气流动成为内部空气循环。

在上述实施例中记载了空气循环单元410、420始终处于工作状态，但是，也可以根据需要设定这些空气循环单元的工作或停止。例如可以设定为在风门110关闭时，只有当电池组11的某个电池的局部温度或者温度最高的电池与温度最低的电池之间的温差超过规定值时空气循环单元才工作，否则，空气循环单元不工作。这样可以节省整个电池组温度控制装置的耗电量。当风门110工作时，空气循环单元始终工作。

此外，当该电池组温度控制单元在低温下工作的情况下，若温度传感器300检测到整个电池组11或单个电池的温度低于预先设定的阈值时，加热装置210工作，其产生的热量可以提高电池组11周围空气的温度。

在此，电池组可以是由多个锂电池构成的电池组，也可以是由其他电池构成。

从上面的描述和实践可知，本发明提供的电池组温度控制装置及其实施方法，可以确保电池组以及单个电池处于适合的工作温度范围。壳体内设有保温单元可以避免壳体内部热量散发过快；加热装置可以使得装置内的电池组在处于外界为低温环境时，仍能在适合的温度下正常使用；空气循环单元可以使得气体在壳体内形成内循环，以降低单个电池之间的温度差异，同样，空气循环单元可以使得气体在壳体与外界环境之间形成外循环，将壳体内多余的热量带到外部环境中，从而将电池组的温度控制在适合的范围内，避免温度过高或过低对电池组的性能产生影响。

如上参照附图以示例的方式描述了本发明所述的电池组温度控制装置及其实施方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进和组合。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (9)

1.一种电池组温度控制装置，其特征在于，包括：

壳体，形成为能够构成封闭空间的箱体结构，在所述壳体上设有可开闭的风门；

电池包，设在所述壳体的内部，在其内部可设置由多个电池构成的电池组，所述电池包具备进气口和排气口；

一个以上空气循环单元，设置在所述壳体与所述电池包之间，用于促进所述壳体内的空气的循环；

当所述风门关闭时，所述壳体的内部构成封闭空间，所述壳体内的空气沿着由所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道、所述电池包的进气口、所述电池包内的多个电池之间的流通通道、所述电池包的排气口形成的内部空气循环通道进行循环流动；

当所述风门开启时，在所述风门与所述封闭的壳体之间形成使空气进出的进气部和排气部，并且截断所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道。

2.如权利要求1所述的电池组温度控制装置，其特征在于，

在所述壳体的内壁上设有保温单元。

3.如权利要求1所述的电池组温度控制装置，其特征在于，

所述空气循环单元是设在所述电池包的进气口附近的引风机。

4.如权利要求1所述的电池组温度控制装置，其特征在于，

所述空气循环单元是设在所述电池包的排气口附近的排风机。

5.如权利要求1所述的电池组温度控制装置，其特征在于，

还设有检测所述电池组的温度的温度传感器。

6.如权利要求1所述的电池组温度控制装置，其特征在于，

在所述电池包的侧壁或内部还设有加热装置。

7.如权利要求1所述的电池组温度控制装置，其特征在于，

当所述风门开启时，外部的空气从所述进气部进入到所述壳体内，通过所述电池包的进气口、所述电池包内的多个电池之间的流通通道、所述电池包的排气口之后，从所述排气部排出。

8.一种电池组温度控制方法，对包括壳体、电池包以及一个以上空气循环单元的电池组温度控制装置进行温度控制，其特征在于，

所述壳体形成为能够构成封闭空间的箱体结构，在所述壳体上设有可开闭的风门；

所述电池包设在所述壳体的内部，在其内部可设置由多个电池构成的电池组，所述电池包具备进气口和排气口；

所述空气循环单元设置在所述壳体与所述电池包之间，用于促进所述壳体内的空气的循环；

当所述风门关闭时，所述壳体的内部构成封闭空间，所述壳体内的空气沿着由所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道、所述电池包的进气口、所述电池包内的多个电池之间的流通通道、所述电池包的排气口形成的内部空气循环通道进行循环流动；

当所述风门开启时，在所述风门与所述封闭的壳体之间形成使空气进出的进气部和排气部，并且截断所述壳体与所述电池包之间的空气流通通道。

9.如权利要求8所述的电池组温度控制方法，其特征在于，

当所述风门开启时，外部的空气从所述进气部进入到所述壳体内，通过所述电池包的进气口、所述电池包内的多个电池之间的流通通道、所述电池包的排气口之后，从所述排气部排出。