专利名称：车载蓄电池组温度控制器的制作方法一般情况下，车载蓄电池组的装配方式是设计一种车载蓄电池组的外箱体_车载蓄电池仓，在把车载蓄电池组按照要求组合后装入车载蓄电池仓内，装箱后的车载蓄电池组按整车要求布置在车身上。由于车辆的使用环境差异很大，伴随车辆使用的车载蓄电池组的使用环境温度差异也很大，从_40°C到+45°C之间，某些特殊环境可达+65°C。而新型的、高能量密度的车载蓄电池组都有温度范围要求。以锰酸锂电池为例，锰酸锂电池的最佳使用的温度范围是15°C _35°C，低于15°C或高于35°C时，电池的性能都会下降，这都要求车载蓄电池组的整体温度要控制在一定范围之内。目前，在新能源领域-电动车辆上的车载蓄电池组的温度调节方式比较单一，主要采用风冷方式，即给车载蓄电池组强制通风。强制通风方式只能在车载蓄电池组的温度高于环境温度时才有效，且只能作降温调节。当环境温度高于车载蓄电池组的温度时，或环境温度过低需要提升车载蓄电池组的温度时，强制通风方式都无法解决。
图1车载蓄电池组的通风孔结构示意图；图2是本实用新型车载蓄电池组温度控制器的示意图；图3是风道切换器的风门驱动电机的驱动电路；图4是外循环通道构成图；图5是内循环通道构成图；图6是电子检测控制电路组成图；图7是陶瓷电阻加热器结构图；图8是液体加热器结构图；图9是压缩式制冷系统结构图；图10是吸收式制冷系统结构图。下面结合实施例对本实用新型车载蓄电池组温度控制器及温度控制方法作详尽的说明。图2是本实用新型车载蓄电池组温度控制器的示意图。本实用新型车载蓄电池组温度控制器，必须结合车载蓄电池的使用条件和整车的动力结构进行综合设计，包括电池仓9、风道、空气过滤器13和风机.电池仓9外壳设有保温层10，内部装有若干个单体电池11，单体电池11由支撑用小壳体15支撑，每两个电池之间设有散热通道12，对应于散热通道12的小壳体15位置有裸露孔16 (见图1)。电池仓9两端设有进风道3a和出风道3b，进风道3a连接空气过滤器13，出风道 3b连接温度调整控制模块，温度调整控制模块外连接有风道切换器2，风道切换器2外连接有消音器4，风道切换器2和进风道3a之间接有回风道14，在电池仓9中设有电池管理器 18，在进风道3a、出风道3b和风道切换器2中分别设置温度传感器19，电池管理器18和温度传感器19连接到电子检测控制电路17，电子检测控制电路17还连接用于检测环境温度的外部温度开关20，电子检测控制电路17的输出分别连接到风道切换器2和温度调整控制模块，风道切换器2中设有风门1，可在回风道14和消音器4两路之间切换。外部温度开关20包括35°C温度开关20a、5°C温度开关20b、20c、4(TC温度开关 20d和15°C温度开关20e (见图6)。[0044]温度调整控制模块包括加热交换器5、电加热器6、循环风机7、制冷交换器8，其中加热交换器5和电加热器6合为加热段，循环风机7和制冷交换器8合为制冷段，两段之间设有第二风道切换器2a，第二风道切换器2a的支路连接回风道14，第二风道切换器2a 的风门Ia在加热段和回风道14之间切换。电加热器6包括加热用陶瓷板61、铅板62、+85°C限温开关63、电源输入端64(见图7)，陶瓷板61和铅板62沿空气出入口方向层叠设置，每层陶瓷板61有数个小块陶瓷加热板，相互之间留有间隙，+ 85°C限温开关63设有两个，电源输入端64通过+ 85°C限温开关63连接陶瓷板61。加热交换器5包括液体管道51、散热翅52、液体阀门53、液体出口 54(见图8)，散热翅52沿空气进出口方向层叠设置，液体管道51垂直设置于散热翅52中，前端设有液体阀门53，后端设有液体出口 54，液体阀门53和液体出口 54分别连接汽车发动机冷却系统。