CN107196012B - 一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统 - Google Patents

一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，属于新能源汽车动力电池检测技术领域，该系统包括热水罐、冷水罐、循环水泵、进水比例三通电磁阀、回水比例三通电磁阀、储液罐、冷却液进口及冷却液出口，储液罐与热水罐和冷水罐的进水口连接，热水罐和冷水罐的出水口与进水比例三通电磁阀连接，进水比例三通电磁阀通过水管与循环水泵相连接，该系统有两套管路组成，一套流经被测电池的冷却液管路，另一套为制冷压缩机提供冷却水的冷却水管路，该系统即可以模拟车辆上的冷却液循环，也可以按照试验需求，从电池内部升高或降低电池温度，使其快速达到试验条件。

Description

一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统
技术领域
本发明属于新能源汽车动力电池检测技术领域，具体涉及一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统。
背景技术
新型新能源汽车用动力电池包，由于其防尘防水等级的提高，大多使用水冷式的降温系统，即在电池内部有一套密闭的冷却液循环管道，通过冷却液的循环抑制电池的升温。管道与汽车内的水泵或空调循环管路相连接，通过散热器与外界进行热交换，冷却液一般使用防冻液。
现有车载液冷循环系统由循环管路、水箱、水泵、温度传感器和水暖PTC 构成。
车载冷却加热系统的方案为：水泵提供动力源，板式换热器进行冷却，热量传递到空调系统，最终由空调系统中的冷凝器散发到周边环境中去。
加热能力：使用高压水暖PTC加热，最大加热功率5.5kw。从-10℃加热至 20℃需要40分钟。
冷却能力：使用板式换热器冷却，最大制冷能力3.5kw。
在传统的动力电池试验室中，没有相应的外部冷却液循环系统，故无法对电池包进行防冻液的循环降温。传统的做法只能依靠电池包与外界环境(空气)的热交换，在电池包保温隔热越来越成熟的现在，这种做法的效率是很低的。且不能真实的模拟实际的车辆使用条件。
而且电池台架试验有很多不同温度下的试验条件，仅仅依靠空气热交换，会大大延长试验时间，而这些时间对于新产品研发是非常宝贵的。
目前没有专门针对于实验室中上述问题的解决方案，现在需要一种在实验室中，可以提供不同温度循环升降温的设备，即可以模拟动力电池包在车辆使用过程中的降温状态，又可以根据需要调节电池包内部温度，使之可以快速达到试验要求的设备系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，既可以通过冷却液循环实现模拟动力电池包在车辆使用过程中的降温状态，又可以根据需要调节电池包内部温度，使之可以快速达到不同温度试验要求的设备。同时该设备体积小，控制精准，噪音低，控温范围大。系统冷却功率6kW，加热功率8kW，可以在3分钟内将冷却液温度下降或提升。外接管路进入试验室现场，保证试验现场整洁。冷却液输送管路全部用保温材料包裹，避免输送过程中温度流失。管路与电池端连接处，使用弹簧式快捷水管头，保证连接时不会喷溅冷却液。储液罐在系统上方4米处放置，通过水泵将冷却液抽至储液罐中，由于重力作用，冷却液先充满冷水罐和热水罐，最后达到储液罐的目标液位。
本发明通过如下技术方案实现：
一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，包括热水罐1、冷水罐2、循环水泵4、进水比例三通电磁阀5、回水比例三通电磁阀6、储液罐7、冷却液进口8、冷却液出口9、控制系统配电柜10及设备底座12；其中，热水罐1内设置有电加热系统；
所述储液罐7与热水罐1和冷水罐2的进水口连接，热水罐1和冷水罐2 的出水口与进水比例三通电磁阀5连接，进水比例三通电磁阀5通过水管与循环水泵4相连接，循环水泵4的出水端有两条管路，一条连接至回水比例三通电磁阀6的进水端，回水比例三通电磁阀6的出水端分别连接热水罐1和冷水罐2 的进水口；另一条与第一球阀相连接，球阀与系统的冷却液出口9相连接，系统的冷却液进口8通过第二球阀、Y型过滤器与回水比例三通电磁阀6相连接。
进一步地，所述储液罐7的放置高度高于该系统的高度。
进一步地，所述储液罐7通过不锈钢管和软胶管与热水罐1和冷水罐2的进水口连接。
进一步地，所述冷却液出口设置有流量传感器和温度传感器。
进一步地，该系统还包括水冷式制冷机3，与冷水罐2相连，水冷式制冷机的进出冷却水管与工厂冷却水相连，电源线连接至控制系统配电柜10。
本系统有两套管路组成，其中一套是流经被测电池的冷却液管路，运行方式是：冷水罐和热水罐中的冷却液经过进水比例三通电磁阀混合后，通过循环水泵途经流量传感器、球阀输送到冷却液出口(电池进水口)，在电池内部循环以后的冷却液通过冷却液进口(电池出水口)后经过球阀和Y型过滤器后通过回水比例三通电磁阀返回冷水罐和热水罐；另一套为制冷压缩机提供冷却水的冷却水管路，运行方式是：低温的工厂冷却水(例如温度为32℃)经水管进入水冷式制冷机的冷凝器中，对压缩气体进行降温后，温度升高的冷却水(例如温度为37℃) 从另一条水管返回工厂冷却水管路。
本发明的一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的运行原理如下：
如图5及图7所示，本系统的电气控制部分由西门子S7-200型PLC控制器完成，在对被测电池试验开始前，冷水罐、热水罐及储液罐中均充满冷却液。冷水罐由水冷式制冷机制备一罐低温冷却液，热水罐由电加热系统制备一罐高温冷却液。低温冷却液和高温冷却液通过进水比例三通电磁阀按照目标冷却液温度需求进行混合后输出，流量和温度传感器反馈数据PLC控制器，控制器控制水泵和进水及回水比例三通电磁阀调整最终冷却液的温度及流量，进入电池进水口。从电池循环以后的冷却液，在冷却液进口(电池出水口)通过Y型过滤器经比例三通电磁阀返回到冷水罐和热水罐。从而形成冷却液的闭环流动。
