CN102110796B - 全封闭式液冷蓄电池组 - Google Patents

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Abstract

一种全封闭式液冷蓄电池组，包括外箱体、若干蓄电池和控制单元，蓄电池每两个之间夹有一块内换热器，内换热器为板式，由若干换热器管路及换热器气孔和两个换热器接触面板组成，换热器气孔和换热器管路水平间隔安置，所有内换热器的换热器气孔的一端设有导流罩，其上装有风机；每块内换热器上的换热器管路串联，有一个进口和一个出口；所有内换热器的换热器管路进口和出口并联，进口连接箱体外的外换热器，出口连接储液罐，储液罐通过液体循环泵连接外换热器。本发明全封闭式液冷蓄电池组，可以在全封闭状态下，实现对蓄电池组的温度控制，确保蓄电池组工作在最佳温度范围；同时保证蓄电池组的全封闭性能，适用于电动汽车最佳的电池安放方案。

Description

全封闭式液冷蓄电池组
技术领域
本发明涉及车载蓄电池组，特别涉及一种全封闭式液冷蓄电池组。
背景技术
目前，在新能源技术领域的电动汽车上的车载蓄电池组的布置方式主要有三种：1、在车身的底盘上布置，这种方式下整车重心在下，车辆行驶平稳不易翻车，但是需要对蓄电池箱加装密闭结构。2、在车身的中部布置(如车轮以上的车身中部)，这种方式下车辆的整车重心略微上移，对车辆的行驶安全影响不大。3、是在车身的顶部布置，这种方式下整车重心过高，车辆行驶不稳需要对路况及车速严格限制，否则容易造成翻车现象。为满足车辆稳定行驶要求，车载蓄电池组在车身的底盘上布置方式是载蓄电池组的最合理的布置方式。但车身的底盘上布置的车载蓄电池组，由于位置低，出现浸水、淹水状态的几率高于后两种，这要求车载蓄电池组的外箱体具有全封闭的防止水淹结构；这就和车载蓄电池的散热或保温成为矛盾，如果要保证全封闭车载蓄电池组的工作温度在规定范围内，简单地外壳冷却不行，循环空气换热方式也不行。
发明内容
为满足全封闭状态车载蓄电池组的整体温度在限定的温度范围内，本发明提供一种全封闭式液冷蓄电池组。
本发明全封闭式液冷蓄电池组，包括全封闭外箱体、安装在其中的若干蓄电池和控制单元，其中：所述蓄电池每两个之间夹有一块内换热器构成一个基本控制温度单元，内换热器为板式，由若干换热器管路及换热器气孔和两个换热器接触面板组成，换热器气孔和换热器管路水平间隔安置，所有内换热器的换热器气孔的一端设有导流罩，导流罩上装有风机，换热器气孔、导流罩和风机组成内气流循环系统；每块内换热器上的换热器管路串联，有一个进口和一个出口；所有内换热器的换热器管路进口和出口并联，进口连接箱体外的外换热器，出口连接储液罐，储液罐通过液体循环泵连接外换热器，组成外部液体循环系统。
所述储液罐中设有电加热器。
所述外换热器包括升温换热器、降温换热器和切换阀，升温换热器和降温换热器的进口并联连接液体循环泵，出口分别连接切换阀的两个进口，切换阀的出口连接内换热器的进口。
所述升温换热器和降温换热器均由循环液管和换热液腔组成，循环液管为蛇形盘管，安置在换热液腔中，循环液管连接在外部液体循环系统中，升温换热器的换热液腔通入另外的热媒，降温换热器通入另外的冷媒。
所述切换阀为电磁阀，包括电磁铁、电磁线圈和电控阀芯，有两个入口和一个出口，电控阀芯控制两个入口中的一个与出口相通。
所述箱体为槽型箱体，加装密封用的箱体上盖板，在槽型箱体的底部内置减振橡胶垫和限位槽，上盖板与槽型箱体之间加装密封用橡胶垫，用螺栓紧固，型成全密封结构的车载蓄电池组的外箱体。
所述箱体外部加装隔热层。
所述蓄电池组装有电池管理系统。
所述控制单元分别连接电池管理系统、风机、电加热器和切换阀。
所述控制单元按如下条件控制：
1)蓄电池组总体温度限量控制范围是上限35℃-下限15℃；
2)外部液体循环系统内通入调控制车载蓄电池组温度的调控液体，液体的温度范围是上限50℃-下限5℃；
3)当电池组的温度低于下限5℃时，系统加入50℃以下-20℃以上的高温度体；在车载电池组的温度上升到15℃时，停止管路内高温液体加入过程；
4)当电池组的温度高于上限40℃时，系统加入5℃以上-15℃以下的低温液体；在池车载电池组的温度下降到35℃时，停止管路内低温液体加入过程。
本发明全封闭式液冷蓄电池组，可以在全封闭状态下，实现对蓄电池组的温度控制，确保蓄电池组工作在最佳温度范围；同时保证蓄电池组的全封闭性能，适用于电动汽车最佳的电池安放方案。
附图说明
图1是本发明全封闭式液冷蓄电池组的功能框图；
图2是基本温度控制单元组合方式图；
图3是换热器结构正视图；
图4是换热器结构侧视图；
图5是换热器结构局部放大图；
图6是内循环风机结构图；
图7是升温换热器的结构图；
图8是储液罐的结构图；
图9是切换阀初始状态示意图；
图10是切换阀切换状态示意图。