制冷交 换器8包括压缩机81、冷凝器82、减压阀83和蒸发器84 (见图9)，压缩机 81、冷凝器82、减压阀83和蒸发器84依次串接成密封闭换，蒸发器84垂直设置在制冷交换器空气进出口之间。制冷交换器8也可以采用溴化锂制冷系统，包括加热器801、第一冷却器802、第二冷却器803和制冷器804 (见图10)，加热器801、第二冷却器803和制冷器804连接成第一闭环，为溴化锂循环；加热器801、第一冷却器802和制冷器804连接成第二闭环，为水循环，制冷器804垂直设置在制冷交换器8空气进出口之间，对循环空气制冷。电子检测控制电路17设有CAN总线和直流12V输人(见图2)。电子检测控制电路17连接两个限位开关K1、K2，分别设置在风门1的两个终止位置上。图5是循环风机的控制电路图，供参考。图3、图4分别是本实用新型车载蓄电池组温度控制器的外循环和内循环两个状态示意图，结合下面说明。特别说明1、车载蓄电池组的散热通道设计对车载蓄电池的温度调节基本方式是采用通风方式调整车载电池组温度的，这要求调节气流能够均勻且大面积通过每只车载蓄电池的体表面，本方案采用如图1所示的结构，先用带裸露孔的小壳体把车载蓄电池单体夹紧，然后按电压等级和储能量要求组合成相应的车载蓄电池组。这种方式可保障每个车载蓄电池单体都有相同的通风条件。相临小壳体拼接后形成的能够通气、散热的通孔，这里定义为散热通道。2、车载蓄电池仓设计安照车载蓄电池组成组后的体积设计车载蓄电池组的外箱体-车载蓄电池仓，在顺着车载蓄电池组的散热孔的通透方向在车载蓄电池仓两端开设进风通道和出风通道。车载蓄电池仓的外壳上加装隔热层，如可在车载电池仓的外面粘贴一层汽车发动机仓内常用的隔热棉即可，如图2所示。3、空气空气过滤器设计空气空气过滤器采用标准滤网组件，按通风道的8倍配滤网组件。如果空气空气过滤器的通风道的截面积是IOOmmX 100mm，那么标准滤网组件的面积不能小于8 X IOOmmX 100mm。4、温度调整控制模块设计温度调整控制模块功能中的主要功能器件有液体加热器、电加热器、循环风机和制冷交换器四项，具体实施方案如下4. 1、电加热器设计电加热器采用最新型号的陶瓷加热组件，如图6中所示电加热器件，电加热器用于对电池组升温调节，电加热器的功率按车载电池仓内容积匹配_每立方米/1KW、工作电压按车载蓄电池组的串联总电压上限配制。配保护用温控开关，用标准85°C温控开关两个(安全器件)，串联后接入电加热器的加热电源回路上。装配时， 85°C温控开关压靠在陶瓷加热器的发热组件上，如图7所示。电加热器的体积设定为 40mmX 150mm X 150mm。4. 2、循环风机设计循环风机采用标准风机，布置方式台如图2所示，沿气流动方向，在制冷交换器后端，电加热器前端。工作电压有DC12V和DC24V两种，功率配备应满足下列条件4. 2. 1、在用强制通风方式下，车载蓄电池组的温度不会超出限量。4. 2. 2、在电加热器工作条件下，电加热器中的陶瓷加热组件的温升不超过50°C。4. 2. 3、本方案中对12V系统的小型车辆上的容量相对较小的车载蓄电池组配80W 风机，对24V系统的大型车辆上的容量相对较大的车载蓄电池组配200W风机。上述风机功率配比是按锰酸锂电池的最佳使用的发热特性实测确定的，其它种类车载蓄电池组配套方式也应实测确定。4. 2. 4、循环风机的体积设定为35mmX 150mmX 150mm。4. 3、液体加热器设计液体加热器采用汽车发动机中小循环系统的小水箱结构， 即全密封的铜质循环管路，外套铝制散热筋；循环管路的入口端配装控制阀门，用于关断液体流动或开通液体流动通道，如图8所示。