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电动汽车中电池组用分布式温度补偿装置及温度补偿方法


技术摘要:
本发明具体涉及一种电动汽车中电池组用分布式温度补偿装置及温度补偿方法,补偿装置与电池组原有的冷却液式散热系统共同安装在电动汽车的电池组支架上,补偿装置包括设置在电池组与上盖之间的多个珀耳帖元件,珀耳帖元件的冷端端面与其下方放置的单体电池的上表面接触,  全部
背景技术:
新能源汽车的电池是新能源汽车比较关键的部分,新能源汽车电池的好坏是关系 到新能源汽车的整体性能,一旦新能源汽车电池存在一定的隐患就会造成事故,所以,新能 源汽车电池的一些可能存在隐患的部分一定需要进行相应的安全设计。 从性能角度考虑,动力电池温度控制的出发点是将动力电池始终处于良好工作状 态。一般来说,过低的电池温度影响电池的充放电能力,过高的温度则影响电池的寿命和安 全性。也就是说,电动汽车在正常行驶、充放电、待机状态下均希望保证动力电池维持在20- 55℃的温度区间内工作,以发挥其最大性能,并尽量延长电动汽车的续航里程。 在寒冷地区或冬季,为了尽快达到动力电池的工作温度区间,现有的电动汽车上 通常都设置有电加热装置,但现有的加热方式是对整个电池组进行加热,或者是将电池组 划分为几个模块,对模块中多个电池的温度采集后获得的平均值进行加热,如果电池组中 的多个单体电池加热后的温升一样,可以保证多个单体电池的温度接近,但是如果某个单 体电池因故障或其他原因使得其温度过低,则电加热系统难以针对单个单体电池的温度控 制,或者没有一种对多个单体电池散热量进行均衡控制的有效方法。无法实现单体电池的 升温控制,导致动力电池组的升温加热效果往往不好,降低了其使用效果。
技术实现要素:
针对上述问题,本发明目的是提供一种升温均衡、升温效果好的电动汽车中电池 组用分布式温度补偿装置及温度补偿方法。 为实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案是:电动汽车中电池组用分布式 温度补偿装置,所述的补偿装置安装在电动汽车的电池组支架上,电池组支架为多个钢管 相互焊接或螺栓连接构成的箱体式骨架结构,电池组支架内设置多个竖直放置的圆柱体型 单体电池构成的电池组; 所述的补偿装置包括设置在电池组与上盖之间的多个珀耳帖元件,珀耳帖元件的 数量与单体电池的数量一致,珀耳帖元件的冷端端面与其下方放置的单体电池的上表面接 触并让开单体电池上表面的正极引线;珀耳帖元件的热端端面通过粘贴或卡扣连接或卡箍 方式与导热框的下表面紧贴;导热框是由多个横纵交错设置的金属导热条组成的井字形的 平板状框架,每个珀耳帖元件位于井字的网格交点正下方,导热框的四周设置的法兰翻边 与上盖之间使用螺栓连接; 珀耳帖元件的供电导线从其侧面引出后,通过继电器开关与辅助电池的供电线连 接;单体电池的上部外侧面或下底面上粘贴一个温度传感器,温度传感器的信号输出端与 微型计算机的信号输入端口连接,继电器开关的信号控制端与微型计算机的信号输出端口 4 CN 111600097 A 说 明 书 2/6 页 连接;微型计算机的电源线与辅助电池连接,辅助电池、微型计算机通过螺栓或卡扣安装在 电池组支架上或底板上。 2.根据权利要求1所述的电动汽车中电池组用分布式温度补偿装置,其特征在于: 所述的导热框的材料为铜板,所述的珀耳帖元件为圆柱体,圆柱体的下底面为冷端面,冷端 面与单体电池的上端面接触,圆柱体的下底面上开设第一环形槽,第一环形槽与单体电池 的外径尺寸相适应,第一环槽底部开设倒L形的导线孔,导线孔的另一端从圆柱体的侧壁穿 出,导线孔内穿入导线,导线从导线孔穿出后依次与继电器开关、辅助电池连接;圆柱体上 端面为热端面,热端面与导热框下底面上相应位置设置的环槽底面接触。 根据上述的电动汽车中电池组用分布式温度补偿装置,进行温度补偿的方法,电 池组开始工作后,微型计算机按照以下步骤进行电池组温度补偿: 步骤a:对每个单体电池上方的珀耳帖元件根据其所处在导热框的网格中的位置 进行标号,然后通过温度传感器实时采集电池组中所有单体电池各自的温度,并依次记为 T1、T2。。。