一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置制造方法
【專利摘要】一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置，它涉及溫控【技術(shù)領(lǐng)域】，它的熱交換器與水箱連接，水箱與水泵連接，水泵與三通二位電磁閥連接，三通二位電磁閥分別與加熱腔、外置散熱器連接，加熱腔通過單向閥與外置散熱器連接，加熱腔、外置散熱器均與內(nèi)置熱交換器連接，控制單元分別與熱交換器、水泵、三通二位電磁閥、加熱腔、外置散熱器連接；它具有密封良好，功率密度高，控制方便，流量大的特點(diǎn)，升溫迅速，使用方便。
【專利說明】一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及溫控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置。【背景技術(shù)】:
[0002]目前電動(dòng)汽車所使用的動(dòng)力鋰電池組的主流技術(shù)為磷酸鐵鋰電池，最佳工作溫度為20?40°C之間，當(dāng)電池組處于低溫環(huán)境下，充放電性能會(huì)受到較大的影響；當(dāng)鋰電池組處于高溫環(huán)境下，會(huì)影響電池使用壽命并存在嚴(yán)重的安全隱患，所以需要額外的溫控輔助系統(tǒng)將電池組的溫度控制最佳工作溫度區(qū)間之內(nèi)。
[0003]當(dāng)前的主流的加熱方式為電池表面包覆電熱膜加熱。但熱膜功率密度低，大約為I?6W/cm2，實(shí)際測(cè)試為電池組加熱時(shí)大約每分鐘可以升高1°C，在零下20度條件下，電池組升溫至零上20度需時(shí)40分鐘以上，與內(nèi)燃機(jī)汽車的升溫速度相比過于緩慢，且夏季時(shí)必須將電熱膜拆下增加散熱效果，使用便利性和加熱效果都不理想，不利于電動(dòng)汽車在高緯度地區(qū)的使用與普及。
[0004]當(dāng)前的主流的散熱方式分別為風(fēng)冷和水冷。風(fēng)冷主要依靠行駛過程中外界灌入機(jī)器內(nèi)部的冷風(fēng)來對(duì)電池組進(jìn)行降溫，其降溫過程受外界氣溫、風(fēng)速等條件限制，降溫過程不易控制，且背風(fēng)面或側(cè)面降溫效果更差，容易造成電芯的溫度差變大，影響電芯性能，也具有安全隱患。水冷技術(shù)已得到了一定程度的發(fā)展，美國(guó)已有此類技術(shù)，相比傳統(tǒng)的風(fēng)冷技術(shù)降溫均勻，效果穩(wěn)定、可靠，但水冷技術(shù)不能滿足低溫條件下的加熱需求。
實(shí)用新型內(nèi)容:
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置，它具有密封良好，功率密度高，控制方便，流量大的特點(diǎn)，升溫迅速，使用方便。
[0006]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案:它包含熱交換器1、水箱2、水泵3、三通二位電磁閥4、加熱腔5、外置散熱器6、控制單元7，熱交換器I與水箱2連接，水箱2與水泵3連接，水泵3與三通二位電磁閥4連接，三通二位電磁閥4分別與加熱腔5、外置散熱器6連接，加熱腔5通過單向閥與外置散熱器6連接，加熱腔5、外置散熱器6均與內(nèi)置熱交換器I連接，控制單元7分別與熱交換器1、水泵3、三通二位電磁閥4、加熱腔5、外置散熱器6連接。
[0007]所述的熱交換器I安裝在電池組內(nèi)部，且設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器，由帶有供液體介質(zhì)流動(dòng)的孔道的鋁板、分流器、液體循環(huán)管路等組成，鋁板兩側(cè)面與電芯外殼緊密貼合，保證熱量的有效傳導(dǎo)；考慮到電池組內(nèi)部的溫度分布不均勻，因此鋁板靠近電池組外緣的部分，孔道排列較為疏松，靠近電池組中心位置的部分，孔道排列較為緊密。
[0008]所述的水箱2儲(chǔ)存液體介質(zhì)，液體介質(zhì)與水相比，具有冰點(diǎn)低、沸點(diǎn)高的特點(diǎn)，可以采用內(nèi)燃機(jī)汽車的常規(guī)冷卻液。
[0009]所述的水泵3采用直流磁力驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵，沒有傳統(tǒng)循環(huán)泵的機(jī)械軸封結(jié)構(gòu)，具有密封良好，功率小，控制方便，流量大的特點(diǎn)，同時(shí)采用特種陶瓷軸承，具有很強(qiáng)的耐磨性和抗腐蝕性。
[0010]所述的三通二位電磁閥4由控制單元控制分別接通加熱循環(huán)和散熱循環(huán)。
[0011 ] 所述的加熱腔5包含殼體51、電熱兀件52,數(shù)個(gè)電熱兀件52均勻的設(shè)置在殼體51內(nèi)，殼體51上分別設(shè)置有入水口 53與出水口 54。
