一種電動汽車電池組熱管理系統及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電動汽車電池熱管理領域，更具體涉及一種電動汽車電池組熱管理系統，適用于動力電池在充電放電過程中的熱管理。
【背景技術】
[0002]電池是電動汽車的關鍵部件，直接影響到電動汽車的性能。而電池的工作溫度對于電池的使用壽命和電池的性能有著至關重要的影響。溫度過低會使電池放電功率和容量受到影響，導致整車性能大幅降低；溫度過高，電池循環壽命將受到影響，因此對電池進行熱管理是非常必要的。
[0003]中國專利文獻公開了申請號為201110210364.9的電池熱管理系統，該系統由電池包、水箱、水泵和散熱器構成的第一液循環回路，在水泵和電池包之間依次連接冷卻結構和加熱器以構成第二液循環回路，在第一液循環回路和第二液循環回路上設有只控制各自液循環回路的電磁閥，在電池包上設有溫度傳感器，電池管理單元、溫度傳感器、水泵、第一電磁閥、第二電磁閥、冷卻結構和加熱器均與整車控制器連接，整車控制器接收溫度傳感器的檢測信號并控制水泵、兩個電磁閥、冷卻結構、加熱器和電池管理單元工作，從而使電池包在合理的溫度工作。但是該發明存在以下不足:1、該發明采用電加熱方式作為電池組加熱的唯一加熱方式，在冷啟動的情況下，沒有詳細解釋加熱裝置的能量來源；2、該發明將加熱裝置與制冷器裝置串聯在同一回路中并且沒有采取保溫措施，同時，整個循環管路較長，因此，在外界環境溫度較低的情況下，由于冷卻裝置和循環管路的散熱效果會造成能量的損失，降低系統的工作效率；3、該系統在同時啟用空調制冷冷卻和散熱器冷卻的情況下，冷卻裝置和散熱器處于并聯的位置關系，而在該發明中沒有對流經冷卻裝置和散熱器的液體流量進行控制，導致對冷卻過程的控制不完善。
[0004]目前，大多數熱管理系統的加熱裝置為電加熱方式，而在低溫環境下，電加熱裝置的能量來源有很大的問題，如果采用電池組自身的電量對其加熱的話，由于電池組一開始達不到適宜的工作溫度，因此會對電池組產生較大的傷害，同時由于電量的消耗，也降低了電動車的續航能力。
[0005]同時，不同電池單體之間的溫度差異對整個電池組的工作壽命也有很大的影響，雖然已經有一些方法去解決這一問題，但是電池單體間的溫度均衡問題仍有待于進一步得到解決。另外，對于低溫環境下如何快速使電池達到合適的工作溫度從而滿足電動汽車的行駛條件也是一個需要解決的問題。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種電動汽車電池組熱管理系統及其工作方法，使電池系統在充電狀態以及不同的行駛狀態下始終保持在良好的工作溫度下，保證各電池單體之間的溫度均衡以及降低電池系統的熱管理能耗，從而保證在不同的車輛狀態下都能夠采用合理的熱管理方式對電池系統進行熱管理，延長電池系統的使用壽命，降低電動車電池的使用成本以及整車能耗。
[0007]為解決上述問題，本文所采用的電動車電池熱管理系統的技術方案是，結合附圖:
[0008]一種電動汽車電池組熱管理系統，包括電池箱體1、電池組2、控制單元19，電池組2安裝在電池箱體I內，電池組2由至少兩個電池模塊組成，每個電池模塊包括至少兩個電池單體；該系統包括位于電池箱體I內部的箱內液體循環路徑和位于電池箱體I外部的箱外液體循環路徑；
[0009]其中，箱內液體循環路徑包括加熱單元A3、熱交換器A4、液壓泵A5、三通閥A6及流量分配單元7 ;加熱單元A3與熱交換器A4連接，熱交換器A4與電池組2的電池單體緊密貼合，并將流過其中的熱交換流體的熱量與電池單體的熱量進行交換；三通閥A6入口與液壓泵A5相連，一個出口與加熱單元A3連接，另一個出口通向電池箱體I的箱外液體循環路徑；流量分配單元7對流過其中的熱交換流體進行流量分配，流量分配單元7入口與液壓泵A5相連接，出口與熱交換器A4相連接；
