CN107727166B - 一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法 - Google Patents

一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，特别适用于小微流量、管路短及管路形状不规则无法安装流量计的情况,同时本测试方法不仅适用于双路电池冷却系统，还可以支持多路电池冷却系统同时进行流量测试，大大提高了工作效率；本发明首先将被测系统内双路或多路电池冷却系统分割出,各支路管路开孔，压差传感器接到管路开孔处，然后各支路与流量控制设备分别连接，通过试验的方法得出各支路的“流量‑流阻”曲线；然后将整个被测系统接入到系统测试台架，各支路压差传感器保留且摆放位置不变，启动系统测试台架动力源电动水泵，读出各支路压差值，通过查询各支路“流量‑流阻”曲线的办法，得出各支路的流量值。

Description

一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法
技术领域
本发明涉及一种动力电池包内冷却管路液体流量测试方法。
背景技术
在国家大力发展新能源汽车的背景下，车载动力电池，能量密度及系统的集成度越来越高，动力电池发热量越来越大，越来越多的厂家选择液冷方式。为保证动力电池的使用寿命及安全，不仅要将电池模块保持在合理的温度区间，还要求不同模组间内的模块温差小。因不同模组所含模块的数量不一致，模组整体的发热功率不一致，导致不同的并联支路需要的冷却液流量也各不相同。因此必须将流量精准的分配至相应支路，这样才能有效避免各模组内模块温度不均匀的现象。
解决各并联支路流量分配的问题，一般可以通过计算分析、仿真分析进行设计，后续进行试验进行验证。目前最常用的方法就是在管路上安装流量计，用流量计读出每一个支路的流量。用流量计测试固然方便，但流量计的使用往往受到很多限制。涡轮流量计要求：上下游侧应分别有不少于5倍和3倍公称通径长度的直管段。电磁流量计要求：前置直管段≥5DN，后置直管段≥2DN。超声波液体流量计要求：被测试位置直线段长度至少为管子直径10倍以上，最好15倍以上。流量计自身存在流阻，当流量计串联到管路中，该支路的“流量-流阻”特性发生改变，特别是小微流量情况下，使得冷却液流量无法按照理论设计的数值进行分配。
本发明依托实例情况为：被测动力电池包内支路为并联关系，受电池包内空间结构限制，单管总长度≤130mm，单管直管段长度区间(10-33)mm，管路公称通径12mm，流量测试范围：(1.2～4.5)L/min。被测系统为典型的小微流量测试，因管路过短无法引入流量计，即使强制接管、改变水流方向引入流量计，因此处为小微流量且前后无直管段，“额外引入的管路、水流方向的改变、流量计自身的阻力”对并联支路流阻特性产生破坏，增大了流量测试误差，从而导致散热不均匀，电池模块间温差大。
发明内容
针对上述背景，本发明提供一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，特别适用于小微流量、管路短及管路形状不规则无法安装流量计的情况。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，汽车动力电池包内，电池冷却系统贴附在汽车动力电池上为汽车动力电池提供冷却功能，所述的电池冷却系统包括第一支路和第二支路，第一水冷板的出口通过连接管路连接第二水冷板的进口同时第二水冷板的出口通过连接管路连接第三水冷板的进口组成第一支路，第一水冷板的进口为第一支路的进口，第三水冷板的出口为第一支路的出口，第四水冷板的出口通过连接管路连接第五水冷板的进口同时第五水冷板的出口通过连接管路连接第六水冷板的进口组成第二支路，第四水冷板的进口为第二支路的进口，第六水冷板的出口为第二支路的出口，第一支路的进口和第二支路的进口通过连接管路连接形成电池冷却系统的电池冷却系统总进口，第一支路的出口和第二支路的出口通过管路连接形成电池冷却系统的电池冷却系统总出口，从而构成一个由第一支路和第二支路组成的双路电池冷却系统，其特征在于，本方法具体过程如下：
第一步，将电池冷却系统中第一支路进口和第二支路进口之间的管路断开，将电池冷却系统中第一支路出口和第二支路出口之间的管路断开，第一支路和第二支路中各自的水冷板之间的连接管路保持原有连接方式不变；