液体加热器的体积设定为45mmX 150mmX 150mm。4. 4、制冷交换器设计制冷交换器不同于液体加热器、电加热器和循环风机三个功能器件，这三个功能器件可作成独立的功能器件，而制冷系统的机械结构都是全封闭的循环结构，制冷交换器只是制冷系统的一个功能器件，该器件会产生低温效应吸收热量。本方案从节能、环保角度分别用两种制冷结构，用于纯电动车辆和混合动力车辆上。4. 4. 1、压缩缩制冷结构设计针对纯电动车辆，本方案采用压缩制冷方式，如图9 所示制冷结构的工作原理是用电驱动的空气压缩机把低沸点的液体(冷媒)压缩到一个容器(冷凝器)内形成高压状态；经通风降温后进入减压阀；经减压阀减后进入第二个低压容器内，冷媒由高压液态进入低压容器内后蒸发形成气态吸热降温，具有降温作用的容器在压缩制冷系统中统称蒸发器，这理按其在温度调整控制模块中的作用定义为为制冷交换器；蒸发成气态的冷媒返回压缩机加压后开始下一个循环。制冷交换器，的体积设定为30mmX 150mmX 150mm。4. 4. 2、吸收式制冷系统结构设计针对混合动力车辆，本方案利用发动机余温，通过吸收式制冷方式给车载蓄电池组降温。吸收式制冷系统是利用溴化锂的强溶于水，且伴随强烈降温反应特性产生制冷效应；利用溴化锂水溶液的高温分离特性，通过加热方式把溴化锂从溴化锂水溶液中分离出来，溴化锂在5°C以上的温度限上就开始气化，给溴化锂水溶液加热到75°C时，溴化锂就能从溴化锂水溶液中完全吸出。对吸出的溴化锂气体降温 (通过冷却器)、对分离完的纯水降温(通过冷却器)，把降温后的两种物质重新在制冷器内混合，产生制冷效应。如图10所示，利用混合动力车辆上的发动机的余热给吸收式制冷系统中的加热器(溴化锂与水分离器)加热，加热分离开的溴化锂和水经分别经冷却器降温后进入制冷交换器产生制冷效应，形成的溴化锂水溶液在返回加热器内加热分离，进入下次循环。吸收式制冷系统的制冷交换器与压缩式制冷系统的制冷交换器体积相同，体积设定为 30mm X 150mm X 150mmo上述液体加热器、电加热器、循环风机和制冷交换器四项功能器件集中封装在一个隔热的箱体内，设有进风道和出风道，通风顺序是制冷交换器_循环风机_电加热器_液体加热器。如图2所示。5、风道切换器设计5. 1、风道切换器是用于切换内循环通道与外循环通道的控制执行器，由一个风门构成，当风门处于封闭内循环通道状态时，外循环通道开通，如图4所示；当风门处于封闭外循环通道状态时，内循环通道开通如图5所示。5. 2、风门切换用带有离合器和减速器结构的步进电机控制，这种电机驱动平稳、 可靠，不会因控制系统失灵造成电机损坏。电机驱动电路如图3所示。5. 3、风道切换器的风门状态由限位开关控制，当风门处于封闭内循环通道状态时，状态确认开关Kl被触发。如图6所示，Kl为封闭内循环通道的确认开关，此时车载蓄电池控制器的通风方式处于外循环模式下；此状态下Kl的4个常闭触点被同时切断，有如下限制功能5. 3. 1、关断风道切换器的步进电机的工作条件。5. 3. 2、关断制冷系统的工作条件。5. 3. 3、关断电加热系统的工作条件。5. 3. 4、关断液体加器系统的工作条件。5. 4、风道切换器的风门状态由限位开关控制，当风门处于封闭外循环通道状态时，状态确认开K2关被触发，此状态下K2的1个常闭触点和3个常断触点被同时切换，如图6所示。有如下限制功能5. 4. 1、关断风道切换器的步进电机的工作条件。5. 4. 2、提供制冷系统的工作条件，当环境温度高于35°C时，制冷系统可以启动，同时关断加热器的工作条件。5. 4. 3、提供电加热系统的工作条件，当环境温度低于5°C时，加热系统可以启动， 同时关断加制冷系统的工作条件。(纯电动车辆上用)5. 