Tn;找出T1至Tn中的最大值和最小值,标记为T_max和T_min;微型计算机中还存储 有电池正常工作时的温度上限值T_H和温度下限值T_D;然后按照以下步骤进行: 步骤b:对T_min的值进行以下判断: 若T_min位于第一温度范围T01之内,说明电池组正常工作,则返回步骤a; 若T_min低于第一温度范围T01且位于第二温度范围T02之内,则进入步骤c; 若T_min低于第二温度范围T02且位于第三温度范围T03之内,则进入步骤d; 若T_min低于第三温度范围T03且大于T_D,则进入步骤e; 若T_min小于T_D,则进入步骤f; 步骤c:微型计算机控制与T_min所在节点位置的珀耳帖元件通电加热,对T_min对 应的单体电池加热,一定时间后若T_min位于第一温度范围T01之内,则返回步骤a,否则进 入步骤d; 步骤d:以T_min对应的单体电池所处的位置节点为中心节点,将四周与中心点通 过井字形网格直接连接的节点对应的节点记为第一节点,将第一节点四周与第一节点通过 井字形网格直接连接的节点记为第二节点,若已经标记为中心节点或第一节点,则不再进 行第二节点标记;将中心节点、第一节点、第二节点处对应的多个珀耳帖元件通电加热,一 定时间后,若T_min位于第二温度范围T02之内,则返回步骤c,否则进入步骤e; 步骤e:把步骤d中标记后的所有剩余未标记节点中温度最高的单体电池所处的节 点位置标记为终点,终点的温度是剩余未标记节点中的T_max,以中心节点为起点,计算出 从起点到达终点的最短路径,然后将最短路径中对应的所有未标记节点记为第三节点,将 中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、终点处的珀耳帖元件通电加热;一定时间后对 T1、T2。。。Tn监测,若T_min未超过第三温度范围T03,则返回步骤d,否则进入步骤f; 步骤f:在所有剩余未标记节点中,找出所有温度范围在[T_max-T_00,T_max]的节 点,并将满足要求的节点标记为辅助终点1、辅助终点2。。。辅助终点n; 计算出从中心节点开始,经过所有辅助终点以及终点的多个环形最短路径,将多 个环形最短路径中未标记节点数量最多的一条环形最短路径记为最优路径,将最优路径中 所有未标记节点记为第四节点;将中心节点、第一节点、第二节点、第三节点、第四节点处的 珀耳帖元件通电加热; 5 CN 111600097 A 说 明 书 3/6 页 一定时间后对T1、T2。。。Tn监测,若T_min处于第三温度范围T03,则返回步骤e,否 则进入步骤g; 步骤g:将中心节点、第一节点所对应的多个单体电池断电,微型计算机将中心节 点的位置记录下来并生成报警信号,与微型计算机通信连接的显示屏显示报警信号及中心 节点的位置。 本发明具有以下有益效果:通过温度补偿装置进行温度补偿后,可以实现电池组 中一个或多个温度过高的单体电池进行快速辅助降温,有效避免了单体电池温度过高的问 题,提高了电池组的安全性;同时可以将温度过高的单体电池的热量向温度较低的单体电 池进行转移,使电池组中各单体电池之间的温度差异减小,从而提高电池的性能。 附图说明 图1为珀耳贴元件升温示意图; 图2为现有的电加热式升温系统示意图; 图3为电池组支架示意图; 图4为单体电池与珀耳贴元件连接示意图; 图5为微型计算机控制电路原理图; 图6为导热框底部安装8x8个珀耳贴元件图; 图7为74HC595芯片扩展控制位电路原理图; 图8为导热框结构示意图; 图9为温度补偿方法流程图; 图10为温度补偿方法的步骤c中标记中心节点、第一节点示意图; 图11为温度补偿方法的步骤d中标记第二节点示意图; 图12为温度补偿方法的步骤e中,查找从中心节点至终点最短路径示意图; 图13为根据图12标记为第三节点示意图; 图14为温度补偿方法的步骤f中,标记第四节点示意图。
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