第二步，将第一支路中第一水冷板和第二水冷板之间以及第二水冷板和第三水冷板之间的两个连接管路上各打出一个5mm直径的取压孔，每个取压孔处粘接一个快插接头，两个快插接头之间通过两个引出管连接一个高精度压差传感器；第二支路中第四水冷板和第五水冷板之间以及第五水冷板和第六水冷板之间的两个连接管路上同样各打出一个5mm直径的取压孔，每个取压孔处粘接一个快插接头，两个快插接头之间同样通过两个引出管连接另一个高精度压差传感器；
第三步，将第一支路的进口通过管路连接到一个流量控制设备的流量控制设备出口，第一支路的出口通过管路连接到一个流量控制设备的流量控制设备入口；
第四步，将第一支路连接的流量控制设备设置n1个流量值点，每个流量值点对应的流量标定值分别为N1，N2，N3……Nn1，单位为L/min；启动第一支路连接的流量控制设备，将流量控制设备输出的流量依次设置为流量标定值N1，N2，N3……Nn1，单位为L/min，针对上述每个流量标定值分别测量三次对应的第一支路的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个流量标定值对应的第一支路的压差的平均值记为单位为kPa，以N1，N2，N3……Nn1为横坐标，以为纵坐标作出第一支路的“流量-流阻”曲线A1；
第五步，将第二支路的进口通过管路连接到流量控制设备的流量控制设备出口，第二支路的出口通过管路接到流量控制设备的流量控制设备入口；
第六步，将第二支路连接的流量控制设备设置n2个流量值点，每个流量值点对应的流量标定值同样分别为N1，N2，N3……Nn2，单位为L/min；启动第二支路连接的流量控制设备，将流量控制设备输出的流量依次设置为流量标定值N1，N2，N3……Nn2，单位为L/min，针对上述每个流量标定值分别测量三次对应的第二支路的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个流量标定值对应的第二支路的压差的平均值记为单位为kPa，以N1，N2，N3……Nn2为横坐标，以为纵坐标作出第二支路的“流量-流阻”曲线A2；
第七步，将第一支路的进口和第二支路的进口重新通过管路连接，将第一支路的出口和第二支路的出口重新通过管路连接，即将第一支路和第二支路按照原有的连接方式重新组合成完整的电池冷却系统，并保持第一支路和第二支路上各自的压差传感器的连接不变，即引出管的长度及压差传感器的摆放位置均与上述步骤中相同；
第八步，电池冷却系统的总进口和总出口通过管路连接到系统测试台架上，系统测试台架与实车中的冷却系统的结构及各零部件布置位置相同，系统测试台架包括电动水泵、板式换热器、高压水暖加热器及连接管路，依靠电动水泵的调速调整电池冷却系统的流量；
第九步，将电动水泵设置m个转速点，每个转速点对应的转速标定值分别为R1，R2，R3……Rm，单位为r/min；
第十步，启动电动水泵，将电动水泵的转速依次设置为转速标定值R1，R2，R3……Rm，单位为r/min，针对上述每个转速标定值分别测量三次对应的第一支路的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个转速标定值对应的第一支路的压差的平均值记录为单位为kPa；针对上述每个转速标定值分别测量三次对应的第二支路的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个转速标定值对应的第二支路的压差的平均值记录为单位为kPa。
第十一步，根据第十步中测量并记录的压差的平均值对照第四步中的第一支路的“流量-流阻”曲线A1即可得出第一支路各压差平均值对应的流量值，根据第十步中测量并记录的压差平均值对照第六步中的第二支路的“流量-流阻”曲线A2，即可得出第二支路各压差平均值对应的流量值。
进一步的技术方案包括：
步骤二中使用的引出管采用透明导压管。
步骤二中，取压孔设置在连接管道的侧面以避免连接管道顶部的气泡和底部的渣滓混入到引出管中。
引出管布置时应有一定的坡度，坡度范围为1:10～1:20，同时若引出管长度超过300mm时，则每隔300mm增加一处固定点。
本发明的有益效果：针对被测试系统为小微流量测试、管路短且形状不规则导致管路中直线段短的系统，无法使用流量传感器进行流量测试的情况，提供了一种简便、实用、精度高的液体流量测试方法。同时本测试方法不仅适用于双路电池冷却系统，还可以支持多路电池冷却系统同时进行流量测试，大大提高了工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本方法中使用的电池冷却系统的结构示意图图；
