一种新能源客车及其动力电池热管理系统、方法

技术领域

本发明涉及动力电池组温度管理领域，具体涉及一种新能源客车及其动力电池热管理系统、方法。

背景技术

随着新能源客车的发展和普及，作为新能源汽车的关键零部件的动力电池性能，受到用户的特别关注，动力电池组作为其动力源，直接影响车辆的整体性能，其中，锂离子动力电池的最佳工作温度范围一般为20～45℃，在低温环境下动力电池充电和放电性严重下降，零度以下时动力电池不能进行充电，无法正常工作，所以环境温度为低温时需要对动力电池组进行加热。

目前，电池加热的方法大多为电加热，即在电池组内部设置PTC加热膜发热单元，电池组给PTC加热膜发热单元提供电源，将电能转化为热能，并通过热传导的方式将热量传递给电池组本身，从而提升电池组的温度；其中，PTC加热膜加热方法虽然能达到加热电池组的效果，但是此方法在低温环境下是通过消耗电池组的能量来加热电池组，影响电池组使用寿命和电动车辆的续驶里程，加热时间较长，且此加热方法升温速率不能满足极寒地区(例如东北三省、北欧、北美等高纬度国家)冬季环境下的加热需求。

有鉴于此，提出本申请。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新能源客车及其动力电池热管理系统、方法，能有效解决现有技术中的现有电池加热方案在低温环境下通过消耗电池组能量加热电池组，存在影响其使用寿命和电动车辆的续驶里程，加热时间较长，且升温速率不满足极寒地区冬季环境的加热需求的问题。

本发明第一实施例提供了一种新能源客车动力电池热管理系统,包括整车控制器、温度感应模块、自循环机构、加热水循环机构、以及第二换热器；

其中，所述整车控制器的输入端与所述温度感应模块的输出端电气连接，所述整车控制器的输出端与所述加热水循环机构的控制端电气连接，所述整车控制器的电源端、所述温度感应模块的电源端、所述自循环机构的电源端、所述加热水循环机构的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接；

其中，所述温度感应模块配置为采集新能源客车动力电池的温度；

其中，所述加热水循环机构装有热水的管道通过所述第二换热器与所述自循环机构装有循环液的管道邸接，以实现对所述自循环机构内的循环液的加热。

优选地，还包括制冷水循环机构以及第一换热器，所述整车控制器的输出端与所述制冷水循环机构的控制端电气连接；其中，所述制冷水循环机构装有制冷剂的管道通过所述第一换热器与所述自循环机构装有循环液的管道邸接，以实现对所述自循环机构内的循环液的降温。

优选地，所述自循环机构包括第一循环水泵、动力电池箱、第一电磁阀、第二电磁阀、配置在所述第一循环水泵回路上的温度传感器、以及配置在所述动力电池箱与所述第二电磁阀回路上的手动阀，所述温度传感器的输出端与所述整车控制器的输入端电气连接，所述第一循环水泵的输出端与所述动力电池箱的输入端管路连接，所述动力电池箱的输出端与所述第一电磁阀的输入端、所述第二电磁阀的输入端管路连接，所述第一电磁阀的输出端与所述第一循环水泵的输入端管路连接，且配置在所述第一换热器内部；所述第二电磁阀的输出端与所述第一循环水泵的输入端管路连接，且配置在所述第二换热器内部，所述第一循环水泵的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接。

优选地，所述自循环机构还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱的出水口和进水口配置在所述第一循环水泵回路上。

优选地，所述制冷水循环机构包括压缩机、以及冷凝器，所述压缩机的输出端与所述冷凝器的输入端管路连接，所述冷凝器的输出端与所述压缩机的输入端管路连接，且配置在所述第一换热器内部。

