CN102760920A - 车用动力电池组液氮冷却方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池冷却方法及其装置，特别涉及一种车用动力电池组液氮冷却方法及其装置。本发明方法是将液体氮直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上使液体氮转化为气体氮，利用液氮由液体转化为气体过程中吸收大量的热量对动力电池组表面和每个电池芯壳体进行冷却降温。本发明装置包括有液氮罐（1）、冷却容器（8）、连接管道（19）、冷却通道（20）、氮气排出口（9）等，液氮罐（1）通过连接管道（19）与设置在冷却容器（8）内的冷却通道（20）相连通。本发明冷却效果好，不消耗动力电池组本身的电能，环保，节能，冷却方法简单，容易实现，冷却装置体积小，结构简单稳固，不产生噪音和振动，冷却稳定性好，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池冷却方法及其装置，特别涉及一种车用动力电池组液氮冷却方法及其装置。本发明属于环保节能的冷却工艺设备等技术领域。
背景技术
在全球倡导低碳生活、保护环境、寻求清洁再生能源的当今，世界各国都在投入大量人力、财力研发电动汽车，用动力电池组作为电动汽车的动力来源是电动汽车的首选。但现有动力电池组在充电和放电的工作过程中会产生大量热量，在电池本身温度升高的情况下，既直接影响电池充电放电的电能量，又直接影响电池的使用寿命，并且还存在着严重的安全隐患，因此必须对动力电池组进行冷却。
现有对动力电池组的降温冷却方式主要采取水冷和风冷两种。水冷一般需要冷却水箱、循环水管、散热器、密封器件、电动水泵等装置，水冷存在的主要缺陷是：水冷系统本身体积较大，且还要消耗动力电池的电能。风冷一般需要散热器、电动风扇，这种风冷存在的主要缺陷是：风冷同水冷一样，冷却系统本身体积较大，且还要消耗动力电池的电能；还有一种风冷是依靠汽车行使过程中外界灌入的冷风来对动力电池组进行对流降温，这种风冷存在的主要缺陷是：降温过程受外界气温、风速等条件限制，在停车或充电时无法冷却，其降温过程不易控制，降温效果也极差。同时现有的这些水冷和风冷在相邻电池间必将产生降温冷却死角，严重影响降温效果和电池安全，且使用电动水泵或电动风扇，其噪音和振动也较大。
因此，急需一种新型的用于车用动力电池组冷却的方法及其装置，来解决上述这一一直无法解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种冷却效果好、不消耗动力电池组本身的电能、环保、节能的车用动力电池组液氮冷却方法及其装置，且该冷却方法简单、容易实现，该冷却装置体积小、结构简单稳固、不产生噪音和振动，冷却稳定性好，安全性高。
实现上述目的的技术方案是：一种车用动力电池组液氮冷却方法，所述方法是：将液体氮气化后直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上，利用液氮由液体转化为气体过程中吸收大量的热量对动力电池组表面和每个电池芯壳体进行冷却降温。
进一步，将动力电池组设置在冷却容器内，通过设置在冷却容器内的冷却通道上的冷却通道出口，将液体氮气化后直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上。
一种实现上述车用动力电池组液氮冷却方法的装置，包括有液氮罐、冷却容器、连接管道、液氮进口开关阀、液氮出口开关阀、冷却通道、氮气排出口和电池电缆线引出接口，连接管道设置在液氮罐的液氮出口与冷却容器之间，液氮罐通过连接管道与设置在冷却容器内的冷却通道相连通，氮气排出口和电池电缆线引出接口设置在冷却容器上，液氮出口开关阀设置在连接管道上，液氮进口开关阀装在液氮罐上。
进一步，冷却通道上设置有若干冷却通道出口。