[0010]箱外液體循環路徑包括燃料加熱器8、開關閥B9、開關閥C10、熱交換器B11、開關閥A12、三通閥B13、散熱器14、空調系統20、儲液罐21及開關閥D22 ;開關閥B9和開關閥ClO均與三通閥A的同一個出口相連，開關閥B9另一端與燃料加熱器8相連，開關閥ClO另一端與熱交換器Bll相連；開關閥A12連接在空調系統20與熱交換器Bll之間，構成空調系統20的液體回路；熱交換器Bll同時與三通閥B13的入口連接，三通閥B13的兩個出口分別連接散熱器14和液壓泵B16 ;開關閥D22 —端與加熱單元A3連接，另一端與儲液罐21和燃料加熱器8相連；儲液罐21分別連接燃料加熱器8、液壓泵B16和散熱器14 ;散熱器14配套有風扇15 ；
[0011]在電池箱體1、箱內液體循環路徑和箱外液體循環路徑內均分布有溫度傳感器；
[0012]該系統還包括充電機17，通過電磁開關18實現熱管理系統電能的來源，當充電機17與電網連接時，電磁開關18與充電機17連接，通過電網側電能為電池熱管理系統供電，當充電機17不與電網連接時，電磁開關18與電池組2連接，通過電池組2為電池熱管理系統供電。
[0013]所述的一種電動汽車電池組熱管理系統的改進方案，所述熱交換器A4由多個熱交換模塊組成，每個熱交換模塊對應一個電池模塊，各交換模塊之間獨立工作，為對應的電池模塊進行熱管理。
[0014]所述的一種電動汽車電池組熱管理系統的改進方案，所述流量分配單元7設有一個入口和多個出口，每個出口與熱交換器A4的一個熱交換模塊對應連接，流量分配單元7對其各出口的流量進行分配。
[0015]所述的一種電動汽車電池組熱管理系統的改進方案，所述加熱單元采用電加熱。
[0016]本發明同時提供一種電動汽車電池組熱管理系統的工作方法，其包括并行的熱管理過程和電池溫度平衡控制過程；
[0017]其中，熱管理過程包括以下步驟:
[0018]步驟一、判斷系統的環境溫度:預設四個溫度閾值，四個溫度閾值的溫度值從低到高依次為第二溫度閾值、第一溫度閾值、第三溫度閾值、第四溫度閾值，將電池組2的溫度與四個溫度閾值進行實時比較；
[0019]步驟二、當電池組2溫度低于第一溫度閾值時，需要對電池組2進行加熱:
[0020]I)首先檢測電動車是否處于充電狀態；
[0021]1.1)如果電動車處于充電狀態:
[0022]啟用第一循環系統:此時三通閥A6出口與加熱單元A3聯通，通過加熱單元A3對熱交換流體進行加熱，并通過液壓泵A5驅動熱交換流體在電池箱內部循環，完成對電池組2的加熱；
[0023]1.2)如果電動車不處于充電狀態:
[0024]1.2.1)如果電池組2溫度高于第二溫度閾值，啟動第一循環系統:通過加熱單元A3對熱交換流體進行加熱，并通過液壓泵A5驅動熱交換流體在電池箱內部循環，完成對電池組2的加熱；
[0025]1.2.2)如果電池組2的溫度低于第二溫度閾值，啟動第二循環系統:此時三通閥A6出口連通至開關閥B9和開關閥ClO，而開關閥B開啟，開關閥ClO關閉，開關閥D22開啟，通過燃料加熱器8對熱交換流體進行加熱，加熱單元A3不工作，液壓泵A5驅動熱交換流體流過燃料加熱器8，經過加熱的熱交換流體在流經熱交換器A4的過程中對電池組2進行加執.^ ，
[0026]步驟三、當電池組2溫度高于第三溫度閾值時，對電池組2進行冷卻:
[0027]I)如果電池組2溫度高于第三溫度閾值而低于第四溫度閾值，啟動第三循環系統:三通閥A6出口聯通至開關閥B9和開關閥C10，而開關閥B9關閉，開關閥ClO開啟，開關閥D22開啟，三通閥B13入口與熱交換器BI I聯通，三通閥B13出口聯通至散熱器14，開關閥A12關閉；液壓泵A5驅動熱交換流體流過散熱器14，實現對電池組2的降溫；
[0028]2)如果電池組2溫度高于第四溫度閾值，啟動第四循環系統:在所述第三循環系統的基礎上，開關閥A