优选地，所述加热水循环机构包括第二循环水泵、第一乘车舱水支路、以及水暖加热器，所述第二循环水泵的输出端与所述水暖加热器的输入端管路连接，所述水暖加热器的输出端与所述第二循环水泵的输入端管路连接，且配置在所述第二换热器内部，所述水暖加热器的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接，所述第二循环水泵的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接，所述第一乘车舱水支路的输出端与所述第二循环水泵的输入端管路连接，所述第一乘车舱水支路的输入端与所述水暖加热器的输出端管路连接。

优选地，所述加热水循环机构还包括第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱的出水口和进水口配置在所述第二循环水泵与所述水暖加热器的回路上。

优选地，所述加热水循环机构还包括第二乘车舱水支路，所述第二乘车舱水支路的输出端与所述第二循环水泵的输入端管路连接，所述第二乘车舱水支路的输入端与所述水暖加热器的输出端管路连接。

本发明第二实施例提供了一种新能源客车动力电池热管理方法，包括：

获取温度感应模块采集的电池箱温度信息；

判断所述电池箱温度信息是否低于最低预设值；

若低于最低预设值，启动自循环机构，获取温度传感器采集到的当前自循环机构循环液的水温温度，并判断所述水温温度是否处于预设加热范围值内；

若所述水温温度低于预设热范围值，启动加热水循环机构，加热水循环机构装有热水的管道能通过第二换热器与自循环机构装有循环液的管道邸接并进行热量交互，以实现对自循环机构的加热；

获取温度传感器采集到的当前自循环机构循环液的水温温度，并判断所述水温温度是否处于预设加热范围值内；

若所述水温温度超过预设热范围值，停止加热水循环机构的工作，反之，继续进行加热。

本发明第三实施例提供了一种新能源客车，包括车体以及如上任意一项所述的新能源客车动力电池热管理系统，所述新能源客车动力电池热管理系统配置在所述车体内部。

综上所述，本实施例提供的一种新能源客车及其动力电池热管理系统、方法，当所述整车控制器检测出所述温度感应模块传递的新能源客车动力电池的温度低于预设值时，控制所述加热水循环机构启动，所述加热水循环机构产生热水的管道通过所述第二换热器与所述自循环机构装有循环液的管道邸接，以加热所述自循环机构装内的循环液，进而加热新能源客车动力电池，当所述整车控制器检测出所述温度感应模块传递的新能源客车动力电池的温度达到预设值时，控制所述加热水循环机构关闭，从而解决现有技术中的现有电池加热方案在低温环境下通过消耗电池组能量加热电池组，存在影响其使用寿命和电动车辆的续驶里程，加热时间较长，且升温速率不满足极寒地区冬季环境的加热需求的问题。

附图说明

图1是本发明提供的一种新能源客车动力电池热管理系统的结构示意图。

图2是本发明提供的一种新能源客车动力电池热管理方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

请参与图1，本发明公开了第一实施例提供了一种新能源客车动力电池热管理系统,包括整车控制器、温度感应模块、自循环机构、加热水循环机构、以及第二换热器1；

其中，所述整车控制器的输入端与所述温度感应模块的输出端电气连接，所述整车控制器的输出端与所述加热水循环机构的控制端电气连接，所述整车控制器的电源端、所述温度感应模块的电源端、所述自循环机构的电源端、所述加热水循环机构的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接；

其中，所述温度感应模块配置为采集新能源客车动力电池的温度；

其中，所述加热水循环机构装有热水的管道通过所述第二换热器1与所述自循环机构装有循环液的管道邸接，以实现对所述自循环机构内的循环液的加热。

目前，电池加热采用的方法大多为电加热方法，即在电池组内部设置PTC加热膜发热单元，电池组给PTC加热膜发热单元提供电源，将电能转化为热能，并通过热传导的方式将热量传递给电池组本身，从而提升电池组的温度；虽然，PTC加热膜加热方法虽然能达到加热电池组的效果，但是此方法在低温环境下是通过消耗电池组的能量来加热电池组，影响电池组使用寿命和电动车辆的续驶里程，加热时间较长，且此加热方法升温速率不能满足极寒地区冬季环境下的加热需求。