进一步，还包括有压力表，压力表设置在液氮罐的液氮出口与液氮出口开关阀之间的连接管道上。
进一步，还包括有液氮压力传感器、压力信号处理模块和液氮压力异常报警装置，液氮压力传感器设置在液氮罐的液氮出口与液氮出口开关阀之间的连接管道上。
进一步，还包括有动力电池组表面温度传感器、温度信号处理模块和温控液氮流量自动控制阀，温控液氮流量自动控制阀设置在液氮出口开关阀与冷却容器之间的连接管道上，温度信号处理模块分别与电池组表面温度传感器和温控液氮流量自动控制阀相连接。
更进一步，还包括有动力电池组表面温度显示装置，电池组表面温度显示装置与温度信号处理模块相连接。
更进一步，还包括有动力电池组表面温度异常报警装置，动力电池组表面温度异常报警装置与温度信号处理模块相连接。
采用上述技术方案的好处是：本发明提供的车用动力电池组液氮冷却方法及其装置，利用液氮在气化过程中需要吸收大量热量，将液体氮气化后直接对动力电池组表面和每个电池芯壳体进行冷却，冷却效果好，冷却温度易于控制，保证了动力电池组充放电的电能量，动力电池组性能好，延长了动力电池组的使用寿命，避免了由于动力电池组温度过高带来的安全隐患；且冷却过程中不消耗动力电池组本身的电能，节能；液氮完全气化后仅生成带有一定温度的氮气，不产生对环境的任何污染，十分环保。且本发明车用动力电池组液氮冷却方法简单，容易实现。另外本发明的结构使得本发明车用动力电池组液氮冷却装置还具有如下优点：
（1）体积小，结构简单稳固。本发明的冷却容器仅需容纳动力电池组、一定量的冷却气体、冷却通道等，因此整个车用动力电池组液氮冷却装置紧凑体积小，结构简单稳固，在有限空间内能达到对动力电池组极佳的冷却效果，非常适合在电动汽车上使用。
（2）冷却稳定性好，安全性高。本发明装置利用液氮气化对动力电池组表面和每个电池芯壳冷却时，不产生对动力电池组表面和每个电池芯壳的腐蚀，也不会造成动力电池之间短路，不产生任何噪音和振动，同时氮气本身具有阻燃功能，大大提高了动力电池组的防燃安全性，因此本装置冷却稳定性好，安全性好。
（3）冷却统一、均匀。动力电池组设置在冷却容器内，通过设置在冷却容器内的冷却通道上的冷却通道出口将液体氮气化后直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上，使得车用动力电池组表面和每个电池芯壳体冷却均匀、统一，避免产生冷却死角和盲区。
（4）冷却方便、快捷。本发明可在对车用动力电池组充电和对液氮罐内补充液氮的同时，对动力电池组表面和每个电池芯壳进行冷却，二者可同步进行，冷却方便快捷。
（5）功能易于扩展。本发明易于扩展多项功能，如可方便地设置自动温控液氮流量系统、动力电池组表面温度显示系统、动力电池组表面温度异常报警系统以及液氮压力异常报警系统，来实现各系统相应的多种功能。
本发明冷却效果好，不消耗动力电池组本身的电能，环保，节能，冷却方法简单，容易实现，冷却装置体积小，结构简单稳固，不产生噪音和振动，冷却稳定性好，安全性高。
附图说明
图1为本发明的车用动力电池组液氮冷却装置使用时的结构示意图；
图2为本发明的车用动力电池组液氮冷却装置中液氮压力异常报警系统的结构示意图；
图3为本发明的车用动力电池组液氮冷却装置中自动温控液氮流量系统、动力电池组表面温度显示系统、动力电池组表面温度异常报警系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1所示，一种车用动力电池组液氮冷却方法，所述方法是：将动力电池组6设置在冷却容器8内，通过设置在冷却容器8内的冷却通道20上的冷却通道出口22，将液体氮气化后直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上，利用液氮由液体转化为气体过程中吸收大量的热量对动力电池组表面和每个电池芯壳体进行冷却降温。