蓄电池1、内换热器2、换热器管路2a、换热器接触面板2b、换热器气孔2c、循环风机3、导流罩4、外箱体5、外换热器6、循环液管6a、换热液腔6b、储液罐7、加热芯8、循环液入口7a、循环液出口7b、电磁阀9、电磁铁9a、电磁线圈9b、电控阀芯9c、第一入口9d、第二入口9e、出口9f、
具体实施方式
下面结合实施例对本发明全封闭式液冷蓄电池组作详尽的说明。
图1是本发明全封闭式液冷蓄电池组的结构框图。
本发明全封闭式液冷蓄电池组，包括全封闭外箱体5、安装在其中的若干蓄电池1和控制单元，全封闭式液冷蓄电池组的外箱体内/外相通的管路与外箱体之间采用焊接方式进行密封；、全封闭式液冷蓄电池组的外表上粘贴2厘米厚的隔热绵形成全封闭的隔热层；全封闭式液冷蓄电池组的电器件采用防水器件。
蓄电池1每两个之间夹有一块内换热器2构成一个基本控制温度单元(见图2)，内换热器2为板式(见图3、图4、图5)，夹在蓄电池单体之间的内换热器2应按照蓄电池的截面大小设计，由若干换热器管路2a及换热器气孔2c和两个换热器接触面板2b组成，换热器气孔2c和换热器管路2a水平间隔安置。内换热器2的换热器接触面板2b为光滑平面，平面面积与车载蓄电池单体电芯的面积匹配。为减少散热器所占空间，本方案中限定内换热器的厚度不超过3毫米。
内换热器数量是车载蓄电池单体数量的一半，奇数量的车载电池组用内换热器数量为车载蓄电池单体数量的一半加1个。
所有内换热器的换热器气孔2c的一端设有导流罩4，导流罩4上装有风机3(见图6)，换热器气孔2c、导流罩4和风机3组成内气流循环系统，循环风机3和导流罩4构成封闭的气体循环通道，在循环风机3的作用下形成定向流动的气流，其目的是为使全封闭式液冷蓄电池组中的所有蓄电池单体温度均匀一致。
每块内换热器2上的换热器管路2a串联，有一个进口和一个出口；平行的换热器管路的进口和出口分别设置在散热器的对角上。所有单体内换热器通过软管与总的液体输入/输出管路相连接。所有内换热器2的换热器管路进口和出口并联，进口连接箱体外的外换热器，出口连接储液罐7，储液罐7通过液体循环泵连接外换热器，组成高导热效率的外部液体循环系统，内充有汽车通用防冻液，可防止其它方式下出现异物进入造成堵塞现象。
储液罐7中设有电加热器8(见图8)。使全封闭式液冷蓄电池组中的储液罐采用塑料材料制成，内设计有电加热器8，在需要电加热条件下使用，加热温度上限50℃；储液罐上装有一个出水管7b，出水管7b长度延伸到储液罐7底部；储液罐7上装有一个回水管7a，长度延伸到储液罐7顶部的管路。在正常工作条件下，储液罐7中的液体必须超出电加热器8的高度，防止电加热器8空烧损坏。电加热器8的工作条件是有加热电源接入，且液体循环泵在工作时才能进入工作状态。
全封闭式液冷蓄电池组中的液体循环泵采用小型的直流水泵，工作电压分直流12V和直流24V两种，流量按实际要求确定。
所述外换热器包括升温换热器、降温换热器和切换阀，升温换热器和降温换热器的进口并联连接液体循环泵，出口分别连接切换阀的两个进口，切换阀的出口连接内换热器的进口。所述升温换热器和降温换热器均由循环液管6a和换热液腔6b组成(见图7)，循环液管6a为蛇形盘管，安置在换热液腔6b中，循环液管6a连接在外部液体循环系统中，升温换热器的换热液腔通入另外的热媒(如混合动力车辆内燃机的冷却液)，降温换热器通入另外的冷媒(换热液腔6b与车载空调系统的蒸发器串联)。
本方案中加热能量有两种，一种是电加热系统，通过电加热器8加热储液罐7中的液体，在用液体循环泵把被加热的液体输出到车载蓄电池组中的内换热器的各个单体提升车载蓄电池组的温度；另一种是通过升温换热器采集混合动力车辆上的内燃机冷却液的热能给车载蓄电池组提升温度。
所述切换阀为电磁阀9(见图9、图10)，包括电磁铁9a、电磁线圈9b和电控阀芯9c，有两个入口9d、9e和一个出口9f，电控阀芯9c控制两个入口9d、9e中的一个与出口9f相通。本方案中，入口9d连接升温换热器，入口9e连接降温换热器，出口连接内换热器。通过控制电磁阀9，即可选择是对内换热器加热还是冷却。
所述箱体为槽型箱体，加装密封用的箱体上盖板，在槽型箱体的底部内置减振橡胶垫和限位槽，上盖板与槽型箱体之间加装密封用橡胶垫，用螺栓紧固，型成全密封结构的车载蓄电池组的外箱体。
所述箱体外部加装隔热层。
所述蓄电池组装有电池管理系统。
所述控制单元分别连接电池管理系统、风机、电加热器和切换阀。
所述控制单元按如下条件控制：
1)蓄电池组总体温度限量控制范围是上限35℃-下限15℃；
2)外部液体循环系统内通入调控制车载蓄电池组温度的调控液体，液体的温度范围是上限50℃-下限5℃；
3)当电池组的温度低于下限5℃时，系统加入50℃以下-20℃以上的高温度体；在车载电池组的温度上升到15℃时，停止管路内高温液体加入过程；
4)当电池组的温度高于上限40℃时，系统加入5℃以上-15℃以下的低温液体；在池车载电池组的温度下降到35℃时，停止管路内低温液体加入过程。