图2为本方法中电池冷却系统的第一支路的结构示意图；
图3为本方法中电池冷却系统的第二支路的结构示意图；
图4为本方法中在第一支路中加入了压差计和流量控制设备后的结构示意图；
图5为本方法中在第二支路中加入了压差计和流量控制设备后的结构示意图；
图6为本方法中将电池冷却系统与系统测试台架连接后的结构示意图；
图中：1.电池冷却系统，2.第一支路，3.第二支路，4.取压孔，5.高精度压差传感器，6.流量控制设备出口，7.流量控制设备入口，8.流量控制设备，9.电池冷却系统总进口，10.电池冷却系统总出口，11.系统测试台架，12.第一水冷板，13.第二水冷板，14.第三水冷板，15.第四水冷板，16.第五水冷板，17.第六水冷板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。本发明提供一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，特别适用于小微流量、管路短及管路形状不规则无法安装流量计的情况。
本实例所述的电池冷却系统1包括第一支路2和第二支路3，第一水冷板12的出口通过连接管路连接第二水冷板13的进口同时第二水冷板13的出口通过连接管路连接第三水冷板14的进口组成第一支路2，第一水冷板12的进口为第一支路2的进口，第三水冷板14的出口为第一支路2的出口，第四水冷板15的出口通过连接管路连接第五水冷板16的进口同时第五水冷板16的出口通过连接管路连接第六水冷板17的进口组成第二支路3，第四水冷板15的进口为第二支路3的进口，第六水冷板17的出口为第二支路3的出口，第一支路2的进口和第二支路3的进口通过连接管路连接形成电池冷却系统1的电池冷却系统总进口9，第一支路2的出口和第二支路3的出口通过管路连接形成电池冷却系统1的电池冷却系统总出口10，从而构成一个由第一支路2和第二支路3组成的双路电池冷却系统1，其特征在于，本方法具体过程如下：
第一步，将电池冷却系统1中第一支路2进口和第二支路3进口之间的管路断开，将电池冷却系统1中第一支路2出口和第二支路3出口之间的管路断开，第一支路2和第二支路3中各自的水冷板之间的连接管路保持原有连接方式不变；
第二步，将第一支路2中第一水冷板12和第二水冷板13之间以及第二水冷板13和第三水冷板14之间的两个连接管路上各打出一个5mm直径的取压孔4，每个取压孔4处粘接一个快插接头，两个快插接头之间通过两个引出管连接一个高精度压差传感器5；第二支路3中第四水冷板15和第五水冷板16之间以及第五水冷板16和第六水冷板17之间的两个连接管路上同样各打出一个5mm直径的取压孔4，每个取压孔4处粘接一个快插接头，两个快插接头之间同样通过两个引出管连接另一个高精度压差传感器5；
第三步，将第一支路2的进口通过管路连接到一个流量控制设备8的流量控制设备出口6，第一支路2的出口通过管路连接到一个流量控制设备8的流量控制设备入口7；
第四步，将第一支路连接的流量控制设备8设置n1个流量值点，每个流量值点对应的流量标定值分别为N1，N2，N3……Nn1，单位为L/min；启动第一支路连接的流量控制设备8，将流量控制设备8输出的流量依次设置为流量标定值N1，N2，N3……Nn1，单位为L/min，针对上述每个流量标定值分别测量三次对应的第一支路2的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个流量标定值对应的第一支路2的压差的平均值记为单位为kPa，以N1，N2，N3……Nn1为横坐标，以为纵坐标作出第一支路2的“流量-流阻”曲线A1；
第五步，将第二支路3的进口通过管路连接到流量控制设备8的流量控制设备出口6，第二支路3的出口通过管路接到流量控制设备8的流量控制设备入口7；
第六步，将第二支路3连接的流量控制设备8设置n2个流量值点，每个流量值点对应的流量标定值同样分别为N1，N2，N3……Nn2，单位为L/min；启动第二支路3连接的流量控制设备8，将流量控制设备8输出的流量依次设置为流量标定值N1，N2，N3……Nn2，单位为L/min，针对上述每个流量标定值分别测量三次对应的第二支路3的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个流量标定值对应的第二支路3的压差的平均值记为单位为kPa，以N1，N2，N3……Nn2为横坐标，以为纵坐标作出第二支路3的“流量-流阻”曲线A2；