预制低温冷却液和高温冷却液需提前设定温度范围，应比目标温度差距大于等于5℃，一旦差距小于5℃则相应的水冷式制冷机和电加热系统开始工作，以保证温差大于等于5℃。
当需要调整目标温度时，如冷却液需加热，则进水比例三通电磁阀调整，增加高温冷却液比例，通过温度传感器反馈达到目标温度；电加热系统将比例三角阀返回的冷却液加热到比目标温度高的指定温度。如冷却液需制冷，则进水比例三通电磁阀调整，增加低温冷却液比例，通过温度传感器反馈达到目标温度；水冷式制冷机将比例三角阀返回的冷却液加热到比目标温度低的指定温度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的系统，即可以模拟车辆上的冷却液循环，也可以按照试验需求，从电池内部升高或降低电池温度，使其快速达到试验条件。如在没有本系统的情况下，依靠环境箱给电池外部施加-20℃的降温需要很长。配合本系统，可以在短时间内达到电池温度的内外平衡。
2、水冷式制冷机可以从工厂的冷却水系统取水降温，效率高，体积小，噪音低。
3、通过预制好的低温和高温冷却液通过比例三通电磁阀混合输出的方式，控制精度高，温控范围大，需要改变目标温度时反应速度快。
4、冷却液输送管路全部用保温材料包裹，避免输送过程中温度流失。
5、管路与电池端连接处，使用弹簧式快捷水管头，保证连接时不会喷溅冷却液。
6、通过流量传感器判定流量是否达到要求，并反馈控制量。
7、通过温度传感器判定是否达到目标温度，并反馈控制量。
8、使储液罐高于系统高度，可以通过重力作用充满冷水罐和热水罐，同时可以有效观察液位状态。
附图说明
图1是本发明的用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的主视结构示意图；
图2是本发明的用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的左视结构示意图；
图3是本发明的用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的俯视结构示意图；
图4是本发明的用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的立体结构示意图；
图5是本发明的用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的电气原理图；
图6是本发明的用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的电气布置图；
图7是本发明的用于动力电池台架试验的冷热液循环系统的控制逻辑框图；
图中：1、热水罐；2、冷水罐；3、水冷式制冷机；4、循环水泵；5、进水比例三通电磁阀；6、回水比例三通电磁阀；7、储液罐；8、冷却液进口；9、冷却液出口；10、控制系统配电柜；11、控制触摸屏；12、设备底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步地说明。
实施例1
一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，包括热水罐1、冷水罐2、循环水泵4、进水比例三通电磁阀5、回水比例三通电磁阀6、储液罐7、冷却液进口8、冷却液出口9、控制系统配电柜10及设备底座12；其中，热水罐1内设置有电加热系统；
所述储液罐7与热水罐1和冷水罐2的进水口连接，热水罐1和冷水罐2 的出水口与进水比例三通电磁阀5连接，进水比例三通电磁阀5通过水管与循环水泵4相连接，循环水泵4的出水端有两条管路，一条连接至回水比例三通电磁阀6的进水端，回水比例三通电磁阀6的出水端分别连接热水罐1和冷水罐2 的进水口；另一条与第一球阀相连接，球阀与系统的冷却液出口9相连接，系统的冷却液进口8通过第二球阀、Y型过滤器与回水比例三通电磁阀6相连接。
进一步地，所述储液罐7的放置高度高于该系统的高度。
进一步地，所述储液罐7通过不锈钢管和软胶管与热水罐1和冷水罐2的进水口连接。
进一步地，所述冷却液出口设置有流量传感器和温度传感器。
进一步地，该系统还包括水冷式制冷机3，与冷水罐2相连，水冷式制冷机的进出冷却水管与工厂冷却水相连，电源线连接至控制系统配电柜10。
该系统的工作过程及条件如下：
模拟在实际车辆使用条件，流量10L/min，温度25℃。按照如下步骤操作设备：
1、冷水罐和热水罐及储液罐充满冷却液，储液罐的液位符合要求。
2、通过弹簧式快接水管，连接目标电池及设备管路，并在电池内充满冷却液。
3、接通本系统设备电源，将热水罐的温度范围设定在30-40℃，冷水罐温度设定在15-20℃。如运行时，热水罐温度低于30℃则电加热系统启动，如冷水罐温度高于20℃，则制冷机启动。
4、热水罐及冷水罐达到目标温度范围后，将温度输出值设定为流量 10L/min，温度25℃，并启动设备。
5、设备通过流量计及温度传感器判断及反馈数据到PLC控制器，PLC控制器控制进水及回水比例三通电磁阀使冷却液流量和温度达到目标要求，通过电池循环。
实施例2
模拟在实际低温使用条件，流量10L/min，温度-20℃。按照如下步骤操作设备：
1、冷水罐和热水罐及储液罐充满冷却液，储液罐的液位符合要求。
2、将电池推入环境仓中，并设置温度为-20℃。
3、通过弹簧式快接水管，连接目标电池及设备管路，并在电池内充满冷却液。
4、接通本系统设备电源，将热水罐的温度范围设定在-15到-10℃，冷水罐温度设定在-30到-25℃。如运行时，热水罐温度低于-15℃则电加热系统启动，如冷水罐温度高于-25℃，则制冷机启动。
5、热水罐及冷水罐达到目标温度范围后，将温度输出值设定为流量 10L/min，温度-20℃，并启动设备。
6、设备通过流量计及温度传感器判断及反馈数据到PLC控制器，PLC控制器控制进水及回水比例三通电磁阀使冷却液流量和温度达到目标要求，通过电池循环。