[0012]所述的電熱元件52為陶瓷加熱元件，裝有陶瓷加熱元件，升溫迅速，液體介質(zhì)流經(jīng)此處即被加熱，由控制單元控制加熱輸出功率的大小。其中，電熱元件與120°等分線間有夾角，電熱元件上端與加熱腔頂部有安全距離H，入水口在加熱腔下部，出水口在加熱腔上部，這種結(jié)構(gòu)使液體在加熱腔內(nèi)產(chǎn)生一定的“螺旋上升”的效果，可保證加熱的充分。
[0013]所述的外置熱交換器6:安裝在電機(jī)艙內(nèi)部，由金屬散熱片、安裝在金屬散熱片內(nèi)部的液體管路、安裝在金屬散熱片一側(cè)的散熱風(fēng)扇組成，從電池組內(nèi)鋁板中流出的、包含熱量的液體介質(zhì)流經(jīng)散熱片中的管路，散熱風(fēng)扇將熱量吹出至環(huán)境中。
[0014]所述的控制單元7:接收熱交換器I中溫度傳感器的溫度信息，判斷電池組應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加熱還是散熱循環(huán)，并控制水泵開啟，控制電磁閥的通斷，及控制加熱循環(huán)中的電熱元件、散熱循環(huán)中的風(fēng)扇開啟和關(guān)閉；判斷電池組是否已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的正常工作溫度，并通過加熱、散熱功能，保持電池組的熱穩(wěn)定；可在ECU上集成所述控制單元的相關(guān)功能，或設(shè)置額外的車載控制器。
[0015]本實(shí)用新型具有如下有益效果:采用了陶瓷電熱元件，功率密度可達(dá)120W/cm2，體積小，升溫迅速，加熱腔的體積也因此大大縮小。加熱、散熱均采用液流方式，由金屬板加工為液體流道，且金屬板與電芯殼體保證有效接觸，依靠熱量傳導(dǎo)完成加熱、散熱功能。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0016]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0017]圖2為本實(shí)用新型中加熱腔5的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0018]圖3為圖2的左視圖，
[0019]圖4為本實(shí)用新型的原理圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0020]參看圖1-圖4，本【具體實(shí)施方式】采用如下技術(shù)方案:它包含熱交換器1、水箱2、水泵3、三通二位電磁閥4、加熱腔5、外置散熱器6、控制單元7，熱交換器I與水箱2連接，水箱2與水泵3連接，水泵3與三通二位電磁閥4連接，三通二位電磁閥4分別與加熱腔5、外置散熱器6連接，加熱腔5通過單向閥與外置散熱器6連接，加熱腔5、外置散熱器6均與內(nèi)置熱交換器I連接，控制單元7分別與熱交換器1、水泵3、三通二位電磁閥4、加熱腔5、外置散熱器6連接。
[0021]所述的熱交換器I安裝在電池組內(nèi)部，且設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器，由帶有供液體介質(zhì)流動(dòng)的孔道的鋁板、分流器、液體循環(huán)管路等組成，鋁板兩側(cè)面與電芯外殼緊密貼合，保證熱量的有效傳導(dǎo)；考慮到電池組內(nèi)部的溫度分布不均勻，因此鋁板靠近電池組外緣的部分，孔道排列較為疏松，靠近電池組中心位置的部分，孔道排列較為緊密。
[0022]所述的水箱2儲(chǔ)存液體介質(zhì)，液體介質(zhì)與水相比，具有冰點(diǎn)低、沸點(diǎn)高的特點(diǎn)，可以采用內(nèi)燃機(jī)汽車的常規(guī)冷卻液。[0023]所述的水泵3采用直流磁力驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵，沒有傳統(tǒng)循環(huán)泵的機(jī)械軸封結(jié)構(gòu)，具有密封良好，功率小，控制方便，流量大的特點(diǎn)，同時(shí)采用特種陶瓷軸承，具有很強(qiáng)的耐磨性和抗腐蝕性。
[0024]所述的三通二位電磁閥4由控制單元控制分別接通加熱循環(huán)和散熱循環(huán)。
[0025]所述的加熱腔5包含殼體51、電熱兀件52,數(shù)個(gè)電熱兀件52均勻的設(shè)置在殼體51內(nèi)，殼體51上分別設(shè)置有入水口 53與出水口 54 ;電熱元件52為陶瓷加熱元件，裝有陶瓷加熱元件，升溫迅速，液體介質(zhì)流經(jīng)此處即被加熱，由控制單元控制加熱輸出功率的大??；其中，電熱元件與120°等分線間有夾角，電熱元件上端與加熱腔頂部有安全距離H，入水口在加熱腔下部，出水口在加熱腔上部，這種結(jié)構(gòu)使液體在加熱腔內(nèi)產(chǎn)生一定的“螺旋上升”的效果，可保證加熱的充分。
[0026]所述的外置熱交換器6安裝在電機(jī)艙內(nèi)部，由金屬散熱片、安裝在金屬散熱片內(nèi)部的液體管路、安裝在金屬散熱片一側(cè)的散熱風(fēng)扇組成，從電池組內(nèi)鋁板中流出的、包含熱量的液體介質(zhì)流經(jīng)散熱片中的管路，散熱風(fēng)扇將熱量吹出至環(huán)境中。