如图1至3所示，一种实现上述车用动力电池组液氮冷却方法的装置，包括有储装液氮的液氮罐1、内装动力电池组6的冷却容器8、连接管道19、液氮进口开关阀2、液氮出口开关阀4、冷却通道20、氮气排出口9和电池电缆线引出接口18。液氮罐1上带有液氮进口17和液氮出口21。连接管道19装在液氮罐1的液氮出口21与冷却容器8之间，液氮罐1通过连接管道19与开在冷却容器8内的冷却通道20相连通，冷却通道20上设置有若干冷却通道出口22。氮气排出口9和电池电缆线引出接口18设置在冷却容器8上，氮气排出口9设置在冷却容器8的侧壁上部。冷却容器8的侧壁上还设置有动力电池组表面温度传感器13的引入口。液氮出口开关阀4装在连接管道19上，液氮进口开关阀2装在液氮罐1上。
该装置还包括有压力表3，压力表3设置在液氮罐1的液氮出口21与液氮出口开关阀4之间的连接管道19上。
该装置还包括有液氮压力传感器10、压力信号处理模块11和液氮压力异常报警装置12。液氮压力传感器10设置在液氮罐1的液氮出口21与液氮出口开关阀4之间的连接管道19上，压力信号处理模块11分别与液氮压力传感器10和液氮压力异常报警装置12相连接。由液氮压力传感器10、压力信号处理模块11和液氮压力异常报警装置12组成的液氮压力异常报警系统。
该装置还包括有动力电池组表面温度传感器13、温度信号处理模块14、温控液氮流量自动控制阀5、动力电池组表面温度显示装置15和动力电池组表面温度异常报警装置16。温控液氮流量自动控制阀5设置在液氮出口开关阀4与冷却容器8之间的连接管道19上，冷却容器8的侧壁上还设置有动力电池组表面温度传感器13的引入口。电池组表面温度传感器13的触点通过冷却容器8侧壁上的动力电池组表面温度传感器13的引入口与动力电池组6表面相接触。温度信号处理模块14分别与电池组表面温度传感器13和温控液氮流量自动控制阀5相连接，温度信号处理模块14还分别与电池组表面温度显示装置15和动力电池组表面温度异常报警装置16相连接。由动力电池组表面温度传感器13、温度信号处理模块14和温控液氮流量自动控制阀5组成自动温控液氮流量系统。由动力电池组表面温度传感器13、温度信号处理模块14和动力电池组表面温度显示装置15组成动力电池组表面温度显示系统。由动力电池组表面温度传感器13、温度信号处理模块14和动力电池组表面温度异常报警装置16组成的动力电池组表面温度异常报警系统。
如图1所示，本发明所述的车用动力电池组液氮冷却装置，在向液氮罐1内灌装或补充液氮时，需要将进液管拧在液氮进口17接口上，打开液氮进口开关阀2的阀门开始向罐内充灌液氮，罐内液氮量由压力表3显示，当液氮充满时液氮压力异常报警装置12开始报警，此时关上液氮进口开关阀2的阀门，拧下进液管。本发明在对动力电池组6充电的同时，可向液氮罐1补充液氮，并且不影响对动力电池组6的冷却。液氮罐1内的液氮通过液氮出口开关阀4注：此开关阀除装置检修或电动汽车较长时间不用可关上外，平时基本为常开状态、温控液氮流量自动控制阀5、连接管道19、冷却通道20和冷却通道出口22后，可分布均匀地进入装有动力电池组6的冷却容器8内逐步气化，将动力电池组6表面和电池芯壳体7产生的热量进行均衡的吸收，对动力电池组6实行整体降温和冷却处理，达到均衡降温的目的，保证动力电池组整体的使用性能和使用寿命。根据热气体上升的原理，液氮在冷却容器8内完全气化后最终形成带有一定温度的氮气，由处于冷却容器8内相对位置较高的上部氮气排出口9排出。当液氮罐1内液氮经过较长时间的缓慢流出，使液氮罐1内液氮存量不足、液氮压力过低时，液氮压力异常报警装置12同样开始报警。
如图2所示，本发明所述的车用动力电池组液氮冷却装置中设置有由液氮压力传感器10、压力信号处理模块11和液氮压力异常报警装置12组成的液氮压力异常报警系统，通过该系统来提醒需要及时充灌液氮以及液氮已经充满须及时关闭液氮进口开关阀2的阀门，达到保证动力电池组6的冷却降温和液氮冷却装置的安全。