第七步，将第一支路2的进口和第二支路3的进口重新通过管路连接，将第一支路2的出口和第二支路3的出口重新通过管路连接，即将第一支路2和第二支路3按照原有的连接方式重新组合成完整的电池冷却系统1，并保持第一支路2和第二支路3上各自的压差传感器5的连接不变，即引出管的长度及压差传感器5的摆放位置均与上述步骤中相同；
第八步，电池冷却系统1的总进口9和总出口10通过管路连接到系统测试台架11上，系统测试台架11与实车中的冷却系统的结构及各零部件布置位置相同，系统测试台架11包括电动水泵、板式换热器、高压水暖加热器及连接管路，依靠电动水泵的调速调整电池冷却系统的流量；
第九步，将电动水泵设置m个转速点，每个转速点对应的转速标定值分别为R1，R2，R3……Rm，单位为r/min；
第十步，启动电动水泵，将电动水泵的转速依次设置为转速标定值R1，R2，R3……Rm，单位为r/min，针对上述每个转速标定值分别测量三次对应的第一支路2的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个转速标定值对应的第一支路2的压差的平均值记录为单位为kPa；针对上述每个转速标定值分别测量三次对应的第二支路3的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个转速标定值对应的第二支路3的压差的平均值记录为单位为kPa。
第十一步，根据第十步中测量并记录的压差的平均值对照第四步中的第一支路2的“流量-流阻”曲线A1即可得出第一支路2各压差平均值对应的流量值，根据第十步中测量并记录的压差平均值对照第六步中的第二支路3的“流量-流阻”曲线A2，即可得出第二支路3各压差平均值对应的流量值。
第二步中取压孔4设置在连接管道的侧面以避免连接管道顶部的气泡和底部的渣滓混入到引出管中。引出管采用透明导压管，这样可以方便、有效的观察管路内气泡是否排尽。引出管布置时应有一定的坡度，坡度范围为1:10～1:20，同时若引出管长度超过300mm时，则每隔300mm增加一处固定点。

Claims (4)

1.一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，汽车动力电池包内，电池冷却系统(1)贴附在汽车动力电池上为汽车动力电池提供冷却功能，所述的电池冷却系统(1)包括第一支路(2)和第二支路(3)，第一水冷板(12)的出口通过连接管路连接第二水冷板(13)的进口同时第二水冷板(13)的出口通过连接管路连接第三水冷板(14)的进口组成第一支路(2)，第一水冷板(12)的进口为第一支路(2)的进口，第三水冷板(14)的出口为第一支路(2)的出口，第四水冷板(15)的出口通过连接管路连接第五水冷板(16)的进口同时第五水冷板(16)的出口通过连接管路连接第六水冷板(17)的进口组成第二支路(3)，第四水冷板(15)的进口为第二支路(3)的进口，第六水冷板(17)的出口为第二支路(3)的出口，第一支路(2)的进口和第二支路(3)的进口通过连接管路连接形成电池冷却系统(1)的电池冷却系统总进口(9)，第一支路(2)的出口和第二支路(3)的出口通过管路连接形成电池冷却系统(1)的电池冷却系统总出口(10)，从而构成一个由第一支路(2)和第二支路(3)组成的双路电池冷却系统(1)，其特征在于，本方法具体过程如下：
第一步，将电池冷却系统(1)中第一支路(2)进口和第二支路(3)进口之间的管路断开，将电池冷却系统(1)中第一支路(2)出口和第二支路(3)出口之间的管路断开，第一支路(2)和第二支路(3)中各自的水冷板之间的连接管路保持原有连接方式不变；
第二步，将第一支路(2)中第一水冷板(12)和第二水冷板(13)之间以及第二水冷板(13)和第三水冷板(14)之间的两个连接管路上各打出一个5mm直径的取压孔(4)，每个取压孔(4)处粘接一个快插接头，两个快插接头之间通过两个引出管连接一个高精度压差传感器(5)；第二支路(3)中第四水冷板(15)和第五水冷板(16)之间以及第五水冷板(16)和第六水冷板(17)之间的两个连接管路上同样各打出一个5mm直径的取压孔(4)，每个取压孔(4)处粘接一个快插接头，两个快插接头之间同样通过两个引出管连接另一个高精度压差传感器(5)；