[0027]所述的控制單元7:接收熱交換器I中溫度傳感器的溫度信息，判斷電池組應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加熱還是散熱循環(huán)，并控制水泵開啟，控制電磁閥的通斷，及控制加熱循環(huán)中的電熱元件、散熱循環(huán)中的風(fēng)扇開啟和關(guān)閉；判斷電池組是否已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的正常工作溫度，并通過加熱、散熱功能，保持電池組的熱穩(wěn)定；可在ECU上集成所述控制單元的相關(guān)功能，或設(shè)置額外的車載控制器。
[0028]本【具體實(shí)施方式】中熱交換器1、水箱2、水泵3、三通二位電磁閥4、加熱腔5組成加熱回路，熱交換器1、水箱2、水泵3、三通二位電磁閥4、外置散熱器6組成散熱回路。在冬季溫度低時(shí)，控制單元7控制三通二位電磁閥4，使液體形成流經(jīng)加熱腔5的循環(huán)，經(jīng)由加熱腔5加熱，由液體把熱量帶入電池內(nèi)，提升電芯溫度；在夏季溫度高時(shí)，控制單元7控制三通二位電磁閥4，使液體形成流經(jīng)外置散熱器6的循環(huán)，經(jīng)由外置散熱器6散熱，降低電芯溫度。本發(fā)明具有環(huán)境溫度適應(yīng)性好，電芯間溫度差小，實(shí)現(xiàn)方便的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溫控的電池組可設(shè)計(jì)為密封結(jié)構(gòu)，電池組殼體采用阻燃材料，內(nèi)部可充滿氮?dú)?，相比現(xiàn)有風(fēng)冷散熱設(shè)計(jì)在安全性上更勝一籌。
[0029]本【具體實(shí)施方式】的工作原理為:車輛啟動(dòng)指令發(fā)出后，電池組內(nèi)部的溫度傳感器對(duì)電池組內(nèi)部溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將信息傳送給控制單元；控制單元對(duì)電池組內(nèi)部溫度進(jìn)行判斷:1、溫度< 20°C時(shí)，判斷為低溫狀態(tài)，電磁閥接通加熱回路——即接通內(nèi)置熱交換器，水泵、電熱元件啟動(dòng)，同時(shí)控制單元依據(jù)電池組內(nèi)部實(shí)際溫度來控制電熱元件的輸出功率，開始對(duì)電池組進(jìn)行加熱；2、溫度> 20°C時(shí)，需繼續(xù)做溫度判斷:(1)若> 40°C，判斷為高溫狀態(tài)，電磁閥接通散熱回路一一即接通外置熱交換器，水泵、散熱風(fēng)扇啟動(dòng)，同時(shí)控制單元依據(jù)電池組內(nèi)部實(shí)際溫度來控制散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，開始對(duì)電池組進(jìn)行散熱；(2)若溫度在20?40°C范圍內(nèi)，判斷為正常狀態(tài)，此時(shí)關(guān)閉水泵、電熱元件(或散熱風(fēng)扇)，電磁閥斷開液體回路，車輛可正常啟動(dòng)。
[0030]本【具體實(shí)施方式】還可通過如下方式實(shí)現(xiàn)車輛正常行駛過程中的動(dòng)態(tài)控制:車輛行駛過程中，溫度傳感器可以間隔固定周期向控制單元反饋溫度信息，由控制單元進(jìn)行上述判斷過程，分別進(jìn)行加熱或散熱，保持電池組內(nèi)部的熱穩(wěn)定。
[0031]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置，其特征在于它包含熱交換器(I)、水箱(2)、水泵⑶、三通二位電磁閥⑷、加熱腔(5)、外置散熱器(6)、控制單元(7)，熱交換器⑴與水箱⑵連接，水箱⑵與水泵⑶連接，水泵⑶與三通二位電磁閥⑷連接，三通二位電磁閥⑷分別與加熱腔(5)、外置散熱器(6)連接，加熱腔(5)通過單向閥與外置散熱器(6)連接，加熱腔(5)、外置散熱器(6)均與內(nèi)置熱交換器⑴連接，控制單元(7)分別與熱交換器(I)、水泵(3)、三通二位電磁閥(4)、加熱腔(5)、外置散熱器(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置，其特征在于所述的熱交換器(I)安裝在電池組內(nèi)部，且設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液流式電動(dòng)車鋰電池組溫控裝置，其特征在于所述的加熱腔(5)包含殼體(51)、電熱兀件(52),數(shù)個(gè)電熱兀件(52)均勻的設(shè)置在殼體(51)內(nèi)，殼體(51)上分別設(shè)置有入水口(53)與出水口(54)。
【文檔編號(hào)】H01M10/50GK203377354SQ201320434534
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】崔嵬, 賈亦真, 周文杰 申請(qǐng)人:崔嵬, 賈亦真, 周文杰