Claims (10)

1.一种全封闭式液冷蓄电池组，包括全封闭外箱体、安装在其中的若干蓄电池和控制单元，其特征在于：所述蓄电池每两个之间夹有一块内换热器构成一个基本控制温度单元，内换热器为板式，由若干换热器管路及换热器气孔和两个换热器接触面板组成，换热器气孔和换热器管路水平间隔安置，所有内换热器的换热器气孔的一端设有导流罩，导流罩上装有风机，换热器气孔、导流罩和风机组成内气流循环系统；每块内换热器上的换热器管路串联，有一个进口和一个出口；所有内换热器的换热器管路进口和出口并联，进口连接箱体外的外换热器，出口连接储液罐，储液罐通过液体循环泵连接外换热器，组成外部液体循环系统。
2.根据权利要求1所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述储液罐中设有电加热器。
3.根据权利要求2所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述外换热器包括升温换热器、降温换热器和切换阀，升温换热器和降温换热器的进口并联连接液体循环泵，出口分别连接切换阀的两个进口，切换阀的出口连接内换热器的进口。
4.根据权利要求3所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述升温换热器和降温换热器均由循环液管和换热液腔组成，循环液管为蛇形盘管，安置在换热液腔中，循环液管连接在外部液体循环系统中，升温换热器的换热液腔通入另外的热媒，降温换热器通入另外的冷媒。
5.根据权利要求4所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述切换阀为电磁阀，包括电磁铁、电磁线圈和电控阀芯，有两个入口和一个出口，电控阀芯控制两个入口中的一个与出口相通。
6.根据权利要求5所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述箱体为槽型箱体，加装密封用的箱体上盖板，在槽型箱体的底部内置减振橡胶垫和限位槽，上盖板与槽型箱体之间加装密封用橡胶垫，用螺栓紧固，型成全密封结构的车载蓄电池组的外箱体。
7.根据权利要求6所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述箱体外部加装隔热层。
8.根据权利要求7所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述蓄电池组装有电池管理系统。
9.根据权利要求8所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述控制单元分别连接电池管理系统、风机、电加热器和切换阀。
10.根据权利要求9所述的全封闭式液冷蓄电池组，其特征在于：所述控制单元按如下条件进行控制：
1)蓄电池组总体温度限量控制范围是15℃～35℃；
2)外部液体循环系统内通入调控制车载蓄电池组温度的调控液体，液体的温度范围是5℃～50℃；
3)当电池组的温度低于下限5℃时，系统加入20℃～50℃的高温度体；在车载电池组的温度上升到15℃时，停止管路内高温液体加入过程；
4)当电池组的温度高于上限40℃时，系统加入5℃～15℃的低温液体；在车载电池组的温度下降到35℃时，停止管路内低温液体加入过程。
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