具体地，在本实施例中，在低温环境中，当所述整车控制器检测出所述温度感应模块传递的新能源客车动力电池的温度低于预设值时，控制所述加热水循环机构启动，所述加热水循环机构的水暖加热器开始工作，产生热水，所述加热水循环机构装有热水的管道通过所述第二换热器与所述自循环机构装有循环液的管道邸接，进行热量交换，以加热所述自循环机构装内的循环液，加热后的循环液会对新能源客车动力电池进行加热，当所述整车控制器检测出所述温度感应模块传递的新能源客车动力电池的温度达到预设值时，控制所述加热水循环机构关闭。

在本发明一个可能的实施例中，所述自循环机构包括第一循环水泵2、动力电池箱3、第一电磁阀4、第二电磁阀5、配置在所述第一循环水泵2回路上的温度传感器6、以及配置在所述动力电池箱3与所述第二电磁阀5回路上的手动阀7，所述温度传感器6的输出端与所述整车控制器的输入端电气连接，所述第一循环水泵2的输出端与所述动力电池箱3的输入端管路连接，所述动力电池箱3的输出端与所述第一电磁阀4的输入端、所述第二电磁阀5的输入端管路连接，所述第一电磁阀4的输出端与所述第一循环水泵2的输入端管路连接，且配置在所述第一换热器14内部；所述第二电磁阀5的输出端与所述第一循环水泵2的输入端管路连接，且配置在所述第二换热器1内部，所述第一循环水泵2的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接。

具体地，在本实施例中，所述加热水循环机构包括第二循环水泵9、第一乘车舱水支路10、以及水暖加热器11，所述第二循环水泵9的输出端与所述水暖加热器11的输入端管路连接，所述水暖加热器11的输出端与所述第二循环水泵9的输入端管路连接，且配置在所述第二换热器1内部，所述水暖加热器11的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接，所述第二循环水泵9的电源端用于与新能源客车的启动铅酸电池电气连接，所述第一乘车舱水支路10的输出端与所述第二循环水泵9的输入端管路连接，所述第一乘车舱水支路10的输入端与所述水暖加热器11的输出端管路连接。

以下简述本方案的自循环工作原理：

具体地，在本实施例中，所述新能源客车动力电池热管理系统上电唤醒后，所述整车控制器根据所述温度感应模块检测到电池温度进行相应控制，如所述温度感应模块检测到电池温度处于预设最佳工作温度阈值时，进入自循环模式，具体地：所述整车控制器开启所述第一循环水泵2，使所述动力电池箱中3的循环液循环起来给所述动力电池箱3里的电池进行温度均衡，使各个电池单体温度一致；当所述温度传感器检测到各个电池单体的循环液温度一致稳定后，所述整车控制器关闭所述第一循环水泵2，所述新能源客车动力电池热管理系统进入待机状态。

以下简述本方案的加热工作原理：

具体地，在本实施例中，在低温环境温度下，运行车辆，当所述温度感应模块检测到电池温度低于预设最佳工作温度阈值时，进入制热模式，具体为：所述整车控制器控制所述水暖加热器11开始工作，打开所述第二循环水泵9，使所述加热水循环机构工作起来，给车辆提供热水暖风，在所述第一乘车舱水支路10上串联所述第二换热器1，所述整车控制器控制打开所述第二电磁阀5，关闭所述第一电磁阀4，热水经过所述第二换热器1与所述自循环机构的循环液进行热交换，热水经过热交换后再返回所述水暖加热器11中加热，以使得所述自循环机构的水循环中的循环液升温，并经过所述第一循环水泵2后进入所述动力电池箱3，使得电池升温。