4. 4、提供液体加热系统的工作条件，当环境温度低于5°C时，加热系统可以启动，同时关断加制冷系统的工作条件。(混合动力电动车辆上用)6、内循环风道设计内循环风道载面积应该与外循环风道载面积相同，空气过滤器与进风道及回道之间用三通结构直接连接，出风道、温度调整控制模块和消音器之间由风道切换器相连。内循环风道的管路采用波纹胶管即可。7、消音器设计消音器主要是用于消除循环风机的噪声，按通风道的载面积放大四倍后延长IOOmm形成一扩展的容体，在容体内加一个20mm厚的海绵即可，消音器的入口与出口截面相同。8、电子检测控制电路设计[0089]如图6所示，电池检测控制电路由供电电源、CAN通讯接口电路、温度检测电路、状态控制电路、执行器组成。8. 1、本方案针对通用的车辆照明系统的工作电压有DC12C和DC24V两种，设计有两种电源输入口。8. 2、本方案采用标准CAN2. OB的通讯协议进行网间通讯，主要用于读取标配的电池管理器的检测出的单体电池温度参数。8. 3、本方针对温度检测控制方式有8. 3. 1、本方案 针对关建的温度控制点，利用温控制开关采用多点直控方式进行控制。8. 3. 1. 1、环境温度上限监测采用多个35°C温度控制开关并联方式进行控制。8. 3. 1. 2、环境温度下限监测采用多个5°C温度控制开关并联方式进行控制。8. 3. 1. 3、本方案针对车载电池组的单体温状态检测配有直测温度控制点，用多个40°C温度控制开关布置在车载蓄电池组上，电池组的温度上限控制，当任何一点处的温度控制开关启动时，循环风机工作，环境温度超过35 °C时，制冷系统也工作。8. 3. 1. 4、本方案针对车载电池组的单体温状态检测配有直测温度控制点，用多个5°C温度控制开关布置在车载蓄电池组上，电池组的温度下限控制，当任何一点处的温度控制开关启动时，循环风机工作、加热器工作。8. 3. 1. 5、本方案针对电加热系统采用2个85°C温度控制开关控制，超过限量时，关断加热电源回路。8. 3. 1. 6、本方案针对液体加热系统采用2个95°C温度控制开关控制，超过限量时，关闭液体控制阀。8. 3. 1. 7、本方案针对车载电池仓的内循环状态的入口温度控制，采用50°C温度控制开关控制，超过限量时，关闭加热器。8. 3. 1. 8、本方案针对车载电池仓的外循环状态的入口温度控制，采用40°C温度控制开关控制，超过限量时，自动切变到内循环的制冷降温模式。8.3.2、本方案针对车载蓄电池组配套的电池管理器检测的温度参数，采用读取电池管理器测量参数的方式。8. 4、本方案的温度调节控制程序8. 4. 1、当环境温度在15°C到35°C时，车载蓄电池组温度控制器的风道切换器自动切变风道到外循环模式。8. 4. 2、当环境温度高于35°C或低于5°C时，车载蓄电池组温度控制器的风道切换器自动切变风道到内循环模。8. 4. 3、当环境温度高于15°C -低于35°C时，且车载蓄电池组的温度超过40°C 时，循环风机启动，车载蓄电池组温度控制器进入强制通风的冷却器模式给车载蓄电池组降温。当车载蓄电池组的温度下降到35°C时停止。8. 4. 3、当环境温度高于35°C时，风道切换器自动切变风道到内循环模。当车载蓄电池组的温度超过40°C时，循环风机启动，车载蓄电池组温度控制器进入制冷降温模式给车载蓄电池组降温；当车载蓄电池组的温度下降到35°C时停止。8. 4. 4、当环境温度低于5°C时，风道切换器自动切变风道到内循环模。当车载蓄电池组的温度低过5°C时，循环风机启动， 车载蓄电池组温度控制器进入加热升温模式给车载蓄电池组升温。当车载蓄电池组的温度上升到15°C时停止。(分电加热方式和液体循环加热两种方式)。