第三步，将第一支路(2)的进口通过管路连接到一个流量控制设备(8)的流量控制设备出口(6)，第一支路(2)的出口通过管路连接到所述的流量控制设备(8)的流量控制设备入口(7)；
第四步，将第一支路连接的流量控制设备(8)设置n1个流量值点，每个流量值点对应的流量标定值分别为N1，N2，N3……Nn1，单位为L/min；启动第一支路连接的流量控制设备(8)，将流量控制设备(8)输出的流量依次设置为流量标定值N1，N2，N3……Nn1，单位为L/min，针对上述每个流量标定值分别测量三次对应的第一支路(2)的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个流量标定值对应的第一支路(2)的压差的平均值记为单位为kPa，以N1，N2，N3……Nn1为横坐标，以为纵坐标作出第一支路(2)的“流量-流阻”曲线A1；
第五步，将第二支路(3)的进口通过管路连接到流量控制设备(8)的流量控制设备出口(6)，第二支路(3)的出口通过管路接到流量控制设备(8)的流量控制设备入口(7)；
第六步，将第二支路(3)连接的流量控制设备(8)设置n2个流量值点，每个流量值点对应的流量标定值同样分别为N1，N2，N3……Nn2，单位为L/min；启动第二支路(3)连接的流量控制设备(8)，将流量控制设备(8)输出的流量依次设置为流量标定值N1，N2，N3……Nn2，单位为L/min，针对上述每个流量标定值分别测量三次对应的第二支路(3)的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个流量标定值对应的第二支路(3)的压差的平均值记为 单位为kPa，以N1，N2，N3……Nn2为横坐标，以为纵坐标作出第二支路(3)的“流量-流阻”曲线A2；
第七步，将第一支路(2)的进口和第二支路(3)的进口重新通过管路连接，将第一支路(2)的出口和第二支路(3)的出口重新通过管路连接，即将第一支路(2)和第二支路(3)按照原有的连接方式重新组合成完整的电池冷却系统(1)，并保持第一支路(2)和第二支路(3)上各自的压差传感器(5)的连接不变，即引出管的长度及压差传感器(5)的摆放位置均与上述步骤中相同；
第八步，电池冷却系统(1)的总进口(9)和总出口(10)通过管路连接到系统测试台架(11)上，系统测试台架(11)与实车中的冷却系统的结构及各零部件布置位置相同，系统测试台架(11)包括电动水泵、板式换热器、高压水暖加热器及连接管路，依靠电动水泵的调速调整电池冷却系统的流量；
第九步，将电动水泵设置m个转速点，每个转速点对应的转速标定值分别为R1，R2，R3……Rm，单位为r/min；
第十步，启动电动水泵，将电动水泵的转速依次设置为转速标定值R1，R2，R3……Rm，单位为r/min，针对上述每个转速标定值分别测量三次对应的第一支路(2)的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个转速标定值对应的第一支路(2)的压差的平均值记录为单位为kPa；针对上述每个转速标定值分别测量三次对应的第二支路(3)的压差并对三次测量的数值取平均值，将每个转速标定值对应的第二支路(3)的压差的平均值记录为 单位为kPa；
第十一步，根据第十步中测量并记录的压差的平均值对照第四步中的第一支路(2)的“流量-流阻”曲线A1即可得出第一支路(2)各压差平均值对应的流量值，根据第十步中测量并记录的压差平均值对照第六步中的第二支路(3)的“流量-流阻”曲线A2，即可得出第二支路(3)各压差平均值对应的流量值。
2.根据权利要求1所述的一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，其特征在于，步骤二中使用的引出管采用透明导压管。
3.根据权利要求1所述的一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，其特征在于，步骤二中，取压孔(4)设置在连接管路的侧面以避免连接管路顶部的气泡和底部的渣滓混入到引出管中。
4.根据权利要求1所述的一种汽车动力电池包内冷却系统液体流量测试方法，其特征在于，引出管布置时应有一定的坡度，坡度范围为1:10～1:20，同时若引出管长度超过300mm时，则每隔300mm增加一处固定点。
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