如图3所示，本发明所述的车用动力电池组液氮冷却装置除了提供液氮和使液氮在装有动力电池组6的冷却容器8内气化外，本发明装置还设置了自动温控液氮流量系统、动力电池组表面温度显示系统和动力电池组表面温度异常报警系统。其中自动温控液氮流量系统，能通过动力电池组6表面温度的高低变化来自动调节控制液氮流出的流量大小，以达到控制动力电池组6的表面温度始终恒定地控制在某一数值范围内，使整个动力电池组6处于一个恒定的温度环境中工作，以达到使动力电池组6整体的所有性能和使用寿命获得保障的目的；动力电池组表面温度显示系统，能使人直观地看到液氮冷却容器8内的动力电池组6的表面温度；动力电池组表面温度异常报警系统，能及时提醒液氮冷却容器8内的动力电池组6表面温度不正常，需要进行检修以排除故障。
本发明不限于上述实施例，凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种车用动力电池组液氮冷却方法，其特征在于所述方法是：将液体氮气化后直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上，利用液氮由液体转化为气体过程中吸收大量的热量对动力电池组表面和每个电池芯壳体进行冷却降温。
2.根据权利要求1所述的车用动力电池组液氮冷却方法，其特征在于：将动力电池组设置在冷却容器内，通过设置在冷却容器内的冷却通道上的冷却通道出口，将液体氮气化后直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上。
3.一种实现权利要求1所述车用动力电池组液氮冷却方法的装置，其特征在于：包括有液氮罐（1）、冷却容器（8）、连接管道（19）、液氮进口开关阀（2）、液氮出口开关阀（4）、冷却通道（20）、氮气排出口（9）和电池电缆线引出接口（18），连接管道（19）设置在液氮罐（1）的液氮出口（21）与冷却容器（8）之间，液氮罐（1）通过连接管道（19）与设置在冷却容器（8）内的冷却通道（20）相连通，氮气排出口（9）和电池电缆线引出接口（18）设置在冷却容器（8）上，液氮出口开关阀（4）设置在连接管道（19）上，液氮进口开关阀（2）装在液氮罐（1）上。
4.根据权利要求3所述的车用动力电池组液氮冷却装置，其特征在于：冷却通道（20）上设置有若干冷却通道出口（22）。
5.根据权利要求3所述的车用动力电池组液氮冷却装置，其特征在于：还包括有压力表（3），压力表（3）设置在液氮罐（1）的液氮出口（21）与液氮出口开关阀（4）之间的连接管道（19）上。
6.根据权利要求3所述的车用动力电池组液氮冷却装置，其特征在于：还包括有液氮压力传感器（10）、压力信号处理模块（11）和液氮压力异常报警装置（12），液氮压力传感器（10）设置在液氮罐（1）的液氮出口（21）与液氮出口开关阀（4）之间的连接管道（19）上。
7.根据权利要求3所述的车用动力电池组液氮冷却装置，其特征在于：还包括有动力电池组表面温度传感器（13）、温度信号处理模块（14）和温控液氮流量自动控制阀（5），温控液氮流量自动控制阀（5）设置在液氮出口开关阀（4）与冷却容器（8）之间的连接管道（19）上，温度信号处理模块（14）分别与电池组表面温度传感器（13）和温控液氮流量自动控制阀（5）相连接。
8.根据权利要求7所述的车用动力电池组液氮冷却装置，其特征在于：还包括有动力电池组表面温度显示装置（15），电池组表面温度显示装置（15）与温度信号处理模块（14）相连接。
9.根据权利要求7所述的车用动力电池组液氮冷却装置，其特征在于：还包括有动力电池组表面温度异常报警装置（16），动力电池组表面温度异常报警装置（16）与温度信号处理模块（14）相连接。
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