具体地，在本实施例中，以温度预设范围值为(Ts-5，Ts+5)为例，在低温环境下，所述温度感应模块检测到电池温度低于预设最佳工作温度阈值时，进入制热模式，所述整车控制器根据制热需求和目标水温(Ts)，控制所述加热水循环机构启动，根据制热需求模式进行相应控制，控制开启所述第一循环水泵2，使循环液循环起来，通过所述温度传感器检测循环液温度，如果温度Tw≥Ts-5，则只开启所述第一循环水泵2，使所述动力电池箱3循环液循环起来给动力电池进行给动力电池的升温；当Tw＜Ts-5时，开启所述第二电磁阀5、关闭所述第一电磁阀4，将电池的循环液流过所述第二换热器1升温后进入所述动力电池箱3给电池升温，当循环液温度升高到Tw≥Ts+5，开启所述第一电磁阀4、关闭所述第二电磁阀5，循环液不经过所述第二换热器1，直接给电池升温，从而避免循环液温度过高；当电池温度升高至设定的温度时(Tb＝15℃)，所述新能源客车动力电池热管理系统进入待机状态(即开启所述第一电磁阀4、关闭所述第二电磁阀5、关闭所述第一循环水泵2)。同时，低温环境下，所述整车控制器接收到所述温度感应模块检测到电池温度超过预设最佳工作温度阈值时，所述整车控制器控制所述水暖加热器11工作，开启所述第二循环水泵9给所述第二换热11器提供热量来源。所述第二换热器1可以为水换热板换，所述水暖加热器11可以为柴油水暖加热器，所述柴油水暖加热器是通过燃烧柴油加热水的一种加热设备，其具有低压即可启动，价格低廉的特点；当新能源客车启动时，新能源客车的启动铅酸电池低压启动新能源客车的整车控制器，当所述整车控制器根据所述温度感应模块检测到电池温度低于预设温度值时，新能源客车的启动铅酸电池低压启动柴油水暖加热器燃烧柴油对水进行加热；需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型结构的第二换热器1和水暖加热器11，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。

在本发明一个可能的实施例中，所述自循环机构还包括第一膨胀水箱8，所述第一膨胀水箱8的出水口和进水口配置在所述第一循环水泵2回路上。

具体地，在本实施例中，使用者可以在所述第一膨胀水箱8中存储水，以便于给所述自循环机构加水，避免所述自循环机构出现循环液不足的问题。

在本发明一个可能的实施例中，所述加热水循环机构还包括第二膨胀水箱12，所述第二膨胀水箱12的出水口和进水口配置在所述第二循环水泵9与所述水暖加热器11的回路上。

具体地，在本实施例中，使用者可以在所述第二膨胀水箱12中存储水，以便于给所述加热水循环机构加水，避免所述加热水循环机构出现循环液不足的问题。

在本发明一个可能的实施例中，所述加热水循环机构还包括第二乘车舱水支路13，所述第二乘车舱水支路13的输出端与所述第二循环水泵9的输入端管路连接，所述第二乘车舱水支路13的输入端与所述水暖加热器11的输出端管路连接。

具体地，在本实施例中，所述水暖加热器11产生的热水通过所述第二乘车舱水支路13会产生暖气，且产生的暖气会提供给车厢。

在本发明一个可能的实施例中，还包括制冷水循环机构以及第一换热器14，所述整车控制器的输出端与所述制冷水循环机构的控制端电气连接；其中，所述制冷水循环机构装有制冷剂的管道通过所述第一换热器14与所述自循环机构装有循环液的管道邸接，以实现对所述自循环机构内的循环液的降温。

具体地，在本实施例中，所述制冷水循环机构包括压缩机15、以及冷凝器16，所述压缩机15的输出端与所述冷凝器16的输入端管路连接，所述冷凝器16的输出端与所述压缩机15的输入端管路连接，且配置在所述第一换热器14内部。