Claims (4)

1.一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，其特征在于，包括热水罐(1)、冷水罐(2)、循环水泵(4)、进水比例三通电磁阀(5)、回水比例三通电磁阀(6)、储液罐(7)、冷却液进口(8)、冷却液出口(9)、控制系统配电柜(10)及设备底座(12)；其中，热水罐(1)内设置有电加热系统；所述储液罐(7)与热水罐(1)和冷水罐(2)的进水口连接，热水罐(1)和冷水罐(2)的出水口与进水比例三通电磁阀(5)连接，进水比例三通电磁阀(5)通过水管与循环水泵(4)相连接，循环水泵(4)的出水端有两条管路，一条连接至回水比例三通电磁阀(6)的进水端，回水比例三通电磁阀(6)的出水端分别连接热水罐(1)和冷水罐(2)的进水口；另一条与第一球阀相连接，第一球阀与系统的冷却液出口(9)相连接，系统的冷却液进口(8)通过第二球阀、Y型过滤器与回水比例三通电磁阀(6)相连接；所述储液罐(7)的放置高度高于该系统的高度。
2.如权利要求1所述的一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，其特征在于，所述储液罐(7)通过不锈钢管和软胶管与热水罐(1)和冷水罐(2)的进水口连接。
3.如权利要求1所述的一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，其特征在于，所述冷却液出口(9)设置有流量传感器和温度传感器。
4.如权利要求1所述的一种用于动力电池台架试验的冷热液循环系统，其特征在于，该系统还包括水冷式制冷机(3)，与冷水罐(2)相连，水冷式制冷机的进出冷却水管与工厂冷却水相连，电源线连接至控制系统配电柜(10)。
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GR01 Patent grant
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