新能源客车的动力电池在高温环境中，会影响动力电池的充电和放电性能，同时存在动力电池热失控引发火灾的风险，动力电池组作为其动力源，直接影响车辆的整体性能；目前，电池冷却主要为自然冷却，风冷，水冷等方式，自然风散热，配置散热风扇给电池通风散热，配置电池水冷机组为电池提供强制水冷散热，冷却效果不一般。

以下简述本方案的制冷工作原理：

具体地，在本实施例中，在夏季高温环境下，运行车辆，当所述温度感应模块检测到电池温度超过预设最佳工作温度阈值时，进入制冷模式，具体为：所述整车控制器通过控制所述压缩机15、所述第一循环水泵2、所述冷疑器16、所述第一换热器14进行工作，其中，所述制冷水循环机构内的制冷剂通过所述第一换热器14与所述自循环机构的水循环中的循环液进行热量交换，以使得所述自循环机构的水循环中的循环液进行降温，经过冷却的循环液过所述第一循环水泵2送入所述动力电池箱3给电池降温，循环液通过所述动力电池箱3后经过所述第一电磁阀4返回所述第一换热器14，散热降温。

具体地，在本实施例中，以温度预设范围值为(Ts-5，Ts+5)为例，所述温度感应模块检测到电池温度超过预设最佳工作温度阈值时，进入制冷模式，所述整车控制器根据制冷需求和目标水温(Ts)，控制开启所述第一循环水泵2，使循环液循环起来，通过所述温度传感器检测循环液温度，如果Tw≤Ts+5则只开启所述第一循环水泵2；如果Tw＞Ts+5，则开启所述压缩机15、所述冷疑器16，给循环液进行降温，当循环液的温度Tw≤Ts-5时，停止所述压缩机15、所述冷疑器16的工作，降低循环液温度，循环液给电池迅速降温，当电池温度降低至最佳电池温度时(磷酸铁锂锂离子电池一般是25℃)，关闭所述压缩机15、所述冷疑器16、所述第一循环水泵2，所述新能源客车动力电池热管理系统进入待机模式。所述第一换热器14可以为制冷板换；需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型结构的第一换热器14，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。

具体地，在本实施例中，所述新能源客车动力电池热管理系统和电池本身自带的PTC电加热膜加热系统相互独立，可以两套同时工作，也可以单独工作；两套同时工作时，可以大幅提高电池的加热速度，解决极寒地区动力电池等待加热时间过长的问题。

其中，利用所述加热水循环机构给动力电池升温提供热量来源，两套独立的水循环，自循环机构的水循环和所述加热水循环机构的水循环通过所述第二换热器1隔离互不干扰；电池不需要制热时，所述加热水循环机构工作起来，也不会影响所述自循环机构的水循环的循环液温度，所述整车控制器可以通过控制所述第二电磁阀5来阻止热量传递至所述自循环机构。电池的加热和制冷共用一套水循环系统，具有较低的硬件成本，可以满足电池在不同环境下的降温和升温的功能需求。

请参阅图2，本发明第二实施例提供了一种新能源客车动力电池热管理方法，包括：

S101，获取温度感应模块采集的电池箱温度信息；

S102，判断所述电池箱温度信息是否低于最低预设值；

S103，若低于最低预设值，启动自循环机构，获取温度传感器采集到的当前自循环机构循环液的水温温度，并判断所述水温温度是否处于预设加热范围值内；

S104，若所述水温温度低于预设热范围值，启动加热水循环机构，加热水循环机构装有热水的管道能通过第二换热器与自循环机构装有循环液的管道邸接并进行热量交互，以实现对自循环机构的加热；

S105，获取温度传感器采集到的当前自循环机构循环液的水温温度，并判断所述水温温度是否处于预设加热范围值内；

S106，若所述水温温度超过预设热范围值，停止加热水循环机构的工作，反之，继续进行加热。

本发明第三实施例提供了一种新能源客车，包括车体以及如上任意一项所述的新能源客车动力电池热管理系统，所述新能源客车动力电池热管理系统配置在所述车体内部。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。